藏东南色季拉山沟壑区土壤氮素空间分布特征

以西藏东南部色季拉山海拔3950—4350 m为研究区,采用30×50 m网格采样法,以地统计学半变异函数为工具,研究了色季拉山森林生态系统沟谷与坡面上土壤氮素空间变异特征及模型。结果表明:土壤全氮、硝态氮和铵态氮含量均表现为0—10 cm10—20 cm,两个层次上空间变异性表现为全氮和铵态氮0—10 cm10—20 cm,而硝态氮表现为10—20 cm0—10cm;不同海拔高度土壤氮含量表现为随着海拔高度的升高而增加,但这种海拔梯度效应并未达显著水平(P0.05);沟谷区土壤氮含量高于坡面,这可能与植被残体在沟谷区的堆积分解促进氮循环有关;土壤全氮、铵态氮和硝态氮均具有中等程度的空间依赖性,其中土壤全氮空间变异符合指数模型,块金值/基台值为50%;土壤铵态氮和硝态氮含量空间变异分布均符合高斯模型,块金值/基台值分别为70.91%和37.45%;该区域土壤全氮、铵态氮和硝态氮含量空间依赖性表现为:硝态氮全氮铵态氮,即土壤硝态氮更易受到空间结构因素的影响,而铵态氮含量空间变化则主要受随机因素的影响。     

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.     

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。     

毛乌素沙漠-黄土高原过渡带土壤养分空间异质性

毛乌素沙漠-黄土高原过渡带土壤养分的空间异质性和生态学过程,对沙荒地整治的机理研究具有重要的意义。以毛乌素沙漠-黄土过渡带为研究区,结合布点取样和室内分析,运用经典统计学和地统计学方法对其全氮、有效磷、速效钾含量的空间异质性进行分析。结果表明,(1)土壤全氮、有效磷、速效钾的平均含量分别为0.39 g/kg、9.65 mg/kg和106.84 mg/kg。3种养分的变异系数为40.54%—84.62%,均属于中等程度变异,其中全氮变异系数最大,速效钾变异系数最小。(2)半方差分析结果显示,3种养分空间变异性的最佳拟合模型均为高斯模型,空间自相关性均随着滞后距离的增加而呈下降趋势。3种养分空间变异性的块金值/基台值比值在0.09%—32.82%,全氮、有效磷具有强烈的空间相关性,结构性因素对变异起主导作用;速效钾具有中等强度的空间相关性,结构性因素和随机性因素共同对变异起主导作用。(3)克里金插值图显示3种养分含量均表现为随着地势的降低而逐渐升高的趋势,全氮含量整体呈斑点状分布,插值图较破碎,有效磷和速效钾含量整体呈条带状分布,连续性较好。(4)毛乌素沙漠-黄土过渡带土壤养分的空间变异性与地形、地貌、植物分布以及非自然因素都有关,但是以地形因素的影响为主。开展沙漠-黄土过渡带土壤养分空间异质性特征研究,为开展沙荒地整治工程,生态系统修复提供了理论依据。     

京东板栗主产区土壤氮磷钾的空间变异

采用经典统计学和地统计学相结合的方法,对京东板栗主产区迁西县土壤氮、磷、钾的空间变异进行了分析.结果表明：迁西县土壤全量氮、磷、钾和速效氮、钾的含量普遍较低,但表层土壤速效磷含量较高;氮、磷、钾的空间分布均表现为中等变异,且以磷的变异最大.表层土壤全氮和碱解氮的分布符合高斯模型,其空间变异主要由结构性因素决定;全钾和速效钾的分布分别符合球状模型和高斯模型,前者空间变异受结构性因素和随机性因素的共同影响,空间相关性为中等;后者主要受结构性因素的影响,空间相关性强烈.氮、钾在全县范围内的空间分布特征相似,高值区均出现在县域南部和西北部,而中部和东北部的含量较低.全磷的高值区主要分布在该县北部,速效磷高值区则分布在县区南部.氮、钾全量和有效态含量之间存在极显著正相关关系,但全磷和速效磷含量的相关性不显著.     

