汉江小流域土壤氮素空间分布特征及影响因素

氮素是土壤中不可或缺的营养元素之一,对植物生长具有至关重要的作用。利用网格采样法(30m×30m)和典型样地取样法在汉江余姐河小流域进行土样采集,每个样点分为3层A1(0—20cm),A2(20—40cm),A3(40—60cm),分别测定其土壤全氮、土壤铵态氮和土壤硝态氮含量。研究了土壤氮素的空间异质性、氮素的组成比例以及不同土地利用类型下土壤全氮、铵态氮和硝态氮与环境因子间的相关关系,并且分析了不同形态氮素间的相互关系。结果表明:土壤氮素的空间变异性为土壤硝态氮土壤铵态氮土壤全氮;土壤全氮与硝态氮在A1土层为强空间相关性,在A2,A3层为中等程度的空间相关性,土壤铵态氮在各土层均表现为中等空间相关性;农地、林地、草地对全氮储量的贡献依次增大;相较于林地草地,农地对铵态氮储量的贡献最大;而草地对硝态氮储量的贡献在三种土地利用中最大;不同土地利用类型中,农地的氮素空间分布主要与土壤粒径具有相关性,而与地形因子(坡度、坡向等)相关性较小;林地的氮素空间分布主要与地形因子相关性较高,草地介于两者之间;在流域内增加草地林地面积,在流域出口处布设林草地等措施可以减少流域土壤氮素的流失。     

基于地统计学的土壤氮素与pH的空间变异性研究

以太湖流域典型水稻土(白土)为例,运用地统计学方法分析了田间尺度不同土层土壤全氮、硝态氮和铵态氮以及pH的空间变异规律。结果表明,全氮、硝态氮和铵态氮的含量随深度的增加而减少;硝态氮、铵态氮的变异程度较大。土壤pH与硝态氮的空间分布格局极为相似,说明它们之间空间相关性较强。对研究区的土壤氮素和pH进行了克里格插值与绘图,并分析了各种氮素和pH的空间分布格局。研究土壤氮素和pH的空间变异,对研究区合理施肥与农田生态环境保护具有重要的指导意义。     

黄土高原王东沟小流域土壤表层氮的空间分布

以黄土高原王东沟小流域为研究对象,分析了小流域地貌单元和土地利用方式对氮空间分布的影响。结果表明:研究区表层(0—20 cm)土壤全氮、硝态氮和铵态氮含量的均值分别为0.99,9.80,2.61 mg/kg。土地利用类型和地貌单元对土壤全氮和硝态氮的空间分布有显著的影响,并且两个因素存在着显著的交互作用,而对铵态氮含量空间分布影响不显著。不同土地利用类型土壤全氮分布规律为:林地果园荒草地农田废弃果园;硝态氮分布规律为:果园农田林地废弃果园荒草地;铵态氮分布规律为:林地荒草地果园农田废弃果园。不同地貌单元土壤全氮分布规律为:塬面沟道塬坡;硝态氮分布规律为:塬面塬坡沟道;铵态氮分布规律为:沟道塬面塬坡。上述研究结果对指导黄土高原沟壑区土地资源利用、施肥和植被恢复管理有重要参考价值。     

不同植被类型土壤氮素对侵蚀环境的响应

以黄土高原神木六道沟流域为研究对象,选取流域内3种典型植被类型(林地、草地、灌木)所处的3种侵蚀环境(梁峁顶、梁峁坡、沟坡)0—30cm土层土壤,对土壤5种氮素(全氮、有机氮、矿化氮、铵态氮、硝态氮)对侵蚀环境的响应进行了研究。结果表明:(1)林地土壤全氮和有机氮含量最大,显著高于草地和灌木地,不同植被类型土壤氮素随侵蚀环境的变化规律不尽相同。(2)林地矿化氮和硝态氮含量高于草地和灌木地;灌木地铵态氮高于林地和草地。(3)土壤容重和pH与全氮、有机氮、矿化氮、铵态氮和硝态氮呈极显著负相关,有机碳和C/N与全氮、有机氮、矿化氮、铵态氮和硝态氮呈极显著正相关。(4)矿化氮占全氮的比例随全氮含量的升高而升高,铵态氮占氮的比例随全氮的升高而降低。通过不同植被类型土壤氮素对侵蚀环境的响应,能够长期为黄土高原农业生产、生态修复与重建提供科学依据。     

