基于地统计学的植烟土壤碳氮含量空间变异性研究

有机碳和全氮含量是影响土壤肥力与作物产量的重要土壤因子,区域内土壤碳氮含量的分布情况直接影响作物生产。通过解析云南省保山市烟区土壤碳氮含量空间分布情况,为区域植烟土壤肥力改良和优质烤烟生产提供科学依据和数据支撑。对保山市5县(区)72个植烟土壤点进行采样,测定土壤容重、田间持水量、土壤含水量、土壤酸碱度、有效土层厚度、土壤全氮含量和土壤有机碳含量等7项指标,采用径向基函数神经网络模型和克里格法建立土壤碳氮含量与土壤理化因子间的相关关系,预测土壤有机碳含量和全氮含量的空间分布特征。土壤碳氮含量与理化指标间的相关性分析表明,土壤全氮含量与土壤容重、土壤pH值呈显著负相关关系(P<0.05),相关系数分别为-0.235、-0.170;土壤有机碳含量与田间持水量、土壤含水量呈极显著正相关关系(P<0.01),相关系数分别为0.555和0.452;土壤有机碳含量与土壤pH值呈显著正相关关系,相关系数为0.190;土壤有机碳含量与土壤容重呈极显著负相关关系,相关系数为-0.636;土壤碳氮关系可用线性回归方程y=10.69+4.37x(r^(2)=0.137,n=72)表示;土壤平均全氮含量2.01 g/kg,土壤平均有机碳含量为33.60 g/kg,土壤平均碳氮比为16.71。径向基函数神经网络模型较多元回归模型对验证样点土壤全氮含量和有机碳含量的预测值与实际观测值的相关系数分别提高0.037和0.031,表明土壤理化因子与土壤碳氮含量之间的复杂关系能够通过径向基函数神经网络模型更准确地描述出来;47个验证点预测结果误差分析表明,与普通克里格法和回归克里格法相比,径向基函数神经网络模型和普通克里格法相结合的方法明显减低了土壤有机碳和全氮含量预测结果的平均绝对误差、均方根误差和平均相对误差。保山市5县(区)土壤碳氮含量由北向南存在明显差异,相关性分析结果表明,植烟区内的土壤理化因子对土壤有机碳含量和全氮含量的影响较大。因此,在烤烟生产上,应根据预测结果因地制宜,针对不同区域制定施肥方案,合理调控有机肥和氮肥的施用,保障烤烟高质量生产。

地统计学方法进展研究

地统计学近年来成为空间分析的重要工具 ,其应用领域广泛分布在自然科学的众多领域。系统地论述了地统计学理论方法的进展 ,给出地统计学的总体理论框架 ,它包括局部估值、不确定性预测、随机模拟及多点地统计学四部分。并指出所有这些方法的理论基础是随机变量理论 ,其核心是利用变异函数获得研究对象的空间分布规律。同时 ,分别介绍了每个部分的具体方法 ,特别提到了新发展的多点地统计学方法。最后对地统计学的软件应用加以总结 。

基于GIS和地统计学的土壤养分空间变异特征研究——以河北省遵化市为例

基于地理信息系统 (GIS)和地统计学研究了河北省遵化市土壤表层 ( 0～ 2 0cm )碱解氮、全氮、速效钾、速效磷和有机质等 5种养分要素的空间变异规律 .应用GIS能够将系统变量的属性数据同地理数据相结合 ,使大区域范围内进行地统计学分析变得较为方便 .研究表明 ,全氮、碱解氮、速效磷、有机质变异函数曲线的理论模型符合球状模型 ,速效钾的理论模型表现为指数模型和有基台值的线性模型的套合结构 ;碱解氮、全氮、速效磷、有机质的空间变异主要是由随机性因素引起的 ,但程度有所差异 ,全氮和有机质由随机性因素引起的空间异质性程度较高 ,碱解氮和速效磷较低 ;速效钾的空间变异则主要是由结构性因素引起 ;5种养分要素的空间自相关程度都属于中等的空间自相关 ,但空间变异的尺度范围不同 ,碱解氮和速效磷变异尺度基本相近 ,为 5和5 .5km ;全氮较大 ,为 14 .5km ;有机质为 8.5km ;速效钾的变异尺度有两个 ,0～ 3 .5km主要以指数模型为主 ,3 .5～ 2 5 .5km范围内以有基台值的线性模型为主 .5种养分要素的各向同性的范围不同 ,碱解氮和速效磷在整个范围 ( 0～ 2 8km )都表现出各向同性 ,全氮和有机质的其次 ,为 0～ 10km ;速效钾的较小 ,为 0～ 8km .

