基于GIS和GS的东亚飞蝗卵块空间格局的研究

本文以沿渤海蝗区东亚飞蝗Locusta migratoria manilensis (Meyen) 越冬卵块为研究对象,野外采用450 m和50 m规则栅格取样,包括卵量、植被覆盖度、土壤含水量、含盐量、土壤pH和有机质等,利用地统计学方法,在GIS平台下,分析研究区域内影响蝗虫产卵选择的环境因子、蝗虫卵块的空间异质性及分布格局。结果表明, 植被覆盖度、土壤含盐量和土壤含水量在有卵和无卵的环境中存在极显著的差异,飞蝗产卵时最适宜的植被覆盖度、土壤含水量和盐度范围分别为0～30%、10.1%～20.0%和0.09%～1.99%,且当小环境植被覆盖度>50%、土壤含水量>30%或含盐量>3%时,飞蝗不再选择产卵。蝗虫卵块具有高度空间异质性,其空间自相关范围平均为390 m且呈斑块、聚集分布,蝗虫卵块变异函数曲线为球状模型。利用块段克立格法进行空间局部插值,得到研究区域卵块的空间分布格局图,可较准确地描述飞蝗卵块在研究区域内的空间分布、形状、地理位置及相对位置。研究结果可为地面卵块抽样调查、实时跟踪蝗卵胚胎发育进程、确定蝗灾早期发生点、片防治区域及蝗灾早期遥感预警提供科学依据。     

沿海蝗区东亚飞蝗产卵选择的适应性

以沿海蝗区南大港水库为研究区域,通过2年野外调查旨在掌握东亚飞蝗Locustamigratoriamanilensis(Meyen)产卵场所的选择。结果表明,飞蝗产卵适宜的植被覆盖度、土壤含盐量和土壤5cm含水量分别为0~30%、0.09%~1.99%和10.0%~20.0%,当植被覆盖度>70%,土壤含水量>30%或含盐量>3%时,不再适合飞蝗产卵。土壤有机质和pH值不是影响飞蝗产卵选择的主要因素。与20世纪50年代的研究结果相比,飞蝗产卵时对土壤含水量和含盐量的耐受范围拓宽,对环境的适应能力增强。     

白洋淀蝗区东亚飞蝗的分布与土壤的关系研究

从土壤的质地、含水量、pH值和含盐量等方面 ,研究了白洋淀东亚飞蝗Locustamigratoriamanilensis(Meyen)蝗区的土壤状况 ;并结合实地考察的样点处蝗虫密度情况 ,研究了蝗虫不同密度区土壤之间的差异。结果表明 ,研究区蝗虫密度在 3 0头 m2 以上的地区 ,土壤质地为粉砂壤土 ,土壤pH值为7 2 6～ 8 1 2 ,土壤含盐量为 0 0 67%～ 0 2 0 7%。粉砂壤土中 ,砂粒含量较多、粗粉粒含量较少的地方 ,是东亚飞蝗比较理想的生存与活动场所 ;土壤含水量偏高、呈弱碱性的地方 ,适于东亚飞蝗的生存和活动。在研究区 ,土壤含盐量差异对东亚飞蝗的密度分布没有明显的影响。     

南大港湿地飞蝗种群分布与芦苇空间格局的关系

利用地统计学方法,在GIS平台下研究南大港湿地东亚飞蝗Locusta migratoria manilensis(Meyen)和芦苇(Phragmites australis)种群的空间格局及两者间的关系。结果表明,研究区域内飞蝗、芦苇种群均具有较强的空间相关性,变异函数曲线都为球状模型,空间自相关范围分别为502m和814m。其次,飞蝗主要集中分布在研究区域内芦苇长势较差(30~70棵.m-2)的东北部和东南部地块,而在长势较好的西部(>120棵.m-2)、南部(70~120棵.m-2)和极差的北部(<30棵.m-2)几乎没有蝗虫的分布,且蝗虫种群数量与芦苇密度存在显著的相关性。     

