关于土壤导气率流域尺度的空间分布特征研究

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1、关于土壤导气率流域尺度的空间分布特征研究　　引言　　近年来人们对土壤与环境间相互作用以及精确调节农田土壤气体传导状况问题的关注度不断增加，数值模型研究土壤气体传输过程及其有效性与其对作物生长和生态环境的影响程度逐步成为现实。如何发展简单可行的土壤气体传输动力学参数确定方法成为各国学者关注的热点问题。对此研究者在大量试验基础上，相继提出确定土壤气体传输动力学参数的不同方法，即直接测定方法和间接推求方法。两种方法各具优势，在生产实际中广泛应用。由于土壤气体传输过程比较复杂，不仅与土壤质地、结构、含水率、容重、土壤有机质含量等土壤

2、基本物理化学特征有关，而且受到气候条件、土地利用方式、生长植物群落的种类、田间耕作与管理方式等的强烈影响，有些方法难以准确估计田间土壤导气率，在很大程度上存在局限性，尤其难以在大范围区域研究土壤气体传输动力学特征参数。　　此外，土壤气体传输存在严重空间变异性，其空间变异特征与众多影响因素间存在何种关系，如何准确获取一定范围内土壤导气率的平均值，此方面仍缺乏系统研究。综合国内外研究结果发现:各研究者在其研究区域内作出相关研究，得出相关结论，这些研究区域各自的土壤物理化学性质不相一致，从而导致研究结果存在一定分歧。在同一个研究区

3、域内，不同含水率、容重的条件下，土壤导气率的变异和空间格局也是不完全相同的。各个影响因素造成土壤导气率变异，这些因素与变异之间是紧密联系的。因此需要进一步研究土壤气体传输综合特征与各影响因素间的关系，阐明土壤导气率空间变异特征，发展确定土壤导气率简单易行的估算方法，才能实现利用动力学模型分析不同尺度下土壤气体传输动力过程，为农业、水利和生态环境行业的生产实际提供有效的方法。　　基于此，本文以陕西省泾惠渠灌区麦田土壤为研究对象，展开关于土壤导气率流域尺度的空间分布特征研究，并利用Pearson相关系数及交互相关关系分析各个影响

4、因素(土壤物理基本参数)与土壤导气率空间分布间的关系。　　1、材料与方法　　1.1研究区概况　　泾惠渠灌区位于陕西省关中平原，地理坐标介于东经108°34'34″～109°21'35″，北纬34°25'20″～34°41'40″，灌区北邻黄土台塬，西、南、东三面有泾河、渭河、石川河环绕，清峪河由灌区北部自西向东穿越，为一较完整的水文地质单元;地面和地下径流排泄条件好，灌区东西长约70km，南北宽约20km，总面积1

5、180km2;地势总趋势是自西北向东南倾斜，海拔高度350～450m，地面坡降一般为1.66%～3.33%。多年平均降水量为512mm，蒸发量1212mm，年平均气温13.6℃。　　1.2取样与测量方法　　本研究选取灌区麦田为测点，以2.5km的采样间距布设，除去盲点外，共212个测点，图1为布置点示意图。采样点用手持GPS定位，记录采样点的经纬度，定位的样点经格式转换成ArcGIS能识别的.shp格式。对研究区进行地图数字化，经投影转换后生成研究区样点分布图，录入采样点基本物理参数的信息后，即可用于研究区土壤物理参数及土壤

6、导气率的变异分析。笔者曾利用PL-300型土壤导气率测定仪展开研究，详见文献［1，5］。　　　　土壤物理基本参数的测定方法如下:含水率(采集地表0～10cm土层土样)、容重通过干燥法测量;土壤颗粒组成利用马尔文激光分析仪测定。每个测点土样用密封袋带回，风干后研磨，过100目土壤筛，用于制备供试有机质含量(重铬酸钾外加热法)的土样。　　1.3数据分析与处理　　1.3.1空间变异分析　　利用SPSS19.0软件进行数据统计分析，以空间变异理论为基础，利用ArcGIS软件里的地统计模块(GeostatisticalAnalyst)

7、，采用空间克里格插值法(OrdinaryKriging)，构建土壤物理基本参数与土壤导气率的空间变异分布图。克里格插值法详见文献。　　1.3.2交互相关系数的确定　　变量A和B，在一定滞后间距下，两个变量的交互相关系数可表示为　　当h=0时，交互相关系数等于经典统计学计算得到的线性相关系数。通常用t检验验证交互相关系数的显著性，t值计算公式　　式中n计算交互相关系数所用数据的对数当式(2)计算得到的t值大于查表得到的值时，则认为该交互相关系数显著。　　2、结果与分析　　2.1土壤物理基本参数及导气率描述性统计分析　　土壤物理

8、基本参数及导气率的描述性统计分析见表1。用变异系数判断其变异程度:Cv≤0.1属于弱变异性;0.1＜Cv＜1为中等变异性;Cv≥1属于强变异性。由此看出研究区域容重为弱变异，有机质、饱和含水率、饱和度与土壤导气率属于中等变异。　　采用地统计学分析的前提要求就是所有变量服从正态分