發(fā)布時間：2020-06-01 18:08

【摘要】：土壤采樣是土壤屬性調(diào)查過程中的重要環(huán)節(jié),對于精細(xì)數(shù)字土壤制圖研究具有重要意義,因此如何高效、低成本的開展土壤采樣工作逐漸成為學(xué)界的研究重點(diǎn)。在過去的研究中,土壤采樣方案的設(shè)計主要是為了獲取高精度的調(diào)查結(jié)果,對于采樣效率、采樣成本方面的考慮有所欠缺,所以往往導(dǎo)致采樣樣點(diǎn)數(shù)量過多、采樣工作開展困難等問題的發(fā)生。近年來越來越多的研究人員開始從減少樣點(diǎn)數(shù)量、優(yōu)化樣點(diǎn)布局的角度解決采樣資源投入與調(diào)查精度需求之間的矛盾沖突:基于樣點(diǎn)個體代表性進(jìn)行土壤屬性空間分布預(yù)測;利用道路網(wǎng)進(jìn)行樣點(diǎn)布局優(yōu)化等。鑒于此,本研究從樣點(diǎn)代表性、路網(wǎng)優(yōu)化兩個方面出發(fā),進(jìn)行樣點(diǎn)數(shù)量少、代表性高、空間可達(dá)性優(yōu)的土壤采樣方案設(shè)計,為降低采樣難度、減少采樣成本支出提供新思路。本研究以土壤—景觀模型理論、聚類分析理論、景觀破碎化理論為基礎(chǔ),對研究區(qū)中心區(qū)域的確定、土壤采樣方案的設(shè)計、樣點(diǎn)的代表性驗(yàn)證三個方面展開分析。以湖北省鐘祥市中部為研究區(qū),通過地形分析提取合適的環(huán)境因子數(shù)據(jù),基于樣點(diǎn)代表性等級與道路網(wǎng)信息進(jìn)行采樣方案設(shè)計,并對樣點(diǎn)設(shè)計方案進(jìn)行評價,結(jié)論如下:(1)道路網(wǎng)對于研究區(qū)景觀破碎化影響程度較低,能夠在道路周邊的合理范圍內(nèi)進(jìn)行樣點(diǎn)設(shè)計。本研究根據(jù)研究區(qū)地形特點(diǎn),選擇高程、坡度、坡向、沿剖面曲率、沿等高線曲率、地形濕度指數(shù)等6種環(huán)境因子為源數(shù)據(jù),并利用SoLIM軟件進(jìn)行提取;引入分類熵與劃分系數(shù)確定最佳聚類數(shù),基于MATLAB軟件進(jìn)行聚類分析得到研究區(qū)中心區(qū)域,然后在中心區(qū)域完成初步樣點(diǎn)設(shè)計;以斑塊密度、平均斑塊面積與斑塊聚集度為指標(biāo),通過疊加道路網(wǎng)量化分析道路對研究區(qū)景觀破碎化影響,建立合理的緩沖區(qū)進(jìn)行樣點(diǎn)布設(shè)并形成最終的樣點(diǎn)設(shè)計方案。(2)基于樣點(diǎn)代表性等級與道路網(wǎng)信息的土壤采樣方案具有很好的空間可達(dá)性。本研究通過ArcGIS軟件計算得到樣點(diǎn)距道路平均距離,分析采樣最佳路徑得出采樣時的道路通行成本,對比分析新采樣點(diǎn)與歷史采樣點(diǎn)的空間可達(dá)性,結(jié)果表明研究區(qū)新設(shè)計樣點(diǎn)距道路平均距離277m,歷史采樣點(diǎn)距道路平均距離369m;新設(shè)計采樣點(diǎn)采樣時的道路通行成本為78296m,歷史采樣點(diǎn)采樣時的道路通行成本為95349m。新設(shè)計樣點(diǎn)相比歷史采樣點(diǎn)在空間可達(dá)性方面優(yōu)勢明顯,樣點(diǎn)的布局優(yōu)化對于提高采樣效率具有重要價值。(3)采樣點(diǎn)對研究區(qū)有機(jī)質(zhì)空間分布具有良好代表性。本研究首先分析了新設(shè)計采樣點(diǎn)對于研究區(qū)全局有機(jī)質(zhì)分布情況的代表性,結(jié)果表明新舊采樣點(diǎn)有機(jī)質(zhì)含量的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差與變異系數(shù)均非常相近。然后通過分地形探索了新設(shè)計采樣點(diǎn)有機(jī)質(zhì)分布的代表性,結(jié)果證明在研究區(qū)旱平地、濕平地、平頂峰、坡腳、洼地等5種地形單元中樣點(diǎn)的代表性同樣非常好。本研究提出的基于樣點(diǎn)代表性等級與道路網(wǎng)信息的采樣設(shè)計方案,有效解決了樣點(diǎn)數(shù)量過多的難題,并一定程度上克服了采樣人員徒步采樣效率過低的困難,對于提高采樣效率、降低采樣難度具有一定的指導(dǎo)意義,同時對于未來土壤學(xué)研究中降低成本支出也具有重要價值。
【圖文】：

