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％。     

科尔沁沙质草地植物群落高度空间异质性对不同放牧方式的响应

放牧是影响草地植被空间异质性的重要生物驱动因素。大型草食动物会通过采食、践踏和排泄粪便等方式影响草地植被空间异质性。同时,植物群落高度是重要的草地结构参数,但目前关于不同放牧方式对草地植物群落高度空间异质性的研究较少。该研究基于传统及地统计学方法,设置未放牧(NG)、牛单牧(CG)、羊单牧(SG)、牛羊混牧(MG) 4种处理,探究科尔沁沙质草地植物群落高度空间异质性对不同放牧方式的响应。结果表明:研究样地内植物群落平均高度为SG (38.86 cm)> NG(21.01 cm)> MG (17.29 cm)> CG (13.36 cm)。各处理下变异系数的结果均为中等变异,且变异范围在37.82%–66.97%之间,依次为NG> MG> CG> SG。通过对半方差函数参数进行最适模型拟合, NG、MG、CG、SG 4种处理分别对应球状模型、指数模型、线性模型、线性模型,且结构比大小为MG (82.7%)> NG (80.3%)> SG (40.2%)> CG (39.1%)。此外,采用Kriging插值法和分形维数对研究样地内植物群...     

宁夏东部荒漠草原灌丛引入下土壤水分空间异质性

结合地理信息系统(GIS),运用经典统计学和地统计学方法对宁夏东部荒漠草原人工灌丛引入下0～200 cm土层土壤水分空间异质性进行研究.结果表明: 0～200 cm土层土壤含水量为0.6%～19.0%,均值为4.4%,土壤水分含量较低,变异系数为49.5%～86.3%,属于中等变异.不同土层半变异函数的最佳理论模型分别为:0～60、80～120 cm各层土壤水分符合球状模型,60～80 cm符合指数模型,120～200 cm符合高斯模型.不同土层土壤含水量均呈不同程度的空间相关,0～40、60～80、120～200 cm各层土壤水分的块金系数C₀/(C₀+C)为26.1%～49.9%,为中等程度空间相关;40～60、80～100、100～120 cm各层土壤含水量的块金系数为15.5%～22.1%,具强烈空间相关.0～200 cm不同土层土壤水分含量变程不同,0～20 和 20～40 cm土层变程较大,为37.10～45.18 km,40～200 cm各层土壤含水量的变程较小,为3.58～8.66 km.荒漠草原人工灌丛引入过程中加速土壤水分利用和深层水分消耗,导致土壤水分的空间异质性和破碎化程度加强,且对深层次土壤水分作用更强.     

干旱荒漠区煤矸石山覆土区土壤水分物理性质的空间异质性

基于网格取样(20m×20m),采用经典统计学和地统计学相结合的方法,研究了干旱荒漠区煤矸石山表层(0～5 cm)土壤水分物理性质的空间异质性和分布格局.结果表明:研究区土壤容重、毛管孔隙度、毛管最大持水量、总孔隙度、饱和含水量表现为弱变异,土壤含水率表现为中等变异.除土壤容重的最佳拟合模型为高斯模型外,其余指标的最佳...     

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。     

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。     

黑河下游额济纳绿洲植物群落物种多样性的空间异质性

采用地统计学方法研究了黑河下游额济纳绿洲物种多样性的空间异质性.结果表明:Margalef丰富度指数(Ma)、Shannon多样性指数(H')、Simpson多样性指数(Ds)和Pielou均匀度指数(J')均服从正态分布,变异系数(CV)为55.8%～67.8%,均属中等变异;Ma和H'符合指数模型,Ds和J'符合球体模型;H'的空间变异程度最高,其次是Ma和J',Ds最小;在变程范围内,各物种多样性指数空间变异的结构性因子占主导地位,所占比例为81.1%～93.0%.各多样性指数沿河流方向的格局变化明显,绿洲核心区达来呼布镇(42°N,101°E)附近为显著高值区,在100°—101°E和102°—102°30'E的带状范围内呈明显的低值区,主要包括东、西戈壁及巴丹吉林沙漠腹地.     

