南四湖区农田土壤有机质和微量元素空间分布特征及影响因素

基于地统计学和GIS技术相结合的方法,研究了南四湖区农田土壤有机质和微量元素的空间分布特征及其影响因素。结果表明,土壤有机质和微量元素均属中等变异程度,除硼符合正态分布外,其余土壤属性均符合对数正态分布。结构分析表明,除硼为纯块金效应外,土壤有机质和其它微量元素空间自相关性较强,其中结构性因素起主导作用。克里格插值结果表明,土壤有机质分布总体趋势为由北向南逐渐降低,锰、铜、锌分布总体趋势为中部高,南北两端低。影响因素分析表明,土壤类型、耕层质地、坡度、土地利用类型和地貌类型对土壤有机质均有显著影响。土壤类型主要是由于成土母质的差异影响土壤有机质的高低与分布,随质地由砂变粘、坡度由低变高,土壤有机质含量逐步升高,田间管理水平的差异是造成不同土地利用类型下土壤有机质含量差异的主要原因。微量元素中,除硼不受影响外,铁、锰、铜和锌与土壤类型、耕层质地、坡度、土地利用类型和地貌类型密切相关。     

长春城市森林绿地土壤肥力评价

以长春城市森林绿地为研究对象,测定9种土壤指标并参照全国第二次土壤普查分级标准对长春城市森林绿地土壤整体特征进行评级,采用内梅罗指数法分析长春城市森林绿地不同林型、行政区、环路土壤肥力,结合ArcG IS分析长春城市森林绿地土壤养分空间分布特征,以期对长春城市森林建设提供依据和建议。对比全国第二次土壤普查所确定的分类等级(6等级),土壤有机质平均含量(34.51 g/kg)及其空间分布(大部分区域30 g/kg)达到了2级、含量高的水平;全氮(均值1.37 g/kg)、碱解氮(均值133.04 mg/kg)、速效磷(均值38.47 mg/kg)及其空间分布均达到了3级以上水平;全钾(均值58.7 g/kg)和速效钾(均值255.85 mg/kg)及其空间分布达到1级、含量很高的水平;全磷平均含量0.51 g/kg,空间上大部分区域集中在0.4—0.6g/kg,为4级、含量中下水平。土壤pH为5.43—8.89,容重为1.11—1.62 g/cm~3。内梅罗综合肥力指数分析表明长春城市多数区域处于1.5—1.8之间,处于中等水平(4级制中排第3级)。不同林型间差异主要表现在pH、全氮、全磷和碱解氮(P0.05),不同环路间差异主要在pH、有机质和全磷(P0.05),而不同行政区间差异指标最多,为有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷和pH(P0.05)。综合肥力指数显示:景观林单位附属林=农田防护林道路林,绿园区朝阳区南关区二道区宽城区,1环3=4环2环4环外。根据以上结果,可采取疏松土壤、枯枝落叶沤肥、增施氮磷有机肥而控制钾肥、种植固氮耐低磷植物等措施推进长春城市森林建设,提升城市植被生态服务功能。     

江苏省土壤有机质变异及其主要影响因素

土壤有机质在陆地生态系统中具有重要作用,是估算土壤碳储量、评价土壤肥力和质量的重要指标。从省域尺度上分析土壤有机质的分布和变异,及其影响因素,对节能减排和土壤的可持续利用具有重要的指导意义。以江苏省第二次土壤普查的1519个土壤剖面数据为基础,分析了江苏省表层(0-20 cm)土壤有机质分布、变异及其影响因素。结果表明,全省土壤有机质平均含量为(16.55±8.49) g/kg,变异系数为51.36%,属中等变异水平。不同土壤类型有机质含量差异较大,沼泽土最高,为31.60 g/kg,棕壤最低,为8.69 g/kg;自然土壤的有机质含量变异程度大于耕作土壤。年均温、年均降雨量、成土母质、土地利用、土壤质地和土壤pH对全省土壤有机质含量变异的综合能解释能力为52.6%。土壤质地和年均温是有机质含量变异的主要影响因素,土壤质地对其变异的影响大于年均温,二者能够独立解释其变异的32.0%和23.4%。     