水蚀风蚀交错带土壤-植被系统氮素空间变异特征

采用经典统计学和地统计学相结合的方法,分析了黄土高原水蚀风蚀交错带本氏针茅草坡地土壤—植物系统氮素沿坡面的分布,并从不同空间尺度研究了土壤—植物系统氮素的空间结构特征,以揭示水蚀风蚀交错带草坡地土壤—植物系统氮素分布特征。研究结果表明,随坡位的降低,草坡地植物生物量、植物氮含量和储量均逐渐增加;土壤有机质和全氮含量在坡上部和坡中部相近,但均低于坡底部;土壤硝态氮和铵态氮含量沿坡面呈先降低而后在坡底部迅速增加的变化趋势。这些变量的变异系数除硝态氮和铵态氮以坡中部最小外,均以坡底部最小,表明坡底部土壤—植物系统氮素分布最为均匀。各变量的最佳拟合模型在3个分析尺度上均保持一致,且随分析尺度的增加,块金常数、块金效应逐渐增大,样点间的空间依赖性逐渐减弱,空间相关性减弱。表明水蚀风蚀交错带草坡地土壤—植物系统氮素在不同尺度上空间结构比较稳定,属中等或强空间相关性,其空间变异主要来源于结构性因素。     

额济纳不同植被覆盖类型土壤氮素时空分异特征

量化土壤时空变化对生态系统模型、精准农业和自然资源管理有重要意义。为了更好地控制环境问题,本文把传统统计方法、地统计学方法和地理信息系统三者结合起来,研究了中国西北部额济纳旗(1480 km~2)不同植被覆盖类型土壤氮的时空变化。于2011年与2015年从49个样点采集了98个0~15 cm土壤样品,测量了土壤全氮和硝态氮的含量,比较了不同植被覆盖类型土壤全氮和硝态氮的空间变化和时间变化。结果表明:土壤全氮含量明显受植被覆盖类型影响;土壤全氮平均值变幅为0.259~0.904 g kg~(-1),胡杨林地土壤全氮含量柽柳地土壤全氮含量梭梭地土壤全氮含量;2011年与2015年同一植被覆盖类型下土壤全氮含量差异不显著;2011年胡杨林地、柽柳地、梭梭地土壤硝态氮含量分别为45.185 mg kg~(-1)、76.95mg kg~(-1)、39.335 mg kg~(-1),2015年胡杨林地、柽柳地、梭梭地土壤硝态氮含量分别为2.259 mg kg~(-1)、21.546 mg kg~(-1)、14.554 mg kg~(-1);胡杨林地和柽柳地土壤全氮呈中等强度空间相关性,梭梭地土壤全氮呈强空间相关性;植被覆盖类型明显影响着植被中氮的转移、转化和吸收;研究区土壤氮素含量呈现剧烈的时空变化。     

冻融交替对砒砂岩与沙复配土壤氮素的影响

[目的]探讨冻融作用对毛乌素沙地陕北榆林地区砒砂岩与沙复配土壤氮素的影响,对于提升毛乌素沙地土壤肥力具有重要作用。[方法]通过室内培养试验,探讨不同比例砒砂岩与沙复配土壤氮矿化过程对冻融的响应特征。[结果]冻融交替作用对土壤氮的矿化有显著影响,在冻融1周期时,3种比例复配土壤中硝态氮、铵态氮含量增加较快。在冻融2周期后,复配土壤中硝态氮、铵态氮含量均出现下降趋势。冻融5周期,复配土壤中硝态氮、铵态氮含量均开始呈现稳定增加趋势。冻融10周期后,1∶1,1∶2及1∶5复配土壤铵态氮含量分别增加了10%,49%与11%,硝态氮含量分别增加了14%,39%与34%,其中1∶2复配土硝态氮、铵态氮含量较1∶1,1∶5增加显著,对氮素的保持性能较好。[结论]冻融循环促进了土壤有机氮的矿化,有利于土壤中硝态氮、铵态氮的累积,为早春农作物的生长提供足够的氮素。     

