喀斯特峰丛洼地小流域表层土壤微量元素的空间异质性

基于网格取样(80 m×80 m),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小流域163个表层(0～20 cm)土壤样点微量元素(Pb、Cr、Ni、Cu、Zn、B)的空间变异特征.结果表明:研究区土壤6种微量元素含量的差异及变异系数均较大,平均含量大小顺序为Zn＞Cr＞Ni＞Pb＞B＞Cu,平均变异程度依次为Ni＞Cu＞Zn＞Pb＞B＞Cr.不同微量元素具有不同的空间结构和最佳拟合模型,除Cr呈中等程度自相关、变程较长、空间连续性较好外,其他5种元素均呈强烈自相关,变程较短,空间依赖性较强.6种微量元素的Kriging等值线图较为相似,表明研究区土壤微量元素含量有着相似的分布趋势,表现为东部高,南北两头低,洼地高,坡地低.人为干扰和自然条件(植被、裸岩率、坡度、坡向)是土壤微量元素空间异质性的主要影响因素.     

不同尺度下荒漠草原建群种短花针茅的空间分布对载畜率的响应

为探讨不同尺度下短花针茅种群密度空间分布对载畜率的响应特点及差异,本研究以内蒙古四子王旗短花针茅荒漠草原建群物种短花针茅为对象,分析了不同尺度(1 mx1 m小尺度和5 mx10m中尺度)下对照、轻度放牧、中度放牧和重度放牧4种处理短花针茅种群的空间异质性.结果表明:与小尺度相比,中尺度的对照与轻度放牧下短花针茅种群密...     

太原盆地土壤呼吸的空间异质性

土壤呼吸不仅存在时间上的变化,而且也具有明显的空间变化特征。土壤呼吸的时、空变化增加了土壤呼吸测定的不确定性。研究土壤呼吸的空间异质性是准确估算区域土壤呼吸的基础。通过2008年7、9、11月对太原盆地39个样地的土壤呼吸以及土壤温度和土壤水分等环境因子进行测定的基础上,用传统和地统计学的方法对太原盆地土壤呼吸以及环境因子的空间异质性进行了分析。传统统计(描述统计)分析结果表明:3次土壤呼吸的平均值分别为(7.8±3.3)、(8.9±4.0)和(2.1±1.3)μmolCO2m-2s-1,变异系数分别为42%,44%和59%,属于中等变异;采用地统计学的半方差函数进行分析结果表明:球状模型能很好地反映土壤呼吸和土壤水分的空间结构特征,3次土壤呼吸和土壤水分的C0/(C0+C)值分别为0.004、0.038和0.005以及0.011、0.003和0.003,表明土壤呼吸和土壤水分表现出高度的空间自相关性,其空间变异主要是由结构性因素引起;3次土壤呼吸和土壤水分半方差函数的变程分别为190、370m和510m以及90、140m和220m,说明影响土壤呼吸和土壤水分的生态过程随时间变化在不同尺度上起作用;3次土壤呼吸的分维值分别为0.634、0.965和0.763,表明7月份土壤呼吸的空间依赖性最强,11月份次之,9月份最弱,与半方差函数的分析结果相吻合。用Kriging插值法绘制的土壤呼吸等值线图进一步表明土壤呼吸具有高度的空间异质性,这异质性主要是由于土壤水分不同所造成。     

流域尺度绿洲土壤盐分的空间异质性

针对目前绿洲内部土壤盐渍化问题,以三工河流域绿洲为研究区,运用遥感、GIS和地统计学相结合的方法研究了0—20cm土层盐分含量的空间异质特征,结果表明：流域尺度上土壤含盐量的理论变异函数拟合符合指数模型,F检验达到极显著水平,在1．5—15kin的中尺度上具有强的空间变异性和自相关性,Kriging插值及其与同期的景观类型图叠加运算表明,整个绿洲区南部老绿洲土壤盐化面积及作用小于北部新绿洲,耕地景观类型的盐化作用及其面积强于其他景观类型,新绿洲盐化面积高于老绿洲,新绿洲耕地中有38．81％土地面积受盐害作用,而老绿洲仅为8．54％。     

