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基于少量典型样点土壤属性空间分布推测模型中的土壤属性参数敏感性分析 总被引：1，自引：0，他引：1
针对基于少量典型样点土壤属性空间分布推测模型中的土壤属性参数敏感性问题,以坡位渐变信息结合典型土壤样点的加权平均模型为例,利用东北地形平缓小流域的土壤表层有机质含量样点集,使用阶乘设计、箱线图分析、扰动分析法和本文新设计的MR指数评价该模型的参数敏感性。结果表明,该模型中土壤属性参数敏感性较大,其大小与典型样点空间分布有关。敏感性主要由应用该模型时采用的坡位分类体系的不确定性引起。该文的分析方法可用于对基于少量典型样点的土壤属性空间分布推测模型进行参数敏感性综合分析。 相似文献
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坡位渐变信息的模糊推理 总被引：5，自引：0，他引：5
坡位的空间变化通常是渐变的,定量的坡位空间渐变信息对于精细尺度上的坡面土壤侵蚀、预测性土壤制图等应用具有重要意义。现有基于栅格DEM的坡位模糊识别方法,或是仅在属性域内模糊聚类,忽略了空间信息;或是需要繁琐的规则进行模糊分类,实用性受限。本文建立了一种基于相似度的模糊推理方法,根据各类坡位在空间上的典型位置,计算其他位置与典型位置间的相似度,从而对坡位空间渐变信息进行系统、定量的描述。应用表明本方法能够合理地描述山脊、坡肩、背坡、坡脚、沟谷等重要坡位类型的渐变信息,所获得的坡位渐变信息也能够合理地解释土壤样点的A层土壤含砂量随坡位渐变的变化趋势。 相似文献
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基于典型点的目的性采样设计方法及其在土壤制图中的应用 总被引：10，自引：2，他引：8
鉴于经典采样和空间采样存在的局限性,提出了一种旨在寻找典型点的目的性采样设计方法。该方法通过分析与目标地理要素空间分布具有协同变化关系的环境因子,提取地理要素空间变化的典型模式,进而在典型模式上布设样点,即可获得典型点,从而减少所需样本量。以位于黑龙江鹤山农场的2个研究区为例,分别选择土壤厚度和表层有机质2个土壤属性,通过对土壤属性空间变化的4个协同环境因子进行模糊c均值聚类,获得对应土壤属性空间变化模式的环境因子组合;根据其模糊隶属度结果设计典型点并进行采样,最后结合典型点的属性值与环境因子组合模糊隶属度结果,采用加权平均模型得到土壤属性空间分布图,反映了土壤属性随地形变化的连续性分布。基于独立野外验证点,选择了4个评价指标对所得属性图进行定量评价。结果表明：2个研究区验证点集的预测值和观测值一致性指数均较高,可见本研究提出的方法是一种有效的样点布设方法。研究还对在每一环境组合类设计不同数量典型点所得土壤属性制图结果的差异进行了讨论,认为典型点增多并不一定能提高土壤属性空间推测的精度。 相似文献
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中国表层土壤全氮的空间模拟分析 总被引：11，自引：0，他引：11
基于第二次全国土壤普查5336个典型土壤剖面数据,分析表土全氮(A层)与环境因素的相关关系,利用多元回归模型和HASM模型结合的方法模拟中国国家尺度上表层土壤全氮的空间分布格局。结果表明:对350个检验点模拟结果的平均绝对误差和平均相对误差为0.67g·kg-1和61.06%,与普通克里格法相比分别降低了0.05g·kg-1和17.53%;对样点分布较少的西北地区的模拟结果也更符合实际情况。多元回归模型和HASM模型结合的方法考虑了环境因素的影响,可作为目前模拟大尺度土壤性质空间分布相对有效的方法。 相似文献
5.