基于样带的滨海盐碱地土壤养分和盐分的空间变异

在黄河三角洲北部刁口黄河故道盐碱地设置一条南北土壤样带,采用地统计学方法分析土壤养分指标(有机质、全氮、有效磷、速效钾)和全盐含量的空间分布规律及其影响因素.结果表明:研究区土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾和全盐含量的块金系数分别为0.38、0.40、0.50、0.32和0.34,5个土壤指标均具有中等的空间相关性;样带上土壤有机质和全氮含量的分布趋势基本一致,土壤速效钾与全盐含量的分布具有很强的相关性,土壤有效磷含量呈波动式的空间分布.综合土壤有机质和全盐含量,将样带土壤划分为盐大肥低型、盐大肥高型、盐小肥高型3种类型.研究区各土壤指标的空间分布格局与成土母质、土地利用方式、距海距离、道路阻隔等因素密切相关.     

浙江天童常绿阔叶林土壤的空间异质性及其与地形的关系

运用地统计学方法,分析了浙江天童常绿阔叶林土壤pH值、全碳、全氮和全磷的空间异质性及分布格局,并基于RDA排序和偏回归方法定量评价了海拔、凹凸度和坡度等地形因子对土壤性质的影响程度.结果表明:常绿阔叶林土壤的pH值、全碳、全氮和全磷的变异系数分别为5.18％、42.98％、36.55％和46.27％;土壤性质的空间自相关范围为81.6～54.5 m,pH值、全碳和全氮呈中等程度的空间自相关,而全磷存在强烈的空间自相关;pH值、全碳和全氮均呈零星斑块状空间分布,全磷则呈条带状分布;地形因子中,pH值和全磷受凹凸度的影响最大,为负相关,凹凸度能单独解释pH值和全磷空间变异的21.24％和14.62％;全碳和全氮受海拔影响最大,呈正相关,海拔能单独解释金碳和全氮空间变异的10.54％和10.60％.不同地形因子对土壤性质各指标空间变异的影响程度存在差异,与本地区酸性降雨分配及局地土壤水分含量和气温受地形的影响有关.     

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.     

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.     

种植密度对冬小麦根系时空分布和氮素利用效率的影响

在大田条件下,以大穗型品种泰农18和中穗型品种山农15为材料,研究不同种植密度(泰农18:每公顷135、270、405万株;山农15:每公顷172.5、345、517.5万株)对冬小麦根系时空分布和氮素利用效率的影响.结果表明:在整个生育期,随种植密度的增加,泰农18的根长密度、根系总吸收面积和活跃吸收面积均显著增加;在生育后期,山农15的根长密度、根系总吸收面积和活跃吸收面积在种植密度为每公顷345万株时最大.泰农18的籽粒产量、氮肥吸收利用效率、氮肥偏生产力和氮素利用效率在种植密度为每公顷405万株时最高,山农15在种植密度为每公顷345万株时最高,但与种植密度为每公顷517.5万株的处理差异不显著.随种植密度的增加,冬小麦成熟期土壤硝态氮、铵态氮和无机态氮在不同土层的积累量均降低.泰农18和山农15种植密度分别为每公顷405万株和345万株时,是兼顾高产和高效利用氮素的适宜种植密度.     

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。     

县域农田土壤氮素空间分布特征及其影响因素

采用地统计学与GIS相结合的方法,研究了四川省双流县土壤氮素空间分布特征及其影响因素.结果表明：土壤全氮和碱解氮含量具有中等空间相关性,其空间相关距离分别为15480 m和26980 m.土壤全氮含量高值区主要位于北边的九江、新兴两镇,低值区主要位于东南方向的合江、三星两镇;土壤碱解氮含量从北向南递减趋势比较明显.灰色冲积物上发育的土壤全氮和碱解氮含量均显著或极显著高于紫色岩风化物和老冲积物;水稻土全氮和碱解氮含量均极显著高于黄壤和紫色土;地形条件对土壤全氮和碱解氮含量的影响程度不同,但均以丘陵最低;不同土地利用方式下,水田全氮和碱解氮含量均显著或极显著高于旱地和果园;土壤氮素高值区施肥量明显高于低值区.     

