松嫩平原羊草草地植被退化与土壤盐渍化的关系

本文以羊草在群落中的重要值(Importance Value,Ⅳ)。相对盖度(C′)和相对地上生物量(W′)为植被退化程度指标,以土壤电导率(E1ectrical Conductivity,EC)和碱化度(Exchangeable Sodium percentage,ESP)为土壤盐渍度指标,探讨了它们之间的相互关系。结果表明,重要值(Ⅳ)与电导率(EC)及碱化度(ESP)的函数关系式分别为：Ⅳ＝60.1×0.69EC和Ⅳ＝64.03×0.97ESP。相对盖度(C′)与电导率(EC)及碱化度(ESP)的函数关系式分别为：C′＝96.2×0.56EC和C′=95.48×0.95ESP。随着土壤电导率(EC)和碱化度(ESP)的增大,羊草重要值(Ⅳ)和相对盖度(C′)呈指数曲线形式下降。并讨论了羊草生物量对土壤有机质(OM)和水解氮(N)含量的影响。羊草相对地上生物量(W′)与土壤有机质及水解氮含量均呈直线正相关。相关系数分别为： rOM=0.6486**(和rN=0.8809**。 均达极显著相关水准。随着土壤有机质含量的增加,羊草生物量(W′)呈直线上升。而土壤电导率(EC)和碱化度(ESP)则呈指数曲线形式迅速下降。它们之间的函数关系可用：EC=8.84×0.85OM和ESP=38.93×0.96OM来表示。研究结果证明,提高土壤肥力,恢复植被,改善植物生长状况,增加草地生物量积累和土壤有机质含量,是松嫩平原盐渍土改良治理的有效途径。     

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.     

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.     

竹林土壤碳储量的空间变异分析：以四川长宁县为例

竹林在我国视为一种特殊的森林类型,固碳潜力大;然而竹林碳储量的估算具有较大的不确定性,这在一定程度上与竹林的异质性分布有关。与竹林植被碳储量的研究相比,关于竹林土壤碳储量空间异质性的研究较少。本文以四川长宁县竹林土壤为对象,基于实测数据采用地统计法(克里金插值法)开展竹林土壤碳储量的空间变异研究。四川长宁的竹林土壤碳密度在0～20 cm土层空间自相关程度低,在20～40和40～60 cm土层为中等强度空间自相关;空间自相关性随着土层深度的增加逐渐增大。竹林土壤碳密度克里金插值的最优插值邻域为1.5 km。随着土壤深度的增加,土壤碳储量不断减小,全县竹林0～60 cm土壤碳储量为2.45 Tg。空间分布显示,长宁南部土壤碳密度高值区呈片状分布,北部为块状镶嵌分布,总体呈现从南向北减少的趋势。相关分析表明,全氮、土壤湿度和植被指数是长宁县土壤碳密度的主要影响因子。本研究结果可为提高竹林土壤碳储量的估算精度以及竹林抽样设计、森林经营管理决策等提供重要依据。     