基于樣點(diǎn)代表性等級與道路網(wǎng)信息的采樣設(shè)計研究史采樣點(diǎn)在空間可達(dá)性方面優(yōu)勢明顯。利用歷史采樣點(diǎn)的有機(jī)質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行插值，將數(shù)據(jù)提取至新設(shè)計樣點(diǎn)，以平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)為指標(biāo)對比分析歷史采樣點(diǎn)與新設(shè)計采樣點(diǎn)的有機(jī)質(zhì)含量，驗(yàn)證新設(shè)計采樣點(diǎn)對研究區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量的代表性，證明本研究提出的基于樣點(diǎn)代表性等級與道路網(wǎng)信息的采樣設(shè)計方法是可行的，是可以在保證樣點(diǎn)代表性的前提下降低采樣難度與提高采樣效率的。1.3.3 技術(shù)路線

3.1 研究區(qū)概況研究區(qū)位于湖北省鐘祥市中部，示意圖如圖 2 所示，該區(qū)域地形起伏明顯，更能凸顯出降低采樣難度、優(yōu)化樣點(diǎn)布局的重要性，使得本研究更具研究意義。鐘祥市南北最大縱距 100.6 km，東西最大橫距 83.5 km，國土面積 4488 km2，，其中山區(qū)占 20.43 %，丘陵占 13.76％，崗地占 37.16 %，平原湖區(qū)占 28.65 %，為丘陵、低山、平原混合地貌，中部海拔較低，東部和西部海拔較高。漢水自北而南縱貫市境 165 km，沿江兩岸東、西兩側(cè)依次為平原、丘陵、山區(qū)，東邊為大洪山脈，西邊為荊山山脈，兩個山脈在境內(nèi)大致為南北走向，東西對峙。全市土地總面積 4488 km2，其中耕地 822 km2，可墾荒地 33 km2，林地近 1333 km2，水域 493 km2，草場 1266 km2。成土母質(zhì)以第四紀(jì)粘土、近代河流沖積物為主，共有水稻土、潮土、黃棕壤、石灰(巖)土、紫色土、草甸土等 6 個土類、14 個亞類、44 個土屬、241 個土種（魯明星等 2009）。
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S159

【參考文獻(xiàn)】

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1 韓宗偉;黃魏;羅云;張春弟;祁大成;;基于路網(wǎng)的土壤采樣布局優(yōu)化——模擬退火神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報;2015年03期

2 黃魏;韓宗偉;羅云;張春弟;;基于地形單元的土壤有機(jī)質(zhì)空間變異研究[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報;2015年04期

3 趙業(yè)婷;常慶瑞;李志鵬;劉佳岐;;渭北臺塬區(qū)耕地土壤有機(jī)質(zhì)與全氮空間特征[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報;2014年08期

4 楊勇;張楚天;賀立源;;基于貝葉斯最大熵的多因子空間屬性預(yù)測新方法[J];浙江大學(xué)學(xué)報(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版);2013年06期

5 張淑杰;朱阿興;劉京;楊琳;;基于模擬退火算法的土壤樣點(diǎn)設(shè)計方法研究[J];土壤通報;2013年04期

6 趙明松;張甘霖;王德彩;李德成;潘賢章;趙玉國;;徐淮黃泛平原土壤有機(jī)質(zhì)空間變異特征及主控因素分析[J];土壤學(xué)報;2013年01期

7 劉京;朱阿興;張淑杰;秦承志;;基于樣點(diǎn)個體代表性的大尺度土壤屬性制圖方法[J];土壤學(xué)報;2013年01期

8 趙明松;張甘霖;李德成;趙玉國;王德彩;;蘇中平原南部土壤有機(jī)質(zhì)空間變異特征研究[J];地理科學(xué);2013年01期

9 黃寧;崔勝輝;劉啟明;溫晨;陳曉梅;;城市化過程中半城市化地區(qū)社區(qū)人居環(huán)境特征研究——以廈門市集美區(qū)為例[J];地理科學(xué)進(jìn)展;2012年06期

10 王偉鵬;李曉鵬;劉建立;;基于Markov鏈地統(tǒng)計模型的區(qū)域土壤性質(zhì)研究進(jìn)展[J];土壤;2012年01期

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1 袁雅萍;利用不確定性模型實(shí)現(xiàn)土壤推理制圖中知識的獲取與融合[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

本文編號：2691868