半干旱區(qū)有機(jī)質(zhì)與全氮空間變異的尺度效應(yīng)特征
——以延安市為例

王鵬，趙君，劉拓，周一凡，魏錦萍，王磊

(1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 西安地質(zhì)調(diào)查中心西北地質(zhì)科技創(chuàng)新中心，陜西 西安 710054；2.西安市勘察測(cè)繪院，陜西 西安 710059)

0 引言

土壤是具有地理空間和屬性空間連續(xù)性[1]的不均勻自然體。土壤形成、發(fā)育與演化過(guò)程中各成土因素在不同尺度上的交互作用，以及受到的各種隨機(jī)因素(耕作、灌溉、施肥)的影響，使土壤特性空間分布呈現(xiàn)出不同程度的異質(zhì)性[2-4]和相關(guān)性[5]，具有一定的漸變性和模糊性，蘊(yùn)含著多層次的變化[6]。國(guó)內(nèi)外多位學(xué)者已針對(duì)土壤特性的空間變異開展了相關(guān)研究，研究?jī)?nèi)容多為土壤養(yǎng)分[1,7-8]、重金屬污染[6,9-10]、有機(jī)質(zhì)[11-12]等特性的空間變異影響因素分析，研究尺度涉及田塊、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、縣域等中、小尺度[9,13-14]，研究方法主要有空間變異理論[5]、分形維數(shù)[2,15]、地統(tǒng)計(jì)學(xué)[16]等，剖析了土壤特性的空間變異結(jié)構(gòu)組成，定量化表示了結(jié)構(gòu)變異和隨機(jī)變異占比?？傊?，土壤特性空間變異(隨機(jī)變異和結(jié)構(gòu)變異)具有多尺度變異特征[7-8]，尤其是成窄斜帶狀分布于內(nèi)蒙古、陜西、甘肅一帶的我國(guó)半干旱氣候區(qū)，其氣候、植被等成土影響因素在緯向、經(jīng)向的梯度差異明顯，土壤特性具有明顯的地帶性[17]，但針對(duì)該區(qū)域土壤特性空間變異的研究較為缺乏，結(jié)構(gòu)性和隨機(jī)性變異多為單尺度的描述或?yàn)樯贁?shù)尺度的對(duì)比研究，其在尺度間的變化規(guī)律以及主導(dǎo)影響因素轉(zhuǎn)換關(guān)系尚不清楚。

由于半干旱氣候區(qū)土壤中的K、P含量處于中等、較豐富等級(jí)，而有機(jī)質(zhì)(SOM)和全氮(STN)的含量處于缺乏和較缺乏等級(jí)[18]，是制約土壤質(zhì)量提高的限制性因素[19]。因此，筆者選取土壤有機(jī)質(zhì)和全氮為指標(biāo)，以處于半干旱區(qū)典型地區(qū)的延安市為例，利用高密度土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)，抽取不同尺度數(shù)據(jù)集，模擬不同尺度采樣分布場(chǎng)景，采用空間變異分析的理論與方法來(lái)探討半干旱區(qū)的土壤有機(jī)質(zhì)和全氮空間變異的尺度效應(yīng)特征，并分析主導(dǎo)影響因素在尺度間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，旨在為該區(qū)土壤采樣設(shè)計(jì)，碳、氮儲(chǔ)量估算以及尺度轉(zhuǎn)換提供理論依據(jù)。

1 研究方法

有機(jī)質(zhì)和全氮的空間結(jié)構(gòu)具有多尺度特征，為揭示其空間尺度結(jié)構(gòu)性、隨機(jī)性、不規(guī)則性、獨(dú)立性和相關(guān)性的變化規(guī)律[15]，采用莫蘭指數(shù)進(jìn)行土壤中有機(jī)質(zhì)和全氮的空間自相關(guān)及變異結(jié)構(gòu)分析[11]，顯現(xiàn)研究變量空間集聚性隨尺度的變化概況；利用半方差函數(shù)及分形維數(shù)來(lái)模擬其空間結(jié)構(gòu)隨尺度的變化趨勢(shì)，以揭示空間隨機(jī)變異與結(jié)構(gòu)變異的消長(zhǎng)規(guī)律。

1.1 空間自相關(guān)