沈阳市郊耕地土壤交换性Ca含量的空间异质性特征

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郊耕地土壤(0～20crn)交换性钙含量的空间异质性特征,绘制了交换性钙含量的空间分布图。结果表明,土壤交换性钙含量经对数转换后基本符合正态分布,变异函数的最佳理论模型为球状模型,交换性钙含量具有很强的空间相关性,空间自相关距离为15．8km,其空间异质性主要受成土母质和土壤类型等结构性因子的影响。     

不同寄主植物对云南紫胶虫自然种群的影响

研究了云南紫胶虫(Kerria yunnanensis)在聚果榕、南岭黄檀、钝叶黄檀和偏叶榕上的发育、存活和繁殖情况.结果表明：在自然条件下,云南紫胶虫在钝叶黄檀上的种群初始密度最高,为181.17头·cm^-2,聚果榕上最低,为145.27头·cm^-2;雄虫占的比例以在南岭黄檀上最少,为0.19,偏叶榕和聚果榕上最多,为0.24;从幼虫到成虫的累积死亡率,南岭黄檀上最高,为90.03%,偏叶榕上最低,为87.05%;完成世代时间以在南岭黄檀上最长,为156 d,聚果榕上最短,为140 d;平均怀卵量以在南岭黄檀上最高,为536粒,聚果榕上最低,为345.86粒;虫体质量以在南岭黄檀上最大,为12.62 mg,偏叶榕上最小,为9.03 mg;世代净增值率以在南岭黄檀上最高,为48.51,聚果榕上最小,为32.79.综合比较4种不同寄主植物,南岭黄檀是云南紫胶虫夏季世代种群生长发育和繁殖最适宜的寄主.     

不同群落蒙古栎种群空间格局的地统计学分析

以蒙古栎天然次生林中的蒙古栎种群为研究对象,在吉林省汪清林业局塔子沟林场设置2块1 hm^2的处于不同演替阶段的样地(A、B).采用相邻网格调查法将每块样地划分为100个10 m×10 m的调查单元,对单元内每株林木的空间坐标进行精确定位,调查所有胸径≥1 cm的林木基本信息.采用地统计学分析的半方差函数法和分维数对蒙古栎种群各林木属性的空间异质性程度、组成、尺度、方向进行分析;运用克里格插值法对具有空间自相关的树木属性进行无偏估计并绘制分布图,分析其空间分布格局.结果表明:两块样地各林木属性的最优半方差函数以指数模型和球状模型为主,呈聚集分布,但样地A较样地B的空间自相关程度更高,空间连续性更大;两块样地内部,胸径和东西冠幅均表现出较强的空间异质性和空间自相关性.两块样地各林木属性均在南北方向上表现出较强的空间异质性.此外,样地A在西北-东南方向上也存在较强的空间异质性,而样地B则在东北-西南方向存在较强的空间异质性.两者相比,样地A的空间异质性强度更高、尺度更大.样地A中胸径和东西冠幅变异明显,而样地B中东西冠幅和南北冠幅变异明显.分维数值反映的结果与标准半方差函数值的结果基本一致.样地A各林木属性变量以斑块状和条带状分布为主,空间分布格局和变化趋势明显,而样地B各林木属性变量分布破碎,格局复杂.上述结果说明,种群属性特征、群落发育程度、空间尺度大小和空间水平方向可能影响种群的空间格局.基于地统计学的分析方法有助于定量、直观地描述种群的生长现状和发展趋势,可为东北林区大面积的蒙古栎天然次生林的可持续经营提供理论基础.     

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.     