土壤制图中多目标属性的环境因子及其尺度选择——以黑龙江鹤山农场为例 总被引：1，自引：0，他引：1
研究影响不同土壤属性空间分布的协同环境因子及其作用尺度,对于理解不同土壤属性的成土发展、土壤推测制图及针对多种土壤属性的空间采样设计具有重要意义。针对多种土壤属性,探索不同土壤属性的重要相关环境因子及其作用尺度,并就不同环境因子及其尺度的不同对土壤属性推测制图的影响展开研究。以黑龙江省鹤山农场为研究区,以表层砂粒、粉粒、黏粒、有机质含量和土壤厚度5种土壤属性为研究对象,根据计算邻域窗口大小的不同,生成173个不同尺度的地形因子,对单尺度地形因子和多尺度地形因子进行重要性排序,并根据重要性排序构建单尺度环境因子集1和多尺度环境因子集2,和基于专家知识选出的基准环境因子集3进行制图精度的对比。结果表明：当单尺度地形因子进行重要性排序选择时,所选出的5种土壤属性的重要相关环境因子与基准环境因子集3明显不同。当多尺度环境因子参与时,尽管对各土壤属性的作用尺度不同,各土壤属性排名靠前的因子绝大多数是基准环境因子。砂粒和粉粒的重要相关因子及作用尺度相当,但与黏粒的重要相关因子和作用尺度差别很大,有机质和土壤厚度的重要相关因子十分相似。环境因子集2较基准环境因子集3的制图精度显著提高,RMSE均值提高百分比为7.8%~21.3%,较环境因子集1的制图RMSE均值提高百分比为8.7%~16.5%。因此,针对不同的土壤属性进行制图或采样设计时,需充分考虑其环境因子和作用尺度的不同,针对基准环境因子选择适宜的尺度较选择不同的相关环境因子更重要。 相似文献
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土壤厚度信息对土壤碳储量估算、水文-生态过程模拟等有着重要影响,但我国北方石质山区缺乏现势性好、分辨率高的土壤厚度分布数据及其快速获取方法。基于北方石质山区土壤厚度的分布特点,先将地貌信息和植被类型叠加生成制图单元,再根据每类单元的特征,针对性地选取地形参数和地表覆被参数作为指示土壤厚度空间分布的环境变量,结合少量土壤样点,依据模糊推理模型,构建了基于分层制图策略的土壤厚度空间推测方法。以河北省滦平县虎什哈流域为例,利用从ASTER GDEMs提取的地形变量和从我国环境减灾卫星影像(HJ-A)提取的地表覆被信息对土壤厚度进行了推测。结果表明,该方法精度较高,是利用免费地形和遥感数据进行低成本快速土壤制图的实用途径。 相似文献
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干旱区大尺度土壤盐度信息环境建模——以新疆天山南北中低海拔冲积平原为例 总被引：4，自引：0，他引：4
区域空间信息有助于决策者针对特定潜在和既定的土壤盐渍化区域制定改良和优化政策,以避免灌区水土资源的不合理配置和干旱区土地生态系统持续性退化。然而现存区域尺度土壤盐度数据以矢量方式留存,多边形内部土壤属性无空间变异性,缺乏实时更新,对当下实际指导作用具有一定的局限性。随着人类活动的加剧,土壤及其结构性退化正加速危害土壤质量和健康。对此,急需更新或升级,用于刻画干旱区生态系统中土壤盐度数据,以辅助制定相关政策,减缓土壤盐渍化的危害。针对此问题,本文基于代表性等级的采样设计方法（Integrative Hierarchical Sampling Strategy, IHSS）,获取少量典型样点,结合土壤—环境推理模型（soil land inference model, SoLIM）,尝试推理区域尺度土壤盐分含量信息。研究以新疆天山南北中低海拔冲积平原为案例,仅以23个代表性样本,推理陆表（0~10 cm）土壤盐分含量,源自3个典型绿洲94个野外样本的验证数据显示,依据评判标准,预测结果与实际情况较为相符,与线性回归模型相比,具备处理土壤与环境变量之间非线性关系的SoLIM,推理精度更高。所以,研究认为模糊隶属度加权平均的方法（IHSS-SoLIM）可以通过较小的建模点得到更好的预测效果,可作为区域尺度土壤盐度推理的备选方案。 相似文献
8.