沿海蝗区东亚飞蝗(Locusta migratoria manilensis)产卵场所选择的Logistic回归模型

以沿海蝗区南大港水库为研究区域,通过2002和2003两年野外450,50m规则栅格取样获取东亚飞蝗卵块、植物种类及其密度、土壤特性如含盐量、5cm含水量、pH、有机质及地形（阴坡和阳坡）等数据,采用多元Logistic回归模型,运用SAS软件筛选出与飞蝗产卵场所选择密切相关的变量,建立用于预测飞蝗产卵场所选择的Logistic回归模型。结果表明用植株密度（veg—d）和土壤含水量（water）所组建的模型能较好地预测飞蝗产卵选择,log（P（Y=1）/1-P（Y=1））=21．63-76.23/water-5．43log（water）-0．86（veg_d）。利用拟合优度（Goodness of fit）、预测准确性（Predictive accuracy）及模型x^2统计（Model chi—square statistic）等指标对模型进行评价的结果表明,所组建的用于预测飞蝗产卵场所选择的Logistic回归模型是可靠的,且能较好地预测事件是否发生。研究结果为区域蝗灾早期预警提供了科学依据和方法,对今后预测飞蝗产卵地点选择及防治决策有较高的实用性和应用价值。     

沿海蝗区东亚飞蝗(Locusta migratoria manilensis)产卵场所选择的Logistic回归模型

以沿海蝗区南大港水库为研究区域,通过2002和2003两年野外450, 50 m规则栅格取样获取东亚飞蝗卵块、植物种类及其密度、土壤特性如含盐量、5 cm含水量、pH、有机质及地形（阴坡和阳坡）等数据,采用多元Logistic回归模型,运用SAS软件筛选出与飞蝗产卵场所选择密切相关的变量,建立用于预测飞蝗产卵场所选择的Logistic回归模型。结果表明用植株密度（veg_d）和土壤含水量（water）所组建的模型能较好地预测飞蝗产卵选择,logP(Y=1)1-P(Y=1)=21.63-76.23water-5.43log(water)-086(veg_d)。利用拟合优度(Goodness of fit)、预测准确性(Predictive accuracy)及模型x2统计(Model chi-square statistic)等指标对模型进行评价的结果表明,所组建的用于预测飞蝗产卵场所选择的Logistic回归模型是可靠的,且能较好地预测事件是否发生。研究结果为区域蝗灾早期预警提供了科学依据和方法,对今后预测飞蝗产卵地点选择及防治决策有较高的实用性和应用价值。     

中国的飞蝗研究及其治理的主要成就

经实地调查并核对岳阳与九江两地县志后,证明不是终古无蝗,而是很少就地大发生为害。飞蝗Locustamigratoria（L．）是洲际性农业重大害虫。分布于亚排、欧、澳洲。已知有1种10亚种,即亚洲飞蝗Locustamigratoriamigratoria（Linnaeus）、东亚飞蝗L．m.manilensis（Meyen）、西藏飞蝗L．m．tibetensisChen、缅甸飞蝗L．m．bur－manaRamme、非洲飞蝗L．m．migratorioides（Reiche＆Fairmaire）、马达加斯加飞蝗L．m．cap－ito（Saussure）地中海飞蝗L．m．cineracens（Fab-ricius）、西欧飞蝗L．m．gallicaRemaudiere、何氏飞蝗L．m…     

陕西定边盐渍土土壤含盐量和pH的空间分布特征

为给陕西省定边县堆子梁镇盐渍土综合整治提供基础资料,对该地区盐渍土土壤含盐量和pH的空间分布特征进行研究。运用地统计学方法对研究区土壤含盐量和pH的空间分布特征进行分析。结果表明,研究区土壤含盐量的平均值为0.54%,高于强度盐渍化土标准（>0.4%）,属于强度盐渍化土;pH的平均值为8.90,属于碱性土壤;同时,pH空间分布格局总体呈高含盐量区域pH低的特点。分析半方差函数可知,土壤含盐量变化符合指数模型,自相关距为2 010 m,块金系数C₀/(C₀+C)为0.50,表现出中等变异程度;pH变化符合线性模型,自相关距为2 377 m,块金系数C₀/(C₀+C)为0.21,具有强烈的空间相关性。根据盐渍土土壤性质的空间分布特征,在研究区盐渍土土壤综合整治中,可采取分区域、分方法、有针对性地进行改良与利用的措施。     