干旱区土壤盐渍化特征空间建模

当前,土壤盐渍化以及因灌溉引起的土壤次生盐渍化问题是我国干旱、半干旱区所面临的主要生态环境问题。在特征空间理论的支持下,以波谱分解技术为基础,以Landsat-TM、Landsat-ETM+多光谱遥感影像和野外调查数据为基础数据源,通过分析干旱区土壤盐渍化对地表生物物理特征的影响,探讨了表征盐渍化过程与地表生物物理特征之间的规律及定量关系,进而利用土壤盐渍化遥感监测中关键的3个指标——经过波谱分解技术获得的直接表征盐渍化的土壤盐渍化光谱、间接表征盐渍化的植被覆盖度和土壤水分含量协同构建了二维特征空间支持下的土壤盐渍化遥感监测模型VSSI(Vegetation fraction and Soil fraction Soil Index)、SVSI(Soil water contents and Vegetation fraction Soil Index)、SSSI(Soil water contents and Soil salinization fraction Soil Index)和三维特征空间支持下的土壤盐渍化遥感监测模型SVWSI和SDI。研究结果表明:基于三维特征空间建立的SVWSI(Soil salinization fraction-Vegetation fraction-Water contents Soil Index)和SDI(Soil Distance Index)模型对不同盐渍化程度土壤的敏感程度要高于基于传统二维特征空间建立的VSSI、SVSI和SSSI模型。其中,SVWSI和SDI模型与实测0—10 cm土壤盐分含量决定系数分别为R2=0.8325和R2=0.8646,这充分说明基于高维数特征空间所构建的土壤盐渍化遥感监测模型能更准确地反映盐渍化土壤地表盐量组合及其变化信息,且指标简单、易于获取,对于今后干旱区区域大尺度盐渍地信息提取以及动态监测研究具有重要意义。     

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。     

不同尺度下低山茶园土壤有机质含量的空间变异

南方低山丘陵区是我国茶园集中分布的区域,研究其土壤特性的空间变异性,尤其是有机质的空间分布特性,可以为实施低山丘陵茶园土壤养分精准管理提供依据。以四川蒙顶山茶园为研究对象,利用地统计学方法,在两个尺度下对其土壤有机质含量的空间变异性进行了研究。结果表明:(1)小尺度下,蒙顶山茶园土壤有机质含量具有中等空间相关性(C0与C0 C的比值为49.9%),空间相关距离达到了894m,随机性和结构性因子对有机质含量空间变异的影响各占一半;茶园土壤有机质含量在坡体垂直方向的变异性较强,在坡体水平方向上的变异较弱;普通Kriging插值分析说明有机质含量从东北至西南呈明显的带状分布,垂直方向上随海拔升高而增加。(2)微尺度下,代表性茶园土壤有机质含量具有强烈的空间相关性(C0与C0 C的比值为4.1%),空间相关距离达到了311m,结构性因子是影响其空间变异的主要因素;各向异性分析,茶园土壤有机质含量也在坡面垂直方向变异较强,且在坡面倾斜45°方向也存在一定变异;普通Kriging分析,坡面由上到下有机质含量逐渐增加。     

基于GIS的滨海盐渍化农田土壤空间变异及其分区管理

针对滨海盐渍化农田盐碱瘠薄、土壤属性空间变异大、粗放管理效益低的现实,研究管理分区精准划分方法,采取差异化措施,提升盐渍化土地利用水平。该文以无棣县农田为研究区,采用网格法结合土地利用现状定点野外采样、室内化验分析获取土壤属性数据,运用ArcGIS 10.2地统计方法分析土壤属性的空间变异特征;在MATLAB R2016a中采用模糊c-均值聚类法（FCM）计算各样点的模糊隶属度,通过插值预测模糊隶属度的空间分布,基于最大隶属度原则进行分区;通过变异性分析和最小极差法（LSR）差异显著性检验,对分区结果进行精度验证。结果表明:无棣县农田土壤总体呈轻中度盐渍化,有效氮含量偏低,有机质、有效磷含量中等,速效钾含量较高;有机质、有效氮、有效磷、速效钾和含盐量呈中等变异性（变异系数25.0%—52.3%）,空间变异性较大,应分区调控;速效钾、含盐量和pH的块金效应值小于25%,主要受土壤质地、地下水矿化度等结构因素影响,有机质、有效氮和有效磷的块金效应值在50%—75%之间,受耕作方式、施肥等人为因素影响较大。将全县农田划分为3类管理区,估算面积分别为2.56万hm²、1.76万hm²、3.24万hm²;各分区土壤养分变异系数分别为23.9%—51.5%、15.9%—50.3%、14.7%—33.0%,检验结果表明各分区间差异显著,而各分区内部变异性明显低于未分区。管理分区与土壤属性空间分布特征具有较高的拟合度,分区结果可以作为差异化管理的作业单元。研究结果为各分区内部统一、不同分区间差异化管理提供了依据,研究有助于推进滨海盐渍化农田精准化管理水平的提高。     

