南四湖区农田土壤有机质和微量元素空间分布特征及影响因素

基于地统计学和GIS技术相结合的方法,研究了南四湖区农田土壤有机质和微量元素的空间分布特征及其影响因素。结果表明,土壤有机质和微量元素均属中等变异程度,除硼符合正态分布外,其余土壤属性均符合对数正态分布。结构分析表明,除硼为纯块金效应外,土壤有机质和其它微量元素空间自相关性较强,其中结构性因素起主导作用。克里格插值结果表明,土壤有机质分布总体趋势为由北向南逐渐降低,锰、铜、锌分布总体趋势为中部高,南北两端低。影响因素分析表明,土壤类型、耕层质地、坡度、土地利用类型和地貌类型对土壤有机质均有显著影响。土壤类型主要是由于成土母质的差异影响土壤有机质的高低与分布,随质地由砂变粘、坡度由低变高,土壤有机质含量逐步升高,田间管理水平的差异是造成不同土地利用类型下土壤有机质含量差异的主要原因。微量元素中,除硼不受影响外,铁、锰、铜和锌与土壤类型、耕层质地、坡度、土地利用类型和地貌类型密切相关。     

筑坝蓄水对高原湿地拉市海土壤有机质和全氮分布格局的影响

筑坝扩容导致湿地面积增加。基于筑坝前后变化,沿淹水梯度采集土壤,了解高原湿地拉市海有机质和全氮分布的现状,比较筑坝蓄水前后有机质和全氮的差异性。结果表明:筑坝蓄水后淹水区土壤有机质和全氮均比未淹水土壤有所增加,同时随着淹水强度的加强,有机质和全氮含量都表现为先增加后减少的趋势;就同一淹水梯度而言,受人为干扰较严重的土壤(弃耕地土壤)有机质和全氮含量显著低于干扰较小的土壤(草甸土壤)。方差分析表明,有机质和全氮含量在干湿交替的季节性淹水区差异不显著(P0.05),在常年淹水区则差异显著(P0.05)。相关性分析表明,研究区域内淹水强度与土壤有机质和全氮呈显著正相关,有机质与全氮呈显著正相关,全氮、有机质与碳氮比也呈显著正相关(P0.01)。研究结果为科学评估筑坝蓄水对湿地生态系统的影响,为高原湿地生态系统的保护管理提供了科学依据。     

不同研究尺度下土壤有机质和全氮的空间变异特征

在北京郊区面积为1075km^2的中尺度（平谷区）以400m×400m网格采样,共采集1076个样点,同时在平谷区内面积为28．8km^2的小尺度（马昌营镇）以100m×100m网格采样,共采集171个样点,测定其耕层土壤有机质和全氮的含量。应用传统统计学和地统计学方法,对两个研究尺度下的数据进行了分析,结果表明：有机质和全氮的变异系数范围为0．31～0．40,均属中等变异强度,随着研究尺度的缩小,土壤全氮的变异系数减少。半方差函数分析结果表明,两个研究尺度下,有机质和全氮均在一定范围内存在空间相关关系,区级尺度有机质和全氮的空间相关距离较大,分别为88．2km和4．9km,镇级尺度有机质和全氮的变程较小,均为0．7km,它们的空间异质性均主要由结构性因素引起。采用Kriging最优内插法对未测点进行了估值,绘制了等值线图,两个研究尺度下的有机质和全氮含量受地形、土壤类型、土地利用方式、施肥等因素的影响,均表现出明显不同的分布规律。     

基于局域模型的凉水国家自然保护区土壤全氮空间分布

以凉水国家自然保护区激光雷达数据为基础,建立数字高程模型,提取基本地形属性如坡度、坡向和复合地形属性湿度指数和相对径流强度指数等,在成土因素学说基础上,对全氮含量(TN)进行地理加权回归建模(GWR),同时运用反距离加权(IDW)、普通克里格(OK)和泛克里格(UK)对TN进行空间插值.结果表明： 对于研究区TN的预测,GWR模型预测精度(77.4%)高于其他3种空间插值方法,IDW预测精度(69.4%)高于OK(63.5%)和UK(60.6%)的预测精度.利用GWR模型预测研究区域土壤TN平均达到4.82 g·kg^-1;在高海拔、地形湿度大以及相对径流强的区域,土壤TN相对较高.对预测结果进行探讨发现,不同坡位、坡向的土壤TN也存在一定差异.因此,基于地形属性的局域模型是土壤属性空间分布预测的更为有效的方法.     