浙江清凉峰自然保护区土壤肥力指标空间变异及其影响因素

为了探究清凉峰自然保护区内华南野生梅花鹿主要栖息地千顷塘的土壤肥力指标的空间变异规律及其相关影响因子,采用经典统计学和地统计学方法对千顷塘土壤pH、有机质、全磷、全氮、全钾含量进行了系统分析,并探讨了其主要影响因子。结果显示：千顷塘保护区内土壤整体呈酸性,区域内有机质、全磷、全氮、全钾含量均值分别为72.44、0.45、1.91、23.16 g/kg,所有指标均呈现中等程度变异。半方差分析结果表明,指数模型为pH、全磷、全氮、全钾的最佳拟合模型,球状模型为有机质最佳拟合模型,pH、全磷、全钾空间自相关强烈,显示其空间变异主要受结构性因素影响,有机质和全氮空间自相关程度中等,说明随机因素存在一定影响。全局Moran′s I指数检验结果显示,有机质、全磷和全氮存在显著空间自相关,在空间上呈现聚集分布。所有肥力指标的空间分布较为连贯,条带状分布特征显著,总体呈现由边缘向中间降低趋势;相关性分析显示,土壤有机质、全磷、全氮、全钾与海拔、容重和植被类型呈显著相关性;回归分析表明,在所有环境因子中,容重对各类元素的方差解释最大,是影响千顷塘土壤肥力因子空间异质性的主控因素。研究可为南方丘陵地区人为...     

广东土壤有机碳储量及空间分布特征

根据广东省第2次土壤普查资料,采用GIS技术估算广东省土壤有机碳储量及空问分布规律,结果表明,广东省陆地土壤有机碳储量约为17．52×10^8t．砖红壤、红壤和赤红壤的土壤有机碳密度分别为8．83、10．31和9．15kg·m^-2,略低于全国的平均水平,三者占广东省土壤面积的67．91％;广东省黄壤和水稻土的有机碳密度分别为12．08和12．17kg·m^-2,高于全国平均水平;广东省平均土壤碳密度为10．44kg·m^-2．土壤有机碳密度总的分布规律是东南沿海地区高于粤北山区,其中粤北和粤中土壤有机碳密度为5～10kg·m^-2,粤东的沿海地区土壤有机碳密度为10～15kg·m^-2,二者合计占全省土壤面积的89．24％;土壤有机碳密度主要在5～15kg·m^-2范围内变动．     

新疆艾比湖流域土壤有机质的空间分布特征及其影响因素

根据新疆艾比湖流域土壤有机质(SOM)数据,分析了土壤质地、植被群落类型和土壤剖面深度3个因素对SOM含量的影响,进一步研究了流域内有机质在不同土壤深度的空间分布特征及其沿土壤剖面深度垂直分布的空间异质性。结果表明:植被群落类型显著影响SOM含量,而土壤质地和深度对有机质总体分布水平影响不显著;随土壤深度变化有机质分布呈现不同的空间变异特征,流域内0—80 cm土壤有机质高含量区域与低含量区域斑块化分布呈现孔穴特征,但在80—120 cm土壤有机质含量变化较为连续,呈现流域东、西两端高而中间低的分布特征;有机质沿土壤深度垂直分布模式在流域内表现出分异特征,流域中部SOM随土壤深度增加而降低,SOM含量从0—20 cm浅层土壤的2.85 g/kg降至100—120 cm深层土壤的1.51 g/kg;但在流域东部和西部SOM随土壤深度增加呈升高趋势,流域西部SOM含量从0—20 cm土壤的1.80 g/kg大幅增加至100—120cm土壤的6.61 g/kg,流域东部SOM含量则从0—20 cm土壤的1.04 g/kg逐步增至100—120 cm土壤的2.86g/kg。艾比湖流域有机质在浅层和深层土壤不同的空间分布特征与干旱区绿洲生态景观斑块化分异特征和植被根际沉积特点密切相关,流域内土壤剖面成土演化的空间异质性对有机质沿土壤深度垂直分布的空间变异性有显著制约。     