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。     

庞泉沟自然保护区针阔混交林土壤呼吸的空间异质性

为研究土壤呼吸空间变异的影响因素,测定了山西省庞泉沟自然保护区针阔混交林地的土壤呼吸(R_s)及其影响因子,运用传统和地统计学的方法分析了4、2 m和1 m间隔取样尺度下R_s的空间变异性及其与影响因子之间的关系。传统统计分析表明:除土壤温度(T_(10))和碳/氮(C/N)比变异程度较小外,其他测定因子的变异系数在15%-59%之间,均为中等变异;R_s与凋落物量(L_w)、凋落物含水量(L_m)、土壤全碳(C)和全氮(N)呈极显著正相关(P0.01)与土壤水分(W_s)呈显著正相关(P0.05),与土壤温度(T_(10))呈极显著负相关(P0.01),与C/N比和土壤全硫(S)相关性不显著(P0.05)。多元逐步回归分析表明:L_w、T_(10)、N和C/N比四个因子能解释土壤呼吸空间变化的26%。地统计学分析表明,T_(10)、W_s、L_m、C、N和C/N比具有较强的空间自相关性,结构因素对其空间分布起着主导作用;R_s和L_w具有中等程度的空间自相关性,随机因素和结构因素对它们的空间分布起的作用相当;S具有较弱的空间自相关性,随机因素对其空间变异起着主导作用。R_s及其影响因子在相同的尺度上起作用,基本上都在17 m左右。分维数是事物复杂程度的一种量度,各指标的分维数大小依次为:L_w(1.87)S(1.84)L_m(1.82)N(1.77)R_s(1.74)C(1.73)W_s(1.69)T_(10)(1.56)C/N(1.46)。R_s的空间分布模式与W_s、L_m、L_w、C、N和S的空间分布模式较为一致,而与T_(10)的空间分布模式不同。4、2 m和1 m取样尺度95%置信水平误差在5%和10%内必要采样数量分别为74、44、39个和19、11、10个。     

内蒙古荒漠草原植被盖度的空间异质性动态分析

利用半方差函数分析法对内蒙古荒漠草原生长盛期(6—8月)的植被盖度时空变异特征的研究表明,荒漠草原生长盛期的植被盖度半方差函数形态符合指数模型,但函数曲线的形态和各参数在不同月份变化较大。其中,6月的植被盖度变程最大,达到100 m;7月植被盖度的半方差函数形态具有巢式等级结构;8月植被盖度的变程最小,仅为15 m,但空间变异程度最高。3个月的结构比介于72%—85%,具有较强的空间自相关。各向异性分析表明,6月植被盖度在135°方向的半方差函数值明显低于其它3个方向(0°、45°、90°),具有各向异性特征;而7月和8月植被盖度的各向异性比接近于1,表现为各向同性。研究结果表明,荒漠草原植被盖度空间异质性的时间动态不容忽视,在野外采样或制图时,要根据时间合理控制采样范围。     

木论喀斯特自然保护区土壤微生物生物量的空间格局

土壤微生物是森林生态系统中的重要分解者,在森林生态系统物质循环和能量转换中占有特别重要的地位。以典型喀斯特峰丛洼地为试验对象,利用经典统计学和地统计方法分析了土壤微生物量的空间变异特征。结果表明:土壤微生物量的变异程度均很大,土壤微生物量碳(Cmic)、土壤微生物量氮(Nmic)、土壤微生物量磷(Pmic)的变化范围依次为:44.29—5209.63,20.91—1894.37,0.34—77.06 mg/kg。Cmic、Nmic呈极显著的相关关系,Cmic/Nmic为4.78,明显低于其它生态系统。半变异函数分析表明,Cmic和Nmic的最佳拟合模型为高斯模型,Pmic的最佳拟合模型为球状模型,Cmic/Nmic的最佳拟合模型为指数模型。土壤微生物量的块金值/基台值均介于25%—75%之间,表现为中等空间相关性,说明其受随机因素和结构因素的综合影响。Cmic、Nmic的自相关距离约为50 m,随着滞后距离的增大,自相关函数逐渐向负方向增长,达到显著的负相关。Pmic的Moran’s I在滞后距大于70 m后反而增大,表现为正相关。Cmic/Nmic的Moran’s I较小,在-0.2—0.2之间波动。Cmic、Nmic的空间分布具有很高的相似性,呈凸型片状分布,坡中含量高且向两边递减。Pmic表现为明显不同的分布格局,其在坡中上位和洼地含量较高。Cmic/Nmic呈相反的凹形零星斑块状分布。土壤微生物存在着一定的空间格局,受干扰后其含量急剧降低,因此应加强喀斯特原生生态系统的保护。     

