论文部分内容阅读
本文利用德国Trime-T3管式TDR土壤水分速测系统对烟台一果园64个观测点的0~100cm和0~200cm土层的水盐参数进行了连续动态的原位监测,理论分析与计算机数据处理相结合,对研究区内不同土层的水分含量进行垂直动态分析;利用经验方法、Biswas估算模式和BP神经网络,研究和分析了表层与深层土壤水分之间的转换关系;运用传统统计学方法、地统计学方法和分形理论对土壤水盐的空间变异性和研究区内果园的蒸散量的空间分布特征进行了分析探讨,得到了以下研究结果:
1.果园表层-深层土壤水分转换关系在精度要求不是很高的情况下,0~60cm土层都能够很好的满足经验方法、Biswas模式和通用式对深层土壤水分的预测,该土层是本地区利用表层土壤水分预测深层土壤水分(0~200cm土层)的最佳深度,其中经验模型的预测精度最高,模型的相对误差介于-1.6%~17.9%,模预测模型为y=2.3489x+14.408。在预测精度要求较高时,神经网络模型预测精度相当高,相对误差绝对值大于15%的占预测总数的1.7%,且不需考虑气象因子和其它土壤特性值的影响,具有一定的优势。
2.果园土壤水分垂直分布变异规律从变异系数来看,测定的各层属于中等变异性,随着深度的增加,变异系数逐渐减小。通过对比平均含水率和变异系数的结果可以知道,二者存在大致如下的对应规律:平均含水率越大其对应的变异系数越小,平均含水率越小其对应的变异系数越大。降雨和灌溉对含水量的空间相关程度和模型的拟合精度的影响较大,除去降水和灌溉的影响外,中间层大致属于中等强度程度的空间相关性,底层具有强烈程度的空间相关性。从模型的拟合精度来看,土层越深模型的拟合效果越好。随着深度的增加,分维值减小。
3.果园土壤水分水平分布变异规律从含水量的等值线图来看,即随着土层深度的增加,等值线的疏密程度由密变疏,逐渐趋于平缓。表层具有明显的高低值区,且高值和低值的区域范围较小,图形破碎化程度严重。中间层区域变化范围扩大,破碎化程度相对减弱。底层的区域的含水量在较大范围内变化并不明显,具有较好的一致性。在降雨和灌溉的情况下,中间层和底层等值线分布较其他时间有很大的差异。
4.果园土壤水分合理采样点研究0~100cm的合理采样数目研究表明,灌溉和降水能明显降低含水量的采样数目。同时比较变异系数和精度要求的变化引起的合理采样数的变化可知,相对而言变异系数比精度要求的影响更加显著。不同层次的合理采样数目研究表明,三次取样时间均体现表层的合理取样数目最多;中间层次之;底层的取样数目最少的取样规律性。取样数目的动态研究表明太干燥或太湿润的情况都会加剧土层间采样点的差异幅度。
5.果园土壤盐分垂向分布规律除5月2日、7月14日和10月18日表层土壤电导率呈微变异强度外,其余各土层电导率均具有中等的变异强度,且中间土层的变异系数最大;受内在因子和外在因子的共同作用,各土层电导率均具有中等的空间自相关性,不同层次间的电导率的自相关距差异较大,其数值有以下规律:表层<中间层<底层。时间动态变化来看,灌溉和降雨能够影响电导率的空间分布状况,引起自相关范围的明显变化。
6.果园土壤盐分水平分布规律从Kriging插值的结果可知,各土层含盐量的空间分布表现为条带状和斑块状分布。表层土壤电导率破碎化比较严重,中间层和底层电导率的最大值的斑块主要集中在研究区的中部。研究表明裸地的中层和底层土的电导率大于植被覆盖地。3个时期的等值线图对比发现,外界因素如降雨、施肥对表层电导率的影响大于中间层和底层。
7.果园蒸散量空间分布特征果园蒸发蒸腾量的分布呈斑块化分布,且高低值区域分布明显,但整个地区除了几处高低值域差异较大外,其余部分地区蒸发蒸腾量的分布较均匀,差异不大。同一时间,蒸发蒸腾量的影响因素主要是植被覆盖、土质条件、土壤干湿状况等。