为了优化灌溉实践,构建准确估计平均土壤水分的监测点布设准则,该研究引入有效含水量(Available Water Capacity,AWC)作为辅助变量,结合经典统计学和地统计学构建了一种基于辅助变量空间自相关的分层采样方法(Stratified Sampling metho...为了优化灌溉实践,构建准确估计平均土壤水分的监测点布设准则,该研究引入有效含水量(Available Water Capacity,AWC)作为辅助变量,结合经典统计学和地统计学构建了一种基于辅助变量空间自相关的分层采样方法(Stratified Sampling method based on spatial autocorrelation of Auxiliary Variables,SSAV),克服直接以土壤水分为变量时受其强时空变异影响的弊端,并在田块尺度进行试验。结果表明:0~40和0~80 cm土层的AWC服从正态分布;在90%置信区间,采样误差为10%时研究区内0~40和0~80 cm土层的监测点数目分别为7个和6个;基于SSAV布点法估计土壤水分的相对误差变化范围为–23.23%~35.15%,较简单随机布点(Simple Random Sampling,SRS)法减小了26.48%。标准差的平均值为4.78%,较SRS降低了17.30%。基于SSAV的0~40和0~80 cm^(2)个土层的估计值和观测值之间的平均均方根误差RMSE为0.0104 cm^(3)/cm^(3),基于SRS的RMSE为0.0120 cm^(3)/cm^(3),显著性检验P<0.001,SSAV显著提高了对土壤水分的估计精度和准度。SSAV为获得区域平均土壤水分提供了省时、省力、低成本的监测点布设方案,为农业水资源管理和提升农业用水效率提供了保障。展开更多
露天矿开采导致大面积的地貌改变和植被破坏,进行土地复垦是重建原有生态系统的有效手段。为改善锡林浩特矿区生态脆弱、且矿区表土稀缺的现状,利用上覆岩层进行表土替代材料的开发,上覆岩层土壤的持水能力是选择表土替代材料的重要指标...露天矿开采导致大面积的地貌改变和植被破坏,进行土地复垦是重建原有生态系统的有效手段。为改善锡林浩特矿区生态脆弱、且矿区表土稀缺的现状,利用上覆岩层进行表土替代材料的开发,上覆岩层土壤的持水能力是选择表土替代材料的重要指标,对于指导排土场复垦具有重要意义。基于此选取了AP(Arya and Paris模型)、MV(Mohammadi and Vanclooster模型)和MVVG(MV model with the van Genuchten模型) 3种模型对锡林浩特矿区上覆岩层(L1-L5,共5层)土壤水分特征曲线与土壤有效含水量的预测精度。结果显示:MVVG对于土壤水分特征曲线(R^2=0.940)与有效含水量(R^2=0.7409)的预测精度均较好,AP对于土壤水分特征曲线的预测结果最好(R^2=0.950),且对于剖面有效含水量的预测趋势与实测值一致,但是有效含水量的预测值与实测值R^2较低(R^2=0.491),MV预测结果最差。AP模型对壤质沙土、砂之壤土和粉砂壤土的水分特征曲线预测效果好于MV和MVVG,但是各模型对沙土的预测预测效果均较差。除L5层,其余4层随着土壤层次深度的增加,其田间持水量、凋萎系数和有效水含量均呈减少趋势。L2-L4的有效水含量均低于L1(18%),且L4(8%)<L3(11%)<L2(15%)。研究结果显示AP和MVVG模型可以准确地预测研究区土壤水分特征曲线和水分常数,适合用于锡林浩特矿区上覆岩层土壤持水能力的预测。同时结果表明,L5层的有效含水量最大(20%),且土层较厚,具有在土地复垦过程中作为表土替代材料的潜力,而L2-L4可以考虑作为中和L5质地过黏的材料,使其土质更加接近腐殖层土壤(L1)。展开更多
文摘为了优化灌溉实践,构建准确估计平均土壤水分的监测点布设准则,该研究引入有效含水量(Available Water Capacity,AWC)作为辅助变量,结合经典统计学和地统计学构建了一种基于辅助变量空间自相关的分层采样方法(Stratified Sampling method based on spatial autocorrelation of Auxiliary Variables,SSAV),克服直接以土壤水分为变量时受其强时空变异影响的弊端,并在田块尺度进行试验。结果表明:0~40和0~80 cm土层的AWC服从正态分布;在90%置信区间,采样误差为10%时研究区内0~40和0~80 cm土层的监测点数目分别为7个和6个;基于SSAV布点法估计土壤水分的相对误差变化范围为–23.23%~35.15%,较简单随机布点(Simple Random Sampling,SRS)法减小了26.48%。标准差的平均值为4.78%,较SRS降低了17.30%。基于SSAV的0~40和0~80 cm^(2)个土层的估计值和观测值之间的平均均方根误差RMSE为0.0104 cm^(3)/cm^(3),基于SRS的RMSE为0.0120 cm^(3)/cm^(3),显著性检验P<0.001,SSAV显著提高了对土壤水分的估计精度和准度。SSAV为获得区域平均土壤水分提供了省时、省力、低成本的监测点布设方案,为农业水资源管理和提升农业用水效率提供了保障。
文摘露天矿开采导致大面积的地貌改变和植被破坏,进行土地复垦是重建原有生态系统的有效手段。为改善锡林浩特矿区生态脆弱、且矿区表土稀缺的现状,利用上覆岩层进行表土替代材料的开发,上覆岩层土壤的持水能力是选择表土替代材料的重要指标,对于指导排土场复垦具有重要意义。基于此选取了AP(Arya and Paris模型)、MV(Mohammadi and Vanclooster模型)和MVVG(MV model with the van Genuchten模型) 3种模型对锡林浩特矿区上覆岩层(L1-L5,共5层)土壤水分特征曲线与土壤有效含水量的预测精度。结果显示:MVVG对于土壤水分特征曲线(R^2=0.940)与有效含水量(R^2=0.7409)的预测精度均较好,AP对于土壤水分特征曲线的预测结果最好(R^2=0.950),且对于剖面有效含水量的预测趋势与实测值一致,但是有效含水量的预测值与实测值R^2较低(R^2=0.491),MV预测结果最差。AP模型对壤质沙土、砂之壤土和粉砂壤土的水分特征曲线预测效果好于MV和MVVG,但是各模型对沙土的预测预测效果均较差。除L5层,其余4层随着土壤层次深度的增加,其田间持水量、凋萎系数和有效水含量均呈减少趋势。L2-L4的有效水含量均低于L1(18%),且L4(8%)<L3(11%)<L2(15%)。研究结果显示AP和MVVG模型可以准确地预测研究区土壤水分特征曲线和水分常数,适合用于锡林浩特矿区上覆岩层土壤持水能力的预测。同时结果表明,L5层的有效含水量最大(20%),且土层较厚,具有在土地复垦过程中作为表土替代材料的潜力,而L2-L4可以考虑作为中和L5质地过黏的材料,使其土质更加接近腐殖层土壤(L1)。