长白山阔叶红松林表层土壤水分空间异质性的地统计学分析

采用时域反射仪对长白山原始阔叶红松林3块50 m×50 m样地表层土壤（0～7.5 cm）水分进行测定,应用地统计学的理论与方法对表层土壤水分的空间异质性进行分析.结果表明：研究区3块样地表层土壤水分变异系数分别为24.32%（样地1）、24.11%（样地2）和23.60%（样地3）,均属于中等变异性;该区表层土壤水分的理论变异模型为球状模型,具有高度的空间异质性,其空间异质性以空间自相关部分为主;表层土壤水分的结构比分别为57.9%（样地1,属中等相关性）、83.3%和90.0%（样地2和3,属强烈的空间相关性）;研究区表层土壤水分的变程在5.5～13.1 m,与贝叶斯方法估计的变程相差不大;通过克立格插值估计,研究区表层土壤水分含量的平均值分别为49.3%（样地1）、52.8%（样地2）和42.6%（样地3）.     

废弃盐田复垦利用后土壤盐分与有机质含量空间变异特征

针对目前莱州湾南岸废弃盐田复垦过程中存在的土壤盐碱、瘠薄等障碍问题,以该区两个典型复垦地块为研究对象,综合运用经典统计学和地质统计学的克立格法,研究不同复垦年限下各层土壤盐分和表层土壤有机质的空间变异性,对二者进行相关性分析,并绘制了各土层盐分和表层土壤有机质含量的空间分布图。结果表明:两个区域各层土壤含盐量较高,均超过1g/kg;受复垦年限、土地平整水平和施肥等人为复垦措施影响,二区土壤含盐量明显低于一区;两个区域土壤有机质含量普遍较低,其中一区为4.37g/kg,二区为3.66g/kg;两个区域各层土壤含盐量和表层土壤有机质变异系数在32.79%—83.83%之间,在水平方向上呈中等变异强度;相关性分析结果表明各层土壤含盐量与有机质含量均呈极显著负相关;各土层土壤含盐量和有机质含量的块基比均小于25%,表明二者具有强烈的空间相关性;空间自相关距离最小为440m,超过采样间距(最小为160m),表明采样间距设置合理;Kriging插值结果表明两个区域土壤含盐量和有机质含量呈条带状分布;一区土壤含盐量以中部为高值区逐渐向南北部降低,二区土壤含盐量则以东南部最低,逐渐向西北部高值区过渡;一区土壤有机质含量表现为中部低南北部较高,二区则为东南部最高,中北部含量较低。研究结果为后期高含盐量的水盐运移模拟研究提供初步论证,也为盐田复垦区盐渍土的合理分区,改良利用和科学管理提供了技术支撑。     

采伐干扰对华北落叶松细根生物量空间异质性的影响

以华北落叶松天然林为研究对象,选择采伐干扰林分(样地A)和未采伐干扰林分(样地B),利用根钻法分3层(0—10cm,10—20cm,20—30cm)获取各径级细根(≤1mm、1—2mm、2—5mm3级活细根,≤2mm死亡细根)生物量数据。采用地统计学变异函数和经典统计相结合的数据分析方法对采伐干扰造成的细根生物量空间异质性的变化进行定量研究。主要研究结果如下:采伐干扰林分样地A各经级细根生物量均值减少;同一土层相同径级细根生物量样地A与样地B相比差异显著(P<0.05);不同土层的细根生物量异质性具有显著差别(P<0.05)。0—10cm土层,未采伐干扰林分≤1mm细根生物量呈现较明显的空间自相关变异,采伐干扰林分则表现为随机性变异特征,采伐干扰导致≤1mm细根生物量空间分布特征更加复杂(分维数D=1.978);10—20cm土层,采伐干扰林分各径级细根生物量异质性程度明显降低,只有未采伐干扰林分的5.4%—88.9%。20—30cm土层,未采伐干扰林分≤1mm细根生物量在较小尺度范围(<2.9m)表现出明显的空间自相关变异(结构方差比86.1%),受采伐干扰林分各径级细根生物量异质性程度只有未采伐干扰林分的8.9%—45.9%,且呈现随机性变异。各径级细根生物量空间异质性的垂直分异均表现为随土层深度的增加异质性强度明显降低。     

