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.     

柴达木盆地尕海湖区白刺灌丛沙堆剖面土壤养分的分布和富集特征

白刺沙堆作为柴达木沙漠地区一种特殊的生物地貌景观,在固定流沙、改良土壤和维持区域生态环境稳定等方面发挥着极为重要的作用。本研究以柴达木盆地尕海湖区的白刺沙堆为对象,选取了盖度分别约15%、25%、45%和60%的白刺沙堆分析其剖面及堆间地的土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)含量,探究白刺灌丛沙堆土壤养分垂直分布规律和富集特征。结果表明: 研究区SOM、TN、TP、TK、AN、AP、AK含量在4个沙堆中变化范围分别为1.67～10.22 g·kg^-1、0.05～0.42 g·kg^-1、0.31～0.54 g·kg^-1、15.87～18.84 g·kg^-1、2.26～11.68 mg·kg^-1、0.80～15.00 mg·kg^-1、45～161 mg·kg^-1。垂直方向上,在盖度15%的白刺沙堆中,除TP无明显变化外,其余土壤养分指标均随土层深度的增加呈先减少后增加再减少趋势;在盖度25%、45%和60%的白刺沙堆中,SOM、TN、AN、TP、AP均表现为随土层深度的增加整体呈减少趋势,而TK、AK随土层变化不明显。在沙堆地平面以上,除TP未表现出富集效应外,SOM、TN、TK、AN、AP、AK均有富集,且基本在表层富集程度最大,其中AN富集率达5.19;在沙堆地平面以下,TN、TK、AN、AK、AP也均表现出富集效应。Pearson相关性分析和逐步回归分析表明,SOM、TN、AN、TP、AP、TK、AK均与土壤含水量呈显著正相关,与海拔呈极显著负相关;其中除TP外,其余养分指标均主要受海拔的影响。综上,白刺沙堆剖面土壤养分含量在表层最高,其富集效应不仅体现在沙堆内部,在沙堆地平面以下也有所体现。本研究结果可为柴达木盆地地区白刺沙堆科学利用和环境保护提供参考。     

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。     

种植方式和裸岩率对喀斯特洼地土壤养分空间分异特征的影响

选取桂西北典型喀斯特洼地，研究了种植方式和裸岩率对土壤养分空间分布的影响.结果表明:种植方式对土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)和C/N有显著影响；裸岩率对SOC、TN、TP、TK、AN、AK和C/N有显著影响，对SOC、TN、TP和AN的影响程度大于种植制度的影响，这主要与农户在裸岩率较低的地段耕作强度较大有关；木豆 板栗地的SOC、TN、TP、TK、AN、AK等含量显著高于其它种植方式，说明退耕在一定程度上有利于土壤养分的积累；受地形地貌特征和土地利用结构的影响，SOC的空间分布表现为坡脚大于洼地;AP的空间分布与SOC不同，主要受施肥影响，表现为洼地高于坡脚.     