莫蘭指數(shù)是檢驗(yàn)?zāi)骋灰貙傩灾翟诳臻g上是否相關(guān)聯(lián)的最常用統(tǒng)計(jì)量，主要用于描述區(qū)域性變量的整體分布狀況，以揭示空間區(qū)域性變量的結(jié)構(gòu)形態(tài)，其計(jì)算公式為[20]：

，

(1)

。

(2)

莫蘭指數(shù)的值域?yàn)閇-1,1]，莫蘭指數(shù)值大于0，表明空間正相關(guān)，其值越大，空間相關(guān)性越明顯；莫蘭指數(shù)值小于0，表明空間負(fù)相關(guān)，其值越小，空間差異性越大；莫蘭指數(shù)值為0，表明空間隨機(jī)性。

1.2 空間變異

1.2.1 半方差函數(shù)

半方差函數(shù)也稱空間變異函數(shù)，定義為取樣間隔為h時(shí)的樣本值方差數(shù)學(xué)期望的一半，其計(jì)算公式[21]為：

(3)

式中：γ(h)為取樣間隔為h時(shí)的半方差函數(shù)值；h為取樣間隔距離；N(h)為以取樣間隔為h的所有觀測(cè)點(diǎn)成對(duì)數(shù)目；Z(xi)、Z(xi+h)為取樣間隔為h的兩組實(shí)測(cè)值。

半方差函數(shù)值隨取樣間隔h的增大而增加，當(dāng)達(dá)到一定距離后，穩(wěn)定在某極限值附近，可以獲得塊金值C0、基臺(tái)值C0+C、偏基臺(tái)值C和變程A0參數(shù)，以用于衡量變量的空間結(jié)構(gòu)。其中，C0為隨機(jī)變異；C為結(jié)構(gòu)變異；C0+C為總變異；A0表示半方差函數(shù)值達(dá)到基臺(tái)值時(shí)的取樣間隔距離。塊基比C0/(C0+C)小于25%，說(shuō)明變量間為強(qiáng)空間相關(guān)；在25%～75%之間，為中等空間相關(guān)；大于75%，弱空間相關(guān)。

1.2.2 分形維數(shù)

分形維數(shù)FD是對(duì)事物復(fù)雜程度的一種量度[15]，可利用變異函數(shù)的雙對(duì)數(shù)關(guān)系lgγ(h)∝lgh的斜率對(duì)其進(jìn)行定義，以度量土壤變量空間異質(zhì)性特征，其計(jì)算公式為[2，16,21]：

FD=2-H

，

(4)

。

(5)

式中：FD為分形維數(shù)；H為斜率；γ(h)為取樣間隔為h的半方差函數(shù)值；h為取樣間隔距離。

由式(4)、(5)可知，H的值域?yàn)閇0,1)，則FD的值域?yàn)?1,2]。FD越小，隨機(jī)變異占比小，結(jié)構(gòu)變異占比大；FD越大，隨機(jī)變異占比大，結(jié)構(gòu)變異占比小。

2 實(shí)例研究

2.1 研究區(qū)域

研究區(qū)域位于陜西省延安市寶塔區(qū)、延川縣、延長(zhǎng)縣及周邊區(qū)域(圖1)，處于東經(jīng)109°15′21.60″～110°30′25.20″，北緯36°11′49.20″～37°05′52.80″之間，屬半濕潤(rùn)半干旱大陸性季風(fēng)氣候，年均降水量為469.58～531.83 mm，年均濕度為58.74%～64.29%，年均日照時(shí)間為2 300～2 700 h，年均氣溫為9.23～10.80 ℃。該區(qū)為黃土高原丘陵溝壑區(qū)，地勢(shì)西北高，東南低，海拔499～2 000 m。土壤類型主要為黃綿土、新積土、紅黏土、粗骨土等，土壤質(zhì)地以輕壤土和砂壤土為主。

