一维马尔可夫链模拟黑河中游流域土壤质地垂向变异.pdf

第29卷第5期
农业工程学报
V。1,29
2013年3月
Transactions ot the Chinese Society of Agricultural E
gineering
Mar.2013
维马尔可夫链模拟黑河中游流域土壤质地垂向变异
李丹凤3,邵明安2
(1.中国科学院水利部水上保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验空,杨浚,712100:2.中国科学院地理
科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验宣,北京,100101:3.中国科学院大学,北京,100049)
摘要:黑河中游地区土壤剖面砂、黏层次相间排列的特点及部分区域削面中出现的不透水层对上壞中的水分运
动和溶质迁移具有重要影响。该研究调查了黑河中游100km2区域内上壤剖面的质地分层情況,运用一维嵌入马
尔可夫链模型模拟该地区的土壤质地剖面。研究表明,研究区土壤削面共出现砂土、壤质砂土、砂质壤土、壤土、
黏质壤土、粉鼐孃土和粉貓土7种质地类型,层次厚度対数正态分布。粉黏土未在表层土壊出现,而砂土在表
层出现的概率明显高于其余质地类型,洶面某一质地层之下多出现细粒含量比其高的下一质地类型。削面上相邻
两质地层之间的转移具有明显的马尔可大链特征(简称马氏性),且马氏链是平稳的。一维嵌入马尔可人链模型能
够较好地描述研究区十壤质地层次的垂向变化,剖面主要的质地层次组合为:砂一壤、壤一砂、壤一貓、黏一壤
对十壤质地剖面的定量模拟,可以为开展该区域十壤水环、转化和溶质迁移等相关研究提供参考
关鍵词:土壤,质地,模型,马尔可夫链,转移概率矩阵,随杋模拟,质地剖西
doi:10.3969/.ssn.1002-6819.2013.05.010
中图分类号:S152.3
文献标志码:A
文章编号:1002-6819(2013)-05-0071-10
李丹凤,邵明安.一维马尔可夫链模拟黑河中游流域土壤质地垂向変异[J].农业工程学报,2013,29(5):71
Li Danfeng, Shao Ming an One-dimensional Markov chain simulation of vertical change of soil texture in middle reaches
of Heine river, north west Chinal]l. Transactions of the Chinese Secioty of Agricultural Enginccring(Transactions of the
CSAE).2013,29(5):71-80.(
壤质地层次的垂向变异,可以为研究剖面土壤水分
运动和溶质迁移提供参考,对提高区域水分利用效
黑河中游临泽地区的地貌主要为洪积扇平原、率和解决次生盐渍化问题意义重大。
冲击洪积平原、剥蚀平原,以及绿洲边缘荒漠草原
日前,关于土壤机械纠成或质地类型空间变异
带2。土壤剖面具有砂、黏层次相间排列的特点,的研究多是基于分形理论和传统地统计学61?。传
部分剖面在砂层と下,黏层之上形成滞水层,这种统地统计学的一些固有缺陷3使其在土壤类型差
质地特征対土壤水分运动、溶质迁移和植被根系生异较大的区域以及大尺度范围内的空间模拟方面具
长等过程具有重要影响。该区土壤质地在水平和剖有很大的不确定性。随着马尔可夫链理论被引入地质
面方向均分异明显,表现在剖面土壤质地类型、层统计学,由于其描述能力强,易于理解且有很好的随
次厚度、排列顺序等均不同。借助于挖取典型剖面、机过程理论支持,在预测岩层岩性转移、植被演替、
进行观察和详细描述的方法不足以描述区域尺度⊥地利用方式和景观格局变化等领域4被广泛应
土壤质地剖面的变异和分布特征,发展定量模型描用。在土壤科学中,先后有研究者将一维2023
述土壤质地剖面対土壤调査和管理足十分重要的。维242和三维23?的马尔可夫链运用丁描述和模
由于上壤质地剖面构型与上壤中水分运动和浴质拟不同地区上壤基质和沉积层次的空间变异和分
迁移关系密切,在黑河地区水文十早不断加剧,布。已有的研究多是针对单一的冲积、沉积十壤,
上地出现明显次生盐渍化的背景下,定量模拟上木研究中区域景观类型多样化,旱斑块状分布,景
观单元的沉积环境不同导致土壤质地剖面构型不
收稿日期:2012-03-26修订日期:2012-12-04
同。此外,在黑河流域有关上壤质地卒间变异的研
基金项日:国家自然科学基金(基企编:91025018)
究开展较少,且大多只针对耕层土壤,尚未有关于
者高分:にこ?画落入生,カ向为中尺度或大尺度区域、深层上壤质地层次垂向变异
Email:danteng-11c163.com
的研究报道。鉴于此,作者学试利用一维马尔可夫
※通信作者:部切安(1956-),男,湖南常德人,研究员,博士生导链模型来定量描述100km2区域内土壤质地层次的
师,研究方向为上壤物理。北京中国科学院地资源与环境研究所,
100101, Email: meshed(@)msisweacsn
垂向变异特征,以期为定量模拟研究区土壤水转化