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。     

鄂尔多斯草地退化过程中植被地上生物量空间分布的异质性

应用地统计学方法分析研究了鄂尔多斯草地荒漠化过程中植被地上生物量空间分布的异质性。发现从本氏针茅(Stipa bungeana)、本氏针茅 油蒿(Artemisia ordosicn)、油蒿、油蒿 牛心朴子(cynanchum komarovii)、牛心朴子群落的5个退化系列群落中,植被地上生物量空间格局异质化程度及其相关范围变化非常明显。变异函数的基台值(C0 C)在5个退化群落中的变化表明,在本氏针茅群落中,植被地上生物量空间分布异质性较低(0．48),本氏针茅 油蒿群落增强(19．47),油蒿群落显著增强(1522),油蒿 牛心朴子群落减弱(171．6),牛心朴子群落显著减弱(4．164)。变异函数的相关范围(A0)表明,在本氏针茅群落空间相关范围较小(53．9cm),本氏针茅 油蒿群落增加(77．8cm),油蒿群落减小(51．7cm),油蒿 牛心朴子群落增加(62．9cm),牛心朴子群落增加(94．6cm)。空间变异比分析表明,由空间自相关因素引起的空间异质性占主要部分(74．2％～80．7％)。空间分布格局图(Kriging map)分析进一步显示,退化群落中植被地上生物量格局变化显著。从本氏针茅群落退化到油蒿群落的中度荒漠化过程中,植被地上生物量空间分布的异质性的增强。由油蒿群落退化到牛心朴子群落的严重荒漠化过程中,植被地上生物量空间分布的异质性减弱。     

浑善达克沙地小叶锦鸡儿灌丛的空间异质性

豆科锦鸡儿属(C arag ana)植物因其可以生物固氮而在草原生态系统中具有特殊的地位。定量分析小叶锦鸡儿(C arag anam icrophy lla)灌丛在浑善达克沙地不同生境条件下的分布格局,有助于理解植被与土壤养分循环之间的关系和合理制定退化沙地的恢复对策。采用地统计学中的半方差分析和分形分析两种方法研究了浑善达克沙地小叶锦鸡儿灌丛的空间分布格局,分析了不同生境中小叶锦鸡儿灌丛的植被、土壤水分和养分间的相关性。结果表明:(1)小叶锦鸡儿灌丛在3种生境条件下(滩地、固定沙丘和半固定沙丘)的盖度、土壤有机质和全氮的空间分布符合球状模型,空间自相关显著;(2)土壤pH值在滩地和固定沙丘的空间分布符合球状模型且空间自相关显著,但在半固定沙丘空间自相关不显著;(3)土壤水分在3种生境中的空间分布都符合线性模型,空间自相关显著。(4)植被的变异尺度(变程)小于各个土壤要素的变异尺度。植被(小叶锦鸡儿灌丛)的分布和形成过程决定了土壤养分的分布和形成过程。当地的小叶锦鸡儿灌丛在养分“沃岛”现象的形成中起了重要作用,合理的利用和布局当地的小叶锦鸡儿灌丛的分布,可以更加有效地补充草地生态系统的养分,从而有利于加快生态系统的恢复进程。     

基于地统计学的退化草地狼毒种群土壤种子库空间异质性

土壤种子库作为植被天然更新的物质基础,其空间异质性对于认识种群繁殖更新机制具有重要意义。利用野外调查和地统计学方法,设置4个草地退化梯度,研究了祁连山北坡狼毒种群土壤种子库空间异质性及其与地上植被的关系。结果表明:4个退化梯度草地土壤种子库的半变异函数模型均为非线性模型,表现为聚集分布;随着天然草地退化程度加剧,狼毒种群土壤种子库的密度与变程不断增大、基台值与结构比呈"U"型变化趋势,其中76.88%~93.75%的空间异质性是由空间自相关引起;在未退化和重度退化草地地上植被密度与土壤种子库密度呈正相关,在轻度和中度退化草地中地上植被密度与土壤种子库密度之间未呈现相关性。在草地退化演替过程中,土壤种子库空间分布主要受地上植被等结构性因素影响,而放牧等干扰因素也在一定程度上降低了空间自相关性。     