盐渍化灌区土壤盐分的时空变异特征及其与地下水埋深的关系

土壤盐分空间变异特征和地下水埋深状况是指导灌区合理用水和防治土壤盐碱化的重要依据。运用经典统计学和地质统计学方法,结合GIS技术,分析了河套灌区沙壕渠灌域0-20 cm、20-40 cm、40-60 cm土壤EC值的空间变异特征及地下水埋深对土壤盐分分布的影响。结果表明:沙壕渠灌域土壤盐分Cv值在不同灌溉时期和不同土壤深度均大于36%,表现为强变异特征;各灌水时期和不同土壤深度土壤EC值均表现为中等强度的空间自相关性,表层0-20 cm土壤空间自相关程度最高;秋浇前不同层次土壤EC值的空间分布在灌域内从南到北呈增大趋势,秋浇后土壤含盐量的高值区在西北部或东北部;土壤盐分受地下水埋深影响显著,灌域内地下水埋深南深北浅,土壤盐分随地下水埋深的增大而减小,二者之间满足指数关系。因此,应采取合理措施控制地下水埋深,防止区域土壤盐渍化加剧。     

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。     

松嫩平原玉米带农田土壤氮密度时空格局

基于1980年吉林省第二次全国土壤普查剖面资料和2003—2006年的实测数据,估算了松嫩平原玉米带不同土壤类型农田表层(0—20 cm)土壤氮密度和储量,分析了该地区土壤氮密度的25a时空变化特征及其原因。结果表明,两个时期松嫩平原玉米带农田土壤氮密度的空间分布格局基本一致,中部高、边缘低,平均土壤氮密度变化不大,均为0.31 kg/m2,但25 a间不同土壤类型和土地利用方式的土壤氮密度变化趋势存在差异,暗棕壤、水稻土和沼泽土的氮密度上升,其它类型土壤的氮密度不变或下降,旱田的氮密度不变,水田的氮密度明显下降,25 a间研究区内的农田土壤总氮储量每年减少7.6×105kg。25 a间土壤氮密度的变化与1980年的初始值负相关,土壤氮密度的新稳定状态值为0.32 kg/m2。如保持1980年的土地利用方式和栽培耕作措施不变,该地区农田土壤总固氮潜力为5.18×106kg/a。但实际上,与固氮潜力相比,2005年该区农田土壤总氮储量偏低了1.20×108kg。因此,今后该区应多注重肥料的合理施用,加强农田管理,尤其是旱田改水田的管理。     

恩施州耕地土壤pH近30年变化特征

以第二次土壤普查(1980—1983年)和耕地质量评价(2010—2013年)两个不同时期恩施州土壤pH数据为基础,对恩施州耕地土壤pH近30年时空变化进行了研究,明确了恩施州耕地土壤pH值变化特征,并初步探讨了导致土壤pH变化的自然因素和人为因素,以期为制定土壤酸化控制对策提供理论指导.结果表明: 2010—2013年,恩施州pH<6.5的酸性土壤占耕地面积的98.4%,6.5～8.5中性偏碱性土壤仅占耕地面积的1.6%;与1980—1983年相比,酸性土壤(pH<6.5)面积比例提高了61.4%,中性偏碱性土壤(pH在6.5～8.5)面积比例减少了61.2%,pH>8.5的强碱性耕地土壤在全州已基本消失.1980—1983年,pH<6.5的耕地土壤主要分布在来凤县、利川市、宣恩县和咸丰县,面积比例分别为74.4%、63.5%、61.3%和60.7%,至2010—2013年,恩施州酸性土壤分布更加广泛,各县市酸性土壤(pH<6.5)面积比例均达到96%以上.近30年来,恩施州土壤呈酸化趋势,土壤pH空间分布呈现东高西低格局.不同区域、不同耕地利用类型土壤pH值均发生不同程度的下降.耕地土壤pH整体下降了0.90,其中,旱地土壤pH下降了1.14,水田土壤pH下降了0.87,旱地土壤酸化程度大于水田.恩施州土壤酸化主要受肥料结构、配比变化及高产作物收获带走大量盐基养分等人为因素影响.     