黄土高原小流域土壤pH、阳离子交换量和有机质分布特征

通过野外调查采样和室内分析,研究了黄土高原小流域土壤pH、阳离子交换量（cation exchange capacity,CEC）和有机质的分布特征及其与土地利用方式、地形条件和土壤类型的关系.结果表明：黄土高原小流域土壤pH、CEC和有机质分别介于7.7～8.6、11.9～28.7 cmol·kg^-1和3.0～27.9 g·kg^-1,分别服从正态分布、对数正态分布和负二项分布.3种土壤性质随地形、土地利用方式和土壤类型的不同差异很大.不同土地利用方式下,土壤有机质和CEC以林地、草地和农田较高,果园较低;pH则以林地较低,其他利用方式较高;不同地形条件下,3种土壤性质均呈塬面和坡地大于沟道和梯田的趋势;不同类型土壤中,有机质和CEC以黑垆土和红土较高,pH则以黄绵土较高.整体上,土壤有机质和CEC呈现出相似的变化趋势,而pH的分布特征则与之相反.     

禹城市耕地土壤盐分与有机质的指示克里格分析

针对目前黄淮海平原盐渍土改良区存在的土壤盐碱、瘠薄等障碍问题,以该区域典型县域禹城市为研究对象,综合运用GIS和非参数地质统计学的指示克立格法,对0-20 cm深度的耕地土壤盐分和有机质的空间变异性进行了分析,并给出了土壤盐分和有机质满足一定阀值条件的概率分布图。结果表明,土壤盐分和有机质采用指示克里格方法都可以获得较为稳健的变异函数;受结构性因素与随机性因素共同影响,它们的指示半方差均表现为中等强度的空间自相关性,且单元指示克里格与多元指示克里格插值结果表明,土壤盐分、有机质的概率分布存在空间上的规律性与相似性;在空间分布上,研究区域土壤盐分含量高和有机质含量低的高概率区域主要分布在西北部的张庄镇、西部的房寺镇以及南部的莒镇乡等地区,该区域有一定的次生盐渍化风险;而土壤盐分含量高和有机质含量低的低概率分布区域主要分在徒骇河流经的河滩高地,土壤类型为褐土化潮土,是研究区域的主要高产区,基本无盐渍化。研究获取的综合指示概率分布图和概率风险评价对土壤可持续利用管理具有重要意义,为区域土壤质量的提高和土壤障碍因子消减提供参考。     

废弃盐田复垦利用后土壤盐分与有机质含量空间变异特征

针对目前莱州湾南岸废弃盐田复垦过程中存在的土壤盐碱、瘠薄等障碍问题,以该区两个典型复垦地块为研究对象,综合运用经典统计学和地质统计学的克立格法,研究不同复垦年限下各层土壤盐分和表层土壤有机质的空间变异性,对二者进行相关性分析,并绘制了各土层盐分和表层土壤有机质含量的空间分布图。结果表明:两个区域各层土壤含盐量较高,均超过1g/kg;受复垦年限、土地平整水平和施肥等人为复垦措施影响,二区土壤含盐量明显低于一区;两个区域土壤有机质含量普遍较低,其中一区为4.37g/kg,二区为3.66g/kg;两个区域各层土壤含盐量和表层土壤有机质变异系数在32.79%—83.83%之间,在水平方向上呈中等变异强度;相关性分析结果表明各层土壤含盐量与有机质含量均呈极显著负相关;各土层土壤含盐量和有机质含量的块基比均小于25%,表明二者具有强烈的空间相关性;空间自相关距离最小为440m,超过采样间距(最小为160m),表明采样间距设置合理;Kriging插值结果表明两个区域土壤含盐量和有机质含量呈条带状分布;一区土壤含盐量以中部为高值区逐渐向南北部降低,二区土壤含盐量则以东南部最低,逐渐向西北部高值区过渡;一区土壤有机质含量表现为中部低南北部较高,二区则为东南部最高,中北部含量较低。研究结果为后期高含盐量的水盐运移模拟研究提供初步论证,也为盐田复垦区盐渍土的合理分区,改良利用和科学管理提供了技术支撑。     