基于受体模型和地统计学相结合的土壤镉污染源解析

研究了武汉市东湖高新技术开发区约150km2范围内土壤重金属Cd元素的含量分布和潜在来源情况.并利用主成份分析/绝对主成分分数(PCA/APCS)受体模型定量解析了土壤中Cd的来源,结果表明土壤中Cd的来源以源1为主(来源分担率为:源167%、源28%、源316%,其他源9%).同时利用该受体模型得到了在每个采样点的源贡献量,并用地统计学方法插值了Cd的源贡献量的空间分布状况.结果显示,Cd各个源贡献量具有不同的空间分布状况,其中最大源1的高贡献值主要集中在研究区中部.结合PCA分析和源贡献量空间分布状况,初步推断源1可能为电子工业源,源2为城市大气沉降,源3应为成土母质.研究结果表明,将PCA/APCS受体模型和地统计学方法相结合可以有效地对土壤重金属隐性污染源进行定性识别及定量解析.

基于GIS和地统计学的低山茶园土壤肥力质量评价

亚热带低山区是我国茶园的主要分布区域,研究其土壤肥力质量状况是茶园精准化和信息化管理的基础。利用地统计学、GIS以及多元统计分析相结合的方法,对蒙顶山茶园土壤肥力质量进行了定量化综合评价研究。结果表明:(1)蒙顶山茶园土壤肥力质量沿海拔高度垂直变化明显,大部分土壤肥力区沿蒙顶山阳坡面水平方向呈带状分布。土壤肥力较高的区域分布在山体的中上部,随着海拔高度的降低土壤肥力质量水平也逐渐降低。(2)蒙顶山茶园土壤肥力质量总体水平不高。区域内土壤各项肥力指标与优良茶园相比还存在差距,同时肥力质量偏低的区域所占面积较大:第四、五两级肥力区所占面积最大,占总面积的42.35%。肥力较低的后5级占总面积的近70%,而肥力最高的3级不到10%。(3)采用该方法进行土壤肥力质量评价能较客观地反映土壤肥力状况,为地统计研究成果实际运用提供了思路。

沙棘木蠹蛾卵和幼虫空间分布的地统计学分析

沙棘木蠹蛾(H olcocerushippophaecolus Hua,Chou ,Fang et Chen)是近几年在内蒙古、辽宁、山西、宁夏和陕西等地大面积爆发的一种钻蛀性害虫,其危害发生在幼虫期,主要危害沙棘(H ippophae rhamnoidea)的根干部。为了有效地控制其危害,深入了解种群的空间结构,利用地统计学方法分析了两种受害程度不同的林分内沙棘木蠹蛾幼虫种群和重度受害林分内卵块的空间分布特性。结果表明:两种受害程度不同的林分内,沙棘木蠹蛾的危害具有显著差异,轻度受害林分内无虫样本所占的比例较大,达70 % ,而重度受害林分内不到2 0 % ;虫口密度在轻度受害林分内超过6头/株的只有6 .9% ,而重度受害林分内高达31.9%。根据全方向的变异函数曲线图分析得知:重度受害林分和轻度受害林分内幼虫种群的空间依赖范围分别为7.3m和87.4 18m,而局部空间连续性强度分别为0 .914和0 .178。重度受害林分内幼虫表现较强的空间聚集性,而轻度受害林分则表现为随机分布。在重度受害林分中,单株沙棘树上沙棘木蠹蛾卵块数量最多的为11个,最少的为1个,有卵株率达72 %。分别采用四种不同的理论模型来拟合卵块的实际变异曲线图,得知其全方向的变异函数曲线为指数型,空间依赖范围大小为3.6 m,局部空间连续性强度为0 .876 。

