西南峡谷型喀斯特坡地土壤养分的空间变异特征

基于网格(20 m×20 m)取样,采用经典统计学和地统计学方法,研究了西南峡谷型喀斯特坡地土壤养分的空间异质性和分布格局.结果表明:峡谷型喀斯特坡地土壤养分含量为中等和强变异,变异性大小顺序为:速效磷全钾有机质碱解氮全氮全磷速效钾,pH值表现为弱变异,有机质表现为中等程度的变异;不同土壤养分具有良好的空间自相关性,其自相关函数均表现出由正相关向负相关方向发展,拐点为80~100 m,其中全钾和速效磷的Moran I较小,其他指标较大;不同土壤养分的空间变异特征不同,全钾和速效磷最佳拟合模型为指数模型,块金值与基台值的比值[C0/(C0+C)]和变程(A)很小,分形维数(D)较高,空间相关性强烈;其他土壤养分指标的最佳拟合模型均为球状模型,C0/(C0+C)、A和D均呈中等程度的空间相关;Kriging分析表明,pH值、有机质、全氮、全磷和碱解氮呈凹型分布,速效磷和速效钾呈斑块状分布.植被、地形、人为干扰和高异质性的微生境是造成峡谷型喀斯特坡地土壤养分格局差异的主要因素.     

格氏栲天然林土壤养分空间异质性

采用地统计学与GIS技术相结合方法对格氏栲天然林土壤养分和pH值空间异质性进行了研究,结果表明:pH值为弱变异,土壤养分为中等变异,变异强度为有效磷＞速效钾＞水解性氮＞全氮＞全钾＞全磷＞pH值.半方差最优模型拟合分析表明,pH值、全钾、有效磷符合指数模型,全氮符合高斯模型,全磷、水解性氮符合球状模型,速效钾符合线状模型;全钾、速效钾、pH、全氮、全磷、水解性氮和有效磷的有效变程依次为1806、549、267、130、120、182 m和117m;从空间结构特征看,pH值、全氮、全磷、水解性氮、有效磷表现出强烈的空间自相关,其空间异质性主要受结构性因素影响;全钾具有中等强度的空间自相关,其空间异质性是随机性因素和结构性因素共同作用的结果;速效钾具有微弱的空间自相关,其空间异质性主要受随机性因素影响.土壤养分空间分布特征:全氮、全磷由南向北递增;全钾含量呈环状分布,向南北分别呈递增趋势;pH值由东北到西南递增,呈条带状分布;水解性氮从东北向西南递减;有效磷从东南到西北逐渐递增;速效钾分布较均匀,在西北和东南角各有一个高值区,从西南到东北表现为先增加后减少的规律.其结果为区域尺度上土壤养分的空间内插、制图和取样设计提供参考,也为土壤可持续利用、格氏栲天然林的恢复与重建提供科学依据.     

黔南山地植烟土壤主要养分空间变异和管理分区

利用地统计学和模糊c-均值聚类算法,对贵州省黔南州山地植烟土壤主要养分的空间变异特征和管理分区进行研究.结果表明:研究区土壤有机质含量适中,碱解氮、有效磷和速效钾含量丰富;4种土壤养分都具有中等强度变异,服从对数正态分布;有机质与碱解氮、有效磷与速效钾含量呈中度相关.土壤有机质和碱解氮的半方差函数为高斯模型,有效磷和速效钾为指数模型;4种土壤养分都具有中等的空间自相关性,滞后距离差异较大.研究区绝大部分土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量处于适中至很丰富水平,含量缺乏的面积比例分别为0.93%、0.53%、0.24%和7.91%.研究区可划分为2个管理分区,分区1和分区2的面积比例分别为69.8%和30.2%,分区1土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量极显著低于分区2.     

