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土壤质地作为成分数据（compositional data）的一种,其空间插值需满足非负、定和、误差最小和无偏估计4个条件。采用成分克里格法（compositional Kriging）和基于对数比转换的普通克里格法对土壤质地各颗粒组成进行空间预测,均方根误差（root mean squared errors,RMSE）和标准化克里格方差（mean squared deviation ratio,MSDR）分别被用来衡量不同方法的预测精度及模型拟合效果。研究结果表明：对数比转换的普通克里格法和成分克里格法能够保证插值结果满足成分数据插值的4个条件;成分克里格法预测的各土壤颗粒组成的RMSE最小,预测精度最高,其黏粒RMSE值相对于非对称对数比转换的普通克里格法提高将近17%;成分克里格法的变异函数拟合效果总体上好于其他两种预测方法,预测结果极差更宽,更能反映土壤质地各颗粒组成与高程、母质和水域分布的关系。 相似文献
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应用土壤质地预测干旱区葡萄园土壤饱和导水率空间分布 总被引：7，自引：4，他引：3
田间表层土壤饱和导水率的空间变异性是影响灌溉水分入渗和土壤水分再分布的主要因素之一,研究土壤饱和导水率的空间变化规律,有助于定量估计土壤水分的空间分布和设计农田的精准灌溉管理制度。为了探究应用其他土壤性质如质地、容重、有机质预测土壤饱和导水率空间分布的可行性,试验在7.6 hm2的葡萄园内,采用均匀网格25 m×25 m与随机取样相结合的方式,测定了表层(0～10 cm)土壤饱和导水率、粘粒、粉粒、砂粒、容重和有机质含量,借助经典统计学和地统计学,分析了表层土壤饱和导水率的空间分布规律、与土壤属性的空间相关性,并对普通克里格法、回归法和回归克里格法预测土壤饱和导水率空间分布的结果进行了对比。结果表明:1)土壤饱和导水率具有较强的变异性,平均值为1.64 cm/d,变异系数为1.17;2)表层土壤饱和导水率60%的空间变化是由随机性或小于取样尺度的空间变异造成;3)土壤饱和导水率与粘粒、粉粒、砂粒和有机质含量具有一定空间相关性,而与土壤容重几乎没有空间相关性;4)在中值区以土壤属性辅助的回归克里格法对土壤饱和导水率的预测精度较好,在低值和高值区其与普通克里格法表现类似。研究结果将为更好地描述土壤饱和导水率空间变异结构及更准确地预测其空间分布提供参考。 相似文献
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以苏北海涂围垦区典型地块为例, 把随机模拟技术引入土壤盐分空间变异性研究中, 利用普通克里格法和序贯高斯模拟方法对土壤盐分的空间分布进行估值和模拟, 将随机模拟值与克里格插值及实测值进行对比分析, 并采用序贯指示模拟对土壤盐分空间分布的不确定性进行评价。结果表明: 由普通克里格法得到的土壤盐分空间分布整体比较连续, 具有明显的平滑效应, 减小了数据间的空间差异性, 改变了数据的空间结构; 序贯高斯模拟结果整体分布相对离散, 突出了原始数据分布的波动性。对非盐化土、轻度盐化土、中度盐化土和重度盐化土的空间不确定性进行的序贯指示模拟结果显示, 围垦后研究区耕层土壤盐渍化的发生概率已显著降低。轻度盐化土的高概率区是改良利用的主要区域, 宜采用农业生物改良措施, 对中度盐化土高概率区应通过完善田间灌排设施以加强改良治理, 客土法是重度盐化土高概率区较为高效的改良治理途径。 相似文献
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褐土广布我国华北地区,常与棕色森林土和浅色草甸土相伴发生[1,5]。关于华北地区褐土的发生类型、形成环境、分布规律以及演变过程的研究,已有详细报告[2],本文拟就粘土矿物组成方面阐明褐土的性质,特选出几个土壤剖面,分离其胶体(小于1微米)部分,进行矿物组成的研究。 相似文献
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海伦市耕层土壤有机质含量空间预测方法研究 总被引：4，自引：1，他引：4
有机质含量是表征土壤肥力质量的重要属性,其空间分布模式对于施肥等耕作管理措施的推荐具有重要的指导意义。本文以我国黑土区黑龙江省海伦市为研究区域,在土壤采样点数量较有限的情况下,分别采用普通克里格、反距离权重、遥感反演和基于土壤学专业知识四种方法对耕层土壤有机质含量进行了空间预测。结果表明:四种方法表征的海伦耕地土壤有机质含量空间分布特征具有相似性,即由东北向西南方向递减。空间预测精度从高到低依次为反距离权重、普通克里格、基于土壤学专业知识和遥感反演法;而在有机质的局部变异细节表达方面,从高到低为遥感反演、基于土壤学专业知识、反距离权重和普通克里格法。四种方法中仅遥感反演法预测结果的极差范围较宽,普通克里格法则存在明显的平滑效应,而综合比较结果则表明,最合适的方法是基于土壤学专业知识的方法。 相似文献
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表征土壤有机碳区域分布的优化空间插值模型研究——以福建省龙海市为例 总被引：1，自引：0，他引：1
如何利用有限的样本数据来获得更为准确的土壤属性空间分布信息是土壤学研究的热点问题之一。利用福建省龙海市采集的1 133个耕地土壤样品,设计了结合地貌类型、土壤类型和土地利用类型等信息的5种克里格插值模型,研究县级尺度上土壤有机碳空间预测优化插值模型及其与样点密度的关系。结果表明:设计的5种插值模型预测精度均高于普通克里格法,但不同样点密度对插值结果影响较大。按0.5 km×0.5 km及以上的格网密度进行样点布设,采用土地利用现状类型结合土壤类型信息的普通克里格法(KDLTR)插值结果误差较小;按2 km×2 km的格网密度布设调查样点时,采用土壤类型信息的普通克里格法(KTR)插值结果误差较小;当格网大于4 km×4 km时,由于样点数少,各种模型的结果相差不大,可直接采用普通克里格法(KYJZ)进行插值。 相似文献