不同空间尺度松嫩平原土地利用强度变化及其对气候因子的影响

土地利用/覆盖变化通过改变地面反射率对区域气候产生直接的影响,探究不同空间尺度下土地利用/覆盖变化对气候因子的影响具有重要意义。基于人机交互式方式提取松嫩平原土地利用信息,利用Matlab编程方式获取研究区域内1985-2015年间不同空间尺度土地利用强度变化情况,研究不同空间尺度下松嫩平原土地利用强度时空变化特征及其对气候因子的影响。研究结论：①不同空间尺度的土地利用强度的均值分别为3.92、3.92、3.93、3.93以及4.34,均值呈现逐渐增加的变化趋势;② 1980-2018年间松嫩平原年平均降水量呈现下降的趋势,其下降的变化率为-9.89 mm/10 a,年平均温度变化呈现上升的趋势,其上升的变化率为0.256℃/10 a;③松嫩平原土地利用强度与降水之间呈现负相关,即对降水量增加表现为抑制作用,与温度之间呈现较为明显的正相关,即对温度的增加表现为促进作用,且随着空间尺度不断增加其抑制或促进作用均表现为先增强后减弱的变化趋势;④偏相关和复相关分析知,松嫩平原土地利用强度与降水、温度呈现明显的相关性,且10 km网格空间尺度上土地利用强度对区域气候的作用表现得更为明显。     

刈割活动对松嫩草原碱化羊草草地土壤线虫群落的影响

应用类群数、个体密度、多样性指数和功能类群指数等多个群落参数, 研究刈割活动对松嫩草原碱化羊草草地土壤线虫群落特征的影响。本研究共捕获土壤线虫8,335条, 分别隶属于线虫动物门2纲7目23科40属。结果表明, 与围栏封育样地相比, 刈割活动样地中线虫个体密度和类群数显著减少, 群落多样性指数(H′)、均匀度指数(J)和丰富度指数(SR)虽低于围栏封育样地, 但两类处理间差异不显著, 表明刈割活动尽管明显降低土壤线虫群落个体密度和类群数, 但对土壤线虫群落多样性的影响有限; 样地间PPI／MI值差异明显, 表明刈割活动在一定程度上确实改变了土壤线虫功能类群组成, 其中受影响的主要是非植物寄生线虫。     

松嫩平原沙土区不同植被类型对土壤相关指标的影响

松嫩平原沙土区严重退化,不同植被对土壤影响的数据有助生态恢复,但相关数据匮乏严重。本研究以松嫩平原核心区新店林场的农田、草地、杨树林、落叶松林、樟子松林和榆树林等6种植被为研究对象,采集三层（0~20、20~40和40~60 cm）土样,测定土壤理化指标（容重、土壤含水量、土壤pH、土壤电导率、有机碳、碱解氮、全氮、速效磷、全磷、速效钾、全钾）及根系密度、根系含水量。结果如下：6种植被在整个土壤剖面上显著影响了13个指标中的8个指标（根系密度、容重、土壤含水量、土壤pH、土壤电导率、全氮、根系含水量、有机碳）,其中根系密度植被间差异在不同土层显著不同(交互作用,P<0.05),而其它7个指标在不同土层的种间差异基本一致（交互作用,P>0.05）。与林地和农田相比,草地具有最大的根系生物量,达到农田的1.8倍,是4种林分平均值的1.4倍。容重、土壤含水量、pH、土壤电导率值均草地最高,林地最小。土壤有机碳的累积受根系密度和容重影响明显,土壤氮除了受上述两个因素影响外,还受土壤含水量的影响。上述结果说明草地对于表层土壤生物固着明显,而人工造林能够改善土壤物理性质、降低盐碱但增加耗水,这些结果对于西部沙土区通过植被恢复来实现土壤修复提供数据支撑。     

