流域尺度绿洲土壤盐分的空间异质性

针对目前绿洲内部土壤盐渍化问题,以三工河流域绿洲为研究区,运用遥感、GIS和地统计学相结合的方法研究了0—20cm土层盐分含量的空间异质特征,结果表明：流域尺度上土壤含盐量的理论变异函数拟合符合指数模型,F检验达到极显著水平,在1．5—15kin的中尺度上具有强的空间变异性和自相关性,Kriging插值及其与同期的景观类型图叠加运算表明,整个绿洲区南部老绿洲土壤盐化面积及作用小于北部新绿洲,耕地景观类型的盐化作用及其面积强于其他景观类型,新绿洲盐化面积高于老绿洲,新绿洲耕地中有38．81％土地面积受盐害作用,而老绿洲仅为8．54％。     

基于流域尺度的土壤盐分空间变异特征——以渭干河-库车河流域三角洲绿洲为例

土壤中水溶性盐的分析,是发展研究盐渍土盐分动态监测与预报技术的重要基础工作。针对目前干旱半干旱区广泛存在的绿洲土壤次生盐渍化问题,基于GIS和地统计学方法,研究了渭干河—库车河流域三角洲绿洲盐渍化土壤特征(土壤含盐量)的空间变异性。研究结果表明:渭-库绿洲土壤含盐量的空间变异性为中等变异,且随土壤深度增加而减弱。各层土壤的合理采样数为在95%置信水平,20%误差下的合理采样数目。高斯模型能够较好的拟合10-30cm及30-50cm层土壤含盐量的空间结构。各层土壤盐分空间变异性受到结构性与随机性因素共同作用的影响,呈强空间相关性。套合结构模型考虑到0-10cm层土壤盐分空间变异的尺度依赖性,能够更好的拟合0-10cm层土壤含盐量的空间结构。Kriging插值以及空间等值线分布趋势图能够直观的表现研究区内土壤盐分含量的空间分布状况和变化情况。研究为土壤特征变量空间变异分析与评价提供了普适性较强的实现方法,为构建盐渍土定量动态监测模型以及盐渍土的改良利用提供一定的科学依据。     

北京松山自然保护区不同母质油松林土壤氮、磷、钾含量垂直分布

以北京市松山自然保护区同海拔油松林下两种母质(花岗岩和石灰岩)上发育的土壤为对象,研究了土壤的全氮、有效磷、速效钾含量在剖面的垂直变化.结果表明:花岗岩母质发育的土壤0～20cm土层的全氮、有效磷和速效钾含量分别为1.61～2.35g·kg-1、5.84～10.74mg·kg-1和39.33～93.66mg·kg-1,石灰岩母质发育的土壤分别为1.69～2.36g·kg-1、4.45～8.57mg·kg-1和60.66～124.00mg·kg-1.两种母质发育的土壤0～10cm土层的全氮、有效磷和速效钾含量均最大,且与各土层之间差异均极显著,并随土层深度的增加而下降,说明土壤全氮、有效磷和速效钾含量的分布有很强的表聚性,而且石灰岩母质发育的土壤的表聚性更强.对同土层土壤进行配对t检验,全氮含量在各土层之间无显著性差异,有效磷含量在0～10cm土层差异极显著,速效钾含量在10～20cm土层之间差异显著.     

咸水沟灌对棉田土壤水稳性团聚体稳定性的影响

探明咸水沟灌对土壤水稳性团聚体的影响对实现咸水资源安全高效利用具有重要意义。本研究在棉花长期定位咸水沟灌试验(始于2006年)的基础上,分析了不同矿化度(1、2、4、6、8、10 g·L^-1)咸水连续灌溉第10年和第15年棉田土壤盐分和水稳性团聚体稳定性的变化特征。结果表明: 沟底0~30 cm土层土壤盐分随灌溉水矿化度的升高而增加,其中6、8、10 g·L^-1灌水处理与1 g·L^-1处理间差异达显著水平;随着土层深度的增加,各处理土壤盐分逐渐增大。咸水沟灌有降低沟底土壤水稳性团聚体稳定性的趋势,当灌溉水矿化度≥6 g·L^-1时,水稳性大团聚体(>0.25 mm)质量分数、团聚体平均重量直径和几何平均直径显著降低,分形维数和平均重量比表面积显著增大;随着土层深度的增加,各处理土壤水稳性团聚体稳定性下降。连续多年咸水沟灌条件下,各处理棉田沟底0~30 cm土层土壤盐分和水稳性团聚体稳定性未随灌水年限的增加而逐年积累与恶化。在本研究灌溉制度下,采用≤4 g·L^-1咸水沟灌对试验区棉田土壤盐分和水稳性团聚体稳定性指标无显著影响。     

