耕地土壤有机质空间变异性的随机模拟.pdf

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1、第26卷第12期3242010年12月农业工程学报TransactionsoftheCSAEVr01．26No．12Dec．2010耕地土壤有机质空间变异性的随机模拟杨奇勇，杨劲松※，姚荣江，黄标，孙维侠(中国科学院南京土壤研究所，南京210008)摘要：有机质是土壤重要的肥力特征，研究盐渍土改良区耕地土壤有机质空间变异特征可为土壤质量提升提供科学依据。以山东省禹城市盐渍土改良区典犁地块耕地土壤有机质为研究对象，在全而野外调查和室内化验分析以获得大量的土壤有机质相关信息的基础上，运用地统计学方法对有机质进行了序贯高斯模拟各次实现(SGSV)、序贯高斯模拟平均实现(SGSA)和ordina

2、ryKriging插值(OK)，并将SGSV、SGSA、OK与实测数据进行了统计参数、变异函数、空间分布趋势等方面进行了对比分析。结果表明OK、SGSA改变了有机质数据的宇问结构，具有“平滑”效应，SGSA在消除平滑影响方面优于Kriging插值；SGSV具有与实测数据相同的空间自相关结构，对预测点的模拟值具有不确定性，为揭示研究区域土壤有机质的空间结构特征提供了有力的工具，对盐渍土改良区土壤有机质空间不确定性的风险研究具有更实际的意义。关键词：随机模型，空间变异测量，土壤，有机质，半方差函数，克里格，随机模拟doi：lO．3969／j．issn．1002—6819．2010．12．05

3、5’中图分类号：S158文献标志码：A文章编号：1002—6819(2010)-12-0324-06杨奇勇，杨劲松，姚荣江，等．耕地土壤有机质空间变异性的随机模拟[J]．农业工程学报，2010，26(12)：324--329．YangQiyong，YangJinsong，YaoRongjiang，eta1．Stochasticsimulationofcultivatedsoilorganicmatterspatialvariability[J]．TransactionsoftheCSAE，2010，26(12)：324--329．(inChinese谢mEnglishabstract)0

4、引言Kriging插值可以给出有限区域内区域变量的最佳线性无偏估计量，因而在地质学、土壤学、生态学等的空间变异研究领域中得到广泛的应用[I-4]。但是克立格法不能很好地再现区域化变量的空间结构，于是Matheron提出了转向带法，开始了地统计模拟的研究15】。地统计模拟自提出以来发展很快，产生了多种方法，如转向带法、功谱方法、指示模拟法、矩阵分解法、序贯高斯模拟方法等。其中序贯高斯模拟法是非常常用的方法，它条件化是算法本身蕴涵的，而不是一个独立的步骤；只需要一个有效的Kriging算法，计算类型单一，能自动处理各向异性的问题。序贯高斯模拟法的主要特点是随着分析的进行样本量不断调型6

5、，而

6、不是固定不变的：根据现有数据计算待模拟点值的条件概率分布，从该分布中随机取一值作为模拟现实(relazation)。每得出一个模拟值，就把它连同原始数据、此前得到的模拟数据一起作为条件数据，进入下一点的模拟。因此随着模拟的进行，条件数据集合会不断扩大if]。收稿日期：2009．11．2l修订日期：2010-10．14基金项目：公益性行业(农业)科研专项经费项目(200903001)：中国科学院知识创新工程重大项目(KSCXl．YW-09)；国家自然科学基金项目(40771097)：国家“863”计划重点项日课题(2007AA091702)作者简介：杨奇勇(1976一)，男，湖南邵阳人，博

7、士，主要从事土壤、水资源利用与管理和GIS应用研究。南京中国科学院南京土壤研究所，210008。Emaihyangqiyon90739@163．corn※通信作者：杨劲松(1959--)，博士，研究员，博士生导师，主要研究领域为士壤和水资源利用与管理。南京中国科学院南京土壤研究所，210008。Emaihjsyang@issas．ac．∞国内在高斯模拟方面的研究取得一定的进展，主要体现在两个方面。一是序贯高斯模拟各次实现(SGSV，sequentialGaussiansimulationtoachievevafiance)，如李保国等【8】用地统计模拟中的序贯高斯方法对农田土壤表层饱和导

8、水率分别进行了条件模拟和克立格插值，并将条件模拟、克立格插值结果与实测数据进行了对比分析；张泽谱等【9l利用地统计学原理对北京东郊污灌区土壤表层微量元素含量的小尺度分异进行了条件模拟。二是序贯高斯模拟平均实现(SGSA，sequentialGaussiansimulationoftheaverageachieved)，如魏孝荣等【loJ利用协同克里格分析与高斯模拟方法对黄土沟壑区小流域土壤pH值的空间分布特征进行了分析比较；柴旭荣等