石栎-青冈常绿阔叶林土壤有机碳和全氮空间变异特征

在1hm2(100 m×100 m)石栎(Lithocarpus glaber)-青冈(Cyclobalanopsis glauca)常绿阔叶林内100个10 m×10 m小样方的中心位置,按0—10 cm、10—20 cm和20—30 cm土层采集土壤样品,测定土壤有机碳(C)和全氮(N)含量。基于区域化变量理论和地质统计软件(GS+Version 9)的空间分析功能,应用地统计学的半方差函数定量研究该常绿阔叶林土壤有机C和全N的空间变异特征。结果表明:该林地土壤有机C含量平均值为18.61 g/kg,变化范围为9.53—39.40 g/kg,全N含量平均值为1.63g/kg,变化范围为0.73—3.32 g/kg。土壤有机C半方差函数的理论模型符合球状模型,全N半方差函数的理论模型符合高斯模型。土壤有机C和全N的空间异质性主要是由结构性因素引起的,且空间自相关程度均为中等程度。分形维数反映了有机C和全N空间格局差异及尺度依赖特征,有机C分形维数较大,空间格局比全N略为复杂。采用Kriging插值方法,1hm2森林内土壤有机C和全N具有相似的空间分布格局,呈现明显的条带状和斑块状的梯度变化。土壤有机C含量与海拔、凹凸度呈负相关,但相关性不显著,与林地凋落物量呈极显著正相关。土壤全N含量与海拔、凹凸度呈显著负相关,与林地凋落物量呈正相关,反映出土壤N的淋溶特性。     

香榧主产区林地土壤养分空间异质性及其肥力评价

选取浙江省香榧(Torreya grandis cv.Merrillii)主产区为研究对象,系统采集表层土壤(0—20 cm)样品121个,基于地统计学及Moran′s I等空间分析方法揭示土壤养分的空间异质性,估算了香榧林地土壤综合肥力并分析其影响因素。结果表明:研究区土壤pH较低,有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量较高,平均含量分别为4.91、30.60 g/kg、136.77 mg/kg、15.02 mg/kg、153.42 mg/kg;基于半方差函数分析得出,土壤pH和养分要素属于中等空间相关性,其中pH的变程最小为3.29 km,有机质、碱解氮、有效磷和速效钾的变程分别为8.52、5.84、8.82、6.49 km;克里格空间插值和局部Moran′s I指数结果揭示土壤pH、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾均存在明显的空间分布格局和局部空间聚集现象,土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾低值区主要分布在诸暨市和东阳市,高值区主要分布在柯桥区和嵊州市,而pH的空间分布格局与之相反;诸暨市和东阳市部分地区土壤综合肥力指数较低,而其他区域的土壤肥力水平较高。总体上,浙江省香榧主产区土壤酸化以及养分失衡现象较为严重,尤其是速效钾含量过高。从相关性分析结果来看,环境变量对香榧林地土壤养分的影响较小,而林龄对土壤pH和养分的影响较大。可见,研究区土壤养分受人为活动影响明显。因此,需根据实际情况,改善林农的施肥管理方式,调整施肥数量和结构并开展土壤酸性改良,因地制宜制定区域施肥规划。     