坡向和微地形对大型土壤动物空间分布格局的影响 总被引：10，自引：4，他引：6
尽管在景观和区域尺度上对土壤动物空间分布格局的研究已较多,但在小尺度上对局部微生境条件如何影响土壤动物多样性及其空间分布格局的研究还很少。以典型温带次生林为研究对象,采用样方法系统调查了林地阴坡和阳坡4个不同地形部位大型土壤动物群落的密度,并测定了不同地形部位的生境条件。采用三因子方差分析和对应分析等方法定量研究了坡向和地形部位对大型土壤动物群落密度的空间分布格局的影响。主要表现在：①在采集到的160个土壤样品中共检测到动物个体4 148个,分别隶属于26个不同的土壤动物类群;②坡向和地形部位对土壤动物的空间分布格局有显著的影响,但不同土壤动物类群对坡向和地形部位的响应模式存在一定的差异,这种差异的形成可能与不同土壤动物类群的生活习性和生物学特征密切相关。其结论是：在小尺度上,林地的坡向和微地形条件主要通过影响局部小生境的生物和非生物因子组合特征而对土壤动物的空间分布格局产生重要影响。 相似文献
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基于环境相关法的土壤属性空间分布特征研究——以黄土丘陵沟壑区小流域为例 总被引：9，自引：7，他引：2
在横山县朱家沟小流域采集111个样点,分析土壤属性与地形因子相互关系,进行空间预测分析。结果表明:土壤密度与复合地形指数CTI显著正相关,土壤有机质与复合地形指数CTI、汇流动力指数SPI、沉积物运移指数STI显著负相关,全磷只与坡度β显著负相关。多元线性逐步回归模型对于土壤密度和有机质拟合较好,而对于全磷,预测结果较差;回归-克里格预测有效地减小了残差,消除了平滑效应,预测极差更宽,对于局部的变异及地形、土地利用的关系体现更为细化,提高了预测精度。 相似文献
10.
受气象、地形、土壤、植被因子的影响,土壤水分具有坡面位置变化和空间尺度效应,需对此深入理解和精细刻画,以便为精细化森林管理、坡面生态水文研究中的代表性样地选择和尺度转化提供科学依据。在宁夏六盘山香水河小流域,选择一个设置有空间连续样地的华北落叶松人工林典型坡面,于2015年5—10月利用土钻取土,并烘干测定了0~100 cm土层的质量含水量,研究生长季内各月土壤含水量沿坡的时空变化规律。结果表明:(1)土壤含水量存在沿坡变化,在整个生长季表现为随水平坡长增加先逐渐升高,在坡中上部(水平坡长109.2 m)达到最大,之后逐渐降低并在坡中下部(水平坡长350.4 m)达到最小,之后又有所回升。各月的土壤含水量沿坡变化趋势与整个生长季基本一致。(2)土壤含水量存在坡面尺度效应,表现为土壤含水量滑动加权平均值随水平坡长增加有明显变化,整个生长季及各月的土壤质量含水量的坡面尺度效应的变化趋势基本一致,但数值大小有所不同。(3)在研究年份为平水年和降水较多的条件下,土壤持水性能是影响土壤质量含水量沿坡差异格局的主要因素,表现为各月土壤含水量均与土壤孔隙度、持水能力显著相关。(4)对整个坡面平均土壤质量含水量而言,最佳代表性样地位于坡中部相对水平坡长0.57处,可由此样地的土壤含水量测定值代表坡面均值,并可利用本文建立的该样地土壤含水量测定值与坡面均值的关系式精确上推估计坡面均值。 相似文献
11.
Quantification of spatial gradation of slope positions 总被引：6，自引：0，他引：6
Cheng-Zhi Qin A-Xing Zhu Xun Shi Bao-Lin Li Tao Pei Cheng-Hu Zhou 《Geomorphology》2009,110(3-4):152-161
Transition between slope positions (e.g., ridge, shoulder slope, back slope, foot slope, and valley) is often gradual. Quantification of spatial transitions or spatial gradations between slope positions can increase the accuracy of terrain parameterization for geographical or ecological modeling, especially for digital soil mapping at a fine scale. Current models for characterizing the spatial gradation of slope positions based on a gridded DEM either focus solely on the parameter space or depend on too many rules defined by topographic attributes, which makes such approaches impractical. The typical locations of a slope position contain the characteristics of the slope position in both parameter space and spatial context. Thus, the spatial gradation of slope positions can be quantified by comparing terrain characteristics (spatial and parametrical) of given locations to those at typical locations. Based on this idea, this paper proposes an approach to quantifying the spatial gradation of slope positions by using typical locations as prototypes. This approach includes two parts: the first is to extract the typical locations of each slope position and treat them as the prototypes of this position; and the second is to compute the similarity between a given location and the prototypes based on both local topographic attributes and spatial context. The new approach characterizes slope position gradation in both the attribute domain (i.e., parameter space) and the spatial domain (i.e., geographic space) in an easy and practicable way. Applications show that the new approach can quantitatively describe spatial gradations among a set of slope positions. Comparison of spatial gradation of A-horizon sand percentages with the quantified spatial gradation of slope positions indicates that the latter reflects slope processes, confirming the effectiveness of the approach. The comparison of a soil subgroup map of the study area with the maximum similarity map derived from the approach also suggests that the quantified spatial gradation of slope position can be used to aid geographical modeling such as digital soil mapping. 相似文献
12.