苏干湖湿地土壤全盐含量空间异质性及影响因素

土壤盐分的空间异质性是影响湿地植被格局形成和演变的主要因素之一,对于认识内陆盐沼湿地盐分的空间分布及其对环境的响应机制具有重要意义。利用经典统计学、地统计学和Kriging插值等方法研究了苏干湖盐沼湿地浅层剖面0-50 cm土层全盐含量的空间异质性与地下水位埋深、植被覆盖度间的相互作用关系。结果表明：（1）苏干湖湿地0-10 cm、10-30 cm和30-50 cm土层的全盐含量均值分别为204.41、18.62、15.89 g/kg;（2）土壤全盐含量随着土层深度的增加变异性由强变弱,随机空间变异和总异质性程度由高变低,受结构性因素的影响具有强烈的空间相关性,且变程值介于5.2-8.49 km,0-10 cm、10-30 cm全盐含量具有各向异性特征,而30-50 cm的各向异性比接近于1,表现为各向同性;（3）各层土壤全盐含量具有较强的空间异质性,高、低值中心呈斑状镶嵌分布,土壤全盐含量与地下水埋深间呈正相关,与植被覆盖度间呈极显著负相关（P<0.01）。苏干湖内陆盐沼湿地土壤全盐含量空间异质性主要受植被覆盖度的影响,而地下水埋深的变化增加了其空间变异的复杂性,体现了内陆盐沼湿地土壤理化空间系统的复杂性和非均质性。     

广西不同森林类型土壤有机碳的空间异质性

采用经典统计学和地统计学相结合的方法,研究广西10类主要森林类型不同土层(0~10、10~20、20~30、30~50、50~100 cm)土壤有机碳含量的空间异质性。结果表明:广西森林不同土层土壤有机碳平均含量变化为8.01~29.78 g·kg-1,变异系数在50.27%~74.89%之间;10~20 cm土层土壤有机碳的半变异函数符合球状模型,其余土层符合指数模型,且拟合效果均较好;各土层土壤有机碳半变异函数的块金效应为16.75%~49.33%,表现为强烈或中等强度的空间自相关性;Kriging插值结果显示,不同森林各土层土壤有机碳含量的分布具有一定相似的空间分布特征,总体表现为北高南低,最高和最低值分别出现在东北和东南;广西不同森林类型不同土壤深度土壤有机碳含量和变异系数不同,0~100 cm土壤有机碳平均含量的大小顺序为硬阔杉木石山林软阔竹林八角桉树油茶栎类松树,总体上土壤有机碳含量随土壤深度的增加而降低,变异系数则相反。广西森林土壤的空间异质性受结构性和人为因素的共同制约,其中结构性因素起主导作用。因此,加强自然林封育和人工林保育、优化调控桉树林和经济林种植规模是提高广西森林固碳潜力的重要措施。     

玛纳斯河流域农田土壤水盐空间分布特征及影响因素

采用传统统计学和地统计学相结合的方法,通过野外实地分层采集土样,分析干旱区典型内陆河玛纳斯河流域农田土壤水盐的空间分布特征及其影响因素,并探讨了土壤水盐在空间分布上所体现的耦合作用关系.结果表明:研究区农田土壤整体上水分含量较低(14.2%~20.9%),盐渍化程度较高(平均全盐量6.00~9.15 g·kg-1),土壤水盐的剖面分布均呈现出"底聚"现象;各层土壤水分均属于中等变异强度,土壤盐分变异强度较大;受结构性因素影响,各土层盐分和含水量均具有较强的空间相关性.各层土壤水盐的水平分布格局无规律,受地形、地貌等因素制约.在人类活动的干扰下,土壤水盐耦合作用的关系更趋复杂,但两者的空间分异呈现出一定程度的同步性.     