内蒙古自治区土壤有机碳、氮蓄积量的空间特征

采用全国策二次土壤普查中内蒙古自治区的典型土种剖面资料,在剖面深度的基础上,用地统计学和地理信息系统(GIS)方法,分别按土壤类型和土地覆被类型计算了土壤有机碳、氮密度,分析了内蒙古自治区土壤有机碳、氮蓄积量的空间分布特征,探讨了土壤有机碳、氮蓄积量与主要气候要素的关系．结果表明,内蒙古自治区土壤有机碳密度处于3．24-43．24kg·m^-3之间,土壤有机氮密度处于269．56-3085．60g·m^-3之间,土壤碳、氮比(C／N)大致在4．46-17．13之间．土壤有机碳、氮密度与温度呈负相关,相关系数分别为0．557和0．460(n＝245);与年均降水量呈正相关,但相关性不是很强,相关系数分别为0．285和0．203．从内蒙古自治区东北地区到西南地区,土壤有机碳、氮蓄积量随着温度递升和降水量递减呈现降低的趋势。     

晋中市土壤养分空间分布与影响因子的相关性

土壤养分是土壤肥力的基础,掌握其含量及分布特征对科学施肥具有重要意义。为此,运用ArcGIS技术与相关分析,研究了山西省晋中市主要土壤养分的空间分布规律,及其与海拔、用地类型间的关系。结果表明:(1)晋中市pH值平均为7.97,土壤整体呈碱性;土壤养分含量在不同的区县中差异较大。(2)研究区表层土壤SOM、TN、TP和TK平均含量分别是1.42%、0.08%、0.07%、1.97%,依据国家土壤第二次普查的养分分级标准,晋中市的表层土壤SOM、TN、TP含量偏低,平均水平分别为四级、四级、五级,而TK含量较高,平均水平为三级。(3)随着海拔的增高,土壤SOM平均含量呈先增加后减少的趋势,TN平均含量明显增加,而土壤TP和TK的平均含量变化趋势不明显。(4)用地类型与土壤养分的相关性分析表明,海拔733—1500m范围内,耕地的SOM、TN、TP平均含量均明显高于林地、未利用地和自然保护区,而TK平均含量明显低于其他用地类型;在海拔高于1500 m的耕地中SOM、TN、TP平均含量均低于其他用地类型。在样点全部覆盖的海拔范围内,海拔与TN含量呈极显著正相关,与SOM、TP和TK的相关性未达显著水平。     

Multi-scale variability in tropical soil nutrients following land-cover change

The effects of land-cover change on soil properties have reached regional proportions in the southwestern Amazon, and can be detected in their patterns at the scale of hundreds of thousands of square kilometers. Spatial analysis of an extensive soil profile database revealed four nested spatial scales at which different patterns in soil properties occur: <3, <10, <68, and >68 km. The shortest scales account for the majority of the spatial variability in the biogeochemically important properties (phosphorus, nitrogen, organic carbon), while the longest scales explain the most for pedologic properties (pH, aluminum, percent clay and sand). The magnitude and sign of correlations among soil properties changed with scale, indicating major shifts in distribution and soil dynamics depending on the scale of observation and analysis. Precipitation, substrate composition, topography, and biological influences vary over large areas, leading to variable distribution of soil properties, and complicating the evaluation of the effect of deforestation on biogeochemical cycling. We modeled the relationships among scale-specific patterns in soil properties and the soil forming state factors to tease out the relative impact of changing land cover. Soil property short-scale variability corresponded with the distribution of land cover and terrain attributes, medium scale variation with geology and state soil map classifications, and long scale with geology and precipitation. The strength of these relationships may be partially attributable to the resolution of the maps used as proxies for the soil forming factors. Land-cover change has already left a discernable imprint on broad-scale soil nutrient patterns, although it is still not the dominant process.     

黄土丘陵区林草景观界面雨后土壤水分空间变异规律

对黄土丘陵区刺槐林-草地景观界面上雨后土壤表层(0～10 cm)和亚表层(10～20 cm)水分的空间变异规律进行了研究.经典统计学分析表明,草地两层的土壤含水量分别高于林地;林草界面两层的土壤含水量均为弱变异程度,并具有明显的生态梯度.移动窗口法分析表明,林草界面对土壤表层和亚表层的水分影响范围为边界两侧4 m、3 m,影响域分别为8 m、6m.地统计学分析表明,草地两层土壤含水量空间分布均表现为纯块金效应,林地两层均可拟合成线性模型,而林草界面两层均可拟合成球状模型;林草界面土壤表层、亚表层水分空间依赖性和空间自相关较强,其空间结构异质性明显高于林地和草地.克立格制图描述的林草界面土壤水分的空间分布格局为从边界处向两侧的一定距离范围内,土壤含水量呈条带状分布,而在较远的距离,水分的空间分布呈现出几个明显的斑块状.     