黄花甸子流域土壤全氮含量空间分布及其影响因素

以内蒙古赤峰市敖汉旗黄花甸子流域为研究对象,运用地统计学方法分析流域内土壤全氮含量的空间分布特征及地形因子和土地利用方式对其的影响.结果表明:流域内各土层土壤全氮含量均呈岛状分布,其高值区均集中分布在流域西北部,呈现出明显肥岛状;低值区主要在流域南部连片分布.全氮主要富集在表层土壤中,且随着土壤深度的增加而降低.土壤全氮含量随着海拔的增加均呈现出先增高后降低的趋势;随坡度的增加而显著降低;不同坡向上表现为阴坡＞半阴坡＞半阳坡＞阳坡.不同土地利用方式下土壤全氮平均含量由高到低表现为农地＞林地＞草地.     

乌梁素海沉积物中有机质和全氮含量分布特征

针对乌梁素海富营养化日趋严重和湿地面积逐渐萎缩,系统地研究了其生态环境地球化学效应.结果表明,乌梁素海表层沉积物中的全氮含量存在明显的经向和纬向分异特征;沉积物中全氮养分含量与有机质含量显著相关(r＞0.93);沉积物中C/N的平均值介于12.07～19.95之间,表明有机质主要来源于湖中水生植物,水体富营养化具有显著的内源性.TN和有机质在不同粒级表层沉积物中的粒度效应明显,且TN和有机质在IV粒级的含量分别为I粒级的3.1～7.6倍和2.5～8.0倍.     

基于回归和地理加权回归Kriging的土壤有机质空间插值

基于地形因子与土壤有机质的相关分析,选取相对高程和汇流动力指数作为辅助变量.以普通克里格(OK)作对照,比较地理加权回归克里格(GWRK)与回归克里格(RK)在土壤有机质空间插值及制图上的精度与效果.结果表明:土壤有机质含量与相对高程呈显著正相关,与汇流动力指数呈显著负相关;经半方差分析,土壤有机质及其插值残差具有强烈的空间自相关;对验证集中98个样点的精度加以分析,RK法插值结果的平均误差(ME)、平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)较OK法分别降低39.2％、17.7％和20.6％,相对提高度(RI)为20.63,GWRK法插值结果的ME、MAE、RMSE较OK法分别降低60.6％、23.7％、27.6％,RI为59.79.与OK相比,考虑了辅助变量的RK和GWRK明显提高了插值精度;GWRK考虑了样点位置,成图效果更加精细,对土壤有机质的局部模拟效果优于RK.     

区县域尺度土壤全氮的空间分布格局分析

以赤峰市敖汉旗为研究对象,以实测数据为基础,采用地统计学与典范对应分析相结合的方法研究县域尺度土壤全氮的空间分布格局及其影响因素。结果表明:0—100 cm深度土壤全氮含量在0.43—0.68 g/kg范围变化,土壤全氮平均含量随着土壤深度的增加而降低,其水平分布均呈现为南高北低的分布特征,低值区集中呈片状分布在研究区的东北部,高值区呈岛状分散于研究区的南部区域。各层土壤全氮均属于中等强度的空间相关性,随着土壤深度的增加,随机因素对全氮空间变异的影响作用逐渐减弱,其空间最大自相关距离也随着土壤深度的增加而逐渐减小。各环境因素对土壤全氮含量的影响程度由高到低表现为海拔>NDVI>粘粒含量>土壤容重>坡度,土壤粘粒和NDVI与表层土壤的相关性更高,海拔对60 cm以下土壤全氮的影响更加显著。     

