农田土壤水盐特性的空间变异性研究

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土壤水盐特性是用于描述土壤水分、盐分运动过程与分布情况的参数。研究土壤水盐特性的空间变异性对于科学研究土壤环境、土壤农作、土壤水分运动等学科都具有重要的指导意义。通过对杨凌塿土直线取样(方案一)、新疆盐碱土空间网格取样(方案二)和直线取样(方案三)的样品分析测定,采用经典统计学原理、地统计学原理、空间自相关原理、小波分析、多重分形和联合多重分形等方法对其进行空间分析,从不同角度对比揭示土壤水盐特性的空间变异性。得到以下主要结论:(1)经典统计学原理分析可知,方案一中的Brooks-Corey模型拟合参数(α)和饱和导水率(Ks)的变异系数大于1,表现为强变异;Brooks-Corey模型拟合参数(n)的变异系数介于0.1到1之间,表现为中等变异水平;Brooks-Corey模型饱和含水量(θs)、质量含水率(θ)及容重(ρ)的分布较为均匀,且变异系数小于0.1,表现为弱变异。方案二中绝大多数土壤水盐特性表现为中等变异水平,只有Na+在大、小尺度上表现为强变异。方案三中各土壤水盐特性绝大多数表现为中等变异强度,只有pH表现为弱变异。(2)地统计学分析表明,三方案中各土壤水盐特性的半方差函数基本上可以用球状模型来模拟,属于中等变异程度。(3)空间自相关理论分析表明,方案一中四个方向上的各土壤水盐特性的空间自相关程度不一,但同一方向上呈现类似的变化趋势,Moran’s I系数的变化范围在[-0.3,0.3],表明随机分布格局相对占较大比重。方案二中三尺度下土壤各水盐特性的Moran’s I系数变化具有相似性,在-0.8~0.6范围内波动。方案三中各土壤水盐特性的Moran’s I系数变化各异,但均在-0.50.4之间变化。(4)由小波方差图谱分析可知,方案一和三中的各土壤水盐特性在整个空间上至少表现出两个尺度结构,而绝大多数的土壤水盐特性最大尺度结构分别出现在200m和64m处,这就说明在此处引起土壤水盐特性的空间变化的信息较为丰富,空间分布结构比较复杂。(5)从多重分形理论来分析,在无标度尺度-44内,各土壤水盐特性存在多重分形特征,方案一中θs、θ及ρ的多重结构较弱,而Ks、α及n的多重分形结构特征明显。通过对广义分形维数的计算,表明θs、θ及ρ的空间变异性较弱,Ks的空间变异性很强,α的空间变异性较强,n的空间变异性强,且Ks比α和n具有更为复杂的空间分布结构。方案三中土壤含盐量、滴水穿透时间、pH、Na+、Mg2+和Ca2+均具有多重分形结构,但pH的多重分形特征不明显,表明pH的空间变异性较弱。(6)利用联合多重分形对土壤水盐特性的空间关联性进行分析表明,方案一中Ks和α、n,ρ和n之间的空间关联性较弱,Ks和θs、ρ、θ,ρ和α之间的空间关联性较强,方案三中土壤含盐量与pH、Na+、Mg2+、Ca2+,Na+与Mg2+、Ca2+,Mg2+和Ca2+、滴水穿透时间之间存在一定的空间关联性。
摘要第5-7页
ABSTRACT第7-8页
第一章 绪论第11-19页
    1.1 研究背景、目的和意义第11-12页
        1.1.1 研究背景第11页
        1.1.2 研究目的和意义第11-12页
    1.2 国内外研究进展第12-17页
        1.2.1 空间变异研究方法的国内外研究进展第12-17页
        1.2.2 目前研究中存在的问题第17页
    1.3 论文研究的主要内容与技术路线第17-18页
        1.3.1 论文研究的主要内容第17-18页
        1.3.2 论文研究的技术路线第18页
    1.4 小结第18-19页
第二章 研究区概况与研究方法第19-26页
    2.1 研究区概况第19页
    2.2 研究内容第19-21页
        2.2.1 农田取样方案第19-20页
        2.2.2 测试项目和实验方法第20-21页
    2.3 研究方法第21-25页
        2.3.1 经典统计学方法第21-22页
        2.3.2 地统计学方法第22页
        2.3.3 空间自相关方法第22-23页
        2.3.4 多重分形方法第23-24页
        2.3.5 联合多重分形方法第24页
        2.3.6 小波分析第24-25页
    2.4 小结第25-26页
第三章 土壤水盐特性的统计分析第26-36页
    3.1 土壤水盐特性的经典统计学分析第26-29页
    3.2 土壤水盐特性的地统计学分析第29-32页
    3.3 土壤水盐特性的空间自相关分析第32-34页
    3.4 小结第34-36页
第四章 土壤水盐特性的多重分形及联合多重分形分析第36-49页
    4.1 土壤水盐特性的多重分形分析第36-43页
        4.1.1 土壤水盐特性的多重分形判断第36-39页
        4.1.2 土壤水盐特性的广义分形维数计算第39-41页
        4.1.3 土壤水盐特性的奇异指数和维数分布函数计算第41-43页
    4.2 土壤水盐特性的联合多重分形分析第43-48页
    4.3 小结第48-49页
第五章 土壤水盐特性的小波分析第49-63页
    5.1 土壤水盐特性的小波方差图谱分析第49-51页
    5.2 小波消噪在土壤水盐特性中的应用第51-62页
        5.2.3 数据序列的小波消噪结果第51-62页
    5.3 小结第62-63页
第六章 结论与建议第63-65页
    6.1 结论第63-64页
    6.2 建议第64-65页
参考文献第65-70页
致谢第70-71页
作者简介第71页
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论文编号ABS541669,这篇论文共71页
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