基于地统计学和遥感的岩溶区石漠化空间变异特征

为了全面掌握岩溶区石漠化的空间分布特征,解决区域内遥感影像阴影区域石漠化信息"缺失"的问题,该文以广西平果县果化镇生态重建示范区为例,借助图像处理软件ENVI(environment for visualizing images)提取研究区域石漠化指数。在GIS技术支持下,利用地统计学的方法对剔除阴影区后的石漠化指数进行了空间变异特征分析。结果表明,研究区域石漠化指数主要受内在因子的共同作用,具有强烈的空间自相关性;Kriging插值结果表明,研究区域石漠化指数较高的区域主要分布在研究区的西南部和东北部,各石漠化等级的空间分布表现为条带状和斑块状分布。岩性和地形地貌条件是影响石漠化空间变异的主要因素。研究利用地统计学的方法很好地估计了阴影区石漠化指数的"缺失"信息,为岩溶区石漠化监控、评估提供了新的思路与方法。

基于地统计学和GIS的太湖典型地区土壤属性制图研究——以土壤全氮制图为例

在地理信息系统 (GIS)支持下 ,运用地统计学方法对太湖典型地区耕层土壤全氮含量的空间变异特征进行分析 ,探讨了适用于研究区域土壤全氮制图的最佳邻域 ,并在此基础上利用块段克立格 (BlockKriging)法绘制了土壤全氮含量空间分布图。结果表明 ,土壤全氮的空间变异性在 40km步长变化域上表现为明显的各向同性 ,超出这个范围 ,土壤全氮空间变异的各向异性明显增强 ,以 40km步长变化域上土壤全氮的空间结构特征作为Kriging插值依据有助于提高制图精度。制图结果表明 ,研究区域土壤全氮含量在江阴和宜兴两市境内普遍较高 ,锡山和武进两市相对较低 ;且高值斑块区主要分布在地势低洼的圩田区 ,这是人为施肥和土壤特性共同影响的结果。

地统计学在太湖水质研究中的应用

在采样数据的基础上 ,应用地统计学的理论与方法 ,尝试研究太湖水质参数空间分布特性 .结果显示 ,太湖水质参数的空间结构变异性是客观存在的 ,各水质参数都具有块金效应 ;对太湖水质参数进行克立格插值 ,并进行污染水平分类 ,可以提供更为直观的水环境信息 .

长江水系沉积物重金属含量空间分布特征研究——地统计学方法

本文利用地统计学方法研究了长江水系沉积物１１种重金属元素含量的空间分布特征。采用变异函数定量描述空间分布结构特征和克立格法进行最优插值，并制作出含量分布图。结果表明：所研究的重金属在长江水系沉积物中均有显著的空间结构性特点，其变异函数均可用有块金效应的球状模型进行拟合。多数元素变异函数的变程在１０００ｋｍ左右，这种长距离的变程与分布图上同性质斑块平均距离相当。在约５００ｋｍ以上，多数元素的变异函数表现出一定的方向性特点，大多在ＮＥ～ＳＷ或ＮＷ～ＳＥ向相关较好，此方向性与含量的空间分布走向一致。

烟盲蝽及其天敌蜘蛛空间格局的地统计学分析

利用地统计学的方法研究了烟草(品种为中烟100)不同生长期烟盲蝽及天敌蜘蛛的空间格局,结果表明:烟盲蝽的空间格局随时间的变化呈现为随机、聚集、再随机和再聚集;尽管蜘蛛混合种群的空间格局也依次表现为随机、聚集、随机和聚集分布,但只是在后期与烟盲蝽的空间格局一致。利用BlockKriging进行空间插值分析,得到的三维空间插值模拟图能很好地反映烟盲蝽和蜘蛛种群的田间分布状况。同时,对烟盲蝽及天敌蜘蛛的种群动态进行了分析,发现它们的种群数量变化趋势相似。所有结果表明蜘蛛种群在较大程度上与烟盲蝽种群存在跟随关系。

