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舒城县龙潭小流域土壤属性空间变异特征及其不确定性评价

作　者: 张国耀
导　师: 程先富
学　校: 安徽师范大学
专　业: 自然地理学
关键词: 土壤属性空间变异地统计学不确定性评价龙潭小流域
分类号: S159.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

土壤是人们进行农业生产活动的基本资料,是一种形态和演化过程非常复杂的历史自然综合体。研究土壤属性的空间变异性不仅能够揭示土壤特性分布规律及其变异特征,而且能更好的解释自然和人为活动对土壤特性空间变异的影响,从而为指导人类农业生产,提高土壤养分利用率,实施精确施肥以及进行养分分区管理提供科学依据。本文以安徽省舒城县晓天镇龙潭小流域为研究区域,采集了117个表层土壤样品,室内分析了土壤粒径、有机质、全氮、全磷和速效磷等5项土壤理化属性指标,运用地统计学、GIS空间分析方法和序贯高斯模拟方法,分析了研究区表层土壤属性的空间变异特征;揭示土壤属性空间分布格局;对各属性指标超过给定阈值的不确定性进行了评价。结果表明:1.该流域土壤属性的变异系数为23.45%~85.92%,其中速效磷的变异系数最高,为85.92%,变异性相对较强,砂粒的变异系数最低,只有23.45%,说明砂粒的变异性相对较低。土壤理化属性指标的变异系数大小依次为:砂粒<粉砂<粘粒<有机质<全氮<全磷<速效磷,且变化范围在10%~100%之间,均属于中等变异性。2.该流域土壤几种理化属性指标的空间变异性均表现出良好的结构性,随机变异在各自系统总变异中所占的比例为10.34%~43.92%,其中只有粘粒的C0/(C0+C)大于25%,属于中等程度的空间自相关性,其余理化属性指标的C0/(C0+C)均小于25%,都属于强烈的空间自相关性。粘粒、全磷、有机质、速效磷均表现大范围的空间自相关性,相关距都在690 m以上,粉砂、砂粒、全氮的空间自相关范围较小,都在550 m以下。其中全氮的变程最小,只有438.87m,粘粒的变程最大,达到836.16 m,各理化属性指标的变程大小依次为:全氮<粉砂<砂粒<有机质<全磷<速效磷<粘粒。各理化属性在各个方向上的各向同性表现不明显,只有在个别属性的有限步长范围内才表现出各向同性。3.采用普通克里格插值法对该流域土壤属性数据进行插值,得到各土壤属性的空间分布格局,插图结果更能直观的反应各属性指标的含量分布情况,可以看出研究区各理化属性指标含量具有高度的空间异质性。其中,粘粒和粉砂的空间分布格局大致相似,二者都表现出中部含量较低,北部、西南部和东部含量较高。而砂粒的空间分布格局与粘粒、粉砂的大致相反,其含量特征是中部较高,北部、西南部较低。全磷和速效磷的空间分布特征大致相似,都表现出南部地势相对地平的区域含量较高,而北部、西部地势相对较高的区域含量相对较低。有机质含量主要集中在6 g/kg~55 g/kg之间,面积达7435100 m~2;速效磷含量主要集中在11 mg/kg~140 mg/kg之间,面积达6186300 m~2。4.运用序贯高斯模拟方法对该流域土壤各属性指标超过一定阈值的区域进行不确定性评价,在粘粒、粉砂、砂粒、全氮、全磷、有机质和速效磷的阈值分别定为6%、40%、50%、1.3 g/kg、0.5 g/kg、45 g/kg和100 mg/kg时,通过1000次序贯高斯模拟,各属性指标超过此阈值的紫色白色较大概率区域明显比模拟效果图中大于该阈值的区域小,这些较高概率的区域大于该阈值的概率都较大,基本在80%以上,说明这些高概率区更能确定大于阈值的范围,其它低概率区则由于大于阈值的概率较低,不能确定大于给定阈值的范围。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-21
  1.1 研究背景及意义  11-12
  1.2 国内外研究进展  12-19
    1.2.1 土壤属性空间变异  12-18
    1.2.2 土壤属性空间不确定性评价  18-19
  1.3 研究内容和技术路线  19-21
    1.3.1 研究内容  19
    1.3.2 技术路线  19-21
第二章研究区概况和研究方法  21-28
  2.1 研究区概况  21-22
  2.2 研究方法  22-28
    2.2.1 样品采集  22-24
    2.2.2 研究方法  24-28
第三章龙潭小流域土壤属性空间变异结构分析  28-48
  3.1 颗粒组成空间变异结构分析  28-34
    3.1.1 土壤颗粒的一般统计特征  28-30
    3.1.2 土壤粒径的各向同性变异结构分析  30-32
    3.1.3 土壤粒径空间变异的各向异性特征分析  32-34
  3.2 全量养分空间变异结构分析  34-40
    3.2.1 土壤全氮和全磷的一般统计特征  34-37
    3.2.2 土壤全氮、全磷的各向同性变异结构分析  37-38
    3.2.3 土壤全氮、全磷空间变异的各向异性特征分析  38-40
  3.3 有机质和速效磷空间变异结构分析  40-48
    3.3.1 土壤有机质、速效磷的一般统计特征  40-42
    3.3.2 土壤有机质、速效磷的各向同性变异结构分析  42-44
    3.3.3 土壤有机质、速效磷空间变异的各向异性特征分析  44-48
第四章龙潭小流域土壤属性空间分布格局  48-56
  4.1 土壤粒径的空间分布格局  48-50
  4.2 土壤全氮、全磷的空间分布格局  50-52
  4.3 土壤有机质、速效磷的空间分布格局  52-56
第五章龙潭小流域土壤属性空间分布的不确定性评价  56-66
  5.1 土壤粒径空间分布的不确定性评价  56-60
  5.2 土壤全氮、全磷空间分布的不确定性评价  60-62
  5.3 土壤有机质、速效磷空间分布的不确定性评价  62-66
第六章结论与展望  66-68
  6.1 结论  66-67
  6.2 展望  67-68
参考文献  68-72
致谢  72-73
附  73

舒城县龙潭小流域土壤属性空间变异特征及其不确定性评价

内容摘要

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