黄水河小流域土壤养分分布及其与地形的关系

基于GIS和地统计学原理,对丹江口水库水源区黄水河小流域土壤养分空间分布及其与地形因子间的关系进行分析.结果表明： 研究区土壤全氮、全磷、有机质的变异系数分别为51%、66%和85%,为中等变异,土壤速效磷的变异系数为161%,属强变异;土壤全氮和有机质表现为显著正向空间自相关,速效磷和全磷的空间自相关性较弱;海拔是影响该区土壤养分分布的主要因素,其对全氮、全磷和有机质都具有极显著影响,坡度和剖面曲率显著影响全氮和有机质分布.建立了地形因子与土壤养分含量空间分布的回归预测方程,并进行了数字化制图输出,为研究区土壤资源的精确管理提供了数据支持.     

喀斯特木论自然保护区土壤养分的空间变异特征

基于网格(20m×20m)采样法采集土壤样品,利用经典统计学和地统计方法分析了典型喀斯特峰丛洼地(200m×100m)土壤养分的空间变异特征.结果表明:研究区土壤pH值表现为弱变异,其他各养分指标均为中等程度变异,大小顺序为速效磷(AP)速效钾(AK)碱解氮(AN)土壤有机质(SOM)全钾(TK)全磷(TP)全氮(TN);pH半变异函数的最佳拟合模型为球状模型,TK和AK的最佳拟合模型为指数模型,其他养分指标的最佳拟合模型均为高斯模型;pH、AK的变异尺度(变程)较小,分别为58.1和41.1m,SOM、TN、TP、AN、AP的变异尺度相近,在100～150m,TK的变异尺度最大(463.5m);除研究区土壤TK、TN表现为中等的空间自相关性外,其他土壤养分指标均表现为强烈的空间自相关性.pH、AK呈零星斑块状分布,表现为高异质性;SOM、TP、TK的变化趋势较平缓,呈中间高、两边低的分布格局;AN、AP的空间分布具有显著的相似性,均随坡度的增加而呈片状上升趋势;TN的分布较特殊,呈中间低、两边高的趋势.植被、地形和高异质性的微生境是造成喀斯特木论自然保护区土壤养分格局差异的主要因素.     

基于GIS和地统计学的土壤养分空间变异特征研究--以河北省遵化市为例

基于地理信息系统 (GIS)和地统计学研究了河北省遵化市土壤表层 ( 0～ 2 0cm )碱解氮、全氮、速效钾、速效磷和有机质等 5种养分要素的空间变异规律 .应用GIS能够将系统变量的属性数据同地理数据相结合 ,使大区域范围内进行地统计学分析变得较为方便 .研究表明 ,全氮、碱解氮、速效磷、有机质变异函数曲线的理论模型符合球状模型 ,速效钾的理论模型表现为指数模型和有基台值的线性模型的套合结构 ;碱解氮、全氮、速效磷、有机质的空间变异主要是由随机性因素引起的 ,但程度有所差异 ,全氮和有机质由随机性因素引起的空间异质性程度较高 ,碱解氮和速效磷较低 ;速效钾的空间变异则主要是由结构性因素引起 ;5种养分要素的空间自相关程度都属于中等的空间自相关 ,但空间变异的尺度范围不同 ,碱解氮和速效磷变异尺度基本相近 ,为 5和5 .5km ;全氮较大 ,为 14 .5km ;有机质为 8.5km ;速效钾的变异尺度有两个 ,0～ 3 .5km主要以指数模型为主 ,3 .5～ 2 5 .5km范围内以有基台值的线性模型为主 .5种养分要素的各向同性的范围不同 ,碱解氮和速效磷在整个范围 ( 0～ 2 8km )都表现出各向同性 ,全氮和有机质的其次 ,为 0～ 10km ;速效钾的较小 ,为 0～ 8km .     

