【摘要】：土壤采樣是土壤屬性調查過程中的重要環(huán)節(jié),對于精細數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界的研究重點。在過去的研究中,土壤采樣方案的設計主要是為了獲取高精度的調查結果,對于采樣效率、采樣成本方面的考慮有所欠缺,所以往往導致采樣樣點數量過多、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數量、優(yōu)化樣點布局的角度解決采樣資源投入與調查精度需求之間的矛盾沖突:基于樣點個體代表性進行土壤屬性空間分布預測;利用道路網進行樣點布局優(yōu)化等。鑒于此,本研究從樣點代表性、路網優(yōu)化兩個方面出發(fā),進行樣點數量少、代表性高、空間可達性優(yōu)的土壤采樣方案設計,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,對研究區(qū)中心區(qū)域的確定、土壤采樣方案的設計、樣點的代表性驗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)境因子數據,基于樣點代表性等級與道路網信息進行采樣方案設計,并對樣點設計方案進行評價,結論如下:(1)道路網對于研究區(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進行樣點設計。本研究根據研究區(qū)地形特點,選擇高程、坡度、坡向、沿剖面曲率、沿等高線曲率、地形濕度指數等6種環(huán)境因子為源數據,并利用SoLIM軟件進行提取;引入分類熵與劃分系數確定最佳聚類數,基于MATLAB軟件進行聚類分析得到研究區(qū)中心區(qū)域,然后在中心區(qū)域完成初步樣點設計;以斑塊密度、平均斑塊面積與斑塊聚集度為指標,通過疊加道路網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)進行樣點布設并形成最終的樣點設計方案。(2)基于樣點代表性等級與道路網信息的土壤采樣方案具有很好的空間可達性。本研究通過ArcGIS軟件計算得到樣點距道路平均距離,分析采樣最佳路徑得出采樣時的道路通行成本,對比分析新采樣點與歷史采樣點的空間可達性,結果表明研究區(qū)新設計樣點距道路平均距離277m,歷史采樣點距道路平均距離369m;新設計采樣點采樣時的道路通行成本為78296m,歷史采樣點采樣時的道路通行成本為95349m。新設計樣點相比歷史采樣點在空間可達性方面優(yōu)勢明顯,樣點的布局優(yōu)化對于提高采樣效率具有重要價值。(3)采樣點對研究區(qū)有機質空間分布具有良好代表性。本研究首先分析了新設計采樣點對于研究區(qū)全局有機質分布情況的代表性,結果表明新舊采樣點有機質含量的平均值、標準差與變異系數均非常相近。然后通過分地形探索了新設計采樣點有機質分布的代表性,結果證明在研究區(qū)旱平地、濕平地、平頂峰、坡腳、洼地等5種地形單元中樣點的代表性同樣非常好。本研究提出的基于樣點代表性等級與道路網信息的采樣設計方案,有效解決了樣點數量過多的難題,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意義,同時對于未來土壤學研究中降低成本支出也具有重要價值。
【圖文】：

基于樣點代表性等級與道路網信息的采樣設計研究史采樣點在空間可達性方面優(yōu)勢明顯。利用歷史采樣點的有機質數據進行插值，將數據提取至新設計樣點，以平均值、標準差、變異系數為指標對比分析歷史采樣點與新設計采樣點的有機質含量，驗證新設計采樣點對研究區(qū)土壤有機質含量的代表性，證明本研究提出的基于樣點代表性等級與道路網信息的采樣設計方法是可行的，是可以在保證樣點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。成土母質以第四紀粘土、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）。
【學位授予單位】：華中農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S159

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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相關碩士學位論文 前1條

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本文編號：2691868