Spatial heterogeneity in a grassland community: Use of power law

A new regression analysis was proposed to evaluate the degree of spatial heterogeneity for individual species comprising a plant grassland community. The weighted average of the heterogeneity value of all the species comprising the community provides a measure of community-level heterogeneity. A field survey was carried out, as an example, in order to analyze the spatial heterogeneity of a pasture with grazing cows, using 100 quadrats 50 cm × 50 cm, each of which was divided into four smaller quadrats 25 cm × 25 cm, on a 50 m long line-transect. The frequency of occurrence for all the species in each small quadrat was recorded. The regression associated with the ratio of the theoretical and observed variances of occurence counts was used to analyse the frequency distribution of species in a pasture community. A good fit to the regression for the whole community was obtained. These results indicate that (i) each species in the example was distributed more heterogeneously than a random pattern; and (ii) the regression could well describe the spatial heterogeneity of the grassland plant community. In most of the observed species, spatial heterogeneity is often characterized by species-specific propagation traits and the architecture of plant bodies. Thus, the spatial patterns of a grassland community can be evaluated in detail by this power-law approach. This measure is suitable for field surveys and comparative studies of grassland communities, and for other plant communities that are generally short in height.     

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。     

海南尖峰岭热带山地雨林土壤有机碳密度空间分布特征

森林土壤有机碳是陆地碳库的重要组成部分,在碳循环中有着重要的作用。研究热带雨林土壤性质的空间异质性对于深入分析热带雨林植被分布格局与土壤的关系,促进热带雨林的保护等具有重要指导意义。在海南岛尖峰岭热带山地雨林60 hm2大样地内采用野外布点采样、实验室测定和地统计学分析相结合的方法,定量研究了土壤有机碳密度在局域范围内的空间异质性及分布特征。研究结果表明:(1)A(0—10 cm)、B(10—30 cm)、C(30—60 cm)3层土壤有机碳平均密度分别为2.699、2.782、2.434 kg/m2,A、B两层差异性不显著,与C层差异性显著(P0.05);(2)不同层次土壤有机碳密度模型交叉验证结果表明:A层拟合的半方差函数最适模型为指数模型,B、C两层为球状模型;3层土壤有机碳密度的变程分别为:54.2、70.9、97.2 m;块金值与基台值比值分别为:0.512、0.708、0.882,表明A、B两层属中等程度变异,C层具有较大的块金值,属于弱变异,说明在小尺度范围具有更明显的空间异质性,也说明不同层次土壤有机碳密度具有不同程度的空间自相关性;Person相关性分析表明不同层次土壤有机碳密度之间具有不同的相关性:A层与B层及C层之间的相关性要小于B层和C层之间的相关性,说明热带雨林中土壤有机碳密度表层与下层受到不同生态过程的控制。(3)普通克里格插值及绘制的空间分布轮廓图表明:在研究尺度上A、B两层不同深度的土壤有机碳密度的空间分布具有一定的一致性,空间异质性明显,呈斑块状分布;C层空间异质性较弱,具有一定的连续性,呈条带状分布;(4)地形引起的水热分配是影响不同层次土壤有机碳密度空间分布格局的一个重要因素。     

Spatial variability of arbuscular mycorrhizal fungal spores in two natural plant communities

Geostatistical techniques were used to assess the spatial patterns of spores of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) in soils from two contrasting plant communities: a salt marsh containing only arbuscular mycorrhizal and non-mycorrhizal plants in a distinct clumped distribution pattern and a maquis with different types of mycorrhiza where most plants were relatively randomly distributed. Also evaluated was the relationship between the spatial distribution of spores and AM plant distribution and soil properties. A nested sampling scheme was applied in both sites with sample cores taken from nested grids. Spores of AMF and soil characteristics (organic matter and moisture) were quantified in each core, and core sample location was related to plant location. Semivariograms for spore density indicated strong spatial autocorrelation and a patchy distribution within both sites for all AM fungal genera found. However, the patch size differed between the two plant communities and AM fungal genera. In the salt marsh, AM fungal spore distribution was correlated with distance to AM plants and projected stand area of AM plants. In maquis, spatial AM fungal spore distribution was correlated with organic matter. These results suggest that spore distribution of AMF varied between the two plant communities according to plant distribution and soil properties.