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。     

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.     

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。     

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。     

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.     

黄花甸子流域土壤全氮、速效磷、速效钾的空间变异

选择赤峰市敖汉旗黄花甸子流域为研究对象,以实地取样数据为基础,结合空间自相关、半变异函数及克里格插值方法,分析流域内全氮、速效磷和速效钾的空间变异特征。结果表明:全氮、速效磷和速效钾总体上均呈岛状分布,全氮和速效磷呈现较为分散的斑点状的肥岛状分布;速效钾呈现明显的岛状分布。3种养分的空间自相关性均随着滞后距离的增加而降低,并存在明显的正、负相关区域,并分别与其空间聚集和空间孤立区域相对应。速效磷的C0/(C+C0)为17.21%,具有强烈空间相关性。全氮、速效钾的C0/(C+C0)分别为27.03%和44.99%,属于中等程度的空间相关性。空间自相关距离与变程均表现为全氮速效磷速效钾。不同土地利用方式下各养分含量总体表现为农地林地草地。人为活动是影响研究区养分空间变异的主要原因。     

基于沿海蝗区飞蝗卵块分布格局的土壤空间异质性

以沿海蝗区南大港水库为研究区域,通过连续2a野外450m,50m规则栅格取样,利用地统计学方法,在GIS平台下,分析东亚飞蝗卵块分布格局与土壤空间异质性的研究,结果表明：（1）飞蝗卵块呈斑块、聚集分布,并具有明显的空间异质性,其空间自相关范围为390m,且主要分布在南大港水库的中部和东部,少数分布在南部,而在西部和北部地块几乎没有卵的分布。（2）研究区域内土壤含盐量和5cm含水量由空间自相关引起的空间异质性分别占总空间异质性的76.15%、78.04%,即表现出较强的空间相关性,空间自相关范围分别为594m,621m,土壤有机质和pH值具有中等强度的空间相关性,由空间自相关引起的空间变异分别为61.85%和57.19%,空间变异尺度分别为1014m,1368m。（3）研究区域内卵块主要集中在土壤含盐量较低（〈1.9%）、含水量适中（10.1%~29.9%）的中部和东部地块,而在土壤含水量较高（〉30%）的西部和盐分过重（〉3%）的北部几乎没有卵块的分布。即在一定程度上,蝗区土壤理化特性的空间异质决定了飞蝗卵块的空间分布特点。（4）卵块和土壤理化特性的空间格局图不仅为野外抽样调查、蝗灾预测预报及其防治提供科学依据,而且对蝗区环境改造具有重要指导作用。     

黄土高原小流域土壤养分的空间异质性

利用地理信息系统的空间分析功能,通过地统计学的半变异函数定量研究了黄土高原典型小流域土壤养分的空间异质性特征。结果表明;土壤有机质,全氮,有效氮,全磷和有效磷的理论模型均为球状模型,由随机因素引起的空间变异占空间总变异的比例小,其值分别为13.333%,10.938%,22.000%,9.091%和27.536%,反映5种养分具有较强的空间自相关格局,但它们的空间自相关范围具有明显的差异。土壤全氮和有效氮变程小,分别是90m和110m,有机质次之,变程是120m,而土壤全磷和有效磷的变程最大为160m,研究成果将有效地指导土壤的取样设计,以及进行土壤养分的空间内插和制图。     

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.     

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。     

Spatial heterogeneity distribution of soil total nitrogen and total phosphorus in the Yaoxiang watershed in a hilly area of northern China based on geographic information system and geostatistics

Soil total nitrogen (STN) and total phosphorus (STP) are important indicators of soil nutrients and the important indexes of soil fertility and soil quality evaluation. Using geographic information system (GIS) and geostatistics, the spatial heterogeneity distribution of STN and STP in the Yaoxiang watershed in a hilly area of northern China was studied. The results showed that: (1) The STN and STP contents showed a declining trend with the increase in soil depth; the variation coefficients (C_v) of STN and STP in the 0‐ to 10‐cm soil layer (42.25% and 14.77%, respectively) were higher than in the 10‐ to 30‐cm soil layer (28.77% and 11.60%, respectively). Moreover, the C_v of STN was higher than that of STP. (2) The maximum C₀/(C₀ + C₁) of STN and STP in the soil layers was less than 25%, this indicated that a strong spatial distribution autocorrelation existed for STN and STP; and the STP showed higher intensity and more stable variation than the STN. (3) From the correlation analysis, we concluded that the topographic indexes such as elevation and slope direction all influenced the spatial distribution of STN and STP (correlation coefficients were 0.688 and 0.518, respectively). (4) The overall distribution of STN and STP in the Yaoxiang watershed decreased from the northwest to the southeast. This variation trend was similar to the watershed DEM trend and was significantly influenced by vegetation and topographic factors. These results revealed the spatial heterogeneity distribution of STN and STP, and addressed the influences of forest vegetation coverage, elevation, and other topographic factors on the spatial distribution of STN and STP at the watershed scale.     

