漓江流域表层土壤水分物理性质空间异质性

为了解漓江流域土壤水分空间变化特征及其影响因素,基于2'经纬网格,采用地统计学方法对该流域表层（0~10 cm）土壤水分物理性质的空间变异进行分析。结果表明:从空间结构比上,漓江流域表层土壤含水量、容重、最大和最小持水量均具有高度的空间自相关性（各指标空间结构比均大于0.87）,且其空间分布趋势基本一致,由流域上游向中下游逐渐变化。土地利用对流域表层土壤水分物理性质及其空间变异具有显著影响。受时间尺度和土地利用类型等因素的影响,漓江流域表层土壤含水量相比其他土壤水分物理性质,其空间异质性由随机引起的空间变异增加,空间自相关减小,为0.87;而土壤容重最大,为0.92。相关结果对于漓江流域土壤水分动态模拟与预测研究具有一定参考价值。     

农田土壤水分和盐分的空间变异性及其协同克立格估值

通过对一块面积为1hm2麦田内的98个观测点取样分析,测定了两个时期的土壤水分和盐分含量。结果表明两个时期的土壤含水量均服从正态分布,底层盐分均服从对数正态分布,而表层的盐分分布具有不确定性。两个时期土壤水分和盐分的变异系数分别属于弱变异和中等变异强度。通过结构分析,发现两个时期的水分和盐分均在一定范围内存在空间相关性。对两个时期土壤水分和盐分空间分布的动态变化进行了比较,同时采用CoKriging方法进行估值,与Kriging法相比,其估计方差减少百分数最大达到了136.3%。     

青藏高原高寒草甸区土壤水分的空间异质性

通过网格(10m×10m)取样,用地统计学方法研究了青藏高原高寒草甸覆盖区域(110m×90m)浅层剖面(0~40cm)土壤水分的空间异质性特征。结果表明:在高寒草甸覆盖区0~30cm深度范围内,土壤水分均存在高度空间异质性,其中87.3%~74.9%的空间异质性是由空间自相关部分引起的,主要体现在201m以下尺度,10m以下随机因素对空间异质性作用较小;30~40cm土壤水分空间异质性由10m以下尺度随机因素导致的占42.3%,而自相关部分的空间异质性(57.7%)体现在10~87.2m尺度。随土层深度的增加,分维数D有逐渐增大的趋势,说明随深度增加高寒草甸区土壤水分自相关空间异质性程度在降低,而随机因素导致的空间异质性程度在增加。从4层的C₀/(C+C₀)值来看,10~20cm这一层的值最小,表明在这一层的系统变量的空间自相关性程度最高。说明高寒草甸区0~30cm土层的土壤水分含量是受降水、植被发育、根系分布、土壤特性和人为干扰等影响,其空间异质性主要受自相关因素控制,而30cm以下的土壤水分受自相关因素和随机因素共同控制。     

荒漠绿洲区人工梭梭林土壤水分空间异质性的定量研究

利用12×12m²样地中1×1m²、0～100cm剖面的土壤水分调查数据,采用地统计学原理与方法,研究了人工梭梭林(Haloxylon ammodendron)在栽植20a后的土壤水分格局的空间异质性程度、异质性组成、尺度以及与梭梭生长的关系.结果表明:人工梭梭林土壤水分空间异质性的96%～88%是由空间自相关因素引起的,随机因素起的作用较小.除60～80cm土层土壤水分的块金值与基台值比值较高(C₀/(C₀+C)=0.5),其它各层都较小(0.04～0.12),变程为1.57～2.97m.在较小(<2m)和较大(>8m)的尺度上,土壤水分的空间相关性较强.沿垂直剖面土壤含水量差异显著,10～20cm土层含水量最高(2.82%),其它各层较小(1.30%～1.67%).     

