地統(tǒng)計(jì)學(xué)在土壤生態(tài)學(xué)研究中的應(yīng)用及展望潘軍2013.11地統(tǒng)計(jì)學(xué)在土壤生態(tài)學(xué)研究中的應(yīng)用及展望

目錄一、土壤生態(tài)學(xué)簡介二、地統(tǒng)計(jì)學(xué)基本理論和方法三、地統(tǒng)計(jì)學(xué)在土壤生態(tài)學(xué)研究中的應(yīng)用概況四、地統(tǒng)計(jì)學(xué)在土壤生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用展望

一、土壤生態(tài)學(xué)

是土壤學(xué)、生態(tài)學(xué)、地理學(xué)以及環(huán)境科學(xué)相互交叉的一門具有廣泛研究領(lǐng)域的新興學(xué)科。

以土壤生物為中心，研究土壤生物間、土壤生物與土壤非生命環(huán)境間的相互作用，土壤生物群落與壤內(nèi)部環(huán)境以及

外界環(huán)境之間的能量流、物質(zhì)流和

信息流．

以揭示土壤生物群落的結(jié)構(gòu)．認(rèn)識

復(fù)雜的土壤生成過程．并應(yīng)用整體

與局部結(jié)合的方法．重規(guī)與社會(huì)

環(huán)境相結(jié)合．以達(dá)到改造土壤

生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，實(shí)現(xiàn)

土壤資源持續(xù)利用的目標(biāo)。二、地統(tǒng)計(jì)學(xué)基本理論和方法（一）地統(tǒng)計(jì)學(xué)理論

地統(tǒng)計(jì)學(xué)(Geostatistics)的雛形是20世紀(jì)50年代南非采礦業(yè)的礦藏勘察中使用的空間估值計(jì)算方法,60年代法國著名統(tǒng)計(jì)學(xué)家Matheron在此基礎(chǔ)之上作了大量理論和實(shí)際研究后提出區(qū)域化變量理論(Thetheoryofregionalizedvariable),形成了該理論的基本框架。

地統(tǒng)計(jì)學(xué)最早應(yīng)用于脈狀礦床品位、儲量研究;隨著研究的深入,如析取克里格法、轉(zhuǎn)換函數(shù)、泛克里格法的提出,廣泛應(yīng)用于區(qū)域礦產(chǎn)資源評價(jià)、鉆探工作、采樣工作等方面;近年來在化探、冶金、土壤研究中也有所應(yīng)用,并取得較好的效果。

二、地統(tǒng)計(jì)學(xué)基本理論和方法

（1）運(yùn)用地統(tǒng)計(jì)學(xué)進(jìn)行空間分析基本包括以下幾個(gè)步驟,

即數(shù)據(jù)探索性分析；

空間連續(xù)性的量化模型；

未知點(diǎn)屬性值的估計(jì)；

對未知點(diǎn)局部及空間整體不確定性的預(yù)測。

用戶可根據(jù)自己的需要截止到中間某一項(xiàng)。

數(shù)據(jù)探索性分析,主要是通過頻率分布圖、散點(diǎn)圖、位置圖等對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分布特征做一個(gè)初步的考察。這個(gè)過程最容易發(fā)現(xiàn)的問題就是數(shù)據(jù)的集聚,以及異常點(diǎn)極值的出現(xiàn)。通常,可利用適當(dāng)?shù)淖儞Q,如對數(shù)變換來解決。

TheframeworkofmethodsinGeostatistics地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法框架地統(tǒng)計(jì)學(xué)估值隨機(jī)模擬多點(diǎn)統(tǒng)計(jì)學(xué)多點(diǎn)統(tǒng)計(jì)學(xué)隨機(jī)模擬局部不確定性預(yù)測普通克里值簡單克里值因子克里值趨勢克里值協(xié)同克里值塊狀克里值眾高斯法指示克里值序列高斯模擬LU分解模擬P-field模擬退火模擬方法序列指示模擬三、地統(tǒng)計(jì)學(xué)在土壤空間異質(zhì)性研究中的應(yīng)用概況

（一）在土壤物理特性空間變異上的應(yīng)用研究土壤物理性質(zhì)的空間變異性,能促進(jìn)土壤學(xué)定量和動(dòng)態(tài)研究的深人及許多新技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。地統(tǒng)計(jì)學(xué)既可以用來定量分析土壤特性的空間分布,也可以用于確定土壤空間變異的尺度,以提高田間采樣的有效性.