北京市北运河流域耕地土壤性质空间变异性

运用ArcGIS和地统计学相结合的方法研究了北运河流域0~50 cm土壤的pH、容重、有机质、有效磷和全氮5种肥力参数的空间分布特征。结果表明:pH值、容重、有机质、全氮的变异系数在6%~22%,属弱-中等变异水平,有效磷变异系数最大,为68%;通过半方差函数分析,5种参数变异函数的曲线理论模型都符合高斯模型,且在一定间距内均存在空间相关性,土壤p H值和容重表现强烈的空间自相关性,其空间变异主要是由结构性因素引起。土壤有机质、全氮和有效磷空间相关性中等,是由结构性因素和随机性因素共同作用的。采用普通克立格方法进行最优内插,绘制了养分含量分布图,统计了分级土地面积,并对其空间变异进行了分析。研究结果对于评价北运河流域土壤养分空间变异规律和动态变化有一定的实践意义,可应用于精准农业。     

基于GIS和地统计学的土壤养分空间变异特征研究——以河北省遵化市为例

基于地理信息系统(GIS)和地统计学研究了河北省遵化市土壤表层(0～20cm)碱解氮、全氮、速效钾、速效磷和有机质等5种养分要素的空间变异规律.应用GIS能够将系统变量的属性数据同地理数据相结合,使大区域范围内进行地统计学分析变得较为方便.研究表明,全氮、碱解氮、速效磷、有机质变异函数曲线的理论模型符合球状模型,速效钾的理论模型表现为指数模型和有基台值的线性模型的套合结构;碱解氮、全氮、速效磷、有机质的空间变异主要是由随机性因素引起的,但程度有所差异,全氮和有机质由随机性因素引起的空间异质性程度较高,碱解氮和速效磷较低;速效钾的空间变异则主要是由结构性因素引起;5种养分要素的空间自相关程度都属于中等的空间自相关,但空间变异的尺度范围不同,碱解氮和速效磷变异尺度基本相近,为5和5.5km;全氮较大,为14.5km;有机质为8.5km;速效钾的变异尺度有两个,0～3.5km主要以指数模型为主,3.5～25.5km范围内以有基台值的线性模型为主.5种养分要素的各向同性的范围不同,碱解氮和速效磷在整个范围(0～28km)都表现出各向同性,全氮和有机质的其次,为0～10km;速效钾的较小,为0～8km.     

基于GIS的缓坡烟田土壤养分空间变异研究

综合运用地统计学和GIS相结合的方法,分析了缓坡地形下土壤养分的空间变异规律,并绘制养分空间分布图,为山地缓坡烟田养分分区及精准施肥决策提供理论依据.结果表明:研究区内4种养分含量均具中等程度变异.土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾的变程分别为61.8、76.3、70.5 m和57 m.土壤速效钾的分形维数最高,有机质和碱解氮其次,速效磷最低.有机质和速效钾的最适模型为指数模型,块金系数分别为30.9％和31.1％;碱解氮和速效磷可用球状模型进行较好拟合,其块金系数分别为37.7％和26.4％,4种养分均有中等程度的空间相关性.各向异性和趋势性分析均显示,有机质和速效磷具有较强的各向异性,碱解氮和速效钾的各向同性范围最广.研究区4种养分的空间分布格局在海拔和坡度的影响下呈现出一定的规律性,低值均在坡度较大的中北部出现,东北部和南部较平缓区域出现高值.     

毛乌素沙地南缘沙漠化临界区域土壤养分的空间异质性

毛乌素沙地南缘沙漠化临界区域是沙地-草地景观界面的关键部位,研究该区域土壤养分的空间格局和生态学过程,对于土地沙漠化的机理研究具有重要的意义。采用经典统计与地统计学相结合的方法,通过半变异函数及其模型、克里格局部插值估计、空间分布图等研究了毛乌素沙地南缘沙漠化临界区域土壤养分的空间异质性特征。结果表明:研究区土壤速效钾含量符合球状模型,全氮和速效磷含量符合指数模型;速效钾含量具有强空间自相关性,其结构方差比为0.882,而全氮和速效磷含量表现为中等程度的空间自相关性,其结构方差比分别为0.501和0.514;3种土壤养分空间自相关距离存在差异,其中全氮和速效钾的变程均为511m,而速效磷的变程为143m;3种土壤养分的分布格局呈现明显的空间规律性,从牛枝子群落到黑沙蒿群落,速效钾和速效磷含量先降低后升高,与研究区的界面变化过程一致,而全氮含量逐渐降低,与研究区的植被覆盖度变化一致;3种土壤养分的标准差都较小,Kriging插值结果比较可靠。     