别拉洪河流域湿地变化的多尺度空间自相关分析

利用空间自相关模型,结合GIS技术,对别拉洪河流域不同尺度上湿地空间自相关的动态变化进行了研究。结果表明,自20世纪50年代至2000年,别拉洪河流域湿地面积逐渐减少,湿地全局空间自相关呈先增加后减小再增加的"N"字型趋势;别拉洪河流域湿地高-高自相关类型有逐渐减少并向流域下游扩张的趋势,而低-低自相关类型有逐渐增加并向流域上游扩张的趋势;湿地空间自相关表现出明显的尺度效应,随着研究尺度的增大湿地空间自相关性逐渐增强;别拉洪河流域湿地空间自相关的动态变化主要是由人类对湿地的开发造成的。     

小降雨事件对土壤水分及植物水势空间差异性的影响

本文以云南省蒙自市断陷盆地高原面上典型封闭式岩溶洼地小流域为研究对象,研究小降雨事件对土壤水分及植物水势的影响。结果表明:（1）在研究区内小降雨事件一般只能补给10 cm以上的土壤,因此在旱季（强降雨事件发生前）,土壤水分随着深度的增加整体呈变小的趋势;受洼地地形影响,整个土壤剖面（0 ~ 80 cm）的土壤水分存在从坡顶到洼地底部逐渐增加,苹果树叶水势逐渐升高的现象;受地质背景的影响,土石质坡地平均土壤水分比石质坡地土壤水分高2.67%,相对应的土石质坡地苹果树受干旱胁迫的程度要低于石质坡地。（2）通过观测对比发现,8天内12次的小降雨事件可以使0~10 cm土壤水分整体上略有升高,但并未能完全改变0~10 cm土壤水分洼地底部大于两侧坡地,而土石质坡地高于石质坡地的特征。（3）小降雨事件虽然只能补给0~10 cm的土壤水分,但由于坡地地区苹果树根系分布较浅（5~30 cm）,部分浅层分布的苹果树根系已能吸收到水分,另一方面小降雨事件具有降温、增湿,减少太阳辐射的作用,可以减小苹果树蒸腾作用,从而降低苹果树叶水势,因此推测小雨事件可以明显减轻苹果树受干旱胁迫的程度      

土性平稳随机场的空间统计特性分析

阐明了平稳随机场的空间统计特性,根据平稳随机场各态历经性概念,讨论了土层满足各态历经性的条件,以及计算空间平均方差和相关距离的公式。并结合工程实例,分析了空间平均方差计算的影响因素。     

典型岩溶峰丛洼地坡面土壤水分空间变异性

采用网格法测量典型坡面上旱季（12月）和雨季（5月）的表层(0~5 cm)土壤含水量,以地统计学方法分析其空间变异性,结果表明:（1）与单一土地利用坡面相比,人为扰动强、土地利用多样的岩溶峰丛坡地表层土壤含水量表现为坡上未被扰动的自然植被区明显高于坡下人为改造的区域;旱季时坡地林地表层土壤平均含水量（32.8%）明显高于位于坡下的梯田空闲地（24.2%）、梯田橘园（20.0%）、梯田菜园（22.0%）、坡地裸地（23.5%）;雨季时,坡地裸地（30.2%）和梯田橘园（32.1%）有明显增大,梯田空闲地（17.8%）剧烈减小,坡地林地（32.2%）土壤含水量依然最高;（2）旱、雨季整个坡面上空间结构比分别为21.0%、8.7%,表现为雨季的空间相关性更好;旱、雨季表层土壤含水量变异系数分别为20.1%和31.7%,属中等程度变异;雨季表层土壤含水量的变程（77.5 m）显著高于旱季（8.0 m）,雨季的土壤含水量具有较好的空间变异结构;（3）裸岩周围空间的土壤含水量随与裸岩的距离增大而减小,梯田石坎周围空间的土壤含水量随与梯田石坎的距离增大而递减。      

敦煌西湖荒漠-湿地生态系统植被与土壤水分空间异质性研究

基于敦煌西湖荒漠-湿地生态系统植被与土壤特性调查, 采用地统计学方法, 研究了敦煌西湖荒漠-湿地生态系统的土壤水分和植被的空间变异特征. 结果表明: 研究区植被盖度、高度和多度的平均值分别为36.14%、80.42 cm和0.66株·m², 变异系数依次为117.52%、124.63%和36.50%, 植被盖度和高度均为高度变异, 植被多度为中等变异; 0~200 cm土层各层土壤湿度平均值为14.873%, 介于6.681%~ 23.004%, 变异系数介于39.28%~88.65%. 200 cm土层水分贮量平均值为163.598 mm, 变异系数为36.51%, 0~200 cm土层各层土壤湿度和2 m土层水分贮量均为中等变异. 植被特征与土壤特性各要素的基台值(C₀+C)介于0.112~0.549, 结构比介于76.6%~97.6%, 各变量具有较强的空间自相关性. 研究区植被型组由盐池湾向南呈沼泽→盐沼→草甸→阔叶林→荒漠演变过程, 植被特征与土壤特性在样带空间分布上具有明显的规律性, 且存在较强的空间自相关性和格局.     