喀斯特峰丛坡地不同土地利用方式下土壤N、P空间变异特征

基于网格点(5 mx5 m)采样法采集土壤样品,利用经典统计学和地统计学方法,研究了喀斯特峰丛坡地不同土地利用方式(火烧迹地、刈割地、草地、封育地)下表层(0～20cm)土壤氮、磷的空间变异特性.结果表明:研究区4种不同土地利用方式土壤全氮(TN)、全磷(TP)、速效氮(AN)、速效磷(AP)均为中等程度变异,含量分别为5.40 ～6.26 g·kg-1、1.24 ～1.44 g·kg-1、365.87～507.32 mg·kg-1、3.91 ～8.04 mg·kg-1,封育地、火烧迹地土壤质量优于草地和刈割地;4种土地利用方式中火烧AN、火烧AP、刈割AN、封育TN的半方差函数最佳拟合模型为球状模型,火烧TN、刈割TN、刈割AP最佳拟合模型为指数模型,其他指标的最佳拟合模型均为高斯模型.刈割TP、火烧TP、草地TP、刈割TN、火烧AP、草地AP、封育TP表现为强烈的空间自相关性,其他土壤养分表现为中等的空间自相关.4种土地利用类型土壤TN与AN、TP与AP具有相似的空间分布格局.火烧、刈割处理TN和AN呈凹形分布,TP和AP呈单峰分布特征,中下坡含量最高,往两端含量逐渐降低;草地TN、AN、TP、AP 4种养分含量均随着坡位的升高而降低;封育样地中4种养分呈类似凹形分布,中间含量低,两端略微升高.土地利用方式的变化改变了喀斯特峰丛坡地土壤养分质量,造成了土壤养分空间格局的变化,因此,在地形破碎、土层浅薄的喀斯特地区进行生态恢复与重建时,应采取合理土地利用方式,进行保护和适度开发,提高喀斯特退化生态系统土壤质量.     

北川震后滑坡体表层土壤养分的空间变化

以北川擂鼓镇凤凰山震后滑坡体表层土壤为研究对象,结合网格取样和室内分析,运用地统计学和经典统计学方法对其养分空间变化进行分析.结果表明: 研究区土壤有效磷(AP)属高变异强度,其他养分均属中变异强度.AP和土壤有机碳(SOC)的块基比分别为27.9%和28.8%,表现为中等空间相关性;土壤全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、水解性氮(AN)和速效钾(AK)的块基比分别为20.0%、24.3%、11.1%、11.2%和22.7%,均表现为强烈的空间相关性.土壤TP的变程最大,为1232.7 m;其次为AN(541.27 m)、TN(468.35 m)、TK(136.0 m)、AK(128.7 m)、AP(116.6 m)、SOC(93.5 m).各土壤养分随海拔的变化规律不明显,而从滑坡区、过渡区至未破坏区则呈明显增加趋势.其中,滑坡区表层土壤TP含量较未破坏区减少10.3%,减幅最小,而AP减幅最大,达79.7%;过渡区各养分含量占未破坏区的31.1%～87.2%,降幅最小和最大的仍为TP和AP.地震滑坡扰动是导致土壤养分空间变化的主要原因.     

基于随机森林法的山核桃林地土壤速效养分含量空间分布特征研究

土壤氮磷钾是土壤肥力管理的重要元素,是植物生长的必要养分元素。对土壤氮磷钾的空间分布进行特征解译,可为精准管理临安山核桃产区林地土壤肥力,促进山核桃林产业可持续发展提供理论依据。研究以临安山核桃主产区为研究区域,利用随机森林（RF）、普通克里格（OK）和Shapley加性解释（SHAP）方法,结合地形因子、气候因子、土壤因子、遥感因子等环境变量,对山核桃林地土壤碱解氮（AN）、有效磷（AP）、速效钾（AK）的空间分布特征进行分析。研究结果表明：相比于OK模型,基于环境协变量所构建的RF模型对AN、AP和AK含量空间分布预测表现最佳,R²分别为0.68、0.60和0.64,均方根误差（RMSE）分别为20.005、10.287和22.426,平均绝对误差（MAE）分别为15.425、7.709 和21.628。RF模型SHAP分析显示,AN和AK含量分布主要受土壤有机质（SOM）的影响,并且SOM与AN和AK存在正相关性;AP主要受pH的影响,其次为色调指数,AP与pH和色调指数均具有负相关性;AK和AP同时受到海拔和坡向的影响。两种模型预测的氮磷钾空间分布趋势总体相似,不同速效养分存在明显的空间异质性。碱解氮高值区域主要分布于研究区东部;有效磷高值区域主要分布于研究区西部,但分散度高;速效钾高值区域则主要分布于研究区中部。总体而言,基于随机森林模型可以高精度模拟山核桃林地土壤氮磷钾含量空间分布特征,并依据主要环境协变量对土壤氮磷钾的影响关系,提出相应改良措施。在有效磷含量低值区域可以施用石灰来缓解土壤酸化,同时补追磷肥;碱解氮含量高值区域可以合理减少氮肥施用;速效钾含量低值区域合理施加钾肥;对于海拔较高及迎风坡多降雨的区域,可以构建林下高效水土保持植被,减轻水土流失;在林地施用有机肥料,改善土壤理化性质,增加土壤养分含量。     