河口湿地不同土层有机质的水平异质性与自相关性

以闽江河口湿地土壤有机质为研究对象,采用变异函数、多重分形分析和空间自相关法,从空间异质性和空间自相关性角度研究不同土层有机质的空间分布规律。结果表明:3个土层有机质含量均为中等变异程度,块金效应均小于25%,结构性因素对空间异质性起着主导作用。随着土层深度的增加,各土层有机质空间分形结构表现出差异性,0～20cm空间分布最不均匀,分形程度较高,空间变异性较大; 3个土层有机质的Moran I均大于1.96,呈现出显著的空间正相关,其中20～40 cm的土层有机质空间正相关最显著,空间聚集程度较高。联合变异函数、多重分形分析和空间自相关法能够较好地反映河口湿地不同土层有机质在水平上空间分布特征,为同类区域的土壤有机质空间分布研究提供方法支撑。     

半干旱区县域尺度土壤有机碳的空间变异特征

选择赤峰市敖汉旗为研究对象,收集0~20、20~40、40~60、60~80、80~100 cm深度土壤样品,采用半变异函数及克里格插值方法,分析研究区土壤有机碳的空间变异及其垂直分布特征。结果表明,研究区0~100 cm土壤深度内,土壤有机碳含量在0.23~20.71g·kg-1,主要富集在0~40 cm深度的土壤中(47.80%)。呈现出随着土壤深度的增加,有机碳含量逐渐降低的趋势。表层(0~20 cm)土壤有机碳的空间相关度[C0/(C+C0)]为36.61%,具有中等强度的空间相关性。20~100 cm间4层土壤有机碳的C0/(C+C0)均小于25%,具有强烈的空间相关性。土壤类型是决定土壤有机碳空间分布的主导因素。防止土壤沙化、控制水土流失是提高研究区土壤有机碳含量的有效措施。     

不同尺度下内蒙古河套灌区有机质空间变异

以内蒙古河套灌区为研究对象,利用经典统计学与地统计学相结合的方法,对1、4、8 km 3个样点间距下不同土层(0~20、20~40、40~70与70~100 cm)有机质含量的空间变异及尺度效应进行分析。经典统计结果表明,不同尺度下有机质含量均值的变异程度均随着土层深度的增加而增加,其在0~20和20~40 cm土层随着尺度的增加而变大。地统计分析结果显示,不同尺度不同土层有机质含量均具有强烈的空间自相关,且其空间分布主导影响因子为土壤类型。各尺度不同土层有机质空间分布均存在一定程度的方向性,其在小尺度(1 km)表现为东西方向上的条状变异;在中尺度(4 km)及大尺度(8 km)均在土壤表层的东-西和西北-东南方向存在强烈的空间变异性。各尺度下有机质的普通克里格插值交叉验证的均方根误差均小于1,说明样本的空间变异均被高估。研究结果对于理解土壤有机质空间分布具有重要意义,为农业技术研究中野外采样系统设计提供一定的参考。     

辽河口滨海湿地土壤有机碳矿化及其与盐分的关系

以辽河口滨海湿地不同盐分土壤为研究对象,采用室内密闭培养法研究了盐分与土壤有机碳矿化的关系。结果表明,不同样点间土壤电导率(EC1∶5)差异显著。74 d的培养期间,不同盐分土壤表层(0~10 cm)和下层(10~20 cm)的累积矿化量分别为6.54和2.79 g C·kg-1。根据一级动力学拟合结果,相应的有机碳潜在矿化势(C0)和矿化系数(k)分别为14.5、3.84 g C·kg-1和0.009、0.017 d-1。表层土壤的C0值高于下层土壤,且C0值在不同样点间差异显著。不同盐分土壤C0值与EC1:5、有机碳(SOC)、全氮(TN)、Ca2+、Mg2+、Cl-含量之间呈显著正相关,而k值与上述指标呈显著负相关。逐步回归分析表明,供试土壤的C0值更多地受Cl-和SOC的限制,而k值主要受SOC的限制。研究表明,盐分和土壤有机质性质的协同效应对辽河口滨海湿地不同盐分土壤有机碳的矿化具有重要作用。     