圖1 研究區(qū)域位置

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

2.2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

利用延安市寶塔區(qū)、延川縣、延長(zhǎng)縣等地2018年土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查成果，獲得了8 462個(gè)采樣點(diǎn)的有機(jī)質(zhì)和全氮分析數(shù)據(jù)、GPS橫縱坐標(biāo)和海拔數(shù)據(jù)。采樣密度為1個(gè)點(diǎn)/km2，單樣按梅花法取3～5個(gè)點(diǎn)，并遵從代表性、均勻性、合理性和多點(diǎn)混合的原則，取0～20 cm土層的土樣，每個(gè)樣品質(zhì)量1 000 g左右。同時(shí)，采樣時(shí)注重避開糞堆、新近堆積土等點(diǎn)狀污染物，并去掉植物根系和巖石碎塊，自然風(fēng)干后，過(guò)20目尼龍篩，由自然資源部安徽地質(zhì)測(cè)試實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試，其中，有機(jī)質(zhì)采用硫酸亞鐵銨容量法(VOL)分析，全氮采用凱氏丹蒸餾酸堿滴定(VOL)分析，分析質(zhì)量均符合《地質(zhì)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試質(zhì)量管理規(guī)范》(DZ0130.1～130.13-94)要求。

降雨量、氣溫、濕度等氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象數(shù)據(jù)服務(wù)中心2018年連續(xù)數(shù)年和連續(xù)數(shù)天的數(shù)據(jù)集，插值得到研究區(qū)分辨率為30 m×30 m的氣象要素網(wǎng)格數(shù)據(jù)層。植被指數(shù)數(shù)據(jù)來(lái)源于lpdaac(land process distributed active archive center)提供的16天mod13q1數(shù)據(jù)產(chǎn)品，分辨率為250 m×250 m。土壤類型數(shù)據(jù)來(lái)源于《1∶100萬(wàn)中國(guó)土壤數(shù)據(jù)庫(kù)》。

2.2.2 重抽樣及數(shù)據(jù)處理

采樣點(diǎn)數(shù)量對(duì)揭示有機(jī)質(zhì)和全氮含量的空間分布特征存在較大影響[22]，采樣尺度可通過(guò)影響采樣點(diǎn)的數(shù)量及其空間布局改變空間變異分析的結(jié)果[7]。土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查為網(wǎng)格采樣，其原始數(shù)據(jù)為高密度數(shù)據(jù)集，可以依據(jù)不同采樣距離對(duì)其進(jìn)行重抽樣分析，提取10個(gè)子數(shù)據(jù)集(表1)，來(lái)模擬不同采樣尺度的采樣點(diǎn)位空間分布(圖2)場(chǎng)景[23]，以反映空間尺度的變化[6]。

圖2 不同尺度采樣分布

表1 重采樣后不同間距尺度對(duì)應(yīng)關(guān)系

為避免半方差函數(shù)產(chǎn)生畸變，出現(xiàn)比例效應(yīng)[6,11,19]，降低擬合精度，需要針對(duì)各采樣尺度數(shù)據(jù)集采用x±3δ法剔除特異值(x為數(shù)據(jù)平均值，δ為標(biāo)準(zhǔn)差)，并經(jīng)非參數(shù)檢驗(yàn)法(D檢驗(yàn)或W檢驗(yàn))檢驗(yàn)。檢驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)本次數(shù)據(jù)均不符合正態(tài)分布(P<0.05),但經(jīng)對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換后，各尺度有機(jī)質(zhì)、全氮的數(shù)據(jù)集符合或近似正態(tài)分布(P>0.05)，可進(jìn)行空間結(jié)構(gòu)分析。

同時(shí)，依據(jù)采樣點(diǎn)的重采樣距離，分別對(duì)降雨量、氣溫、濕度以及植被指數(shù)等柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行重采樣，以確保數(shù)據(jù)尺度統(tǒng)一。

3 結(jié)果與討論

3.1 空間分析結(jié)果

3.1.1 統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果

變異系數(shù)和均值均可反映變量數(shù)據(jù)的總體變異程度[11]。各尺度有機(jī)質(zhì)、全氮含量的均值分別處于(0.455 3～0.490 3)×10-3、(0.4869～0.5127)×10-3(圖3a),依據(jù)《土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)規(guī)范》(DZ/T 0295—2016),均為五等，屬于缺乏水平。各尺度有機(jī)質(zhì)、全氮的含量變異系數(shù)較為集中，分別處于39.36%～51.24%、28.93%～35.99%，屬于中等變異[20-21](圖3b)，但是有機(jī)質(zhì)的變異系數(shù)高于全氮。隨著尺度增大，有機(jī)質(zhì)和全氮含量的均值和變異系數(shù)具有相似的變化趨勢(shì)，呈現(xiàn)出先增大后趨于穩(wěn)定的變化規(guī)律。

