沿海滩涂土壤盐分空间分布的三维随机模拟与不确定性评价.pdf

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1、第26卷20lO年第11期11月农业T程学报1’ransactionsoftheCSAE、b1．26N0．1lNov．20109l沿海滩涂土壤盐分空间分布的三维随机模拟与不确定性评价姚荣江，杨劲松※，赵秀芳，李晓明，刘梅先(中国科学院南京土壤研究所，南京210008)摘要：为揭示滨海滩涂地区土壤盐分三维窄『日J分布特点并提供相关技术方法与思路，以苏北海涂围垦区典犁地块为例，综合采用三维克里格和随机模拟方法对上体盐分含量的三维窄间分布进行估值、模拟与对比分析，并对土体盐分三维分布的空间不确定性进行评价。

2、结果显示，由克里格法得到的上壤盐分空间分布具有明显平滑效应，减小了数据间的空间差异并改变了数据的空间结构；序贯高斯模拟结果整体分布相对离散，突出了原始数据分布的波动性；研究区土壤盐分随深度增加而升高，存在一定次生盐渍化风险：阐垦后研究区土壤盐渍化的发生概率已有所降低，轻度盐化土和中度盐化土的高概率区是改良利用的重点区域。该研究表明随机模拟方法能真实地反映土壤属性的三维空『日J变异特点，其结果亦为围垦区盐渍障碍耕地的治理利用提供了技术对策。关键词：海涂区，盐分测定，不确定性分析，空间分布，三维随机模拟d

3、oi：10．3969／j．issn．1002—6819．2010．11．016中图分类号：S158．3文献标志码：A文章编号：1002—6819(20lO)一ll—009卜07姚荣江，杨劲松，赵秀芳，等．沿海滩涂土壤盐分空间分布的三维随机模拟与不确定性评价[J】．农业工程学报，2010，26(11)：91—97．Y幻Ron舀i锄吕Y抽gJingson吕ZhaoXiu蠡mg，eta1．11鹏e—d慨ioIlal咖chasticsilnulationanduncenaimy雒sessmentonspati

4、aldistributionofsoilsalini够incoastalregion[J】．11mIlsactionsoftheCSAE，2010，26(11)：91—97．(iIlChine∞谢thEnglishabs仃acn0引言精确农业中经常对十壤属性进行估值、模拟和制图以描述土壤属性的空问变异情况，给出土壤属性的空间分布图及未知点的估值。目前，地统计学的克里格法被广泛用于对土壤属性的空间分布进行预测【l‘2】。然而大量研究发现，克里格插值空间分布图具有一定的平滑效应，会使得空间数据变化剧烈区域

5、的重要信息丢失，且克晕格插值存在着由于估计值与实际值之间的偏差导致的不确定性，往往不能反映隐含在随机场概率模型中的整体相关结构【¨】。地统计学的空间随机模拟法被提出以克服克里格法的缺陷【5】。随机模拟方法将空间数据作为一个整体来复原其整体的空间结构，其追求的是尽可能地接近真实的空间分布，并不追求特定点位土壤属性的局部最优估值。同时，空间随机模拟还可直接用于空间不确定性研究，这也是克里格插值法欠缺的。凶此，近年来空间随机模拟方法成为地统计学研究主要趋势之一。空间随机模拟最初主要应用于矿藏勘探评估，后来收

6、稿日期：2009．07．18修订日期：2010—10．10基金项目：公益性行业(农业)科研专项经费项目(200903001)；江苏省企业院士工作站项目(BM2009622)；r[苏省臼然科学基金项目(BK2009337)和中国科学院南京土壤研究所创新领域前沿项目(200752010022)资助作者简介：姚荣江(1980一)，男，江苏靖江人，博士，研究方向为水土资源宅间变异与溶质运移。南京中国科学院南京土壤研究所，210008。Email：巧yao@iss髂．∽．cn．※通信作者，杨劲松(1959一)。

7、博士，研究员，博士生导师，主要研究领域为土壤和水资源利崩与管理。南京中国科学院南京土壤研究所，2lo008。Email：jsy柚g@iss嬲．扯．∞才逐渐应用于土壤学、水文学、环境学等【6】。如土壤剖面质地层次的模拟【_71、重金属含量模拟与不确定性评价【8】、农田土壤饱和导水率的模拟【9J、土壤养分变异的模拟【lo】等。在研究土壤水盐空间变异性方面，随机模拟也有一定的应用实例。如屈忠义等对冻土水盐空间变异进行模拟，并与普通克里格和人工神经克里格结果进行对比【11】；陈亚新等进行两种田间尺度水盐空间变

8、异性的模拟，并与普通克里格法估值进行比较【l列。本研究以苏北海涂围垦区典型地块为例，利用序贯高斯模拟方法进行土壤盐分空间分布的三维随机模拟，将随机模拟结果与克里格插值结果、实测值进行对比分析，并对土壤盐分三维空间分布进行非盐化土、轻度、中度和重度盐化土的空间不确定性评价，旨在为海涂区土壤盐分三维空间分布及盐渍障碍耕地治理利用提供研究思路与技术对策。1材料与方法1．1研究区概况研究区域位于江苏省大丰市金海农场，东距黄海约6km，西临大丰麇鹿国家级自然保护区