盐渍化灌区土壤盐分的时空变异特征及其与地下水埋深的关系

土壤盐分空间变异特征和地下水埋深状况是指导灌区合理用水和防治土壤盐碱化的重要依据。运用经典统计学和地质统计学方法,结合GIS技术,分析了河套灌区沙壕渠灌域0-20 cm、20-40 cm、40-60 cm土壤EC值的空间变异特征及地下水埋深对土壤盐分分布的影响。结果表明:沙壕渠灌域土壤盐分Cv值在不同灌溉时期和不同土壤深度均大于36%,表现为强变异特征;各灌水时期和不同土壤深度土壤EC值均表现为中等强度的空间自相关性,表层0-20 cm土壤空间自相关程度最高;秋浇前不同层次土壤EC值的空间分布在灌域内从南到北呈增大趋势,秋浇后土壤含盐量的高值区在西北部或东北部;土壤盐分受地下水埋深影响显著,灌域内地下水埋深南深北浅,土壤盐分随地下水埋深的增大而减小,二者之间满足指数关系。因此,应采取合理措施控制地下水埋深,防止区域土壤盐渍化加剧。     

宁夏红寺堡扬黄灌区土壤沙化和盐渍化及其相互关系

采用控制取样和典型取样相结合的方法,对比分析了红寺堡扬黄灌区玉米地和枸杞地、未利用地0 ～40 cm分层土壤质地、盐渍化特征、阳离子交换量(CEC)值及其相关关系.结果表明:控制取样条件下,除未利用地0～10 cm土壤含盐量(TS)达1.74 g·kg-1外,3种利用方式下0～40 cm TS在0.69～1.30 g· kg-1之间变化,盐化特征不明显;枸杞地20～40 cm土壤钠吸附比(SAR)和土壤碱化度(ESP)分别达到12.18％和l4.1％;玉米地0～20 cm粘粉粒和(CPS)为13.5％,构杞地O～40 cm CPS达37.3％.控制取样条件下,20～40 cm土层玉米地土壤碱化和沙化指标间显著相关;典型取样条件下,上述相关性消失,但CEC与沙化指标及盐渍化指标均显著相关.不同土地利用方式下灌区土壤沙化和盐渍化呈复杂的交互关系,CEC可以作为土壤环境质量变化的综合指示因子.     

晋西黄土区典型小流域不同土层土壤容重分布特征及其影响因素

为了解黄土区不同土层土壤容重分布特征及其影响因素,本研究以晋西黄土区蔡家川流域为对象,运用经典统计学和地统计学方法分析了蔡家川流域98个样点不同土层(0～20、20～40、40～60、60～80和80～100 cm)土壤容重的分布特征以及主要影响因子及其贡献率。结果表明：(1)土壤容重介于0.79～1.78 g·cm^-3,在0～100 cm深的土层中随土层深度的增加而增加;土壤容重变异程度随土层深度的增加而减小,在0～40和40～100 cm处分别表现为中等和弱度变异。(2)土壤容重在0～40 cm土层的最佳拟合模型为高斯模型,在40～100 cm土层为指数模型;随土层增加土壤容重空间依赖性下降,在0～20、20～60和60～100 cm土层分别呈强度、中度和弱度空间依赖。(3)0～40 cm土层土壤容重主要受植被和土壤因素影响,而40～100 cm土层土壤容重主要受海拔和土壤因素的影响,表明30多年植被恢复对土壤容重的影响主要集中于表层。以上结果对深入认知植被恢复背景下区域土壤容重分布规律、科学评估区域植被恢复生态效益和生态服务具有重要参考价值。     

