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黄土丘陵区地形破碎,土壤侵蚀剧烈,水土资源流失严重。土壤特性及抗侵蚀性能的空间结构特征是土壤侵蚀预报模型应用的基础,土壤因子空间变异特征和精确插值研究可将点状土壤属性值转化为面状,对于提高水土流失预测预报精度有着重要的贡献;另一方面,土壤特性空间变异的研究是合理利用土地资源,进行水土保持综合治理的科学依据。 本研究以黄土丘陵区典型小流域为研究对象,基于GIS技术,利用传统统计学与地统计学相结合的方法,研究了土壤特性及抗侵蚀性能的空间变异特征与Kriging最优插值法,并针对不同植被下的土壤特性进行了变异分析,完成了土壤抗冲性与饱和导水率的经验预测方程。研究结果表明: (1) 流域土壤特性变异系数范围在5.34~62.22%之间,土壤毛管孔隙度和粉粒含量变异系数分别为8.54%和5.34%,属于弱等程度变异;其余土壤特性均属于中等程度变异,其中土壤非毛管孔隙度变异系数最大,为62.22%。采用偏斜度法和Kolmogorov-Smirnov统计量法对土壤特性及抗侵蚀性能进行正态检验,土壤粉粒、砂粒和可蚀性不符合正态分布,土壤有机质含量为对数正态分布,其它土壤特性均满足正态分布。 (2) 在各向同性下,土壤特性的相关距离在74~186m之间,最大的为土壤田间持水量,最小的是水稳性团聚体含量。土壤团聚体含量的C0/(C0+C)值最大,为76.8%,属于弱等程度的空间自相关;土壤可蚀性的C0/(C0+C)值最小,为24.6%,具有强烈的空间相关性;其它土壤特性为中等程度的空间相关。各向同性不同步长尺度下,多数特性的随机性比(C0/(C0+C))随步长表现为增大趋势,但土壤容重和可蚀性,由于结构性因素影响较为深刻,其随机性比(C0/(C0+C))变化不明显。同一特性在不同步长尺度下的相关距离较为接近,水稳性团聚体含量的相关距较小(在57~82m之间),其次为团聚体平均重量直径(在110~114m之间),其余土壤特性的相关距离均在130~170m左右变化。 在各向异性下,土壤非毛管孔度、田间持水量、饱和导水率、粘粒、粉粒、砂粒、团聚体、有机质、土壤抗冲性和可蚀性具有几何异向性特征;土壤容重、毛管孔度、饱和含水量和团聚体平均重量直径属于带状异向性。土壤特性随机性比(C0/(C0+C))大于50%的有非毛管孔度90°(81.2%)和0°方向(72.7%)、毛管孔度0°方向(72.5%)、容重0°方向(55.6%)、团聚体90°(54.6%)和135°方向(57.4%),这些土壤特性空间变异受随机性因素影响比重较大;其余多数土壤特性的随机性比(C0/(C0+C))都小于50%,表明结构性因素对其影响较大。土壤有机质和可蚀性的各向异性相关距比各向同性下的偏大,说明角度分解使得它们的空间相关性增强;土壤抗冲性的各向异性相关距比各向同性下的偏小,说明角度分解降低了其空间相关性;其余土壤特性的各向异性相关距与各向同性相比互有增减。 (3) 各向同性下土壤特性空间分形维数的范围在1.8386~1.9889之间;各向异性下土壤