联合梯田农业文化遗产稻田土壤养分空间变异特征

研究稻田土壤养分(有机质(OM)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)和速效钾(AK))空间分布特征对稻田的科学科学管理具有重要意义。选取联合梯田稻田土壤作为研究对象,基于半变异方差函数分析土壤养分的空间变异性,并进一步分析地形因子对其影响。结果表明:(1)联合梯田稻田土壤OM、AN、AP和AK含量范围分别为3.6—49.9 g/kg、67—423 mg/kg、3.1—79.6 mg/kg和15—300 mg/kg;其变异系数范围为24.23%—63.9%,均属于中等变异水平;(2)将土壤养分分为5级,包括偏高(Ⅰ)、丰富(Ⅱ)、中等(Ⅲ)、缺乏(Ⅳ)和偏低(Ⅴ),区内土壤OM和AN丰富,Ⅱ级以上水平分别占94.5%和88.5%;而AP和AK则较为缺乏,IV级以下水平分别占37%和51.5%;(3)土壤OM、AN和AP具有强烈的空间自相关性,表明其主要受结构因素影响;而AK为中等强度的空间自相关,表明其同时受结构和随机因素控制;AN和AK空间自相关尺度较大,且在步长小于2000 m和1600m时,各方向(0°、45°、90°和135°)变化平稳,为各向同性,而OM和AP变程较小,且各方向变化复杂,为各向异性。这些结果表明,政府需加强施肥指导,合理增加磷肥和钾肥,适当降低氮肥施用和秸秆还田量。此外,在后续调查采样时,适当加密OM和AP采样点布设,而AN和AK采样可以在此基础上适当减少样点。     

广西森林土壤主要养分的空间异质性

通过对广西区7大森林片区的11个主要森林类型样地土壤养分含量进行分析,利用地统计学方法,研究了广西区森林主要土壤养分的空间变异状况及分布格局,探讨了其相关的生态学过程,以期为广西区森林分区与林间采取不同措施管理提供科学依据。结果表明:广西区森林土壤主要养分基本属于中等变异,速效养分变异大于全量养分,其中AP、AK变异程度最大;广西森林土壤主要养分的半变异函数均表现出一定的空间结构特征,TN、TP、AP表现为中等强度的空间自相关,TK、AN、AK表现为强烈的空间自相关;不同土壤养分空间结构不同,Kriging等值线图表明广西区氮素含量比较丰富、K含量中等、P含量较少,北部片区土壤养分含量普遍大于南部片区,这可能与气候、降雨、人工种植森林树种、地形、林地管理措施等有关。     