废弃盐田复垦利用后土壤盐分与有机质含量空间变异特征

针对目前莱州湾南岸废弃盐田复垦过程中存在的土壤盐碱、瘠薄等障碍问题,以该区两个典型复垦地块为研究对象,综合运用经典统计学和地质统计学的克立格法,研究不同复垦年限下各层土壤盐分和表层土壤有机质的空间变异性,对二者进行相关性分析,并绘制了各土层盐分和表层土壤有机质含量的空间分布图。结果表明:两个区域各层土壤含盐量较高,均超过1g/kg;受复垦年限、土地平整水平和施肥等人为复垦措施影响,二区土壤含盐量明显低于一区;两个区域土壤有机质含量普遍较低,其中一区为4.37g/kg,二区为3.66g/kg;两个区域各层土壤含盐量和表层土壤有机质变异系数在32.79%—83.83%之间,在水平方向上呈中等变异强度;相关性分析结果表明各层土壤含盐量与有机质含量均呈极显著负相关;各土层土壤含盐量和有机质含量的块基比均小于25%,表明二者具有强烈的空间相关性;空间自相关距离最小为440m,超过采样间距(最小为160m),表明采样间距设置合理;Kriging插值结果表明两个区域土壤含盐量和有机质含量呈条带状分布;一区土壤含盐量以中部为高值区逐渐向南北部降低,二区土壤含盐量则以东南部最低,逐渐向西北部高值区过渡;一区土壤有机质含量表现为中部低南北部较高,二区则为东南部最高,中北部含量较低。研究结果为后期高含盐量的水盐运移模拟研究提供初步论证,也为盐田复垦区盐渍土的合理分区,改良利用和科学管理提供了技术支撑。     

黄河三角洲林草复合系统土壤水盐分布特征及其边界效应

以国土部土地利用山东无棣科学观测野外基地白蜡-香花槐混交林×紫花苜蓿林草复合系统为对象,研究了0~40 cm土层土壤的水盐分布特征,并通过游动分割窗技术分析了系统内水盐边界效应.结果表明:白蜡-香花槐混交林×紫花苜蓿林草复合系统内土壤水盐含量在水平方向上分布不均衡,越靠近表层,水平方向土壤含水量变异程度越大,而土壤含盐量变异程度越小.以混交林带为分界线,其两侧土壤水盐含量均有相同变化规律:随离林带距离的推近,在0~10 cm土层,含水量先降低再升高,含盐量平缓波动;在10~ 20 cm土层,含水量下降-平缓-下降,含盐量先上升后下降;在20~40 cm土层,含水量平缓波动,含盐量持续升高.林草复合系统内土壤水盐含量均随土层深度的增加而显著升高.林草复合系统土壤中除HCO3^-、K^+外,其余各离子含量与总盐含量呈相同变化规律,相关性大小为Na^+>Cl^->SO4^2->Mg2+>Ca^2+.游动分割窗技术表明,南北走向林草复合系统中,土壤水分的主要竞争区域为林带东侧2.5至林带西侧2m区域;土壤盐分在距林带1.0 m范围内受林带主导影响,距林带1.0~3.0 m范围内受林带及紫花苜蓿的共同影响.     

新疆玛纳斯流域非农业种植地盐碱性空间变异特征

土壤盐渍化是导致干旱区土地退化的主要原因之一,也是影响干旱区可持续发展和环境改善的基本问题。充分挖掘不同分类体系下盐渍土空间变异性可以为实施开垦或恢复生态措施提供科学依据。以干旱区开垦近50a的玛纳斯流域为研究区,在不同分类体系下,以土壤盐度,p H值,离子类型为指标,分析该区域非农业种植地(弃耕地,盐碱地,裸地,沙地)盐渍土类型的空间分布特征。结果表明:(1)研究区68%的样本属于非盐渍化,不同类型的盐渍土主要以链状分布于泉水溢出带-冲积平原-干三角洲地带,由南向北,区域整体盐分大致遵循先升高后降低再升高趋势,半方差函数分析土壤盐分呈现弱变异,说明这种分布情况是受随机(人为)因素的影响;而p H整体由南向北递增,传统统计学和地统计学的分析结果都表明土壤碱化呈现中等变异,受结构(自然)因素和随机(人为)因素的共同影响。表层土壤除在溢出带为氯化物型盐渍土外,其他地区自南向北由硫酸-氯化物型逐渐变为氯化-硫酸盐型和硫酸盐土、苏打盐土,离子的半方差函数拟合模型结果均是弱变异和中等变异,与美国盐度实验室分类体系的变异性结果相同,此类分布特征也是结构因素和随机因素共同作用的结果。(2)分析五种典型地貌的盐渍土分布,方差分析结果表明,5种地貌类型均呈现盐分表聚特征,碱化度则由南向北递增;其中盐碱特征最为显著的是泉水溢出带。泉水溢出带的盐土垂直方向的变化趋势为由表层至深层,盐土类型由硫酸-氯化物盐土变为氯化盐土;冲积平原和干三角洲样点处全剖面为氯化物-硫酸盐土,冲积洪积扇和沙漠地区则包含所有阴离子盐土类型。对玛纳斯流域盐渍土特性的空间异质性进行分析,可以为下一步有针对性地治理与改善土壤盐渍化提供科学依据。     

