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不同的土壤采樣方式對土壤養(yǎng)分檢測的影響

來源：　類別：技術(shù)文章　更新時(shí)間：2013-12-31　閱讀次

　　土壤采樣是估測區(qū)域土壤特性統(tǒng)計(jì)參數(shù)和空間變異分析模型的重要方式。采樣設(shè)計(jì)作為采樣策略的重要組成部分，包括采樣方式（如隨機(jī)采樣或分層采樣）和采樣數(shù)目，是決定采樣成本和估測精度的關(guān)鍵因素，因此采樣設(shè)計(jì)一直是國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者研究的熱點(diǎn)。一般采樣設(shè)計(jì)都基于已知土壤特性統(tǒng)計(jì)參數(shù)和空間變異特征這一先驗(yàn)知識(shí)實(shí)現(xiàn)的，但獲取這一先驗(yàn)知識(shí)通常也是基于一定數(shù)量的樣點(diǎn)數(shù)據(jù)分析得出，采樣尺度及樣點(diǎn)空間布局是決定樣點(diǎn)數(shù)據(jù)質(zhì)量的兩個(gè)關(guān)鍵因素，也直接影響著下一步的采樣設(shè)計(jì)結(jié)果，那么多大的采樣尺度能夠滿足這一需要？這是基于土壤采樣估測區(qū)域土壤特性參數(shù)或空間變異模型構(gòu)建分析等需要解決的一個(gè)重要問題，但目前采樣數(shù)目研究方面集中在基于經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算合理樣本容量，或通過比較分析不同采樣密度下的土壤特性空間變異估測結(jié)果確定適宜采樣數(shù)或采樣間距，涉及采樣尺度對土壤特性空間變異分析結(jié)果影響方面的研究甚少。利用高密度土壤養(yǎng)分采樣數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，很多土壤養(yǎng)分速測儀等土壤檢測的儀器都帶有完整的土壤采樣系統(tǒng)，通過隨機(jī)抽取生成不同采樣密度下的樣點(diǎn)數(shù)據(jù)集，研究采樣密度對土壤養(yǎng)分統(tǒng)計(jì)參數(shù)估測、空間變異特征和地統(tǒng)計(jì)插值分析的影響，旨在為采樣尺度對分析結(jié)果的不確定分析提供基礎(chǔ)。
　　目前可以通過三種方式進(jìn)行土壤采樣：
　　1.離群樣點(diǎn)檢測：
　　分析探測并剔除土壤全氮樣點(diǎn)數(shù)據(jù)集中的離群點(diǎn)，生成去除離群樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)集作為原始樣點(diǎn)數(shù)據(jù)。在土壤樣點(diǎn)離群樣點(diǎn)探測中，大多數(shù)是基于域值實(shí)現(xiàn)的，如樣本平均值加減 n 倍標(biāo)準(zhǔn)差法、正態(tài)分位數(shù)圖法和箱線圖法。研究采用基于采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)累計(jì)頻率的四分位數(shù)方法設(shè)定離群樣點(diǎn)閾值，分析并剔除原始樣點(diǎn)數(shù)據(jù)集中的離群點(diǎn)，分別生成 3 個(gè)去除離群樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)集。
　　2.不同采樣尺度樣點(diǎn)數(shù)據(jù)集生成：
　　對剔除離群樣點(diǎn)后的原始樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，利用經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)中合理樣本容量的計(jì)算方法計(jì)算出最佳采樣數(shù)，然后基于去除離群樣點(diǎn)后的初始數(shù)據(jù)集分別隨機(jī)抽取最佳采樣數(shù)一定倍數(shù)的樣點(diǎn)數(shù)據(jù)構(gòu)成 8 個(gè)新的不同采樣尺度的樣點(diǎn)數(shù)據(jù)集，其中，低倍數(shù)的樣點(diǎn)數(shù)據(jù)集是從相鄰的高倍數(shù)的樣點(diǎn)數(shù)據(jù)集中隨機(jī)抽取獲得。
　　3.不同采樣尺度樣點(diǎn)數(shù)據(jù)分析：
　　基于以上樣點(diǎn)數(shù)據(jù)集，對比分析不同采樣尺度下全氮的區(qū)域統(tǒng)計(jì)參數(shù)、空間變異特征和地統(tǒng)計(jì)插值分析精度，考察采樣尺度對全氮空間變異分析的影響。以上空間數(shù)據(jù)處理與空間變異分析在 ArcGIS9.2軟件中實(shí)現(xiàn)，一般數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析在 Excel 2003 中實(shí)現(xiàn)。
　　通過以上的分析和實(shí)驗(yàn)可以得出結(jié)論：
　　（1）采樣尺度較大，樣點(diǎn)間自相關(guān)性較弱時(shí)，則相對較少的樣點(diǎn)數(shù)據(jù)也能夠滿足區(qū)域養(yǎng)分均值、變異系數(shù)和直方圖分布等統(tǒng)計(jì)特征估測的需要，但不能用于空間變異特征和插值分析；平均采樣間距大于相關(guān)距一半，且樣點(diǎn)數(shù)少于最佳樣點(diǎn)數(shù)時(shí)，采樣點(diǎn)相對集中時(shí)，樣點(diǎn)間自相關(guān)性很強(qiáng)，信息冗余大，則樣點(diǎn)數(shù)據(jù)也不能滿足區(qū)域養(yǎng)分統(tǒng)計(jì)特征、空間變異特征和插值分析的需要。
　　（2）隨著采樣尺度增大，土壤養(yǎng)分空間分布的全局趨勢增強(qiáng)，但不影響土壤養(yǎng)分的半方差模型；采樣尺度對相關(guān)距影響很大，但樣點(diǎn)空間布局對相關(guān)距的影響比采樣尺度本身更為顯著。
　　（3）當(dāng)樣點(diǎn)數(shù)大于最佳采樣數(shù)時(shí)，養(yǎng)分統(tǒng)計(jì)特征、空間變異特征和插值分析隨著采樣尺度減小而精度提高；而采樣尺度小于 0.2 時(shí)，樣點(diǎn)數(shù)據(jù)能夠滿足中等空間變異的土壤養(yǎng)分空間插值分析需要；樣點(diǎn)空間布局對空間預(yù)測分析結(jié)果影響比采樣尺度更大。

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