拉萨河流域洪积扇不同植被类型土壤化学计量特征

洪积扇是拉萨河流域珍贵的土地资源,而明悉其土壤养分状况是对其进行科学合理开发利用的基础。为此,在拉萨河流域选取了10个洪积扇,于2020年7-8月调查了其上的植物群落组成并采集对应土壤,测定了土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）、全钾（TK）、碱解氮（AN）、速效磷（AP）和速效钾（AK）的含量并计算其化学计量比。结果表明：10个洪积扇的60个样方中共发现植物种87种,分属于29科79属,其中禾本科和菊科的物种居多;洪积扇SOC、TN、TP、AN和AK的平均含量分别为34.38 g/kg、2.77 g/kg、0.39 g/kg、130.78 mg/kg和189.79 mg/kg,均表现为草地>灌丛>农田,其中SOC、TN、AN和AP含量在草地和农田下差异显著（P<0.05）;土壤TK的平均含量为19.68 g/kg,表现为农田>草地>灌丛;土壤AP的平均含量为3.36 mg/kg,表现为农田>灌丛>草地;土壤C：N的均值为12.75,表现为农田>灌丛>草地;土壤C：P、N：P和N：K的均值分别为102.50、8.10和0.16,均表现为草地>灌丛>农田,总体来说洪积扇土壤P元素较为稀缺;土壤N：K与SOC、TN、TP、TK、AN、AP、AK均极显著相关（P<0.01）,SOC和TN与植物群落盖度极显著正相关（P<0.01）;典范对应分析（CCA）进一步表明土壤养分及其计量比对洪积扇植物群落组成影响显著（P=0.002）,且TP、K：P和AP是影响洪积扇植物群落组成的主要土壤生态化学计量因子。综上所述,拉萨河流域洪积扇植物种相对丰富,但分布不均匀,组成不稳定。SOC、TN、TK含量相对较高但C：N值低,表现为有机质矿化速率高而土壤肥力低下;土壤TP和AP的含量均较低,洪积扇植物群落在生长发育过程中受到土壤P元素的限制。此外,研究还发现土壤N：K同C：N：P一样可作为评价土壤养分状况的生态化学计量指标。     

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.     

沈阳市苏家屯区耕层土壤养分空间变异性研究

利用地统计学和地理信息系统相结合的方法。研究了沈阳市苏家屯区耕地土壤(0～20cm)有机质、速效氮、速效磷、速效钾含量的空间变异性特征。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,最佳的变异函数理论模型均为球状模型,有机质具有较强的空间相关性(C0与C0+C比值为24．11％),速效氮、速效磷、速效钾具有中度的空间相关性(C0与C0+C比值分别为29．53％、60．77％、58．82％),各变量的空间自相关距离分别为26．051、28．293、15．132和23．813km。有机质和速效氮的空间变异主要受结构性因子(如成土因子)的影响,速效磷和速效钾主要受随机性因子(如施肥)的影响,Kriging插值绘制出的养分含量空间分布图显示了养分的空间分布格局,它将有助于进一步监测养分动态,为农业和环境管理提供数字地图支持。     

黄土丘陵区香梨园土壤水分、养分分布特征及其与产量的关系

本研究以晋西黄土丘陵区玉露香梨种植下的3种不同坡位坡耕地土壤为对象,对不同坡位、不同生育期、不同深度的土壤水分、养分和产量进行观测分析。结果表明: 不同坡位中,香梨产量为高坡位>中坡位>低坡位,高坡位香梨产量与土壤含水量(SWC)、有机质(SOM)、速效钾(AK)显著相关,其中AK对产量的影响最显著,中、低坡位香梨产量与SWC、SOM、全氮(TN)显著相关,其中SWC对产量的影响最显著;高坡位SWC、SOM、速效磷(AP)和TN含量高于中、低坡位,而中坡位AK含量最高。不同土层深度中,土壤养分含量在0～20 cm最高,20～40 cm最低,而SWC在0～20 cm显著低于其他土层,在20～40 cm最高。不同生育期中,开花期SOM、AP和TN含量最高,结果期SWC最高,成熟期AK含量最高。建议该区域在今后香梨水肥管理中,开花期高坡位应加强对K肥的施用,结果期以N、P复合肥施用为主。在中、低坡位应增加灌溉量,灌溉量在300 m³·hm^-2可有效降低该区域水分对产量的限制。本研究可为黄土丘陵区香梨种植精准灌溉和科学施肥提供理论支持和数据参考。     