太原市农业土壤全氮和有机质的空间分布特征及其影响因素

利用GPS定位,2005年在山西省太原市主要农业用地采集土样1821个,分析了全氮和有机质的含量.应用传统统计学和地质统计学方法对数据进行了分析.结果表明,按照1980年全国第二次土壤普查养分分级标准,土壤全氮和有机质的平均含量均属中等水平.通过半方差函数分析,土壤全氮和有机质在一定范围内存在空间相关性;它们的空间相关距离分别为122.4 km和75.6 km;全氮的空间变异主要受结构性因素的影响,而土壤有机质的空间变异是由结构性因素和随机性因素共同作用引起的.太原市土壤全氮含量的空间分布呈现由西南向东北逐渐降低的趋势,而有机质的分布规律较为复杂,它们的空间分布主要受土壤类型、海拔高度、土地利用方式和人类生产活动等因素的影响.土壤全氮与有机质的空间分布存在很大的差异,这与娄烦县、古交市当地土壤受煤粉尘污染严重以及所处地形地貌密切相关.研究揭示了在自然和社会条件十分复杂的情况下太原市土壤全氮和有机质的空间变异规律及其影响因素,为实现土壤肥力评价和养分资源精准管理提供了科学依据.     

小尺度农田土壤有机质的空间变异性

采用10m×10m高密度网格设计,在面积为10.24hm²农田内取耕层土壤样本1 024个,测定土壤有机质(SOM)含量。分析该取样尺度下土壤耕层(O～20 cm)有机质空间变异性,运用地统计学方法量化土壤有机质的空间变异特征。研究结果表明10.24hm²取样区内,土壤有机质空间分布呈弱变异性,CV为1.84%,但整体含量偏低,SOM≤1.04%。剔除趋势的土壤有机质变异函数具有较小的块金值0.000 05、块金基台比0.135和较大的变程145.5 m,Kriging插值的估计标准差仅为0.009 43%,表明该取样尺度下取样区土壤有机质空间分布的结构性变异比例高,土壤有机质具有高度空间相关性和较大空间相关范围。     

太行山低山丘陵区人工林表层土壤有机碳和全氮分布特征

为了探讨太行山低山丘陵区林型和坡位对表层土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)含量的影响,本试验研究了侧柏、栓皮栎人工林和撂荒地(对照)表层(0~20 cm)土壤SOC和TN含量的分布特征.结果表明: 同一林型或坡位条件下,土壤SOC和TN含量均呈现随着土层的加深逐渐下降的趋势.不同坡位条件下,表层土壤SOC和TN含量在有林地(栓皮栎、侧柏)均呈现坡上>坡中>坡下的趋势,在撂荒地则呈现坡下>坡上>坡中的趋势.不同林型条件下,坡上、坡中SOC和TN含量整体呈现栓皮栎人工林>侧柏人工林>撂荒地的趋势,坡下SOC和TN含量整体呈现出撂荒地最大的趋势.C/N值在上坡位和中坡位呈现出栓皮栎人工林>侧柏人工林>撂荒地的趋势,在下坡位呈现出栓皮栎人工林>撂荒地>侧柏人工林的趋势;同一林型条件下,不同坡位C/N存在差异,但不显著.表明太行山低山丘陵区栓皮栎人工林的适应性最强.     

红壤丘陵区土地利用方式变更后土壤有机碳动态变化的模拟

采用双组分模型模拟土地利用方式变更后土壤有机碳储量的变化,并用一些调查和监测数据进行了初步验证．此双组分模型将土壤有机碳分为新形成有机碳和原有有机碳两个组分．每个组分有机碳的形成转化用一级动力学方程描述．本文用此模型对亚热带土壤开垦利用为马尾松林地、湿地松林地、柑桔园和牧草地４种方式１０年来土壤有机碳储量的变化过程进行了模拟,初步结果表明,模拟值与实测值拟合较好．可见,此方法适于用来模拟不同土壤类型下土地利用系统变更初期的土壤有机碳储量动态变化过程．     