城乡交错带土壤氮素空间分布及其影响因素

城乡交错带土壤氮素是城乡生态系统中最重要的氮源与氮汇,但是城市化下的土壤氮素分布及其影响机制还不清楚,基于3S平台研究了土壤氮素在成都西郊城乡交错带的空间分布特征及城市化对土壤氮素的影响。结果表明,研究区内土壤全氮(STN)、硝态氮(NO_3~--N)和铵态氮(NH_4~+-N)含量均值分别为(1.46±0.06)g/kg、(50.04±3.59)mg/kg和(6.72±0.53)mg/kg。区内土壤氮素含量从近郊向远郊逐渐增高,STN和NO_3~--N含量为中部高于南北部,NH_4~+-N含量则由西北部和东南部向中部递增。方差分析表明,区内不同土地利用方式下STN、NO_3~--N和NH_4~+-N含量差异显著(P0.05)。回归分析显示STN含量与建筑密度(BD)、道路密度(RD)均呈现显著线性负相关(P0.05),NO_3~--N含量与道路密度呈极显著线性负相关(P=0.001),与建筑密度关系不明显(P=0.217)。土壤NH_4~+-N与建筑密度呈显著负线性相关(P=0.001),与道路密度呈显著指数相关关系(P=0.021)。研究结果显示城市发展使得城乡交错带土壤氮素含量降低,这种影响伴随着建筑面积的增加,道路长度的增加而加强。     

干旱区典型流域土壤肥力空间变异特征

以新疆阜康三工河流域为研究对象,分析了不同样点的土壤肥力特征,利用地统计学和地理信息系统(GIS),研究流域土壤的空间异质性和格局。结果表明,土壤肥力要素的变异系数在5.00%~66.77%,各土壤肥力质量要素接近正态分布;8种土壤肥力要素均存在空间变异结构特征;土壤有机质与氮素空间变化趋势相似,且相关性极显著;速效磷和速效钾的空间格局相似性较大;人类干预极大影响土壤空间格局。     

红壤区土壤有机质和全氮含量的空间预测方法

如何利用有限的土壤采样点准确预测土壤属性一直是研究的热点。近些年来,结合辅助信息的克里格空间插值应用广泛,但将土地利用类型信息作为辅助变量提高预测精度的研究鲜有报道。以中国南方红壤丘陵区的余江县为案例区,用网格法采集254个土壤样品,通过普通克里格(OK)和以土地利用方式为辅助变量的克里格(KLU)方法对土壤有机质(SOM)和土壤全氮(STN)进行空间预测,并通过102个验证点比较了两种方法的预测精度。分析表明KLU对SOM和STN的预测值与实测值的相关系数(rSOM=0.786,rSTN=0.803)明显高于OK(rSOM′=0.224,rSTN′=0.307);OK对SOM和STN的预测RMSE分别为12.48g.kg-1和0.64g.kg-1,而KLU的预测RMSE分别为6.86g.kg-1和0.37g.kg-1,仅为前者的55%和58%。可见,KLU对研究区SOM和STN的预测精度均大幅提高。同时分析也表明,KLU对不同土地利用方式SOM和STN预测精度的提高幅度存在差异,其中对旱地预测精度的提高幅度最大,对林地预测精度的提高幅度最小,水田则介于两者之间。研究表明,KLU是南方红壤丘陵区进行SOM和STN空间预测的现实和高效方法。     

不同树龄杨树(Populus balsamifera)人工林的土壤呼吸空间异质性

土壤呼吸作用的空间异质性对土壤碳收支的准确评估起重要作用.通过对新疆伊犁地区3个生长阶段杨树人工林的土壤呼吸速率、土壤环境因子和细根生物量的测定,分析了土壤呼吸速率的空间变异及其影响因素.结果表明:在整个生长季,土壤呼吸空间变异系数(CV)为5.7％ ～42.6％.2、7和12年生杨树人工林的平均土壤呼吸速率分别为5.74、5.10和4.71 μmol·m-2·s-1,空间变异系数分别为28.8％、22.4％和19.6％,差异显著.逐步回归分析表明,5 cm土壤温度、表层土壤氮含量及细根生物量是决定土壤呼吸空间异质性的主要因子,可以共同解释86％的土壤呼吸变异.此外,由于测点距树干的位置不同,使土壤温度和细根生物量等因子发生了改变,也会导致土壤呼吸的空间变异.在估算杨树人工林土壤碳排放量时,应考虑其在不同生长阶段土壤呼吸速率的空间变异.