圖3 不同采樣尺度均值(a)、變異系數(shù)(b)與尺度的散點(diǎn)分布

無(wú)論均值還是變異系數(shù)，尺度S-0、S-1處為低值，尺度S-6、S-7、S-8處為高值，經(jīng)獨(dú)立樣本Kruskal-Wallis非參數(shù)檢驗(yàn)(所有成對(duì)比較)發(fā)現(xiàn)，兩項(xiàng)參數(shù)均具有顯著差異(P<0.05)，但其他尺度間差異不顯著。

3.1.2 空間自相關(guān)結(jié)果

In CP patients, only the s-Fr level depended on the duration of the disease (Figure 5). In patients with a CP duration of more than 5 years, serum level of s-Fr was significantly higher compared to CP patients with a shorter disease clinical course (2.639 ± 1.125 vs 1.87 ±0.970, P ＜ 0.03).

將各尺度有機(jī)質(zhì)、全氮的含量進(jìn)行全局莫蘭指數(shù)計(jì)算，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，Z值得分均超過(guò)臨界值1.65，顯著性強(qiáng)(P<0.01)，且有機(jī)質(zhì)和全氮的莫蘭指數(shù)處于0.68～0.87(圖4)，為強(qiáng)空間相關(guān)。但隨采樣尺度增大，有機(jī)質(zhì)和全氮的空間聚集性先變?nèi)鹾筅呌诜€(wěn)定。同時(shí)，在尺度S-0～S-7下，全氮具有更強(qiáng)的空間相關(guān)性；而在尺度S-8 ～S-10下，有機(jī)質(zhì)的空間相關(guān)性較強(qiáng)。

圖4 不同采樣尺度Moran’s I指數(shù)與尺度的散點(diǎn)分布

3.1.3 空間變異結(jié)果

各尺度的有機(jī)質(zhì)和全氮含量半方差函數(shù)在各方向上均具有內(nèi)蘊(yùn)平穩(wěn)性，如：以采樣距離為0和5 000 m為例，計(jì)算有機(jī)質(zhì)和全氮的含量在0°、45°、90°和135°四個(gè)方向上的半方差函數(shù)值(表2)，C0、C0+C和C0/(C0+C)在各方向上的差距均較小，半方差結(jié)構(gòu)在各方向上基本相同，各向同性，并類推至其他尺度，得出相同結(jié)果。

表2 有機(jī)質(zhì)和全氮半方差結(jié)構(gòu)異質(zhì)性分析

各尺度的最佳理論模型均為高斯模型，決定系數(shù)最大，殘差最小(表3)，擬合精度高(P<0.05),有確定的塊金值、基臺(tái)值和變程，客觀地反映了有機(jī)質(zhì)和全氮的空間變異結(jié)構(gòu)特征。

表3 不同尺度有機(jī)質(zhì)和全氮的半方差函數(shù)及分形維數(shù)

隨著尺度變大，變程始終處于45 000～50 000 m區(qū)間范圍，表明采樣點(diǎn)位具有空間相關(guān)性的距離是恒定的，不隨尺度而變化。但采樣尺度的變化對(duì)其空間結(jié)構(gòu)的表征存在很大影響[9]，各尺度的有機(jī)質(zhì)和全氮含量均具有中、強(qiáng)度空間相關(guān)性，空間結(jié)構(gòu)差異較大。隨著采樣尺度增大，隨機(jī)變異先減少后趨于穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)變異先增加后降低，塊基比C0/(C0+C)呈現(xiàn)出先減小后趨于穩(wěn)定的變化規(guī)律(圖5a)。但在各尺度下，有機(jī)質(zhì)的塊基比值均較全氮大，表明有機(jī)質(zhì)的隨機(jī)變異占比較多，結(jié)構(gòu)變異占比較少。