中国典型丘陵区人口密集乡村景观的土壤碳氮磷分布特征

基于IKONOS高分辨率(1 m)卫星遥感图,根据生态立地分层分类规则,评价了四川盆地、江南山地和华南山地等典型丘陵区人口密集的乡村景观结构对0～30 cm土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)密度及储量的影响.结果表明：SOC密度的面积加权平均值为江南山地丘陵(2.72±0.76 kg·m^-2) > 华南山地丘陵(2.65±0.73 kg·m^-2)>四川盆地丘陵(2.15±0.57 kg·m^-2);TN密度的面积加权平均值为江南山地丘陵(0.28±0.06 kg·m^-2) >四川盆地丘陵(0.27±0.06 kg·m^-2) >华南山地丘陵(0.21±0.06 kg·m^-2);TP密度的面积加权平均值为四川盆地丘陵(0.19±0.04 kg·m^-2) >江南山地丘陵(0.11±0.03 kg·m^-2)>华南山地丘陵(0.08±0.04 kg·m^-2).四川盆地、江南山地和华南山地丘陵SOC、TN和TP储量最高的生态立地类型分别为小规模1年生旱地作物、两季水田和斜坡次生阔叶疏林.SOC和TN密度均以水田或林地最高,而以低覆盖度的挖掘地和山顶旱地最低,TP密度的分布较为复杂.细微尺度的生态立地水平分析可以较好地反映出丘陵区人口密集乡村景观地区的生态结构和SOC、TN、TP的分布情况.     

南方丘陵区土壤氮素尺度效应的影响因素

利用GPS、GIS和随机过程抽样技术,研究了江西省兴国县潋水河流域土壤氮素在小、中和大3种研究尺度下的分布特征及其影响因素。结果表明,土壤全氮和有效氮尺度效应明显,均值随研究尺度的扩大而增加。其中,土壤全氮平均含量分别是0.60gkg-1、0.73gkg-1和0.83gkg-1,有效氮含量为64.8mgkg-1、66.3mgkg-1和80.2mgkg-1。成土母质、土壤类型、土地利用和土壤侵蚀状况是影响氮素尺度效应的重要因素。3种尺度下母质与土壤氮素含量关系复杂,但均以花岗岩坡残积物发育土壤最低。在不同尺度下,水稻土全氮和有效氮均显著或极显著高于红壤,但大尺度下的石灰岩土与前二种土壤差异均不显著。在小尺度和中尺度下水田全氮显著或极显著高于旱地和林地,在大尺度下它显著高于旱地而与林地差异不显著;水田有效氮显著或极显著高于林地,但与旱地除小尺度下差异达显著水平外,中、大尺度下差异不显著。土壤侵蚀状况对土壤全氮和有效氮含量的影响与尺度大小有关,且随尺度增加差异显著性逐渐增强。     

南方红壤丘陵区不同土地利用方式下土壤有机碳分布特征及其与草本生物量的关系

不同土地利用方式下不同粒径土壤有机碳含量的变化可以在一定程度上反映土壤碳的变化,对揭示土壤有机碳循环过程具有重要意义.本研究在长期水土流失监测的基础上,采用土壤颗粒分级的方法,以南方红壤丘陵区不同土地利用方式(荒地、松林、草地)坡地土壤为研究对象,探讨了不同土地利用方式对不同粒径土壤有机碳分布特征的影响及其与草本生物量的关系.结果表明:土地利用方式和坡位对不同粒径土壤有机碳含量的影响较明显,研究区不同粒径土壤有机碳含量均表现为草地＞松林＞荒地;不同粒径土壤有机碳所占比例主要取决于土地利用方式,与坡位关系不大;由颗粒有机碳/矿物结合态有机碳(POC/MOC)值可知,草地土壤有机碳较易矿化,而荒地和松林土壤有机碳较稳定;红壤丘陵区坡地土壤砂粒有机碳对草本生物量的影响较大.     

土地利用方式对土壤有机质的影响

通过对地带性常绿阔叶林、杉木人工林、农田、竹林等不同土地利用方式下土壤有机质总量、活性有机质及其组分的研究,发现土地利用方式对土壤有机质和活性有机质各组分的影响差异显著,其中阔叶林含量最高,杉木人工林低于阔叶林,竹林和农田最低。这些差别主要是由于凋落物的数量、质量以及各种管理措施不同所致。