基于有效含水量的土壤水分监测点布设的空间分层采样方法

来源：农业工程学报杂志2021年第21期北京时间：

作者：金建华,张宝忠,刘钰,毛晓敏,

摘要：为了优化灌溉实践，构建准确估计平均土壤水分的监测点布设准则，该研究引入有效含水量（Available Water Capacity, AWC）作为辅助变量，结合经典统计学和地统计学构建了一种基于辅助变量空间自相关的分层采样方法（Stratified Sampling method based on spatial autocorrelation of Auxiliary Variables，SSAV），克服直接以土壤水分为变量时受其强时空变异影响的弊端，并在田块尺度进行试验。结果表明：0～40和0～80 cm土层的AWC服从正态分布；在90%置信区间，采样误差为10%时研究区内0～40和0～80 cm土层的监测点数目分别为7个和6个；基于SSAV布点法估计土壤水分的相对误差变化范围为–23.23%～35.15%，较简单随机布点（Simple Random Sampling，SRS）法减小了26.48%。标准差的平均值为4.78%，较SRS降低了17.30%。基于SSAV的0～40和0～80 cm 2个土层的估计值和观测值之间的平均均方根误差RMSE为0.010 4 cm3/cm3，基于SRS的RMSE为0.012 0 cm3/cm3，显著性检验P0.001，SSAV显著提高了对土壤水分的估计精度和准度。SSAV为获得区域平均土壤水分提供了省时、省力、低成本的监测点布设方案，为农业水资源管理和提升农业用水效率提供了保障。

关键词：土壤, 水分, 采样, 地统计学, 有效含水量, 空间相关性, 空间变异性