A Comparative Assessment of the Influences of Human Impacts on Soil Cd Concentrations Based on Stepwise Linear Regression,Classification and Regression Tree,and Random Forest Models

Soil cadmium (Cd) contamination has attracted a great deal of attention because of its detrimental effects on animals and humans. This study aimed to develop and compare the performances of stepwise linear regression (SLR), classification and regression tree (CART) and random forest (RF) models in the prediction and mapping of the spatial distribution of soil Cd and to identify likely sources of Cd accumulation in Fuyang County, eastern China. Soil Cd data from 276 topsoil (0–20 cm) samples were collected and randomly divided into calibration (222 samples) and validation datasets (54 samples). Auxiliary data, including detailed land use information, soil organic matter, soil pH, and topographic data, were incorporated into the models to simulate the soil Cd concentrations and further identify the main factors influencing soil Cd variation. The predictive models for soil Cd concentration exhibited acceptable overall accuracies (72.22% for SLR, 70.37% for CART, and 75.93% for RF). The SLR model exhibited the largest predicted deviation, with a mean error (ME) of 0.074 mg/kg, a mean absolute error (MAE) of 0.160 mg/kg, and a root mean squared error (RMSE) of 0.274 mg/kg, and the RF model produced the results closest to the observed values, with an ME of 0.002 mg/kg, an MAE of 0.132 mg/kg, and an RMSE of 0.198 mg/kg. The RF model also exhibited the greatest R² value (0.772). The CART model predictions closely followed, with ME, MAE, RMSE, and R² values of 0.013 mg/kg, 0.154 mg/kg, 0.230 mg/kg and 0.644, respectively. The three prediction maps generally exhibited similar and realistic spatial patterns of soil Cd contamination. The heavily Cd-affected areas were primarily located in the alluvial valley plain of the Fuchun River and its tributaries because of the dramatic industrialization and urbanization processes that have occurred there. The most important variable for explaining high levels of soil Cd accumulation was the presence of metal smelting industries. The good performance of the RF model was attributable to its ability to handle the non-linear and hierarchical relationships between soil Cd and environmental variables. These results confirm that the RF approach is promising for the prediction and spatial distribution mapping of soil Cd at the regional scale.     

Soil Properties and their Spatial Pattern in a Degraded Sandy Grassland under Post-grazing Restoration, Inner Mongolia, Northern China

