样本信息统计特征

4.2.2　样本信息统计特征

地统计Kriging法在地质采矿、地下水勘探等方面具有较好的应用基础，较传统的插值方法具有明显的优越性。因而，在本项非点源污染信息统计分析中，拟以地统计分析方法为主，采用Kriging模型，并同时辅以常用的距离平方反比加权法，进行空间插值的多方法比较，充分考虑变量在空间上的相关特征，即只使用估计点附近的某些信息而不是所有信息对未知信息进行模拟，其次具有局部和全局的统计特性。

从各指标的空间分布图4.5～图4.8可以看出，硝氮与全氮的空间分布趋势比较一致，都是内部低，外围高；而速效磷与全磷的空间分布趋势比较一致，均为东南低西北高，这与前面所做的相关性分析结论吻合。

图4.5　土壤硝氮空间分布图

图4.6　土壤全氮空间分布图

图4.7　土壤速效磷空间分布图

图4.8　土壤全磷空间分布图

通过野外采样信息统计发现，表征农业面源污染的重要指标硝氮与全氮呈正态分布，速效磷与全磷则呈对数正态分布。其中速效磷由于移动性差而具有最大的空间变异性。利用地统计Kriging模型对有限样点插值得到各指标空间分布，模拟精度高于常用的距离反比加权法。对于具有较高空间变异性的参数，地统计方法能取得更优的估值。在空间分布上，硝氮与全氮有一致的分布趋势，均内高外低，而速效磷与全磷的分布趋势一致，西北高东南低，与相关性分析结论吻合。

分别对两个不同尺度实验区的采样信息做初步统计分析，统计特征值如表4.1～表4.3所示。分析可得由1万m²小流域实验统计值得出硝氮和速效磷的变异系数偏大，分别为52.25和66.02，其他三个指标变异系数相对较小，分别为10.29、18.17和19.40。而在800m²统计值中，全氮变异系数增大为37.95%，这主要与小田块局部施用尿素有关，在所有指标中，速效磷的变异性最大，这主要与其移动性较差而造成的土壤分布不均密切相关。

通过样本检验分析得到，硝氮和全氮呈正态或近似正态分布，含水量、速效磷和全磷呈对数正态分布。此外我们还发现，随着样本容量和监测尺度的减小，除了全氮以外，其他指标变异系数都随之变小。这说明间隔越小，指标相关性越好。因此采用地统计方法能较好地反映这种局部空间相关性。

表4.1　10 000m²实验区采样信息统计特征值

表4.2　800m²实验区采样信息统计特征值

根据实测样本的统计，也可分析得到全实验区采样信息特征值，如表4.3。

表4.3　全实验区采样信息统计特征值

从表4.3可以看出，由于氨氮的极不稳定性导致其变异系数高达90.73，其次是硝氮和速效磷，分别为52.35和49.94，全氮和全磷的变异系数相对较小，分别为25.79和11.49。同时，通过样本检验分析得到硝氮和全氮基本符合正态或近似正态分布，氨氮、速效磷和全磷呈对数正态分布状况。

根据不同尺度的信息统计分析，在重点分析的非点源污染的五项指标中，速效磷的变异性最大，这与其移动性差造成的空间分布不均相关性较强，硝氮与全氮、速效磷与全磷在水文气象条件下具有相似的空间分布趋势。实验模拟结果对于农业面源污染野外优化采样和进行相关信息的插补外延具有重要的实际参考价值。