覆膜对旱地麦田土壤水分及氮素平衡的影响

通过大田试验研究了平膜穴播和垄膜沟播等覆膜方式对晋南旱地麦田土壤水分、氮素平衡及产量的影响,以期在当地确立一套适宜的科学覆膜方式,为晋南旱塬地区乃至我国旱作小麦的高产优质提供理论依据。结果表明,垄膜沟播和平膜穴播处理的冬小麦增产效果显著,且以平膜穴播处理的效果最优,较测控施肥处理的籽粒产量和生物产量分别提高22.71%和25.45%。经过冬小麦一个生育期对土壤水分的吸收利用,两种覆膜处理的耗水量较不覆膜处理有较大的提高,而其水分利用率略低于不覆膜处理,但差异不显著。两种覆膜处理也能提高麦田的降水生产效率和休闲效率,较不覆膜处理分别提高9.46%—30.16%和9.95%—39.22%。覆膜有利于氮的矿化,并能促进小麦对氮素的吸收利用,同时也可以在一定程度上降低氮素在土壤中的残留,最终有利于小麦增产。     

桂西北喀斯特峰丛洼地不同植被演替阶段的土壤脲酶活性

以桂西北喀斯特峰丛洼地不同演替阶段植被群落为研究对象,采用空间代替时间序列的方法,选取立地条件基本相似的草地、乔灌林和次生林3种次生演替植被,并以原生林为对照,通过野外调查取样和室内分析,探讨植被不同演替阶段土壤脲酶活性的变化特征及其与土壤理化性质的关系。结果发现,(1)不同植被演替阶段的土壤脲酶活性存在显著差异,草地最高(0.462 mg · g^-1 · d^-1),次生林次之(0.410 mg · g^-1 · d^-1),灌木林再次(0.371 mg · g^-1 · d^-1),原生林最低(0.194 mg · g^-1 · d^-1);(2)在喀斯特区域,土壤脲酶活性与全钾、粘粒含量、容重、碳氮比(C/N)、碱解氮占全氮的比例(AN/TN)呈正相关(P<0.01),与其他指标,如有机碳、全氮、碱解氮、微生物碳、微生物氮等均呈极显著负相关(P<0.01);(3)与脲酶活性关系密切的理化性质有全氮、碱解氮、微生物量、粘粒含量及C/N、AN/TN等。并不是所有区域的土壤脲酶活性都与SOC、TN、AN、微生物量呈正相关,当土壤养分较高,即土壤中的氮量不再是作物生长的限制因子时,脲酶活性有可能与之呈负相关。     

不同管理方式下橡胶林土壤氮动态特征

对西双版纳割胶、未割胶条件下橡胶林种植带土壤及其保护带土壤氮素动态变化特征进行了研究,并比较了不同保护带种植方式(距瓣豆绿肥覆盖与野生杂草覆盖)对土壤氮素动态的影响。结果表明,橡胶林种植带土壤全氮、碱解氮和硝态氮含量低于保护带。橡胶林土壤全氮、碱解氮、铵态氮、硝态氮均呈现明显的动态变化,种植距瓣豆绿肥覆盖与野生杂草生长覆盖的橡胶林土壤氮变化趋势一致。土壤全氮随时间逐渐下降,碱解氮含量先升后降,铵态氮和硝态氮含量变化幅度较大。橡胶林土壤全氮和碱解氮含量呈现表层(0～20cm)>中层(20～40cm)>底层(40～60cm)的趋势,且未割胶处理全氮和碱解氮含量>割胶处理,而保护带为距瓣豆绿肥覆盖的割胶橡胶林>杂草生长覆盖的橡胶林。距瓣豆绿肥覆盖的保护带土壤硝态氮含量高于杂草生长覆盖。碱解氮与铵态氮含量呈显著的负相关、与硝态氮呈显著正相关。割胶橡胶林土壤氮养分含量最低。橡胶林土壤种植豆科距瓣豆绿肥能够改善土壤氮素肥力。     