In this study, we use classical and geostatistical methods to identify characteristics of some selected soil properties including soil particle size distribution, soil organic carbon, total nitrogen, pH and electrical conductivity and their spatial variation in a 5-year recovery degraded sandy grassland after two different grazing intensity disturbance: post-heavy-grazing restoration grassland (HGR) and post-moderately grazing restoration grassland (MGR), respectively, in Horqin steppe, Inner Mongolia, northern China. The objective was to examine effect of grazing intensity on spatial heterogeneity of soil properties. One hundred soil samples were taken from the soil layer 0–15 cm in depth of a grid of 10 m×10 m under each treatment. The results showed that soil fine fractions (very fine sand, 0.1–0.05 mm and silt + clay, <0.05 mm), soil organic carbon and total nitrogen concentrations were significant lower and their coefficients of variation significant higher under the HGR than under the MGR. Geostatistical analysis of soil heterogeneity revealed that soil particle size fractions, organic carbon and total nitrogen showed different degree of spatial dependence with exponential or spherical semivariograms on the scale measured under HGR and MGR. The spatial structured variance account for a large proportion of the sample variance in HGR plot ranging from 88% to 97% for soil particle fractions, organic C and total N, however, except for organic C (88.8%), the structured variance only account for 50% of the sample variance for soil particle fractions and total N in the MGR plot. The ranges of spatial autocorrelation for coarse-fine sand, very fine sand, silt + clay, organic C and total N were 13.7 m, 15.8 m, 15.2 m, 22.2 m and 21.9 m in HGR plot, respectively, and was smaller than in MGR plot with the corresponding distance of 350 m, 144.6 m, 45.7 m, 27.3 m and 30.3 m, respectively. This suggested that overgrazing resulted in an increase in soil heterogeneity. Soil organic C and total N were associated closely with soil particle fractions, and the kriging-interpolated maps showed that the spatial distribution of soil organic C and total N corresponded to the distribution patterns of soil particle fractions, indicating that high degree of spatial heterogeneity in soil properties was linked to the distribution of vegetative and bare sand patches. The results suggested that the degree of soil heterogeneity at field scale can be used as an index for indicating the extent of grassland desertification. Also, the changes in soil heterogeneity may in turn influence vegetative succession and restoration process of degraded sandy grassland ecosystem.     

鼎湖山土壤有机质δ13C时空分异机制

根据鼎湖山若干海拔部位土壤剖面薄层取样样品有机质含量、¹⁴C测年及δ¹³C结果,研究土壤有机质δ¹³C时空分异机制.结果表明,不同海拔土壤剖面有机质δ¹³C深度特征受控于剖面发育进程,与有机质组成及其分解过程密切相关.植被枯落物成为表土层有机质以及表土层被埋藏后的有机质更新过程,均存在碳同位素分馏效应,有机质δ¹³C显著增大.相对于地表植被枯落物δ¹³C,表土层有机质δ¹³C增幅取决于表土有机质更新速率.表土有机质δ¹³C与植被枯落物δ¹³C均随海拔升高而增大,说明植被构成随海拔升高呈规律性变化.这与鼎湖山植被的垂直分布一致.不同海拔土壤剖面有机质δ¹³C深度特征类似,有机质含量深度特征一致,有机质¹⁴C表观年龄自上向下增加.这是剖面发育过程中有机质不断更新的结果.土壤剖面有机质δ¹³C最大值深度与¹⁴C弹穿透深度的成因和大小不同,均反映地貌与地表植被对有机碳同位素深度分布的控制.     

长白山原始阔叶红松林土壤有机质组分小尺度空间异质性

土壤有机质(SOM)对于维持生态系统生产力具有非常重要的意义,有机质的组成、空间分布和空间关联性是影响和控制诸多生态系统过程的重要因素。应用地统计学方法,对长白山原始阔叶红松林局部尺度内0—20 cm土壤有机质与活性有机质的空间异质性进行了研究,并通过交叉半方差分析探讨了二者之间的相关性。研究结果表明:(1)总体上来说,土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、颗粒态有机碳(POC)和颗粒态有机氮(PON)空间异质性较小;而土壤微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)和表层(0—10 cm)溶解性有机碳(DOC)的空间异质性较大;(2)SOC、TN、MBC、DOC、POC和PON随着深度的增加空间自相关性增加;而溶解性有机氮(DON)的空间自相关性随深度的增加变化不大;(3)SOC与TN在表层和下层(10—20 cm)均存在空间上的正相关关系;(4)SOC、TN在表层和下层分别与MBC、MBN、DOC、DON和POC呈空间上的正相关性,但是与PON之间的空间相关关系较差;(5)不同土层深度的土壤活性有机质之间的相关关系存在差异。在表层,除POC,PON外,其余土壤活性有机质组分在空间上两两相关;但是随着土壤深度的增加,活性有机质变量之间在空间上两两相关。研究结果表明土壤有机质组分在长白山原始阔叶红松林小尺度内存在不同空间异质性和空间关联性,这为人们更好的理解森林生态系统功能(如土壤养分循环)提供了重要的理论依据。     

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。