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基于特征变量与支持向量机回归克里格(SVRK)法的湿地土壤有机质空间变异特征分析 总被引：1，自引：1，他引：1
选取适宜变量与有效方法有助于揭示河口湿地土壤有机质的空间异质性,对维护湿地生态平衡和全球碳循环的具有重要作用。以福州市闽江河口湿地为研究区,采用逐步回归分析与主成分分析法筛选显著的特征变量,运用支持向量机回归克里格法(SVROK)分析湿地土壤有机质的空间异质性,并与神经网络克里格法(BPNNOK)、回归克里格法(RK)进行比较。结果表明：归一化植被指数(NDVI)、比值植被指数(RVI)、土壤水分指数(PDI)、汇流累积量(FA)及沉积物移动指数(STI)与土壤有机质含量关系密切,其逐步回归模型的判定系数R2为0.446,显著性概率值P<0.0001,可转换为3个独立的主成分作为模型的自变量。研究区土壤有机质的空间变异主要受结构性因素影响,呈现出“北低南高”的空间格局,采用SVROK模型的预测精度更高,可较好的体现河口湿地土壤有机质的空间异质特征。该研究可为同类区域的土壤有机质空间特征研究提供方法支撑。 相似文献
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从数据的统计特征分析、异常值筛选及处理、实验半变异函数计算及拟合等方面对普通克里格计算过程中的精度控制问题进行了初步研究,并以天津市东南郊区土壤砷（As）空间分布评估为例,分析了在多步骤精度控制下普通克里格法估计土壤污染物空间分布的可靠性。结果表明,研究区土壤As表现出了明显的累积特征,且监测值为正态分布,异常值较少且为局部异常值,实验半变异函数表现出明显的各向异性。在较严格的精度控制下,普通克里格估值的最优无偏特性可以得到较好的体现,其对土壤As的空间分布的估计精度可以达到较高的水平。 相似文献
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吉林公主岭土壤中砷、铬和锌含量的空间变异性及分布规律研究 总被引：25，自引：2，他引：25
在兼顾吉林省公主岭地区土壤类型与样点分布的相对均匀性的前提下 ,采集黑土、黑钙土和草甸土等土壤耕层 (0 -2 0cm )样品 70个 ,测定其全砷 (As)、铬 (Cr)和锌 (Zn)含量以及其它主要理化性质。采用经典统计学与半方差函数拟合相结合的方法 ,研究了土壤砷、铬和锌含量的空间变异性。根据半方差函数的拟合结果 ,在ArcViewGIS软件的支持下 ,编制Scripts进行克里格插值 ,以此来揭示该区域土壤砷、铬和锌含量的空间分布规律 ,并探讨这些重金属元素与主要土壤理化性质的关系 相似文献
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探索适合地形平缓的山前冲积扇地区土壤机械组成的空间预测方法。以河北省灵寿、行唐、曲阳县400 m高程以下区域为研究区,结合地形因子、土壤类型、归一化植被指数、地表温度等环境变量,选择基于对称对数比（SLR）转换的普通克里格法（SLR-OK）、回归克里格法（SLR-RK）、随机森林法（SLR-RF）3种方法,对训练集114个样点表层土壤机械组成的空间分布进行预测,并通过验证集50个样点比较了3种方法的预测精度。（1）从空间预测图来看,砂粒呈现出西北低、东南高的空间分布趋势;粉粒和黏粒与砂粒相反。与SLR-OK法相比,SLRRK法和SLR-RF法能够更好地反映局部变异并减小平滑效应。（2）对于砂粒和粉粒,SLR-RF法对验证集含量预测的平均绝对误差（MAE）和均方根误差（RMSE）均低于其他两种方法,且决定系数最高,表明SLR-RF的预测精度最高;对于黏粒,SLR-OK法对验证集含量预测的MAE和RMSE均低于其他两种方法,且决定系数最高,表明SLR-OK法的预测精度最高。（3）线性回归预测模型的辅助变量包括高程、土壤类型和风力作用指数;随机森林法模型的辅助变量包括高程、土壤类型、归一化植... 相似文献
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不同尺度下低山茶园土壤颗粒组成空间变异性特征 总被引：11，自引：0，他引：11
利用地统计学方法，在两个尺度下对蘩顶山茶园土壤颗粒组成的空间变异性进行了研究。结果表明：（1）小尺度下土壤颗粒组成各粒级均具有强烈的空间相关性．其中粘粒的空间相关距最大．粗粉粒的空间相关距最小；土壤颗粒组成各粒级主要在东、东南和东北3个方向上具有较强的空间变异，除砂粒外的其它颗粒均在东南方向空间变异明显；各粒级的空间分布没有明显的规律可寻。（2）微尺度下只有粘粒具有强烈的空间相关性，砂粒具有中等空间相关性，其余粒级空间相关性很弱，粘粒空间相关距最小；除砂粒外的其它粒级在东南方向具有明显的空间变异，砂粒在各方向上的空间变异都较弱；除中／细粉粒外的其它粒级在西北-东南方向有明显的变化层次。（3）坡度和坡长等微地形及茶园横坡种植的植被覆盖方式是影响土壤颗粒空间分布的主要因子。 相似文献
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以一块面积约为13.3 hm2的冬小麦田为研究区，利用GPS接收机定位，按50 m×50 m设置网格，共取63个采样点，测定土壤表层(20 cm)内的土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾、容重、田间土壤含水率和电导率，研究麦田土壤特性的空间变异规律。采用传统统计学和地统计学相结合的方法对所取的数据进行了分析，利用Arcview3.2软件的空间分析功能，绘制了表达这些土壤特性随机性和结构性的半方差图和空间分布图。研究结果表明：所有土壤特性均服从正态分布；土壤容重具有弱变异强度，其它土壤特性具有中等变异强度；土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾和电导率具有很强的相关性，土壤容重、速效磷和含水率具有中等强度的空间相关性，土壤特性的相关距变化范围为246.8～426.8 m。该成果可为农田的定位施肥、灌溉以及其它的农田精细管理提供依据。 相似文献