土壤数据空间分辨率对水文过程模拟的影响 总被引：6，自引：1，他引：5
分布式水文模型的应用,其准确性有赖于输入数据对流域特征的描述,尤其在大尺度流域,输入数据分辨率的增加是否必然改善模型的模拟效果是值得深入研究的问题。本文以鄱阳湖信江流域为研究区,运用SWAT模型为模拟工具,分析了土壤数据空间分辨率对径流、蒸发及土壤含水量等水文要素模拟的影响以及高精度土壤数据在大流域尺度的适应性。结果表明：不同分辨率的土壤数据对SWAT模型中水文响应单元的划分结果差异显著,但在径流模拟和蒸发计算结果中并没有表现出显著的差别;模型率定前后,低分辨率土壤数据的径流模拟结果略好于高分辨率土壤数据,但两者之间的差别不明显;模型模拟的土壤含水量差异显著,高分辨率土壤模拟的月平均土壤含水量整体大于低分辨率土壤模拟结果;研究还发现,模型的蒸发计算对土壤分辨率信息不敏感。本文研究意味着,大尺度SWAT模型的应用中,土壤数据分辨率的提高不一定会改善模型的模拟效果。在具体应用中,应考虑流域本身的尺度以及模拟精度的要求,选择合适分辨率的土壤数据,同时应结合模型原理和关键参数的物理含义来解释模拟结果。 相似文献
13.
Xu ZHOU Shengtian YANG Xiaoyan LIU Changming LIU Changsen ZHAO Haigen ZHAO Qiuwen ZHOU Zhiwei WANG 《地理学报(英文版)》2015,25(4):437-450
To control soil erosion and restore the degraded environment in the Loess Plateau, a large number of measures related to soil and water conservation have been employed that have profoundly affected catchment properties. This study constructed three indicators to characterize changes to the catchment slope, proposed both a method for a regression analysis of adjacent images and a sequence model, and applied multisource remotely sensed images and GIS spatial clustering analysis technologies to extract thematic information and comprehensively analyze the catchment change characteristics. The results indicate that the catchment slope properties changed significantly. At catchment scale, the average values of ARC, DVC and ART were 6.43%, 25.57% and 4.30%, respectively. There were six clustering types of catchment slope property changes. The maximum and minimum of the average similarities of the clustering types were 0.992 and 0.935. Each slope control measures had a distinct effect on catchment slope; the dominating factor of each clustering type was identified as: Type 1: D-VC, Type 2: D-VCLU, Type 3: D-LUVC, Type 4: D-TAVC, Type 5: D-TAC and Type 6: D-MFC. Type 5 and Type 1 covered the largest areas, respectively occupying 37.28% and 31.01%. Catchment slope property changes also had distinct types that depended on their geomorphological conditions. These findings provide a useful basis from which to further study catchment slope hydrological and soil erosion processes. 相似文献
14.