浙江省瑞安市耕作层土壤养分元素有效态含量空间变异特征及其影响因素

综合采用地统计学、GIS和传统统计分析方法,研究了瑞安市耕作层土壤9种养分元素有效态含量空间变异特征及其影响因素。结果显示,研究区耕作层土壤碱解氮呈西高东低的分布趋势,速效钾、有效硼、有效锰、有效钼、有效铜和有效锌呈西低东高的分布趋势,有效磷呈东西高、中间低的分布趋势,有效铁分布均匀;研究区中西部耕作层有效硼较缺乏,东部碱解氮较缺乏,中部有效磷较缺乏,其他地区9种养分元素有效态含量均达到中等以上;半方差函数分析显示有效锰和有效铁为强空间相关性,碱解氮、速效钾、有效磷、有效钼、有效铜和有效锌为中等空间相关性,有效硼为弱空间相关性。研究认为,中性或是弱碱性、含盐量较高且阳离子较活跃的土壤环境有利于速效钾和有效硼富集,酸性或弱酸性和有机质含量较高的土壤有利于碱解氮和有效铁富集;速效钾、有效钼、有效硼、有效铜和有效锌含量的控制因素相似,主要受成土母质、土壤类型以及地形地貌等结构性因素和施肥、耕作等随机性因素的双重影响,而碱解氮、有效铁、有效磷和有效锰的含量分布主要受成土母质、土壤类型以及地形地貌等结构性因素的影响。     

贵州茂兰喀斯特地区土壤全钙含量空间估算模型与迁移分析

文章在世界自然遗产地贵州荔波茂兰保护区采集土壤全钙数据,分析采用地理加权回归（GWR）方法进行空间分析的有效性,筛选识别影响土壤全钙空间分布的主要因子,建立喀斯特地区土壤全钙含量空间分布计算模型,获取研究土壤全钙空间分布基础数据。通过土壤流失方程（USLE）计算土壤侵蚀状况,对比分析土壤全钙与土壤侵蚀空间关联,揭示土壤全钙的空间迁移规律。结果表明:（1）在岩性一致条件下,相对高差和坡度是影响土壤全钙空间分布的主导因子;（2）GWR模型的预测精度优于全局回归的（OLS）,相关系数分别是0.41和0.39;（3）通过土壤全钙含量空间估算模型,计算得到研究区土壤全钙空间分布特征,土壤全钙为0 ~37.68 gkg-1。研究结论说明,在湿润气候的喀斯特地区,尽管植被覆盖度大,但土壤全钙空间分布仍然深受成土母质影响,喀斯特峰林土壤侵蚀强度大,土壤全钙含量高,物质迁移以流失为主,峰丛洼地土壤侵蚀强度小,土壤全钙含量低,物质迁移以淋溶流失为主。      

Spatial prediction of soil water content in karst area using prime terrain variables as auxiliary cokriging variable

In karst areas, accurately measuring and managing the spatial variability of soil water content (SWC) is very critical in settling numerous issues such as karst rocky desertification, ecosystem reconstruction, etc. In these areas, SWC exhibits strong spatial dependence, and it is a time and labor consuming procedure to measure its spatial variability. Therefore, estimation of this kind of soil property at an acceptable level of accuracy is of great significance. This study was conducted to evaluate and compare the spatial estimation of SWC by using ordinary kriging (OK) and cokriging (COK) methods with prime terrain variables, tending to predict SWC using limited available sample data for a 2,363.7 km² study area in Mashan County, Guangxi Zhuang Autonomous Region, Southwest China. The measured SWC ranged from 3.36 to 26.69 %, with a mean of 17.34 %. The correlation analysis between SWC and prime terrain variables indicated that SWC showed significantly positive correlation with elevation (r is 0.46, P < 0.01), and significantly negative correlation with slope (r is ?0.30, P < 0.01); however, SWC was not significantly correlated with aspect in the study area. Therefore, elevation and slope were used as auxiliary data together for SWC prediction using COK method, and mean error (ME) and root mean square error were adopted to validate the prediction of SWC by these methods. Results indicated that COK with prime terrain variables data was superior to OK with relative improvement of 28.52 % in the case of limited available data, and also revealed that such elevation and slope data have the potential to improve the precision and reliability of SWC prediction as useful auxiliary variables.     