廊道式工程建设对土壤生态环境影响的meta分析

廊道式工程建设对沿线区域生态环境造成不可避免的影响,定量化研究廊道式工程建设对沿线地区土壤生态环境的影响具有重要意义。本文基于meta分析方法,研究了3种廊道式工程(输油/气管道、公路和铁路)对土壤生态环境的影响。结果表明,廊道式工程对土壤理化性质产生一定的影响:3种工程周边的土壤养分指标和土壤含水量的结合效应值均<1;管道工程建设对土壤有机质、有效氮、总氮、总磷和pH的扰动达到显著水平(P<0.05);公路显著降低周边土壤总磷、含水量和CEC的含量(P<0.05),同时公路显著增加了周边土壤容重和pH,结合效应值分别达到1.2265和1.1649,公路造成周边土壤Cu、Zn、Pb、Ni、Cd、Cr和As的显著污染(P<0.05);铁路显著降低沿线土壤有机质和总氮的含量(P<0.05),并且导致周边土壤Cu、Zn、Pb、Cd的显著污染(P<0.05)。     

广州市花都城区绿地土壤肥力与重金属污染分析

在对广州市花都城区绿地土壤取样调查的基础上,采用全国第二次土壤普查养分分级标准和内梅罗污染指数法等对其土壤肥力和重金属污染情况进行分析评价,揭示花都城区绿地土壤存在的问题。结果表明,花都城区绿地土壤容重变幅在1.25～1.75 g·cm–3之间,孔隙度变幅在30.81%～47.42%之间,pH在6.16～7.68之间,有机质含量在四级及以下标准,严重缺乏氮素和磷素。不同绿地类型中,厂区路旁绿地土壤重金属污染最严重,其次为主干道两侧绿地;研究区As污染最严重,Pb次之,未受Zn污染,存在不同程度的Cu、Cd、Cr、Ni、Hg污染。相关性分析表明,土壤pH与全钾、碱解氮含量极显著相关,有机质与全氮极显著相关,全氮、全磷分别与碱解氮、有效磷显著正相关,全钾与碱解氮显著负相关;重金属元素中,Cu与Zn、Cr、Ni极显著相关,Zn与Cu、Pb、Cd、Cr、Ni极显著相关,Pb与Zn、Cd极显著相关,Cr与Cu、Zn、Ni极显著相关,As和Hg与其他重金属元素均无显著相关性。     

江门市新会区耕地土壤养分空间变异特征

运用地统计学方法,结合GIS技术研究了江门市新会区土壤pH值、有机质、阳离子交换量、全氮、有效磷和缓效钾种养分要素的空间分布特征.结果表明,各变量符合正态分布或经对数转换后符合正态分布.半方差函数分析结果显示,除全氮具有强空间相关外,其余均具有中等空间相关性.Kriging插值结果表明,研究区域耕地土壤pH值和阳离子交换量在东北部最高,有机质含量在中部和东北部较高;全氮含量在1.5～2.0g·kg^-1的面积占研究区域耕地面积的74.7%,主要分布于研究区域西部和东部地区;有效磷含量＞40mg·kg^-1的面积占研究区域耕地面积的48.7%,主要分布于研究区域东北部和西部;缓效钾含量在10～350mg·kg^-1的面积占研究区域耕地面积的48.1%,主要分布于研究区域东部、东北部和中部.     