森林不同土壤层全氮空间变异特征

应用经典统计学和地统计学方法,分析了八达岭地区土壤全氮(TN)在不同层次(A,B,C)的空间变异特征。同时结合地理信息系统(GIS),分析了该地区植被类型和土壤TN之间的关系。应用分类回归树模型(classification and regression trees,CART)分析了土壤TN和海拔与植被分布格局的关系。得到以下结论:(1)TN在A、B、C层平均值分别为2.94、1.30,0.63 g/kg,变异系数(CV)分别为33%、33%、45%,都表现为中等变异。(2)TN在不同土层的变异函数理论模型符合球状模型,TN在A层为弱空间相关,在B、C层为中等空间相关。(3)泛可里格插值表明,TN在不同层次都表现出了明显的空间分布趋势。不同植被类型所对应土壤全氮的空间分布则各不相同。(4)CART研究结果表明,该区植被类型分布格局可大致划分为四大部分。可初步确定海拔725m,TN含量4.23 g/kg和5.69 g/kg为影响该区植被分布格局的重要参考值。     

我国稻田氮磷流失现状及影响因素研究进展

水稻是我国主要的粮食作物,分析现阶段我国稻田氮磷流失现状及影响因素,对明确不同区域水稻化肥减施潜力具有重要意义.本研究对我国主要稻区地表径流氮磷流失现状特征和降雨、种植模式、栽培技术、施肥管理、水分管理方式及其他影响因素进行了总结.六大稻区全氮(TN)、全磷(TP)径流损失量范围分别在5.09～21.32和0.70～3.22 kg·hm^-2,均以华南双季稻区最高,TN径流损失量以华北单季稻区最低,TP径流损失量以西南高原单双季稻区最低.各稻区农户习惯施肥的水稻田田面水TN、TP峰值普遍高于径流水.水稻施肥后一周内为氮磷流失高峰期.与优化施肥相比,农户习惯施肥仍具有20%左右的氮磷减施潜力.各因素中,降雨和施肥管理是影响稻田径流氮磷流失的主要因素,而施肥管理和水分管理则最具可控性,具体调控措施包括化肥减量、施用新型肥料、有机肥代替化肥和节水灌溉等.整体上我国稻田氮磷流失风险在南方更突出.应以资源高效利用模式进行水稻种植以降低养分流失风险.未来研究应侧重稻田面源污染监测、氮磷流失风险评估、氮磷流失特征和机理、化肥减施增效新技术等方向.     

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。     

Stratification and Storage of Soil Organic Carbon and Nitrogen as Affected by Tillage Practices in the North China Plain

Tillage practices can redistribute the soil profiles, and thus affects soil organic carbon (SOC), and its storage. The stratification ratio (SR) can be an indicator of soil quality. This study was conducted to determine tillage effects on the profile distribution of certain soil properties in winter wheat (Triticum aestivum L.) and summer maize (Zea mays L.) systems in the North China Plain (NCP). Three tillage treatments, including no till (NT), rotary tillage (RT), and plow tillage (PT), were established in 2001 in Luancheng County, Hebei Province. The concentration, storage, and SR of SOC and soil total nitrogen (TN) were assessed in both the wheat and maize seasons. Compared with RT and PT, the mean SRs for all depth ratios of SOC under NT increased by 7.85% and 30.61% during the maize season, and by 14.67% and 30.91% during the wheat season, respectively. The SR of TN for 0–5:30–50 cm increased by 140%, 161%, and 161% in the maize season, and 266%, 154%, and 122% in the wheat season compared to the SR for 0–5:5–10 cm under NT, RT and PT, respectively. The data indicated that SOC and TN were both concentrated in the surface-soil layers (0–10 cm) under NT but were distributed relatively evenly through the soil profile under PT. Meanwhile, the storage of SOC and TN was higher under NT for the surface soil (0–10 cm) but was higher under PT for the deeper soil (30–50 cm). Furthermore, the storage of SOC and TN was significantly related to SR of SOC and TN along the whole soil profile (P<0.0001). Therefore, SR could be used to explain and indicate the changes in the storage of SOC and TN. Further, NT stratifies SOC and TN, enhances the topsoil SOC storage, and helps to improve SOC sequestration and soil quality.