龔元石等將分形理論和地統(tǒng)計(jì)學(xué)結(jié)合起來對土壤含水量和容重進(jìn)行研究,表明土壤并非是具有理想分形特征的介質(zhì),它只是在一定的空間尺度內(nèi)才具有分形特征,從而豐富了地統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)的研究方法。

（二）在土壤化學(xué)性質(zhì)空間變異上的應(yīng)用

土壤養(yǎng)分空間變異的研究是土壤化學(xué)性質(zhì)空間變異性研究的主體部分.土壤養(yǎng)分是衡量作物產(chǎn)量和質(zhì)量的一個(gè)極其重要的指標(biāo),開展土壤養(yǎng)分空間變異性研究對于科學(xué)合理地制定農(nóng)田施肥方案,提高養(yǎng)分資源利用率,促進(jìn)變量施肥技術(shù)的發(fā)展,實(shí)現(xiàn)精確施肥等都具有重要意義。土壤特性空間變異的影響是有尺度范圍的,不同尺度下,同一變量的自相關(guān)程度相差很大,且隨樣點(diǎn)間距離的增大而加大,變異函數(shù)值的隨機(jī)成分也在不斷增加,更小尺度下的結(jié)構(gòu)特征將被掩蓋,而多尺度下分析則有利于深人分析土壤特性的空間變異結(jié)構(gòu)特征。胡克女林等煎利用偉地統(tǒng)艷計(jì)學(xué)嘗研究限了北淹京南泰郊大湯興區(qū)懼三個(gè)何不同隨時(shí)期朱土壤拋有機(jī)緩質(zhì)的毫?xí)r空陰變異用,這橡種較圍長時(shí)敘間尺蓮度的劃研究槽能夠益準(zhǔn)確犧地反紹映近驕年來板局部女地區(qū)課由于綠土地獸集約桌化程趁度和胸高強(qiáng)貴度利銜用所灑導(dǎo)致識的土梁壤有號機(jī)質(zhì)冤質(zhì)量峰分?jǐn)?shù)強(qiáng)下降離的事隊(duì)實(shí)。黃元滑仿等挺陽考逆慮各花向異鳥性和靜趨勢納效應(yīng)純,更全面疑精確捏地研波究了丸干旱慘荒漠采區(qū)土欠壤有股機(jī)質(zhì)舒空間階變異。（三）、箏地統(tǒng)坑計(jì)學(xué)疏在分友析受洋重金拔屬污野染土鋒壤的煮空間剃變異咐方面削的應(yīng)紙用土壤蒙中的觀重金烘屬污帽染是呢土壤早科學(xué)貫家必繞須解柜決的艘一個(gè)瞇重要會(huì)課題躲,克立彼格插委值為土殲壤特鵲性的空間址預(yù)測提供鍛了一課種無育偏最敲優(yōu)估鵲值方嚇法,糾因此圖,越何來越坡多的晶研究宰者開敗始利消用地絞統(tǒng)計(jì)案學(xué)對辛受重馳金屬寺污染何的土庫壤進(jìn)剩行克搞立格纖空間攻插值愿和制趴圖。Ch宏an唉g以T景K等讀對整愿個(gè)臺青灣土獲壤中教砷的介空間顏?zhàn)儺愅哆M(jìn)行終了半自方差弱分析秧和克甲立格疼制圖飄發(fā)現(xiàn)降臺灣塘西南刑地區(qū)授砷的突含量碼超過丘了整慣個(gè)臺診灣省貿(mào)的平屈均值趨。（五）、誰地統(tǒng)寧計(jì)學(xué)霜在土圣壤采炭樣策艱略中遙的應(yīng)柴用傳統(tǒng)旱野外銅田間佛格網(wǎng)影定位疤采樣皇既費(fèi)誓錢又只困難嗎,在悲何地婆采樣滋,采框集多及少樣捎品以爹及樣著品間出距應(yīng)丘為多毫少是攏土壤夕調(diào)查丈面臨光的一念道難弄題,另同時(shí)滅許多擁研究卸表明棍田間丈土壤帖特性選的平吧均值遣和變劈燕異程藏度受瞎采樣軟田塊孟大小竹和測握試方沸法的敗影響應(yīng)。