黔中喀斯特山区村域稻田土壤理化特性的空间变异特征及空间自相关性

以贵州省安顺市西秀区旧州镇文星村为研究区域,采用地统计学方法,研究了黔中喀斯特山区土壤容重、总孔隙度、毛管持水量、毛管孔隙度、通气孔隙度等物理特性与土壤pH、有机质、速效养分(S、Si、N、P、K、Fe、Zn、Cu、Mn)、全量养分(N、P、K)、交换性盐(Ca、Mg)及阳离子交换量等化学特性的空间变异特征及自相关性。在土壤各特征值中,pH、毛管孔隙度变异系数分别为4.59%、8.28%、9.83%,为弱变异;其他变异系数在10%-100%之间,为中等程度变异。半方差分析表明,土壤毛管持水量、通气孔隙度、毛管孔隙度、速效养分(S、Si、Cu、Mn)、全量养分(N、P、K)、交换性盐(Ca、Mg)及阳离子交换量的C₀/(C₀+C)<25%,表现为强烈的空间自相关性;容重、pH、速效养分(N、P、K、Fe、Zn)及有机质的C₀/(C₀+C)在25%-75%之间,表现为中等空间自相关性,而Moran''s I指数分析表明,除毛管孔隙度、有效S、速效P及有效Mn的空间自相关性较弱外,其他均呈正的显著空间自相关性。根据克里金插值图,在研究区域内土壤毛管孔隙度及毛管持水量与pH、速效养分(S、Si、Zn、Cu、)全P、全N、有机质、交换性Ca、Mg及阳离子交换量在东北方向和西北角分布较低,在西南角方向土壤容重及通气孔隙度分布较低,而pH、速效K、有效Cu、全P、全K、有机质、阳离子交换量分布较高,且速效养分(N、K、S、Cu)、全P、有机质的含量及阳离子交换量均存在从西南向东北方向递减的趋势。     

桂西北喀斯特地区石灰土养分空间变异特征

从区域尺度出发,将整个桂西北喀斯特地区作为研究区域,以大面积野外调查采样和室内分析数据为基础,采用经典统计学和地统计学方法,探索喀斯特区域内石灰土养分的空间异质性和分布格局。结果表明:桂西北喀斯特地区石灰土pH为弱变异,其他养分变异系数为30%—75%,变异程度中等。石灰土各养分的空间变异特征不同,土壤有机质(SOM)、速效磷(AP)和速效钾(AK)的最佳拟合模型依次为球状模型、高斯模型和线性模型,pH、碱解氮(AN)、全氮(TN)、全磷(TP)和全钾(TK)的最佳拟合模型均为指数模型。SOM、AP、TN和TP表现为中等空间相关性,空间差异是由随机因素和结构性因素共同作用引起的;pH、AN、AK和TK呈弱空间相关性,空间变异主要受随机因素的控制;SOM和TN的空间变异尺度较大,pH、AN和TK的空间变异尺度最小。SOM、TN、TP和AP养分含量呈自西向东逐渐减少的趋势,pH、AN、AK和TK在区域尺度上的分布没有呈现一定的规律性。相关分析结果表明,在区域大尺度下,地形因子(如海拔、坡度和岩石裸露率等)和植被类型是影响桂西北喀斯特石灰土空间变异特征的重要因素。     

西藏人工造林作业区土壤肥力评价

为了掌握西藏将要造林作业区的土壤肥力水平,对6个地市524个造林作业区的土壤样本进行了养分测定,采用改进的内梅罗综合指数法分析土壤肥力水平.结果表明: 西藏造林作业区土壤综合肥力指数为0.425～1.972,土壤综合肥力水平一般的作业区数量占64.9%,贫瘠的占34.9%,肥沃的占0.2%.各属性分肥力指数均值表现为: 碱解氮>pH>全氮>速效钾>有机质>有效磷>全磷>全钾,指数值为0.654～2.643,全氮、碱解氮的肥力水平主要为肥沃、很肥沃,速效钾、有机质、全磷的肥力水平主要为一般,有效磷、全钾的肥力水平主要为贫瘠,土壤酸碱度适宜.各地市造林作业区平均土壤综合肥力指数表现为: 林芝市>昌都市>山南市>拉萨市>日喀则市>阿里地区,其中,阿里地区、日喀则市、拉萨市造林作业区土壤综合肥力水平为贫瘠,昌都市、林芝市为一般,而山南市一般和贫瘠的数量相当.西藏造林作业区土壤综合肥力水平总体偏低,土壤综合肥力、土壤各属性肥力水平由西北部的阿里地区至东南部的林芝市逐渐趋好,具有明显的水平地带性规律.     