各尺度有機(jī)質(zhì)和全氮含量的FD值有微小變化，表明采樣尺度對(duì)其空間變異性具有一定的影響[15]。隨著采樣尺度增大，有機(jī)質(zhì)、全氮的FD值均出現(xiàn)先減小后趨于穩(wěn)定的變化規(guī)律(圖5b)，小尺度的變異特征(人為因子引起的隨機(jī)變異)[3]比例逐漸減少，大尺度的變異特征(結(jié)構(gòu)因子引起的結(jié)構(gòu)變異)比例先增大后趨于穩(wěn)定。但在各采樣尺度下，有機(jī)質(zhì)的FD值均高于全氮，全氮的結(jié)構(gòu)變異占比較高。

圖5 不同采樣尺度下有機(jī)質(zhì)和全氮的塊基比(a)、分形維數(shù)(b)散點(diǎn)分布

3.2 討論

3.2.1 有機(jī)質(zhì)和全氮含量的空間分布規(guī)律

土壤屬性的空間變異是尺度的函數(shù)[6]。不同采樣尺度得到的有機(jī)質(zhì)和全氮含量空間分布格局基本一致(圖6)，但由于其采樣尺度不同，采樣點(diǎn)的空間布局不同[7]，有機(jī)質(zhì)和全氮含量變化細(xì)部特征的表征也會(huì)出現(xiàn)尺度間差異。隨著尺度增大，采樣點(diǎn)數(shù)量減少，采樣點(diǎn)的間距增大，部分區(qū)域的有機(jī)質(zhì)和全氮信息丟失，細(xì)部特征的表征越來(lái)越粗略，而宏觀的緯向地域分異規(guī)律越加明顯。

圖6 有機(jī)質(zhì)和全氮的含量在S-0、S-5、S-10尺度的空間分布

氣候、植被、高程、土壤類型是影響有機(jī)質(zhì)和全氮含量的因素[24]。采用基于熵理論的區(qū)分度模型[25-26]來(lái)計(jì)算各影響因素對(duì)有機(jī)質(zhì)和全氮含量的區(qū)分度(圖7),發(fā)現(xiàn)不同的影響因素具有不同的區(qū)分度，其中高程的區(qū)分度最小，土壤類型、植被指數(shù)、年均氣溫、濕度等影響因素次之，降水量的區(qū)分度最大。在半干旱區(qū)，有機(jī)質(zhì)和全氮含量的生長(zhǎng)過(guò)程(植物生長(zhǎng))和破壞過(guò)程(微生物分解)速率對(duì)降水量的響應(yīng)是積極的[12]，對(duì)其空間變異具有重要的作用[12]，而其他因素的作用則與自身差異程度具有正相關(guān)。經(jīng)分析，研究區(qū)的溫度(10 ℃)和濕度(60.91%)普遍偏低，降水量空間分布(469.58～531.83 mm)不均勻，在降水量充沛區(qū)域，植物生長(zhǎng)高于分解，有機(jī)質(zhì)和全氮含量積累；反之，含量消耗。而其他因素，由于其自身差異程度小(如采樣點(diǎn)多分布于耕地較為集中的壩地和塬面，高程差異較小；植被多為農(nóng)作物、經(jīng)濟(jì)作物，植被指數(shù)差異小；土壤類型多為黃土或次生黃土，成土母質(zhì)均為風(fēng)成砂)，對(duì)有機(jī)質(zhì)和全氮的尺度間分異貢獻(xiàn)微乎其微。

圖7 各影響因素對(duì)有機(jī)質(zhì)和全氮含量的區(qū)分度

3.2.3 有機(jī)質(zhì)和全氮含量空間變異的尺度效應(yīng)

各種影響因素引起有機(jī)質(zhì)和全氮含量出現(xiàn)全部顯著差異的尺度不同，如降水量、濕度在尺度S-4能引起全部顯著差異(表4)，海拔則在尺度S-2，而土壤類型、植被指數(shù)、年均氣溫則需更小尺度才可以引起差異。在同一尺度下，各影響因素引起的空間變異也是不同的，如在尺度S-7，降水量、濕度引起的有機(jī)質(zhì)和全氮含量差異顯著比(差異顯著對(duì)數(shù)/所有成對(duì)數(shù))最大，年均氣溫、植被指數(shù)次之，海拔最小，而土壤類型則差異不顯著。且隨著尺度增大，有機(jī)質(zhì)和全氮含量的差異顯著比均由顯著逐漸衰減，但不同的影響因素衰減速率不同，如降水量因素從尺度S-0到S-10，有機(jī)質(zhì)含量差異顯著比逐漸降低，由6/6降到4/6，衰減速率較慢，而海拔的差異顯著比則由6/6降到1/6，衰減速率較快。

