压砂地土壤水分、粒径、容重的空间变异及相关性研究

摘要

土壤水分含量对土壤侵蚀、植物生长及植被恢复过程都会产生极大影响。土壤粒径分布和容重作为土壤的重要特性，对土壤的入渗性能、持水能力，生产力和退化等都有显著影响。鉴于此，本研究选取西北旱区景泰县有300多年历史的压砂地作为研究对象，并以裸地作为对照组（CK），通过大田采样和实验室测定分析，采用经典统计学和地统计学方法对各研究区 0-50cm 深度的土壤水分含量及容重、粒径分布的空间分布规律及它们之间的相关性进行了分析研究。主要内容如下： （1）为探明压砂地土壤水分的时空变异规律，以不同种植年限的压砂地作为研究对象，利用三维空间分布图、平均相对偏差、时间稳定性系数等方法分析研究了压砂地土壤水分的时间稳定性特征及空间变异规律。结果表明，各地型土壤水分含量呈现出新砂地>中砂地>老砂地>裸地的变化趋势；表层土壤水分含量的变异性最强，这种变异性随着土层的加深而减弱；随土层深度的增大，土壤水分的时间稳定性增强，选定的代表性测点可在较长时期内表征整个研究区的平均土壤水分含量。该研究结果有助于研究区土壤水分长期监测点的合理布设。 （2）绘制土壤含水率的统计箱线图，并计算得出各压砂地土壤水分含量在不同年份相较于裸地增加的百分比。结果表明：压砂地水分含量相较于裸地的增量较大，随着土层的加深和覆砂年限的增加，各压砂地水分含量相较于裸地增加的百分比均有减小的趋势，表明压砂地有退化现象产生。该研究结果可为压砂地的长期可持续利用提供科学依据。 （3）以种植年限不足10年的新压砂地为例，利用统计回归、Pearson相关系数，平均绝对误差等方法对西北地区特有的压砂地土壤粒径分布与土壤含水率的相关性进行了研究。结果表明：在 0-50cm 深度内，土壤含水率与粘粒含量随土层深度的增大表现出较为一致的增大趋势；对不同土层土壤粘粒含量与含水率数据进行统计回归分析，回归模型对粘粒含量的预测精度较高；利用表层土壤水分含量可很好地对其下层土壤水分含量进行评估和预测。说明利用土壤水分对土壤粒径分布进行预测进而对土壤质量和生产力进行评价可行性较高，可为研究区土壤盐碱化防治、压砂地长期可持续利用提供理论支撑。 （4）为揭示西北旱区特有的压砂地土壤容重的空间变异规律，利用经典统计学、统计回归、克里格（Kriging）插值和协同克里格（Cokriging）插值等方法对不同种植年限压砂地土壤容重的空间变异规律进行了研究。结果表明：各地型土壤容重表现为老砂地>中砂地>新砂地>裸地；土壤容重在空间上呈弱变异性；基于土壤容重和土壤含水率之间显著的负相关性，可利用土壤水分的空间分布情况推断出容重高低值的分布情况；利用Kriging插值和Cokriging插值可有效地预测整个研究区内土壤容重在空间上的分布特征，但以土壤含水率为辅助变量的Cokriging插值具有更高的预测精度。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 研究目的和意义

1.3 国内外研究现状

1.4 研究思路

第2章 试验区概况

2.1 自然条件

2.2 水资源状况

2.3 土样来源

2.4 研究方法

第3章 压砂地土壤水分时空变异规律研究

3.1 研究材料与方法

3.2 土壤水分的时空变异特征分析

3.3 土壤水分的时空稳定性及代表性测点确定

3.4 代表性测点的合理性检验

3.5 覆砂年限对土壤水分的影响

3.6 讨论

3.7 本章小结

第4章 土壤粒径分布与水分的关系及预测研究

4.1 研究材料与方法

4.2 土壤粒径组成在垂直方向的分布及其与含水量的关系

4.3 土壤粘粒含量的预测与检验

4.4 不同土层土壤含水率相关性分析

4.5 土壤粘粒含量的空间分布

4.6 本章小结

第5章 压砂地土壤容重的空间变异规律及预测研究

5.1 研究材料与方法

5.2 土壤容重与土壤含水率的描述性统计分析

5.3 土壤容重的空间结构及其影响因素分析

5.4 土壤容重的空间分布

5.5 土壤容重的插值精度评价

5.6 本章小结

结论与展望

结论

不足与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

附录B 0-50cm土壤水分的统计特征