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《新疆农业大学》 2011年
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基于稳健统计学的核桃滴灌条件下土壤水分的时空变异性规律

周世军  
【摘要】:本文将以阿克苏核桃林场滴灌示范区为依托开展试验研究,运用地质统计学、稳健统计学和特异值处理等方法技术,研究了核桃林地整个灌季的土壤水分动态变化规律、土壤水分在不同采样尺度上和各向异性条件下的空间变异性规律、土壤水分在各生育周期的空间变异性规律、土壤水分的时间变异性规律,建立起土壤水分时间和空间变异的结构模型,提出滴灌核桃林地土壤水分传感器的较好的布设模式。 本文采用将稳健统计学的方法引入到土壤水分的空间变异性分析中,引入新的数据处理方法后,现有地质统计学软件就无法完成计算。作者在归纳分析现有地质统计学软件特点的基础上,基于MATLAB软件编写适用于新理论的程序。 文章首先分析了核桃林地整个灌季的土壤水分动态变化情况,结果表明:灌季初,灌水后表层土壤含水率降低的速度较快,随着时间的推移,试验地棵间蒸发减小,植株蒸腾增大,主要根系分布层土壤水分降低的速度较快;灌水前后的土壤含水率在垂直方向上的变化趋势是一致的。 土壤水分数据经特异质处理后再根据编写的MATLAB程序计算土壤水分的半方差函数值及相应的模型参数。结果表明:稳健处理对土壤水分变异函数值的影响比较显著,使用稳健变异函数公式后各种取样网格条件下的土壤水分变异函数的值都不同程度的降低,经过稳健变异函数公式处理后的块金方差和相关距离的变化都较小。随着采样幅度的增大,其块金值随之不断增大,基台值变化趋势不明显,而土壤水分空间变异的相关距离大体上先呈现明显的增大趋势,后减小再增大的趋势,这种现象可能与土壤水分分布格局的等级巢式结构有关,随着尺度的增大,影响土壤水分变异的因素增加,小尺度上变异的相关性被大尺度变异的相关性所掩盖。通过各向异性分析表明:在沿滴灌带方向和垂直滴管带方向上具有强烈的空间带状结构,沿滴灌带方向的空间相关度明显大于垂直滴管带方向,即沿滴灌带方向由结构性因素引起的变异更大。 整个生育周期各土层土壤含水率值的空间相关度均呈现出中等程度的空间变异性。随着深度的增加各生育周期的变异系数的变化不同,其中萌芽期和开花坐果期的空间相关度随着取样深度的增加而减小,果实膨大期、硬核期和成熟期的空间相关度随深度的增加而增大。随着时间的推移,40cm土壤水分的空间相关度的变化趋势是逐渐减小,而60cm和80cm的变化趋势是先增大后减小。 本文在研究土壤水分空间变异性的基础上对土壤水分时间变异性做了初步探讨,分析表明,在不同的时间尺度上,实验区土壤水分表现出不同程度的时间异质性,1日尺度总的时间相关性程度远大于15日尺度。1日尺度变异函数的块金方差较小,基本可以揭示土壤水分在时间上的微观变化结构特征,而15日尺度变异函数的块金方差较大,不能全面揭示更微观变化的结构特征。
【学位授予单位】:新疆农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S152.7

【参考文献】
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