短期围栏封育对荒漠草原沙化灰钙土有机碳组分及物理稳定性的影响

以宁夏盐池县荒漠草原5年围栏封育草地(围栏内)和自由放牧草地(围栏外)为对象,分析0～ 40 cm土层土壤有机碳、易氧化有机碳和颗粒有机碳含量以及土壤粒径组成,研究围栏封育早期沙化灰钙土有机碳组分及物理稳定性的变化规律.结果表明:围栏内外土壤有机碳含量和颗粒组成差异不显著;围栏内外0～40 cm土层土壤有机碳含量平均为3.25g·kg-1,沙粒、粉粒、黏粒的相对比重平均为72％、16％、12％,土壤物理稳定性指数为1.30％～1.31％.土壤活性有机碳的显著变化集中在10～20 cm土层,围栏内易氧化有机碳含量达0.80 g·kg-1,显著高于围栏外的0.62 g·kg-1,围栏内颗粒有机碳的分配比例为50.9％,显著高于围栏外的31.7％.随土层深度的增加,围栏内0～ 40 cm土壤质地由沙性土向沙壤土转变,各层间土质差异显著,易氧化有机碳含量逐渐升高;而围栏外土壤质地的垂直变化相对平缓,基本为沙性土质.退化荒漠草原短期围栏封育条件下,沙化灰钙土土壤有机碳尚处于一个消耗与积累的平衡阶段,土壤质地状况相对稳定,土壤物理稳定性变化较小.10～20 cm土层土壤活性有机碳含量及其相对分配比例可作为围栏封育早期土壤质量变化的指示指标.     

冀北辽河源自然保护区土壤微生物碳代谢对阔叶林叶凋落物组成的响应

利用凋落物袋法研究了冀北辽河源地区阔叶混交林内山杨、白桦、蒙古栎叶凋落物单一分解及混合分解对0~5、5~10和10~20 cm表层土壤微生物生物量碳、微生物呼吸和微生物代谢熵的影响.结果表明:0~20 cm土层对照、白桦、山杨和蒙古栎处理的土壤微生物生物量碳平均含量分别为124.84、325.29、349.79和319.02 mg·kg-1;微生物呼吸平均速率分别为0.66、1.12、1.16和1.10μg·g-1·h-1.0~20 cm土层单一凋落物处理、两种叶凋落物混合处理、3种叶凋落物混合处理的土壤微生物生物量碳平均含量分别为331.37、418.52和529.34mg·kg-1;微生物呼吸平均速率分别为1.13、1.30和1.46μg·g-1·h-1.土壤微生物代谢熵则呈现出与微生物生物量碳、微生物呼吸相反的变化趋势.说明凋落物质量不同,其土壤微生物碳代谢特征不同,表现为高质量凋落物土壤微生物生物量碳、微生物呼吸速率以及微生物对土壤中有机质的利用效率较高,低质量凋落物则与之相反.植物叶凋落物混合能够增强土壤微生物活性,增加土壤微生物对土壤碳的利用效率,促进土壤微生物代谢途径的多样化,有利于林地土壤质量的维护和提高.     

典型喀斯特山区植被类型对土壤有机碳、氮的影响

选取典型喀斯特山区荒草地、灌丛地、次生林地和原生林地作为研究对象,分别在4个季节对选定区域分层(0~15和15~30 cm)进行土壤采集,探讨不同植被类型下土壤养分的动态变化。结果表明:不同植被类型下,土壤有机碳和全氮含量差异较大,其中原生林2项指标全年平均分别为72.61和7.39 g·kg-1,显著高于次生林(30.33和2.90 g·kg-1)、灌丛地(19.32和2.04 g·kg-1)和荒草坡(17.75和1.83 g·kg-1)。在土壤各理化指标中,土壤有机碳、氮储量与其他指标均有良好相关性,影响研究区土壤理化指标的主要因素是植被因素(74.31%),次要因素是季节因素(14.85%)。不同植被类型土壤有机碳、全氮含量及其储量在各个季节变化趋势大致相同,表现为春秋两季较高,夏冬两季较低。