温度植被干旱指数在2000-2015年松嫩平原土壤湿度中的应用

选取了时间序列良好的MODIS影像,对松嫩平原2000-2015年逐月的温度植被干旱指数（TVDI）进行计算,并结合农业气象站点的相对土壤湿度数据进行对比验证,发现TVDI和相对土壤湿度数据具有良好的相关关系,表明TVDI可以作为表示土壤含水量的指标。重建1 km分辨率的松嫩平原作物生长季（4-10月）表层土壤湿度空间信息数据集,引入集合经验模态分解分析方法探究了松嫩平原土壤湿度的时空变化特征及变化趋势,并探讨了松嫩平原土壤湿度变化对农作物产量的影响。结果表明,近16年来松嫩平原土壤湿度的时间变化趋势是逐渐变湿,土壤湿度的空间变化趋势是由西南向东北逐渐变湿,极端土壤缺水事件频率呈现出增高的趋势。松嫩平原粮食产量和年均土壤湿度水平显著相关说明粮食产量受到年平均土壤湿度的影响显著,不同季相的土壤湿度对粮食产量的影响程度差异较大,夏季土壤湿度对粮食产量的影响尤为明显。     

退化盐沼湿地盐碱化空间变异与芦苇群落的演替关系

以苏打盐渍土区典型退化湿地为研究区,运用经典统计学和地统计学相结合的方法研究了退化湿地盐碱化指标: 土壤电导率(EC)、盐分含量(SC)、pH和钠吸附比(SAR)的空间变异特征,绘制了4种指标的空间分布图.结果表明:受结构性因素和随机性因素的共同作用,EC、pH、SC具有强空间相关性, SAR空间相关性不明显.Kriging插值结果表明:EC、pH、SC空间分布在一定范围内均存在空间上的相似性.盐碱化指标与芦苇生长指标相关分析结果表明: EC与株高、覆盖度、生物量都呈显著性相关,因此在盐碱化指标中EC是影响芦苇生长最重要因素.当pH＞10.1、EC＞0.4 mS cm-1、SC＞4604 mg kg-1时,植被由芦苇群落过渡为碱茅+芦苇群落,且随着盐碱化指标升高,芦苇所占比例减小.该研究为苏打盐渍土区植被恢复和盐碱地利用提供依据.     

松嫩平原盐碱土细菌群落结构及环境互馈关系

【背景】松嫩平原盐碱土中孕育着能抗衡外界盐碱双重胁迫的细菌群。【目的】通过分析松嫩平原盐碱土的理化性质、细菌群落组成及其主控环境因子,为阐明未培养细菌在盐碱土的生物地球化学循环过程中的作用和定向培养功能细菌提供数据支持。【方法】以松嫩平原西部的黑龙江省大庆和吉林省的松原、白城3个地区采集的21份盐碱土样为样本,以细菌16S rRNA基因V4高变区为靶向序列,应用Illumina MiSeq平台,结合生物信息学手段进行深入解析。【结果】松嫩平原盐碱土属于“苏打型（Na₂CO₃和NaHCO₃）”,主要含Na⁺和K⁺及HCO₃^-,pH范围为8.47–10.40。黑龙江省大庆市萨尔图区DC11样本细菌的多样性最高,而黑龙江省肇州县DC2样本的多样性最低。21个样本中的细菌群被归为26个门423个科845个属。其中,以放线菌门（47.3%）、变形菌门（30.3%）、绿弯菌门（7.5%）、芽单胞菌门（7.0%）、拟杆菌门（2.5%）、厚壁菌门（1...