Distribution of surface soil mercury of Wuda old mining area,Inner Mongolia,China

In this study, mercury (Hg) concentrations in dustfall and topsoil were investigated. Three hundred forty-four samples were collected, including dustfall and topsoil samples, across an area of ～180 km² in Wuda, China. Dustfall Hg concentration in Wuda ranged from 10 to 6453 ng·g^?1_, with an average of 305 ng·g^?1, and topsoil Hg concentration ranged from 3 to 1537 ng·g^?1, with an average value of 135 ng·g^?1. The average dustfall Hg concentrations in the coalfield, industrial park, and urban areas were 289 ng·g^?1, 809 ng·g^?1, and 160 ng·g^?1, respectively, and the corresponding average topsoil Hg concentrations were 216 ng·g^?1, 242 ng·g^?1, and 91 ng·g^?1. Hg concentrations were significantly higher in the coalfield, industrial park, and urban areas compared with background values for Wuda and China tide soil. The coal Hg concentrations ranged from 273 to 346 ng·g^?1, with an average value of 317 ng·g^?1. Comparison of the Hg concentrations of Wuda coal with other regions and countries, indicated that Hg concentrations were significantly enriched in coal, highlighting that coal is the primary Hg source for Wuda District. While coal fires provided the primary source of Hg, some higher Hg values were caused by factors such as gangue hills and coalfield topography, the use of activated carbon with HgCl₂ as a catalyst in the industrial park, and several coal washeries in wasteland areas. In addition to atmospheric Hg, underground coal seam emissions served as another potential Hg source in the coalfield. The surface soil Hg in the coalfield and industrial park areas should be given closer attention in the future.     

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.     

沙冬青灌丛地的土壤颗粒大小分形维数空间变异性分析

通过土壤颗粒大小分形维数对土壤质地定量分析表明,土壤颗粒大小分形维数与沙粒含量（＞0.1mm）呈显著的线性负相关,与粘粉粒含量（＜0.05mm）呈显著的线性正相关关系（p＜0.0001）,沙粒和粘粉粒含量每增加1﹪,分形维数则降低或升高0.022个单位,沙粒增加导致分形维数的降低和粘粉粒增加导致分形维数升高幅度一致,所以土壤颗粒分形维数可以作为评价土地沙质荒漠化程度的定量指标之一.荒漠地带以沙冬青为优势种的沙生植被地段,地表土壤颗粒粗粒化和50～70cm土层土壤颗粒的细粒化,为该区有限降水的深层渗漏提供了基质,为沙冬青的存活提供了保障,一定程度上支持了一些专家提出的概念模型,验证了粗质土壤质地支持以灌木为主的群落的假说.但从空间变异性分析来看,荒漠区沙冬青群落因地表物质的吹蚀和堆积过程频繁以及灌丛沙堆发育程度引起的分枝形态差异,导致了土壤颗粒含量空间变异尺度并未集中在冠幅范围,并不支持灌丛在沙漠生态系统对降尘等细粒物质拦截所形成的＂沃岛＂作用.正是因为以沙冬青为优势种的沙生植被地段土壤颗粒组成的高度空间异质性,并且空间变异的范围并不局限于灌木冠幅范围和冠幅间的裸地,没有为其它植物种的入侵创造土壤基质条件,才使得沙冬青群落在该区稳定存在,为荒漠残遗植物种--沙冬青的迁地保护和干旱沙区植被恢复过程中合理地利用土壤资源,以避免营林失败等问题提供了理论依据.     

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.     