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采样尺度对土壤养分空间变异分析的影响 总被引：10，自引：2，他引：10
以高密度土壤养分采样数据为数据源,通过随机抽取生成不同采样尺度的样点数据,分析采样尺度对土壤养分空间变异特征分析的影响。研究结果表明:区域土壤养分预测均值随采样尺度减小呈下降趋势,而变异系数增加;养分空间分布的全局趋势随采样尺度增大而增强,但不影响半方差模型;当采样尺度较大,样点间自相关较弱时,相对较少的样点也能满足区域统计参数估测分析需要,但不能用于空间变异特征和插值分析;当样点数大于最佳采样数时,养分统计参数、空间变异特征和插值分析随着采样尺度减小而精度提高,当采样尺度达到0.2左右时,能够满足中等空间变异的土壤养分空间插值分析需要;样点空间布局对相关距和空间插值分析精度的影响比采样尺度本身更为显著。 相似文献
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土壤盐分和含水量的空间变异性及其CoKriging估值——以黄河三角洲地区典型地块为例 总被引：17，自引：0，他引：17
以黄河三角洲地区典型地块为研究区，运用经典统计学和地统计学相结合的方法研究了不同深度土层盐分和含水量的空间变异特征。结果表明：研究区土壤盐分和含水量普遍较高，土壤表层积盐作用明显；各层土壤盐分均属于中等变异强度，土壤含水量除表层为中等变异强度外，其余各层为弱变异强度；受结构性因素和随机性因素的共同作用，各土层盐分和含水量均具有中等的空间相关性。对Kriging插值结果分析表明，研究区各土层盐分和含水量在一定的范围内均存在着空间上的相关性和变异性，表层土壤盐分和含水量的空间分布主要受微地形和气候条件的影响，地下水性质是主导深层土壤盐分及含水量空间分布的主要因素。分别采用表层土壤盐分及相应土层含水量对深层土壤盐分进行CoKriging估值，均能提高估值精度，采用表层土壤盐分对深层土壤盐分进行CoKriging估值的精度要明显高于采用土壤含水量，其估计方差减少百分数最大达到167．36％。 相似文献
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土壤渗透参数的空间变异性是地形因子以及土壤理化性质综合作用的结果,是影响水以及溶质迁移转化的关键因素。在坡地随机布设24个点位,测定30cm土壤的渗透参数、地形指数、容重、颗粒组成、有机质、交换性钠、CEC(阳离子交换量)和ESP。在经典统计学以及Kolmogorov—Smiromov(K—S)正态分布检验概率(Pk—s)检验基础上对数据进行了空间结构分析。结果表明,Kfs、容重、砂粒、黏粒、有机质、CEC等符合正态分布,交换性钠和ESP等属于对数正态分布;粉粒属于均匀分布;Kfs、容重、砂粒、黏粒、有机质、交换性钠和ESP等空间结构明显,CEC空间变异性较大;并以相关分析和主成分分析相结合的方法,分析了土壤渗透参数空间变异的主要影响因子。 相似文献
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新疆包头湖灌区农田土壤水盐热特性空间变异特征 总被引：10，自引：5，他引：5
土壤作为高度变异体,其大尺度下的土壤水盐热分布特征具有空间变异性。为了探究大尺度下的土壤水、盐、热的空间分布特征及空间变异性,以新疆包头湖区域为例,采用经典统计学和地统计学相结合的方法,对土壤水盐热参数的空间分布特征进行分析。结果表明:土壤含水率、导热率及热容量均属于中等偏弱变异程度,土壤含盐量为强变异程度;土壤含水率、含盐量、导热率的半方差函数均可用高斯模型进行拟合,热容量的半方差函数可用指数函数进行拟合;含水率、含盐量、导热率、热容量同一深度各自变量之间均具有较强的空间依赖性,随机因素占总变异程度较低,最大相关距离在2 600~3 900 m。该研究为当地农业灌溉及精细农业的生产提供一定参考。 相似文献
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Variability of soil parameters in a uniformity trial on a Luvisol evaluated by means of spatial statistics The relationships between soil parameters and indicators of soil genesis were investigated in a uniformity trial on Luvisol by means of classical and spatial statistics. The following properties were investigated in the topsoil (0–30 cm) and subsoil (31–40 cm): content of total carbon (Ct), content of clay plus fine silt (FAT), concentrations of available potassium (K) and phosphorus (P), and pH values. The depth loamy Bt horizon and microrelief were considered as indicators of soil genesis. Smoothing of the raw data by means of block kriging eliminated the small scale