祁连山青海云杉林土壤氮的含量特征

通过野外取样和实验室分析,研究了祁连山东、西段青海云杉林土壤全氮和有效氮(铵态氮和硝态氮)含量的特征.结果表明:①祁连山东、西段土壤全氮、铵态氮和硝态氮含量变化范围分别为1.78 ～ 7.89 g/kg和1.50～4.39 g/kg,6.33 ～ 24.96 mg/kg和0.37～23.60 mg/kg,5.23～ 20.74 mg/kg和0.20 ～ 10.19 mg/kg,各氮素形态含量均是祁连山东段大于祁连山西段;在祁连山青海云杉林中土壤铵态氮为土壤有效氮的主要存在形式,其所占比例在祁连山东、西段分别为70.58％和87.58％.②在祁连山东、西段0～ 10、10～ 20、20 ～ 40 cm土层中,土壤全氮和铵态氮含量均随土层深度的增加呈减小趋势;不同土层土壤全氮平均含量均是祁连山东段显著高于祁连山西段(P＜0.05);祁连山东、西段土壤铵态氮含量在0～10 cm和10～20 cm土层中差异均不显著(P＞0.05),仅在20～40 cm土层中差异显著(P＜0.05);硝态氮含量在祁连山东段随土层的加深并没有明显的变化规律,在西段随土层深度的增加呈减小趋势,东、西段土壤硝态氮含量在0～ 10cm土层差异不显著(P＞0.05),在10 ～ 20 cm和20 ～ 40 cm差异显著(P＜0.05).③祁连山东、西段土壤全氮、铵态氮和硝态氮含量在不同土层深度的变异系数均没有明显的变化规律,除土壤硝态氮在祁连山西段不同土层深度的变异为强变异性外,土壤全氮、铵态氮和硝态氮含量在祁连山东、西段不同土层深度的变异均为中等变异.④祁连山东、西段土壤全氮和铵态氮含量之间均呈显著相关性,但全氮和硝态氮含量及铵态氮和硝态氮含量之间均无显著相关性.     

黄土丘陵区岔口小流域暴雨条件下氮素随地表径流迁移特征

通过对岔口小流域流量和水质的同步监测,在流域尺度上研究暴雨条件下氮素随地表径流迁移特征。通过SMC取值分析流域4个季节氮素迁移浓度,结果表明,次降雨量介于16.8~51mm的暴雨过程中,流域出口处的径流过程曲线呈单峰状态,且峰值滞后于最大雨强,滞后时间因降雨强度的不同而不同;3场暴雨事件的综合径流系数达0.059;总氮迁移量为38.79~197.53g/hm2,铵态氮和硝态氮是氮素迁移的主要类型,而且硝态氮的平均迁移量大于铵态氮;结合态氮是氮素迁移的主要类型,占总氮输出的75.18%~98.01%;总氮、硝态氮和铵态氮平均浓度随时间呈现出夏季秋季春季冬季的规律。     

黄河三角洲土地利用对土壤氮素及其转化的影响

以黄河三角洲垦利县轻度盐渍化土壤为研究对象,选取菜地、果园、粮田和新淤未利用地共4种土地利用类型,通过实地采样分析,探讨了土地利用对土壤氮素及其转化的影响。结果表明,全氮含量在0—20 cm土壤中以粮田最高,平均含量为1.42 g/kg,其次是果园、菜地和新淤未利用地土壤,其平均含量分别为1.17,0.97和0.57 g/kg,而20—40 cm土壤中,菜地全氮平均含量为0.86 g/kg,明显高于其它3种用地土壤;硝态氮在菜地0—20 cm土壤中的平均含量为27.25 mg/kg,远高于果园、粮田和新淤未利用地土壤,铵态氮在4种用地类型土壤中含量范围为2.65~4.09 mg/kg,不同用地类型间差异不大,二者在20—40cm土壤中的变化规律与0—20 cm基本相同;通过铵态氮、硝态氮与全氮的相关分析,表明菜地土壤中有效氮含量主要与外源氮素的补充有关,果园和粮田土壤中的有效氮与土壤全氮关系密切而受环境变化情况较小,新淤未利用地土壤氮素反映了研究区土壤氮素及其转化的初始状况。     

黄土高原水蚀风蚀交错带小流域土壤矿质氮空间变异性

为探明小流域土壤养分特性空间变异规律及其与环境因子的关系,以非均匀取样方法测定了黄土高原水蚀风蚀交错带小流域土壤表层（0～10、10～20、20～40 cm）的硝态氮和铵态氮,采用经典统计和地统计学方法分析了其空间分布特征及变异结构。结果表明：土地利用空间配置成混合利用结构拦截和减少径流侵蚀,形成了土壤矿质氮坡面斑块镶嵌格局。小流域内硝态氮和铵态氮呈中等的空间变异和自相关性,其变异性由土壤系统内部因素包括土壤质地、矿物、成土过程、地形特征和人类活动造成的外部因素包括施肥和耕作等共同控制。建立了土壤矿质氮多元回归预测模型,各回归模型的自变量不同,表明不同土层硝态氮和铵态氮的变异受不同环境因子控制。分析认为合理配置土地利用形成斑块状结构和增加养分投入可以改善研究区土壤质量。     