Spatial distribution of surface soil water content under different vegetation types in northwest Guangxi, China

Geostatistical and statistical analyses were combined to examine the spatial distribution of soil water content under four vegetation types during the dry season, in the peak-cluster depression in the karst region in northwest Guangxi, southwest China. The soil water content significantly increased from farmland to plantation, secondary forest, and primary forest; whereas the variation coefficients, the sill (C ₀+C), and total spatial variance increased, although the range decreased. The spatial distribution of soil water content in the different vegetation types had a high spatial autocorrelation. Different models produced a best fit for the semivariograms of the four vegetation types. Elevation and slope position were the primary factors influencing the spatial distribution of soil water content, with other key factors differing between the four vegetation types. Moreover, even though different specific factors influenced soil water content in the four vegetation types, the correlations and degrees of associations between the soil water content and these various factors differed. Therefore, the corresponding strategies for rational usage and management of water resources should be different for the four vegetation types in this region.     

岩溶区土壤有机质空间变异性分析

采用GIS和地统计学研究土壤有机质（SOM）的空间分布、影响因素和预测是指导农业生产、环境治理和土壤碳储计量的重要手段。基于广西马山县北部岩溶区表层土壤 (0~20 cm)的441个SOM数据,建立普通克里格(OK)、回归克里格（RK）,以及结合辅助变量的地理加权回归克里格(GWRK)、残差均值（MM_OK）和中值（MC_OK）均一化克里格的5种模型,并比较其预测精度,旨在探讨岩溶区SOM制图中地统计学方法的适用性。结果表明：（1）SOM的变异系数为37.30%,属于中等空间变异;（2）岩溶区SOM空间变异受土地利用方式、土壤类型和地形因子等因素共同影响,SOM高值区分布在西北部、西部和东部等石灰土分布的岩溶区和水田,低值区位于北部红水河沿岸的冲积土地带;（3）RK、GWRK、MM_OK和 MC_OK对SOM解释能力均较优,可用于岩溶区SOM预测制图。结合辅助变量因子的GWRK预测模型能有效消除空间变异因素的影响,克服岩溶区SOM含量的空间非平稳性,从而提高SOM含量模型的稳定性和精度,同时MC_OK模型能提高预测的准确度。     

贵州喀斯特区域土壤水分时空分布特征

基于贵州喀斯特区域2011-2015年53个自动土壤水分观测站0~100 cm的逐日土壤水分、降水、气温资料,分析了不同农业气候区土壤水分时空分布特征、变异系数以及土层之间的相关关系。得出以下主要结论:（1）各区土壤水分的范围总体相差较小,据 0~100 cm层土壤水分相对小值区的分布形态,可分为持续性土壤干旱区、季节性土壤干旱区、土壤湿润区。（2）依据各区土壤水分的变异系数相对大值区的时空分布形态类似可分为变异一致区、季节变异区及持续变异区。（3）通过10~50 cm对其下层土壤水分的关系研究发现,温暖湿润区、温和湿润区、高寒区研究土层（10~50 cm）与其下层（20~90 cm）土壤水分相关系数均>0.60,其余各区土层只与其下20~40 cm土层相关系数较大,而对其下更深土层相关系数较小;从滑动日数来看,各区10~50 cm土层与其下10~20 cm、30~50 cm、60~100 cm层最大相关系数的滑动日数随深度的增加而增加,分别为3~10日、10~20日、20~30日。（4）通过对比各区土壤水分与其变异系数分布特征发现,土壤水分的低值区发生的层次及时间与变异系数大值区基本相对应,土壤水分的变化除与降水、气温直接关系外,还可能与土质及环境等其他要素有关。      