variability of all parameters. In this way, the rank correlation coefficients between soil parameters increased by factor 2 and were to 0.52 for Ct–FAT; 0.69 for Ct–K, and 0.55 for Ct–P in the top soil. The maps for smoothed data allowed a much better visual analysis of spatial distribution of investigated properties compared to the raw data. The significant correlations as well as the similarity of maps and variograms suggested that the spatial variability of FAT, Ct, K, and P in the top soil was determined by the same factors. The depth of the loamy Bt horizon and the relief were the most important factors defining the distribution of the investigated soil parameters. The rank correlation coefficients of the smoothed and detrended relief with the soil parameters amount to –0.63, –0.77, –0.71, and –0.57 for FAT, Ct, K, and P, respectively. 相似文献
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基于聚类分析的土壤盐渍剖面特征及其空间分布研究 总被引：12，自引：1，他引：12
通过对黄河三角洲地区典型地块土壤盐渍剖面的聚类分析,研究并总结该地区不同盐分剖面类型土壤含盐量在水平方向以及垂直方向的分布特征和规律,运用该规律对各盐渍剖面类型的空间分布进行了探讨。结果表明:研究区土壤盐分剖面可以明显分为表聚型、底聚型和平均型3类,按照垂直分布特征可将0～180cm土体划分为0～20cm、20～80cm、80～120cm和120～180cm四个层次;研究区土壤含盐量在垂直方向和水平方向上变异较强,总体上盐分分布具有一定的表聚性,且各土层含盐量的规律性可以作为判断土壤盐分剖面类型的依据;受结构性因素和随机性因素的共同影响,各土层含盐量均表现为中等的空间自相关性和相同的空间自相关变化尺度。Kriging插值与空间分析结果表明,微地形和气候条件是影响表层土壤盐分空间分布的主要因素,地下水性质主导深层土壤盐分的空间分布;表聚型盐分剖面是研究区最主要的剖面类型,其次分别为底聚型和均匀型;不同盐分剖面类型的空间分布反映了植被类型和土地利用方式的差异,人为农业措施是形成底聚型与平均型盐分剖面的最直接因素。该研究结果为黄河三角洲地区盐渍土地的分区、改良、管理以及合理利用提供了理论基础和实践依据。 相似文献
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表层土壤水分含量和饱和导水率对深层土壤水分的动态的变化具有重要的决定作用。在黄土高原坡地（50m×360 m）范围内进行网格（10 m×10 m）取样,用地统计学方法研究表层（0～30 cm）土壤饱和导水率和水分含量的空间变异特征。结果表明：1）坡地表层土壤密度变化规律为坡下位大于坡上位,土壤饱和导水率变异系数为0.37,属于中等变异强度;2）饱和导水率和自然对数化的饱和导水率在360 m尺度内均不具备空间结构特征,是纯随机变量,线性有基台模型适用于描述表层土壤水分的分布特征,水分分布存在明显的块金效应,并且随滞后距离的增加半方差变大;3）饱和导水率和水分含量从坡上位到坡下位均呈现波浪式变化,饱和导水率大的采样点土壤水分含量低,反之则高。 相似文献
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Time stability of soil water storage measured by neutron probe and the effects of calibration procedures in a small watershed 总被引：2，自引：0，他引：2
The knowledge of soil water storage (SWS) of soil profiles is crucial for the adoption of vegetation restoration practices. With the aim of identifying representative sites to obtain the mean SWS of a watershed, a time stability analysis of neutron probe evaluations of SWS was performed by the means of relative differences and Spearman rank correlation coefficients. At the same time, the effects of different neutron probe calibration procedures were explored on time stability analysis, mean SWS estimation, and preservation of the spatial variability