漓江河岸带不同水文环境土壤微生物与土壤养分的耦合关系

基于漓江河岸带典型地段内砾石滩、草地、灌草地和疏林地等4类水文环境梯度上的土壤样品分析,探讨了漓江河岸带土壤养分、微生物数量及微生物量等的变化特征及耦合关系。结果表明:土壤养分含量、土壤微生物数量及微生物量等在不同水文环境下均有显著差异。随着水淹时间的减少,土壤含水量、pH值、有效氮、有效磷和有效钾均呈先增后减的趋势,最大值多出现在灌草地,最小值多出现在砾石滩,而土壤微生物总量、细菌、放线菌数量和微生物量也为先增后减趋势,其数量或含量在灌草地最多,砾石滩最少。简单相关分析表明漓江河岸带各微生物指标与土壤有效氮、有效磷及速效钾相关性较强,与土壤全氮、全磷和全钾的相关性较弱。冗余分析表明土壤有效氮、有效磷和含水量是影响微生物总数、细菌数量、微生物量碳、微生物量氮和微生物量磷的重要因素,而有机质和全氮是影响放线菌数量的重要因素。研究结果说明适当的水文干扰有利于河岸带土壤养分的积累,对土壤微生物数量及其生物量也有显著促进作用;土壤有机质和有效养分含量(有效氮、有效磷等)与微生物数量及微生物量关系密切,其含量很大程度影响着微生物数量及其活性。在漓江河岸带生态保护和评估等研究过程中应充分考虑不同水文环境下的土壤微生物和养分的变化特征及耦合关系。     

黄土高原南麓县域耕地土壤速效养分时空变异

在生态脆弱的黄土高原南麓合阳县,以1983、2006年耕地土壤速效氮、磷、钾含量为对象,利用空间自相关、变异函数及分形维数等方法,研究县域土壤速效养分时空变异特征及主要影响因素.结果表明,从1983到2006年,除土壤速效钾外,耕地速效氮、磷的平均含量分别提高73.98％和92.69％;土壤速效养分全局Moran's I指数和空间相关距均呈递减变化、分维数增加,预示其空间结构减弱,随机变异性增强.土壤速效氮、磷含量在绝大部分研究区域内呈现不同程度累积,而速效钾含量则在59.65％的耕地上减少;导致其不同变化的因素有耕地利用方式、施肥管理、灌溉、土壤类型等,其中以土地利用方式和施肥管理措施的影响最大.     

贵州麻若平台泥炭藓沼泽中泥炭藓持水特性及其与土壤营养元素关系研究

泥炭藓属（Sphagnum）植物的持水特性在泥炭湿地形成过程中起着重要作用,研究其与土壤营养元素之间的关系有助于地区湿地保护和退化湿地的修复。以贵州麻若平台分布的泥炭沼泽为对象,采用方差分析、相关性分析和冗余分析等方法对沼泽内泥炭藓的生物量、蓄水量、吸水率和土壤营养元素含量等进行研究。结果显示,该区域泥炭藓物种组成主要包括狭叶泥炭藓（Sphagnum cuspidatum Ehrh.）、多纹泥炭藓（Sphagnum multifibrosum X.J.Li&M.Zang）和卵叶泥炭藓（Sphagnum ovatum Hampe.）3种,狭叶泥炭藓为优势种,占泥炭藓总盖度的87.2%。沼泽中泥炭藓的生物量为（0.62 ±0.01）kg/m²,自然蓄水量为（9.42 ±0.45）kg/m²,饱和吸水率达1827.41%±34.56%,说明泥炭藓具有很强的持水能力。RDA分析表明,泥炭藓的生物量、饱和吸水量和饱和吸水率主要受沼泽土壤总钾、总磷、有效磷、有效氮、有效钾的影响,泥炭藓的鲜重、自然蓄水量和自然吸水率受土壤pH和水位的影响较大。泥炭藓的生物量、饱和蓄水量、饱和吸水率与土壤总钾含量呈正相关,与土壤总磷、有效磷、总钾、有效氮、总氮、有机质含量呈负相关,说明土壤总磷、有效磷、有效钾、有效氮、总氮、有机质对沼泽中泥炭藓的持水能力具有抑制作用。