洞庭湖平原区土壤全磷含量地统计学和GIS分析

以洞庭湖平原区典型景观单元为试点,利用GPS定位共取得651个耕层(0～20cm)土壤样品。通过对数转化、稳健统计、域法处理和Box-Cox转化4种数据处理方法对土壤全磷进行了正态分布性检验。结果表明,Box-Cox转化成功地使数据集服从正态分布并消弱了异常值的影响,应用地统计学分析方法进行了实验变异函数的计算和最适合模型的拟合,得出土壤全磷最好的理论模型为球状模型,随后用普通克立格估值方法绘制了土壤全磷的空间分布图。在经过不同趋势阶数土壤全磷克立格(Kriging)插值误差的综合比较的基础上,结果表明趋势效应参数宜选取二阶。Kriging估值标准差(KSD)被认为是内插象素值的标准差,并为提高全磷的制图精度提供了有用的信息。应用地统计学和地理信息系统(GIS)的概率克立格法研究了洞庭湖平原典型区的土壤全磷的空间分布并进行了风险性评价。结果表明,土壤全磷不同含量水平下的概率分布图对风险性评价、合理施肥和控制磷素的面源污染的管理实践将是十分有益的。

地统计学在土壤科学中的应用及展望

地统计学应用于土壤科学中,探索其空间分布特征及其变异规律,已为越来越多的学者所推崇。半方差函数提供了一个定量工具,可以将土壤某一性质的变异与成土因子和成土过程联系起来,使人们加深对土壤的作用后果的理解,而克立格可以对未采样区的区域化变量的取值进行无偏最优估计。在对地统计学的理论进行简要阐述的基础上,介绍了其近几年的发展,回顾了它在土壤科学研究中取得的一些成果,并就地统计学在土壤科学中的应用前景作了展望。

长白山岳桦种群格局的地统计学分析

应用地统计学的原理和方法研究了长白山岳桦种群空间分布格局及其空间相关关系 ,首先通过样方调查数据计算岳桦材积的半变异函数 ,拟合半变异函数模型 ,然后根据拟合的最优半变异函数模型 ,进行空间数据插值、绘制岳桦材积的克立格图 .最后对所得到的不同海拔岳桦材积的半变异函数图和克立格图进行分析 ,结果表明 ,在海拔 16 5 0～ 170 0m岳桦材积的半变异函数曲线为球形 ,其空间分布格局为聚集型 ,种群呈衰退趋势 ;在海拔 175 0～ 2 0 0 0m岳桦材积的半变异函数曲线为直线形 ,其空间分布格局为随机型 ,种群较稳定 ;在海拔 2 0 0 0～ 2 15 0m岳桦材积的半变异函数曲线为球形 ,其空间分布格局为聚集型 ,种群呈增长趋势 .这说明长白山岳桦整体上有一种向上迁移的趋势 ,尤其是过渡带中的岳桦表现则更为明显 .

朝鲜球坚蚧及黑缘红瓢虫空间格局的地统计学研究

利用地统计学方法研究了不同时期朝鲜球坚蚧 (DidesmococcusKoreanusBorchs)若虫及黑缘红瓢虫 (ChilocorusrulidusHope)幼虫种群的空间分布格局和空间相关性 .结果表明 ,不同时期朝鲜球坚蚧若虫种群和黑缘红瓢虫幼虫种群的半变异函数均可拟合为球型 ,其空间格局为聚集型 ,在小尺度上 ,空间变异主要是由其空间自相关引起的 ,且不同时期格局变化不明显 ,变程分别为 9.5 6～ 15 .70m和 18.83～19.74m之间 .黑缘红瓢虫种群与朝鲜球坚蚧种群之间具有很强的追随关系 。

