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于田绿洲土壤含水量与地下水埋深的耦合关系

作　者: 王庆峰
导　师: 海米提·依米提
学　校: 新疆大学
专　业: 自然地理学
关键词: 土壤含水量地下水埋深地统计学克里金插值法于田绿洲
分类号: P641
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

土壤水是土壤的重要组成部分之一,是土壤物理学研究的重要内容。土壤水不仅影响土壤物理性质,而且还制约着矿物质、养分元素等的溶解和转移以及土壤微生物的活动,因此它也是衡量土壤肥力的重要因素之一。同时,它还直接影响农作物产量及植被的生长,并在一定程度上对小气候也产生影响,而且占全球粮食产量60%的旱作农业完全依赖土壤水资源。而地下水是维持干旱区生命的首要因素,尤其是在沙漠、荒漠地区。在此背景下,本论文在于田绿洲喀尔克乡的西北部设置了一个约100km2的试验区,通过经典统计学和地统计学相结合的方法,研究了不同深度土层含水量及地下水埋深的空间变异特征,进而对土壤含水量和地下水埋深进行了叠加分析,并试图找到二者之间的关系,以期为干旱区绿洲农业生产、生态恢复、水资源合理有效利用及区域可持续发展提供一定的理论支持。初步形成了以下结论:1.试验区各土壤层次含水量的平均值自上而下逐渐增加,且属于强变异。通过单样本柯尔莫哥洛夫-斯米诺夫(Kolomogorov-Semirnov,K-S)检验,发现各土层含水量均服从正态分布,符合地统计学和半方差模型建立的要求,除45～50cm含水量为高斯模型外,其余均可以用球状模型进行拟合。2.试验区地下水埋深变异系数大于30%,属于强变异。通过单样本柯尔莫哥洛夫-斯米诺夫(Kolomogorov-Semirnov,K-S)检验,发现其值服从正态分布,符合地统计学和半方差模型建立的要求,且可以用高斯模型进行拟合。3.试验区土壤含水量的块金值都比较大,表明存在由于取样误差、取样尺度的随机性和固有变异引起的正基底效应,块金系数显示其具有中等空间相关性;而地下水埋深块金值都非常小,具有强烈的空间相关性。4.通过综合分析与交叉验证得出,在试验区土壤含水量的所有插值方法中,克里金法最优。通过克里金插值法对试验区土壤含水量进行插值分析,发现上层土壤含水量自上而下逐渐增加,且各层含水量的分布格局基本相同,均表现为在试验区的东北部和西南角为的低值区,在试验区的西北和东南为高值区。5.通过综合分析与交叉验证得出,在试验区地下水埋深的所有插值方法中克里金法最优,并运用该法绘制了地下水埋深的三维图、地下水埋深在不同高程的三维分布图及地下水埋深的梯度分布图。通过分析发现,试验区的东南角及西北部为地下水浅埋区,埋深在1米以内;试验区的东南部及西南角为地下水中埋区,埋深在1～2米之间;试验区的中部为深埋区,埋深大于2米,尤其是在试验区的北部埋深在3米以下。6.随着地下水埋深的增加,0～50cm各土层含水量均逐渐减小;在各个埋深梯度上,随着取样深度的增加,0～50cm各土层的含水量均表现为自上而下逐渐增大。7.当地下水埋深小于2.5m时,埋深与0~5cm、15~20cm、45~50cm和0~50cm土层的含水量均表现出明显的相关关系,且相关关系逐渐增强。8.当埋深大于2.5m时,埋深与0~50cm各土层含水量的相关关系相对较差,但随土层深度的增加,二者的相关关系表现出逐渐增强的趋势。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-16
  1.1 选题背景  10-11
  1.2 研究目的与意义  11
  1.3 研究内容  11-12
  1.4 国内外研究现状综述  12-16
第二章研究区概况  16-23
  2.1 地理位置及试验区选择  16-17
  2.2 自然因素  17-22
    2.2.1 地形地貌  17-18
    2.2.2 气候  18-19
    2.2.3 水资源  19-20
    2.2.4 土壤  20-21
    2.2.5 植被状况  21-22
  2.3 人文因素  22-23
    2.3.1 人口和民族  22
    2.3.2 社会经济状况  22-23
第三章研究方法与数据获取  23-33
  3.1 试验设计及野外取样  23-24
  3.2 土壤含水量的测定  24-25
  3.3 地统计分析  25-29
    3.3.1 前提假设  26
    3.3.2 区域化变量  26-27
    3.3.3 变异分析  27-29
    3.3.4 空间估值  29
  3.4 插值软件及插值方法简介  29-32
  3.5 技术路线  32-33
第四章土壤含水量的空间分布特征  33-44
  4.1 描述性统计分析  33
  4.2 土壤含水量空间异质性分析  33-37
  4.3 土壤含水量空间分异格局  37-43
    4.3.1 不同插值方法的比较分析  37-40
    4.3.2 克里金法的插值分析  40-43
  4.4 本章小结  43-44
第五章地下水埋深的空间分布特征  44-51
  5.1 地下水埋深的空间异质性分析  44-49
  5.2 本章小结  49-51
第六章土壤含水量与地下水埋深的耦合分析  51-58
  6.1 土壤含水量与地下水埋深的叠加分析  51-54
  6.2 土壤含水量与地下水埋深的关系  54-57
  6.3 本章结论  57-58
第七章结论与讨论  58-61
  7.1 基本结论  58-59
  7.2 存在的不足  59
  7.3 研究展望  59-61
参考文献  61-65
在学期间参与项目和发表论文  65-66
致谢  66

于田绿洲土壤含水量与地下水埋深的耦合关系

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