表4 不同尺度間的SOM、STN在不同影響因素下的顯著性差異統(tǒng)計(jì)

綜上所述，隨著尺度增大，采樣距離增大，數(shù)據(jù)集空間自相關(guān)性降低，變異系數(shù)變大，空間變異先增大后趨于平穩(wěn)，但隨機(jī)性變異逐漸減少，而結(jié)構(gòu)性變異則先增加后降低，這主要是由于在小尺度時(shí)，大尺度的結(jié)構(gòu)變異比較微弱又作為“隨機(jī)變異”被忽視或降維扣除[8,27-28]，在大尺度時(shí)，小尺度因素引起的結(jié)構(gòu)特征被掩蓋[2]，所以隨著尺度變大，隨機(jī)變異逐漸減少。而大尺度因素隨著尺度增大影響作用逐漸突顯，結(jié)構(gòu)變異逐漸增加，同時(shí)隨著尺度的增大，點(diǎn)位間的空間相關(guān)性逐漸減弱，達(dá)到一定尺度后，大尺度的結(jié)構(gòu)因素轉(zhuǎn)換為相對(duì)的小尺度因素，其影響作用逐漸減弱，所以隨著尺度變大，結(jié)構(gòu)性變異先增大后減小。

另外，由于有機(jī)質(zhì)和全氮固有性質(zhì)和當(dāng)?shù)卣叩牟煌?，間接影響了其空間變異，如延安地區(qū)退耕還林還草空間分布不均，進(jìn)入土壤各采樣點(diǎn)位的有機(jī)質(zhì)差異較大[12]，而氮由于在土壤中轉(zhuǎn)化、損失途徑多，殘留少，與自然成土過(guò)程中氮的空間分布相似[8]，引起有機(jī)質(zhì)的含量差異顯著比均高于全氮，從而造成有機(jī)質(zhì)具有較大的空間變異。

4 結(jié)論

變異系數(shù)、莫蘭指數(shù)，半方差函數(shù)值和分形維數(shù)FD等空間分析方法的靈敏性較高，能從數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、空間集聚性以及變異結(jié)構(gòu)等不同角度反映出有機(jī)質(zhì)和全氮含量空間變異的隨機(jī)性和結(jié)構(gòu)性，三者結(jié)合能較好地反映空間變異的尺度效應(yīng)特征。隨著尺度增大，空間集聚性降低，有機(jī)質(zhì)和全氮含量空間總變異先增大后趨于穩(wěn)定，但隨機(jī)性變異逐漸減少，結(jié)構(gòu)性變異先增大后減少；相比大尺度而言，小尺度的隨機(jī)變異占比較多，結(jié)構(gòu)變異占比較少。

小尺度因素引起隨機(jī)性變異，大尺度因素引起結(jié)構(gòu)性變異，但不同結(jié)構(gòu)影響因素對(duì)有機(jī)質(zhì)和全氮含量的空間變異具有不同的區(qū)分度，高程的區(qū)分度最小，土壤類型、植被指數(shù)、年均氣溫、濕度等影響因素的區(qū)分度次之，降水量的區(qū)分度最大。各影響因素對(duì)有機(jī)質(zhì)和全氮空間變異的影響具有尺度特征，隨著尺度增大，小尺度因素引起的隨機(jī)變異逐漸減少，而大尺度因素引起的結(jié)構(gòu)性變異先增大后減弱，直至轉(zhuǎn)換為相對(duì)的小尺度因素。

不同尺度上，影響因素對(duì)有機(jī)質(zhì)和全氮的含量具有不同的相互協(xié)同機(jī)制，引起尺度間的隨機(jī)變異和結(jié)構(gòu)變異消長(zhǎng)，造成各尺度空間總變異具有不同的結(jié)構(gòu)組成，呈現(xiàn)出先減少后趨于穩(wěn)定的變化趨勢(shì)。