洱海缓冲带土壤特性的空间分布

[目的]了解洱海缓冲带内土壤特性空间分布状况,进而为缓冲带面源污染治理、精细农业与植被布局等提供参考。[方法]采集80个缓冲带表层土壤样品,测定其含水率、有机质、全磷、全氮、氨氮和硝氮的含量,并应用传统统计学和地统计学方法对数据进行分析。[结果](1)土壤中含水率、有机质、全磷、全氮、氨氮和硝氮各项统计特性均通过K—S检验,呈正态分布;(2)洱海缓冲带土壤中养分水平较高;氨氮和硝氮的变异系数大于100%,属强变异性;(3)有机质南部略低,东西向呈东西高,中部低,全氮、全磷南北向呈南北低,中部高,东西向变化不大;(4)有机质表现出强烈的空间相关性,而全氮和全磷空间相关性弱。[结论]缓冲带农田格局和迁移转化是影响土壤特性空间分布的两个重要因素。     

甘南尕海湿地泥炭地不同退化状态下氮素的特征

[目的]分析甘南尕海湿地泥炭地不同退化状态下土壤氮素的变化特征,为尕海泥炭地的生态恢复建设以及保护和利用提供科学依据。[方法]采用野外采样与室内分析相结合的方法,研究泥炭地退化过程中表层(0—40cm)土壤氮素的变化特征。[结果]除未退化土壤外,其他3种退化类型的土壤全氮含量均为9月显著高于7月,而土壤C/N比与土壤全氮变化恰好相反;土壤各相应层铵态氮含量7和9月基本呈相同的变化趋势;0—20cm层土壤速效氮9月显著高于7月,20—40cm层(除中度退化)恰好相反。从剖面分部上看,土壤全氮在20—40cm层富集;土壤C/N比和速效氮含量基本在20—40cm层富集;除中度退化外,土壤铵态氮在0—20cm层富集。[结论]4种退化阶段的泥炭地土壤全氮含量具有明显的时间变化,说明植被对尕海泥炭地的恢复具有十分重要的作用。     

半干旱区不同围封年限对草地土壤和微生物碳氮含量的影响

[目的]探究半干旱区草地根际土壤碳氮及土壤微生物量碳氮对不同封禁年限响应特征,为半干旱草地生态系统物质循环研究以及生态系统养分限制判定等提供依据,并为确定合理围封年限提供科学参考.[方法]以宁夏回族自治区固原市云雾山国家级自然保护区半干旱草原为研究对象,应用生态化学计量学方法对比分析放牧地与围封10,25,35 a样地...     

银川市黄河滩地土壤性状空间分布特征与肥力质量评价

为阐明银川市黄河滩地土壤性质的空间分布特征,分析不同用地类型(荒地、林地、耕地、退耕地)之间土壤性质的差异,通过均匀取样法实地采集银川市黄河滩地耕层土壤样品92份,采用地统计学和模糊数学法对土壤容重、孔隙度、田间持水量等物理性质和pH、电导率、可溶性盐、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾、硝态氮、铵态氮等化学性质的空间分布特征进行了分析和综合评价。结果表明:银川市黄河滩地表层土壤容重在1.07～1.52 g/cm³,田间持水量为18.18%～31.16%,总孔隙度介于33.60%～49.83%,毛管孔隙度在26.67%～36.43%,非毛管孔隙度为5.6%～17.00%;土壤均为盐碱土,氮、磷元素含量偏低,其余养分含量处于中等水平;不同用地类型之间,林地的物理特征表现最优,退耕地土壤pH显著高于耕地(P<0.05),电导率、可溶性盐和铵态氮含量均表现为退耕地显著高于其他3种用地类型(P<0.05),全磷含量表现为林地显著低于其他3种用地类型(P<0.05),有效磷含量表现为耕地和退耕地显著高于林地和荒地(P<0.05),其余理...     

江淮丘陵地区土壤养分空间变异特征——以安徽省定远县为例

以安徽省江淮丘陵地区的定远县为例,利用测土配方施肥获取的1 401个农田表层样点数据,运用地统计学方法和GIS技术研究了土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)含量的空间变异特征及其影响因素。结果表明,定远县SOM含量为17.74 g/kg,TN含量为1.04 g/kg,AP含量为13.45 mg/kg,AK含量为115.00 mg/kg,属中等水平。变异系数介于28.85%~73.38%,属中等变异强度。地统计分析表明,定远县土壤养分的变异函数符合指数模型,具有中等强度的空间自相关性,SOM和TN的空间自相关性稍强。土壤养分在空间上呈块状分布,SOM、TN和AK的空间分布总体上东南高、西北低;AP总体上西高东低。土壤养分空间变异主要受地形和土壤类型影响。     