放牧对黄河低阶地盐化草场土壤水盐空间异质性的影响

选定黄河低阶地地形大致相近的放牧草场与封育草场,按实地情况分别设置长770m（放牧）、370m（放牧）和240m（封育）3条样线,采用校正后的便携式WET Sensor以10m为间隔进行土壤水盐的分层（0～10cm,10～20cm）测定,并对其进行地统计学分析.结果表明：黄河低阶地盐化草场表层土壤水盐的变异系数和相关性高于下层,土壤水分的变异系数低于土壤盐分且层间的相关性较高;放牧使土壤水盐之间的相关程度增大,变异降低,且使土壤水分存在一定的冗余.所研究草场的土壤水盐表现为中等或强烈空间自相关,封育盐化草场水盐空间相关尺度的差异较小,而放牧草场则相反.持续放牧已经成为一种稳定影响盐化草场水盐空间分布的结构性因素,使盐化草场的水盐空间异质性减弱.盐生植物在草场内随机分布且不受放牧干扰,是封育盐化草场随机作用较强的最可能原因;而放牧草场内牲畜的啃食和践踏对盐生植物和土壤结构改变所形成的反馈作用大大降低了这些植物对水分特别是盐分的再分配,进而导致放牧草场水盐的含量趋于增大且分布格局趋于简单.     

禹城市耕地土壤盐分与有机质的指示克里格分析

针对目前黄淮海平原盐渍土改良区存在的土壤盐碱、瘠薄等障碍问题,以该区域典型县域禹城市为研究对象,综合运用GIS和非参数地质统计学的指示克立格法,对0-20 cm深度的耕地土壤盐分和有机质的空间变异性进行了分析,并给出了土壤盐分和有机质满足一定阀值条件的概率分布图。结果表明,土壤盐分和有机质采用指示克里格方法都可以获得较为稳健的变异函数;受结构性因素与随机性因素共同影响,它们的指示半方差均表现为中等强度的空间自相关性,且单元指示克里格与多元指示克里格插值结果表明,土壤盐分、有机质的概率分布存在空间上的规律性与相似性;在空间分布上,研究区域土壤盐分含量高和有机质含量低的高概率区域主要分布在西北部的张庄镇、西部的房寺镇以及南部的莒镇乡等地区,该区域有一定的次生盐渍化风险;而土壤盐分含量高和有机质含量低的低概率分布区域主要分在徒骇河流经的河滩高地,土壤类型为褐土化潮土,是研究区域的主要高产区,基本无盐渍化。研究获取的综合指示概率分布图和概率风险评价对土壤可持续利用管理具有重要意义,为区域土壤质量的提高和土壤障碍因子消减提供参考。     

浑善达克沙地无芒雀麦（Bromus inermis）空间分布格局

通过西北-东南和东北-西南方向两条宽5m×长3 km的样带和一块4m×4m的样方调查,研究了浑善达克沙地无芒雀麦、植被、土壤水分及土壤盐分的空间变异特点及其相互关系。结果表明,样带内植被盖度、无芒雀麦盖度、土壤水分和土壤盐分的空间变化格局相似,然而,在不同的空间方向上,它们具有不同的空间变化;样方内无芒雀麦地上部生物量、分株数和土壤盐分具有相似的空间变化格局,但却不同于植被地上部总生物量和土壤水分的空间变化格局。相关分析表明,样带内植被盖度、无芒雀麦盖度与土壤水分和土壤盐分之间均具有显著的正相关关系。土壤水分和土壤盐分也具有显著的正相关。样方内无芒雀麦地上部生物量、分株数及植被地上部总生物量与土壤水分均具有显著的正相关关系,但与土壤盐分没有显著的相关关系。无芒雀麦地上部生物量、分株数和植被地上部总生物量三者之间,以及土壤水分和土壤盐分之间也均具有显著的正相关关系。研究结果表明了植被与土壤之间的相互关系依赖于空间尺度。     