喀斯特地区石漠化与土壤类型的空间相关分析——以贵州省为例

以贵州省2010年石漠化程度分布与土壤类型分布图为基础,运用地图代数原理,通过计算二者的转移矩阵,从而得出不同石漠化程度下土壤类型的空间分布情况,并探讨研究区石漠化背景下,土壤类型与石漠化的空间分布规律,分析石漠化的发生、分布与土壤类型的相关关系。其结果表明:喀斯特地区石质土的石漠化发生率最高达到46.41%,其次为黄棕壤的43.32%,综合排序为石质土>黄棕壤>山地草甸土>棕壤>红壤>粗骨土>石灰土>黄壤>紫色土>水稻土>潮土;分等级讨论时以中度石漠化为主导,且石质土的中度石漠化发生率最高,达到了21.68%。石漠化程度的空间分布在不同土壤类型中存在着明显差异,并且二者之间有一定联系,土壤本身的性质差异是重要的因素之一。      

不同人为干扰方式对桂西北喀斯特草丛群落土壤种子库组成与分布的影响

采用野外调查和室内萌发相结合的方法,对桂西北典型喀斯特峰丛洼地刈割、开垦和火烧3种不同人为干扰方式下草丛群落的土壤种子库进行了比较研究。结果表明: ① 3种不同干扰方式草丛群落土壤种子库密度存在显著差异,其种子密度大小为: 刈割群落> 开垦群落> 火烧群落;②刈割、开垦、火烧干扰草丛种子主要分布在0～ 2cm ( 67% )、2～ 5cm ( 55% )、5～ 10cm ( 37% )的土层中;③刈割群落土壤种子库中乔、灌、草生活型的物种比例大于开垦和火烧干扰群落;④ 3种不同干扰方式草丛群落土壤种子库的丰富度指数、Sha nno n-Wie ner 指数和Simpson指数的大小顺序均为: 刈割群落> 开垦群落> 火烧群落,同群落物种数变化趋势一致,与生态优势度呈相反趋势;均匀度指数大小顺序为: 刈割群落> 火烧群落> 开垦群落。⑤从土壤种子库与地面植被物种组成相似性系数来看,刈割群落和开垦群落相似性系数较大,而火烧群落地上与地下物种组成有较大区别,相似性系数为0.296。研究结果表明,刈割干扰相对开垦和火烧更有利于喀斯特地区草丛群落土壤种子库的维持与保护。      

岩溶地区生态农业旅游活动对土壤环境影响——以广西恭城县红岩村为例

生态农业旅游活动的开展与土壤环境有一定的关系,本文以广西恭城红岩村生态旅游景观区为例,分析了旅游对土壤物理性质、化学性质的影响。在理化性质方面,红岩村生态旅游果园林土壤熟化程度较广西区域果园林高,土壤的酸碱度不断向成熟土壤优化,有机质含量达到广西区域30年果园林含量,氮磷钾含量也有普遍的提高。这些积极的影响归功于红岩村为开展生态农业旅游活动而进行的生态农业旅游资源培育。但在旅游通道旁侧旅游活动使土壤孔隙度变小,对保持土壤水文结构功能有消极影响。     

广西马山县岩溶区土壤硒含量分布及影响因素研究

为调查广西马山县岩溶区土壤全硒含量分布特征,探讨不同成土母质、土地利用方式和土壤类型对土壤硒含量的影响,采集马山县北部表层土壤(0~20 cm)样品492个,采用统计学方法对土壤硒含量进行空间分布特征研究。结果表明:土壤硒含量变幅为(0.20~3.54)×10-6,平均值为0.76 ×10-6,富硒面积占到98.29%,变异系数为34.49%。研究区含有黑色页岩和煤系地层的二叠系合山组发育的土壤硒含量最高,平均为1.17×10-6;石炭系马平组最低,平均为0.64 ×10-6。赤红壤硒含量最高,平均值为1.04×10-6;而潮土硒含量最低,平均值为0.56×10-6。不同土地利用方式间以林地与果园表层土壤中硒含量相对较高,水田、草地和旱地土壤硒含量低。影响土壤硒含量的主要因素是成土母质,有机质含量对土壤硒富集也有一定影响。