因龜此在損滿足樹一定氣精度簡的前逗提下枕,通過矛合理廁的采點(diǎn)樣布彼點(diǎn)方慎法以芽減少虹采樣隊(duì)個(gè)數(shù)毯,節(jié)歸省野靜外采周樣和率室內(nèi)閣分析鏈成本碼。傳統(tǒng)裂的統(tǒng)磁計(jì)學(xué)雅方法在描往述土撿壤變?nèi)璁悤r(shí)公假定久采樣糞區(qū)的玩土壤嶄特性豎變化遲是隨放機(jī)的吧,樣董本之知間是鼓完全未獨(dú)立監(jiān)且服借從某瀉已知艘的概艦率分啊布,撥認(rèn)為驗(yàn)樣品窗均值狀是樣拔區(qū)土抗壤特喬性的過最好拘描述惹方式離,并循用方糕差、刺標(biāo)準(zhǔn)背差、祝變異洞系數(shù)幻玉和置思信區(qū)羅間來攪表征言估計(jì)飾精度剝。地統(tǒng)貫計(jì)學(xué)研究走表明凍土壤哪特性波的變?；⒐辗峭昕s慧全隨收機(jī),艦在空瓦間上省具有轎關(guān)聯(lián)盟性,找因此覺利用扭傳統(tǒng)晌方法翁來制笛定采次樣模刷式并仆不是唱最優(yōu)沙的,跑因?yàn)樘m它未柳考慮府土壤宿特性哀的空奶間相遠(yuǎn)關(guān)性縫和采餡樣的有空間叛位置角,只氧能概鵝括土需壤特你性變韻化的鮮全貌縱而不若能反醋映其獨(dú)局部烈的變解化特占征。姜城琴、楊思俐蘋躁將地統(tǒng)尺計(jì)學(xué)跳和地翻理信業(yè)息系廊統(tǒng)技麥術(shù)結(jié)滅合起來西對一痰定條紫件下糞土壤求合理皂采樣末數(shù)量宰作了據(jù)研以究,吊發(fā)現(xiàn)陵大部害分土腥壤養(yǎng)備分都循具有聽較為污良好舉的半方芳差結(jié)酬構(gòu),空養(yǎng)間自餃相關(guān)茫距離袖都比幼較大疼,在蝦平衡倉取樣個(gè)成本衫和精殲確度昨的前砍提下熟必須恩考慮批土壤祝養(yǎng)分似的空壘間變紅異程降度。（六）、地統(tǒng)素計(jì)學(xué)絮在土紛壤其公他特扮性中碑的應(yīng)憶用利用冠地統(tǒng)飯計(jì)學(xué)蘇,分豪析土壤斷特性紙和地輕面植褲物以盟及微重生物之間茶的各礙種關(guān)膽系方期面,獨(dú)學(xué)者悔們也河做了敬大量弄的工鳴作。Sh場us邁te爽r發(fā)壁現(xiàn)蚯蚓嫁可以似改變魂土壤嗎中有康機(jī)碳械的分全布,G甜as更to淡n的害研究住表明丘,土平壤有蔑機(jī)碳衫高,棄質(zhì)地則好的表土壤除,雜友草分古布明擺顯地吸好,泰而有頑機(jī)碳牙低,霞質(zhì)地宋不好雜的區(qū)誦域則劇反之瘡;大頸部分見雜草賤在連妖續(xù)年右份內(nèi)魔的分克布具枯有空突間相牧關(guān)性仰,而須對除夏草劑予敏感窄的雜葬草則滲不然達(dá),這妹啟示年人們脂可以盡通過仁改變腰種子她出土孤前除儉草劑沸的使菊用率承來對示雜草婦進(jìn)行螺有效清控制撥。有關(guān)典土壤藍(lán)呼吸害的空劑間和誦現(xiàn)勢收分布胖的信欺息對床理解辰生態(tài)況系統(tǒng)稠中營丹養(yǎng)和攀動(dòng)力融學(xué)機(jī)桃制,胖評價(jià)脆土壤購呼吸躬對全喊球C陰O2的作漲用以價(jià)及指姿導(dǎo)采償樣策膀略來母進(jìn)行鑒研究快和特虹定的流農(nóng)業(yè)作利用咐都是流非常氣有用促的,右因?yàn)榧s全球功CO眾2的露25雖%都驅(qū)是來貞自于進(jìn)土壤儲呼吸。四、地統(tǒng)盆計(jì)學(xué)艙在土評壤生旋態(tài)學(xué)枝中的孔展望（一等）、地統(tǒng)明計(jì)學(xué)眨