of SWS. The selected watershed, with deep gullies and undulating slopes which cover an area of 20 ha, is characterized by an Ust-Sandiic Entisol and an Aeolian sandy soil. The dominant vegetation species are bunge needlegrass (Stipa bungeana Trin.) and korshinsk peashrub (Caragana Korshinskii kom.). From June 11, 2007 to July 23, 2008, SWS of the top1 m soil layer was evaluated for 20 dates, based on neutron probe data of 12 sampling sites. Three calibration procedures were employed: type I, most complete, with each site having its own linear calibration equation (TrE); type II, with TrE equations extended over the whole field; and type III, with one single linear calibration curve for the whole field (UnE) and also correcting its intercept based on site specific relative difference analysis (RdE) and on linear fitting of data (RcE), both maintaining the same slope. A strong time stability of SWS estimated by TrE equations was identified. Soil particle size and soil organic matter content were recognized as the influencing factors for spatial variability of SWS. Land use influenced neither the spatial variability nor the time stability of SWS. Time stability analysis identified one site to represent the mean SWS of the whole watershed with mean absolute percentage errors of less than 10%, therefore, this site can be used as a predictor for the mean SWS of the watershed. Some equations of type II were found to be unsatisfactory to yield reliable mean SWS values or in preserving the associated soil spatial variability. Hence, it is recommended to be cautious in extending calibration equations to other sites since they might not consider the field variability. For the equations with corrected intercept (type III) , which consider the spatial variability of calibration in a different way in relation to TrE, it was found that they can yield satisfactory means and standard deviation of SWS, except for the RdE equations, which largely leveled off the SWS values in the watershed. Correlation analysis showed that the neutron probe calibration was linked to soil bulk density and to organic matter content. Therefore, spatial variability of soil properties should be taken into account during the process of neutron probe calibration. This study provides useful information on the mean SWS observation with a time stable site and on distinct neutron probe calibration procedures, and it should be extended to soil water management studies with neutron probes, e.g., the process of vegetation restoration in wider area and soil types of the Loess Plateau in China. 相似文献