基于地块汇流网络的小流域水沙运移模拟方法研究 总被引：4，自引：0，他引：4
全流域逐地块水土流失计算,是目前水土保持定量评价的重要手段,其实现过程既需要有考虑地貌因子和上下游关系的土壤侵蚀模型,也需要建立全流域地块汇流网络,并与侵蚀模型有机连接。本文针对黄土高原特殊的地理条件和水土流失规律,对传统的基于栅格的小流域汇流技术进行了改进,考虑地块间上下游汇流关系,建立了基于地块的水沙汇流网络模型,模拟水沙在流域复杂下垫面的汇流过程,提取出流域各地块间的水沙汇流网络,并计算出3个重要参数:流域地块间水沙汇流的顺序、流域地块间水沙汇流数目的空间分配、水沙流经各地块的坡长。将土壤侵蚀模型按地貌部位与特征分为坡面模型、沟坡模型和沟道输移模型,与地块汇流网络有机集成,实现了水沙运移的全流域按地块沿程计算。 相似文献
15.
黄土高原小流域土壤养分的空间分布格局-Kriging插值分析 总被引：37，自引：6，他引：31
本文应用Kriging空间内插法,分析了黄土高原大南沟流域土壤有机质以及全N、全P、有效N和有效P等4种养分含量的空间分布格局。结果表明:土壤有机质呈现出坡上部低于坡下部的规律,其含量低于05%所占的面积最大,以耕地分布的区域为主,较高含量(06～08%)则分布在农果间作地和林地的区域;土壤全N的分布格局与土壤有机质具有相似性,只是坡下部的全N含量高于坡上部的趋势较为明显;土壤全P含量相差较小为138%,不同全P含量的空间分布面积基本相等;有效N和有效P并未表现出土地利用和景观位置控制的分布格局,有效P的空间分布较有效N更为复杂。 相似文献
16.
Soil nutrients in relation to land use and landscape position in the semi-arid small catchment on the loess plateau in China 总被引：12，自引：0，他引：12
Characterizing spatial variability of soil nutrients in relation to site properties, including climate, land use, landscape position and other variables, is important for understanding how ecosystems work and assessing the effects of future land use change on soil nutrients. In order to assess the effects of land use and landscape position on soil nutrients consisting of soil organic matter (SOM), total N (TN), total P (TP), available N (AN) and available P (AP), soil samples were collected in August and October 1998 and July 1999 from three transects in a small catchment on the loess plateau, China. The three transects consisted of typical land use structure from the top to foot of hillslope in the study area: fallow land – cropland – woodland – orchard (T1), fallow land – shrub land – fallow land – cropland – woodland – orchard (T2) and intercropping land – woodland (T3). Significant differences among land uses were found for SOM, TN and AN. Woodland, shrub land and grassland had the higher levels for them compared to fallow land and cropland. Use of soil deterioration index showed that soils deteriorated moderately (−17·05%) under orchard and seriously (ranging from −29·91% to −20·32%) under fallow land, cropland and intercropping land, while soils had no deterioration (−0·74%) under shrubland and (−0·69%) grassland. This study indicated that the cultivated hilly lands must be abandoned before a critical minimum SOM of 0·492%. Soil nutrient responses to landscape positions were variable depending on transect and the location of land use types. The highest levels in SOM, TN and AN were observed at middle slope position on T1, while they occurred at foot slope position on T3. However, an increasing trend from upper slope to foot slope for five nutrients were found on T2. 相似文献
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基于RUSLE的卧虎山水库流域土壤侵蚀特征分析 总被引：3，自引：0，他引：3
通过RUSLE模型对卧虎山水库流域土壤侵蚀进行全面评价验证和总结。结果表明：① 水库流域平均侵蚀模数为462 t/(km2·a),该数值与通过水库淤积等资料推算评估结果基本一致,表明本研究结果具有较高的可信度;水库流域年均侵蚀量达到2.6×106t,其中高于容许土壤流失量的面积为176 km2,占到流域总面积的31.51%。从不同侵蚀级别来看,占流域面积27.77%的轻度侵蚀,对流域侵蚀总量的贡献率为54.64%; 面积占比3.74%的中度及以上侵蚀,侵蚀量贡献率达到30.94%。② 流域内土壤侵蚀空间差异较大,回归分析发现地形因子是导致各子流域土壤侵蚀模数差异的主要因素;就土地利用类型而言,旱地和农村居民点是流域内的主要侵蚀土地利用类型;流域内土壤侵蚀模数随着坡度增加呈现相应增大趋势,8°~25°坡度段面积比例不仅最大,而且侵蚀量占比最高,是水库流域的主要侵蚀坡度段。 相似文献