基于地统计学方法的稻田灰飞虱与蜘蛛时空动态分析

通过田间调查,用地统计学方法对灰飞虱Laodelphaxstriatellus(Fallén)及其重要天敌蜘蛛的时空动态进行了比较分析。通过变差函数模型的拟合及空间格局的分析,得出灰飞虱长翅成虫、若虫与蜘蛛的变程范围相近,结构性强度的范围相近,但同一时间灰飞虱与蜘蛛的变程和结构性强度则均不尽相同;灰飞虱若虫与蜘蛛自始至终为聚集分布,但灰飞虱长翅成虫与蜘蛛的分布型则有差异,在某些时间为均匀分布。用普通克立格方法作出空间分布图,在时间序列上进行比较分析,得出稻田蜘蛛与灰飞虱成若虫的空间分布均有相似性,尤其与若虫相似性更强,表现出比较明显的空间跟随现象,且空间跟随现象与灰飞虱虫量的消长有密切的关系,但是由于天气、稻田环境、灰飞虱其他天敌以及蜘蛛其他猎物的存在等因素的影响使得其空间跟随又有着相当的复杂性。

基于GIS和地统计学的植烟土壤养分空间分析

为推进植烟土壤的精细管理与合理施肥,以辽宁昌图烟区为例,采用GIS和地统计学相结合的方法,对其植烟土壤养分的空间变异及分布特征进行了分析。研究结果表明,土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量的空间变异函数均为球状模型。其中,土壤碱解氮具有强烈的空间相关性,说明其受母质、地形、土壤类型等结构因素影响较大;土壤有机质、速效磷和速效钾具有中等的空间相关性,说明其受结构因素和施肥、管理水平等随机因素共同影响。Kriging插值图较为直观地描述了昌图烟区植烟土壤养分的空间分布规律。

基于GIS和地统计学的土壤养分时空变异分析

运用ArcGIS的地统计学和空间分析模块,研究了封丘县20年前后土壤表层有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾5种养分的含量水平、分布以及演变趋势。研究结果表明,封丘县土壤有机质含量明显上升,氮素有所积累;磷素有升有降,以升为主;但速效钾含量急剧下降,这些变化与封丘县长期以来的肥料施用和土地利用有关。运用地理信息系统和地统计学方法能够很好地模拟土壤养分的空间分布特征,便于研究者直观地发现土壤养分时空变化趋势。

地统计学及GIS在黑土区域土壤养分空间异质性分析中的应用——以海伦市为例

应用地统计学的方法结合GIS空间分析技术,对海伦市黑土农田区域采集的65个耕层(0—20cm)土壤样本进行了数据处理,对其全量养分含量的空间异质性进行了分析和探讨。结果表明,全碳、全氮和全磷半变量函数曲线的理论模型符合高斯模型,全钾的理论模型表现为指数模型。全碳、全氮属于中度空间相关,其空间变异受结构性因子和随机因子的影响各占1/2。全钾和全磷属于高度空间相关,其变化主要受结构性因子的影响。土壤全碳与全氮和全磷具有极显著的正相关,在空间分布上也与全氮和全磷的空间分布吻合度较高。地统计学分析土壤养分的空间变异特征和1978年海伦县自然资源综合考察对农田土壤肥力调查的结果是吻合的。利用地统计学分析的方法,对区域农业生产合理布局、综合治理水土流失都具有重要的意义。

白背飞虱若虫空间格局的地统计学分析

【目的】研究白背飞虱[Sogatella furcifera(Horváth)]迁入后其后代若虫在稻田间的聚集与扩散的动态过程和空间分布规律,为综合防治提供理论依据。【方法】本文根据2008年在秀山县的系统调查资料,运用地统计学中的半方差函数,建立了秀山县水稻栽插至成熟10次调查时间在东西和南北2个方向上白背飞虱若虫的空间变异曲线模型,并利用Surfer8.0软件对空间分布数据进行插值和模拟。【结果】白背飞虱若虫密度越高,空间变量的变化幅度越大;由随机因数引起的空间变异平均为38.7%,由自相关因数引起的空间变异为61.3%,且空间变异的随机程度有随水稻生育期而逐渐增高的趋势;各调查时间东西方向的空间相关范围都小于南北方向,前者平均为18.99m,后者为25.09m;空间插值表明白背飞虱若虫种群在稻田的聚集斑块南北方向比东西方向长。【结论】白背飞虱若虫种群的空间分布主要呈聚集分布;在研究尺度下,南北方向是白背飞虱若虫种群聚集和扩散的主要方向。