山西太岳山小流域土壤水分空间异质性及其影响因子

以山西太岳山华北落叶松林地为主的小流域作为研究对象,采用地统计学方法结合地理信息系统(GIS)技术手段,研究了接石沟小流域土壤水分(0—60cm)的空间变异特征,以及植被分布和地形因子对其影响规律。结果表明:在时间稳定性的前提下,土壤水分含量和变异系数随土层加深逐渐降低。三层土壤水分半方差函数的最优拟合模型为球状模型,变程范围在1.1—1.4 km,均具有强烈的空间自相关性,其中0—20 cm和20—40 cm层土壤水分的空间异质性程度高于40—60 cm土层,以中间层的结构因素占总变异比例最大。自然结构因素(地形、母质、植被和土壤等)对不同土层土壤水分的总空间变异性起主导作用(81.4%—91.3%),而随机因素(取样误差、人为干扰等)的影响相对较小(8.7%—18.6%)。沿着集水线由西-东方向,从边缘的土壤水分高值斑块区逐渐过渡到明显的低值斑块区,梯度变化明显。研究发现,在植被覆盖异质性小的山地,土壤水分的空间异质性主要由地形因素引起,具体表现为其与坡向指数(TRASP)、坡度、海拔和土壤有机碳、全氮呈极显著相关关系(P0.01),而与植被指数(NDVI)呈弱的负相关关系。叠加分析显示,在阴坡、坡度较缓(15°)及高海拔叠合的区域土壤水分含量较高。研究结果可为山地人工林构建和植被恢复中土壤水资源的利用以及水分管理策略的制定提供理论依据。     

Multi-scale variation in spatial heterogeneity for microbial community structure in an eastern Virginia agricultural field

To better understand the distribution of soil microbial communities at multiple spatial scales, a survey was conducted to examine the spatial organization of community structure in a wheat field in eastern Virginia (USA). Nearly 200 soil samples were collected at a variety of separation distances ranging from 2.5 cm to 11 m. Whole-community DNA was extracted from each sample, and community structure was compared using amplified fragment length polymorphism (AFLP) DNA fingerprinting. Relative similarity was calculated between each pair of samples and compared using geostatistical variogram analysis to study autocorrelation as a function of separation distance. Spatial autocorrelation was found at scales ranging from 30 cm to more than 6 m, depending on the sampling extent considered. In some locations, up to four different correlation length scales were detected. The presence of nested scales of variability suggests that the environmental factors regulating the development of the communities in this soil may operate at different scales. Kriging was used to generate maps of the spatial organization of communities across the plot, and the results demonstrated that bacterial distributions can be highly structured, even within a habitat that appears relatively homogeneous at the plot and field scale. Different subsets of the microbial community were distributed differently across the plot, and this is thought to be due to the variable response of individual populations to spatial heterogeneity associated with soil properties.     

宁夏东部荒漠草原灌丛引入下土壤水分空间异质性

结合地理信息系统(GIS),运用经典统计学和地统计学方法对宁夏东部荒漠草原人工灌丛引入下0～200 cm土层土壤水分空间异质性进行研究.结果表明: 0～200 cm土层土壤含水量为0.6%～19.0%,均值为4.4%,土壤水分含量较低,变异系数为49.5%～86.3%,属于中等变异.不同土层半变异函数的最佳理论模型分别为:0～60、80～120 cm各层土壤水分符合球状模型,60～80 cm符合指数模型,120～200 cm符合高斯模型.不同土层土壤含水量均呈不同程度的空间相关,0～40、60～80、120～200 cm各层土壤水分的块金系数C₀/(C₀+C)为26.1%～49.9%,为中等程度空间相关;40～60、80～100、100～120 cm各层土壤含水量的块金系数为15.5%～22.1%,具强烈空间相关.0～200 cm不同土层土壤水分含量变程不同,0～20 和 20～40 cm土层变程较大,为37.10～45.18 km,40～200 cm各层土壤含水量的变程较小,为3.58～8.66 km.荒漠草原人工灌丛引入过程中加速土壤水分利用和深层水分消耗,导致土壤水分的空间异质性和破碎化程度加强,且对深层次土壤水分作用更强.