海州露天煤矿排场土壤空间变异性分析.docVIP

海州露天煤矿排土场土壤空间变异性分析 赵东，瞿春艳 （辽宁工程技术大学资源与环境工程学院 辽宁阜新市 123000） Analysis on the spatial variability of Haizhou open-cut coal mine dump soil Zhao Dong-yang，Qu Chun-yan （Liaoning Engineering Technical University; Fuxin 123000; China） 摘要：利用地统计学方法对海州露天煤矿排土场土壤土壤pH和营养元素的空间变异性进行分析，确定土壤质量的空间变异与环境因子的关系，从而能够为露天煤矿排土场土地质量改善与土地可持续利用提供重要的依据。 关键词：露天矿；土壤；地统计学；空间变异 Abstract: The paper use statistical methods to analysis the spatial variability of the state of soil pH and soil nutrient in Hai Zhou open-cut coal mine Dump,and determine the relations between spatial variability of the soil quality and environmental factors, in order to provide important basises to improve land quality of the open-cut coal mine dump and to sustainablye use land. Key words: open-cut mine; soil; Geostatistics; spatial variability 0 引言 土壤质量能体现自然因素与人类活动对土地的影响，深入认识土壤质量的空间变异与环境因子的关系对土地质量改善与土地可持续利用具有重要意义。监测土壤肥力的空间变异可以了解土壤耕作管理及污染等过程对土壤肥力的影响，从而为精确施肥和防治土壤肥力退化提供理论依据。 1 排土场土壤空间变异性分析的意义 土壤是不均一和变化的时空连续体，具有高度的空间变异性。田间实际情况表明，即使在土壤质地相同的区域内，同一时刻其它土壤特性在不同空间位置上也具有明显差异，这种属性称为土壤特性的空间变异性。不论在大尺度上还是在小尺度上观测，土壤空间变异性均存在。 由于自然景观、成土过程和气候带的空间连续性，使得海州露天煤矿排土场土壤特性在空间上并非象Fisher原理所假设的那样彼此独立且均匀，而是在某一特定空间区域内彼此相关，运用统计分析技术对不同空间尺度的土壤特性进行分析，了解土壤特性的空间变异性，对于探索和理解排土场土壤改良具有重要的意义[1][2]。 2 土壤空间变异性分析常用方法 土壤特性空间变异性的研究方法由最初的经典统计学方法己经发展到了时序分析方法、地统计学方法、随机模拟、分形和分数维方法以及应用的研究方法，目前运用较多的是地统计学方法。 地统计学建立在区域化变量理论基础之上、以变异函数为主要工具、以在空间分布上既有随机性又有结构性的自然现象所存在的空间分布结构特征及变化规律为研究对象的科学，地统计学己经在需要进行时空变异分析及空间插值的许多领域得到了广泛应用。地统计学现己被证明是分析土壤重金属空间分布特征及其变异规律最为有效的方法之一。针对土壤属性在空间上的相关性，本论文选取地统计学方法对露天矿排土场土壤变异型进行分析。 3. 土壤空间变异性分析 地统计学性，或空间相关性和依赖性的自然科学现象，它建立在区域化变量、随机函数、内蕴假设、平稳性假设等概念基是以区域化变量理论为基础，以半方差函数为基本工具的一种数学方法，它建立在区域化变量、随机函数、内蕴假设、平稳性假设等概念基础上，研究那些在空间分布上既有随机性又有结构础的自然现象。 3.1 区域化变量 当一个变量呈现为空间分布时，就称之为区域化变量（regionalized variable）。这种变量常常反映某种空间现象的特征，用区域化变量来描述的现象称之为区域化现象。 区域化变量是指以空间点x的三个直角坐标为自变量的随机场，当对它进行了一次观测后，就得到了它的一个实测值，它是一个普通的三元实值函数或空间点函数。 3.2 变异函数 半方差函数用来描述区域化变量结构性和随机性并存这一空间特征而提出的，是地统计学解释土壤要素空间变异结构的基础。 如果随机函数z(x)满足二阶平稳假设或内蕴假设，则变异函数可以用： ……………………(3-1) 式中就是半方差，描述h和之间关系的图被称为变差图。当间