江西省茶园土壤肥力特征及其影响因子

为探明江西省典型茶园土壤养分状况和肥力特征,选取江西省21个地区372个典型茶园,分析茶园土壤养分的差异性、空间性、相关性及与地形、土壤类型、海拔和建园时间的关联性。结果表明: 江西省茶园土壤pH、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、全氮、全磷和全钾分别达到优质高效高产茶园土壤营养指标的53.9%、60.1%、56.1%、22.9%、38.5%、43.7%、11.1%和95.5%,其中速效磷为强变异;有效铜、锌、铁、锰和硼达到土壤微量元素含量分级一级标准的占比分别为76.3%、74.2%、96.8%、73.1%和0.0%。江西茶园土壤养分以赣中地区最高,其次是赣东北和赣西北地区,赣南地区最低。除全钾外,土壤pH与有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、全氮和全磷均呈显著正相关。不同地形土壤养分以平地最高,高山次之,山地和丘陵最低;不同土壤类型土壤养分以水稻土、砂壤和山地黄棕壤较高,其次是黄壤、红黄壤和紫色土,红壤最低;土壤pH、有机质和全钾随海拔上升而递增,而速效磷随海拔上升而递减;土壤有机质、碱解氮、全氮、速效磷和全磷随建园时间的增加而递增,而土壤pH随建园时间的增加而递减。综上,江西省茶园土壤肥力总体水平良好,有机质、全钾、有效铜、锌、铁和锰均较丰富,但土壤偏酸,速效磷和全磷偏低,有效硼严重缺乏。赣中应提高土壤pH和钾肥,赣东北增加钾和氮肥,赣西北增加有机质和磷肥,赣南应增加氮磷钾肥并配施有机肥;高山茶园补充速效磷和钾肥,山地茶园提高氮和磷肥;红黄壤茶园提高土壤pH和全钾,红壤茶园应提高氮磷钾肥并配施有机肥,黄壤和山地黄棕壤茶园需要增施磷肥,紫色土茶园需提高土壤有机质;茶园需要逐年增加白云石粉、生理碱性肥料和有机肥等,防治茶园土壤酸化。     

Sources and Ecological Risk Assessment of Heavy Metal(loid)s in Agricultural Soils of Huzhou,China

To identify sources of heavy metal(loid) (HM) contamination in agricultural soils of Huzhou, surface soil samples were sampled from 89 different agricultural regions in 2012. Concentrations of heavy metal(loid)s, along with pH, total phosphorus (TP), total nitrogen (TN), and soil organic matter (SOM), were determined. Ecological risk was then assessed using a modified Hakanson ecological risk index, and the sources of contamination were determined using principal component analysis (PCA). Mean concentrations of heavy metal(loid)s were 10.26, 23.21, 83.75, 22.81, 0.25, 61.86, 33.03, and 0.15 mg kg^?1 for As, Cu, Zn, Ni, Cd, Cr, Pb, and Hg, respectively. Cu, Zn, Ni, Cr, Cd, Hg, and Pb were correlated positively with TP and there were obvious positive correlations among Cu, Zn, Ni, Cr, and Cd. Risk index (RI) values varied from 39 to 1246 with a mean value of 137. Enrichment of Pb, Zn, Cu, and especially Cd can be attributed to excessive use of nitrogen and phosphorus fertilizers containing heavy metals, as well to surface irrigation and natural soil formation. While the ecological risk of most agricultural soils in Huzhou is low, it is recommended that the use of phosphate and nitrogen fertilizers be restricted and production technology be improved to reduce the heavy metal(loid) concentrations. Results suggest that the Chinese environmental quality standard for soil should be revised to better address heavy metal(loid) contamination.