沙坡头人工固沙植被土壤水分空间异质性

利用传统统计学和地统计学相结合的方法对沙坡头人工固沙植被区0～200 cm 之间的各层土壤水分的空间变异性进行研究.结果表明,1）土壤水分相对变异较大的层是在160～180 cm层和180～200 cm层,变异系数分别为0.72和0.73.表层0～5 cm层的相对变异也较大,变异系数为0.662）半方差函数分析结果表明,各层土壤水分均具有明显的空间变异性,各层土壤水分自相关部分的空间异质性占总空间异质性的程度很高,所占比例在87.7%～99.9%范围内.各层土壤水分的有效变程大小有较大差异,最小值出现在60～80 cm层(7.04 m),最大值出现在20～40 cm层(19.71 m),土壤水分有效变程从表层到深层没有明显的变化规律;3）土壤水分插值图反映出0～140 cm之间相邻各层土壤水分变化较大,140～200 cm各层土壤水分变化较小;4）土壤水分在0°、45°、90°、135°四个方向的半方差函数基本上是一条直线,表明在这四个方向上半方差和距离的相关性较低,土壤水分变化是独立、随机的,是同质性的.     

Spatial heterogeneity of available zinc, copper, and manganese in Xiangcheng tobacco planting fields, Henan province, China

Geostatistical methods were used in combina-tion with geographical information system (GIS) technol-ogy to analyze the spatial distribution characteristics of available zinc, copper, and manganese in the Xiangcheng tobacco planting fields, Henan province, China. Analysis of the isotropic variogram indicated that the Zn semivar-iogram was well described with the Gaussian model, with the distance of spatial dependence being 900.7 m; while the Mn semivariogram was well described with spherical models, with the distance of spatial dependence being 14 060 m; and, the Cu semivariogram was well described with exponential models, with the distance of spatial dependence being 27 860.7 m. Mn and Zn were strongly spatially dependent, with the C0/sill being 0.014 and 0.147 in this given region; while Cu was moderately spatially dependent, with the C0/sill being 0.3528. With the kriging analysis, the spatial distribution maps of contents of these three trace elements in the Xiangcheng tobacco planting regions was drawn with the Arcview software. It was found that the soils with higher content of Mn were mainly distributed in the high mountains of the southern part of the given regions, while the soils with higher content of Cu were mainly distributed in the south, decreasing from the south to the north. The soil with contents of Zn in the range of 0.76-1.33 mg/kg existed in the high mountains of the west and middle parts of the investigated regions, accounting for 76.11% of the whole area.     

基于GIS和地统计学的黄泛区土壤磷空间变异——以周口为例

土壤中的磷是衡量土壤肥力的重要指标,其含量的高低对土壤理化性质、植物生长以及微生物的活动等都有重要影响.本文以周口黄泛区土壤为例,通过土样采集和室内试验分析,运用地统计分析及GIS空间模拟等方法,分析土壤全磷和速效磷的空间分布特征.结果表明: 研究区土壤全磷和速效磷含量比较高,且表层(0～20 cm)含量均高于第二层含量(20～40 cm).两层土壤全磷和速效磷均属于中等程度变异,并且速效磷的变异程度高于全磷;两层土壤全磷为中等程度的各向异性,最适模型为高斯模型,表层具有较强的空间相关性,第二层则具有中等的空间相关性. 两层土壤速效磷的各向异性均较弱,最适模型为线性模型,两层均呈现较弱的空间相关性. 两层全磷含量从西南到东北方向呈现缓慢上升的变异趋势,而从西北到东南方向呈逐渐下降的变异趋势. 表层速效磷含量在西南到东北方向先升后降,在东南到西北方向呈先降后升的变异趋势;第二层速效磷含量在西南到东北方向上呈现先降后升的趋势,而在西北到东南方向则呈上升趋势.表层土壤全磷含量较高,第二层含量属于中等水平;表层速效磷含量较高,而第二层含量较低.土地利用方式、耕作制度和施肥等人为因素是影响该区土壤磷分布趋势和空间变异的主要因素.