基于信息熵的耕地土壤养分与环境影响因子空间相关性研究

[目的] 探究耕地土壤养分含量空间格局及与环境因子的空间相关性,为区域耕地土壤施肥管控及农业生态环境保护等相关工作提供理论依据。[方法] 以湖北省枣阳市耕地为研究对象,选取土壤有机质、全氮、速效钾、缓效钾和有效磷5种土壤养分指标,并收集整理成土母质、土壤类型、土壤pH值、高程（DEM）、地表起伏度、坡度、植被覆盖度指数（NDVI）、平均气温、平均降水量和土地利用方式10种环境影响因子,利用普通克里金插值和信息熵原理,分析每种土壤养分的空间分布特征以及每种土壤养分空间分异特征与环境因子的相关性。[结果] 枣阳市土壤缓效钾空间异质性不明显,全域含量水平较高;其他4种养分均表现出不同程度的空间异质性。信息熵结果表明,5种土壤养分含量空间格局与成土母质、土壤类型和气候因子相关性均较强但相关程度存在差异;地形因子与全氮和有机质含量空间相关性较强,土壤pH值与土壤速效钾、缓效钾和有效磷相关性较强。[结论] 枣阳市土壤养分格局受自然因素影响较强,但相关性指数K值都较低,说明受到人为施肥与农作物消耗以及灌溉排水导致的土壤水化学反应及养分流失的影响。     

降雨对不同土地利用类型土壤水氮变化特征的影响

以2018年6—10月降雨条件下园地、林地、荒草地、坡耕地和裸地的标准径流小区为研究对象,裸地为对照,通过研究降雨对园地、林地、荒草地、坡耕地和裸地的土壤含水率、总氮、硝态氮和铵态氮含量与土层深度和时间的变化特征,经野外试验数据统计分析,提出降雨对园地、林地、荒草地、坡耕地和裸地土壤含水率、总氮、硝态氮和铵态氮含量与土层深度和时间变化特征的影响。结果表明:降雨增加园地、林地、荒草地、坡耕地和裸地土壤含水率,加速土壤总氮、硝态氮和铵态氮水解转化硝化和反硝化速度,影响土壤含水率、总氮、硝态氮和铵态氮含量,降雨与土壤含水率、总氮、硝态氮、铵态氮呈显著相关性(P0.05)。降雨条件下园地、林地、荒草地、坡耕地和裸地的土壤含水率随土层深度增大而增大,土层深度100 cm处土壤含水率最大,分别为30.34%,27.67%,24.98%,24.03%和21.95%,总氮随土层深度增大呈先增大后减小,在土层深度为60 cm土壤总氮含量最大,分别为1.02,0.99,0.90,0.86,0.75 g/kg,硝态氮和铵态氮含量随土层深度增大而减小,在土层深度为100 cm硝态氮和铵态氮含量均最小,其中硝态氮含量分别为9.01,7.89,7.25,6.10,5.22 mg/kg,铵态氮含量分别为9.41,9.14,6.40,5.38,4.37 mg/kg。土壤含水率随时间的延长先减小后增大又减小,呈正余弦变化趋势,8月土壤含水率最大,分别为22.97%,22.01%,19.87%,19.03%和17.98%,总氮随时间的延长先增大后减小,8月总氮最大,分别为1.09,1.01,0.94,0.84,0.76 g/kg,硝态氮和铵态氮含量随时间的延长而逐渐减少,6月硝态氮和铵态氮含量均最大,其中硝态氮含量分别为13.40,12.37,11.20,10.39,8.67 mg/kg,铵态氮含量分别为18.89,17.02,14.54,12.02,8.36 mg/kg。不同土地利用类型土壤含水率、总氮、硝态氮和铵态氮平均值与土层深度和时间关系由大到小依次为园地、林地、荒草地、坡耕地和裸地,研究结果为农田土壤水肥流失控制和养分利用提供理论技术支持。     

南方稀土矿区植物根际与非根际土壤碳氮含量与pH值变化

[目的]揭示南方稀土矿区根际与非根际养分含量变化,为南方稀土矿区的生态恢复和侵蚀退化区的水土保持提供科学依据。[方法]以福建省长汀县稀土矿治理区为研究对象,采用野外调查与室内分析相结合的方法,选取3个稀土矿开采区进行植物样方调查及土壤取样,对研究区的主要水土保持植物(芒萁、枫香)根际与非根际土壤碳氮含量、pH值变化以及根际与非根际间土壤碳氮含量、pH值的差异性进行研究分析。[结果](1)随着治理年限的增加,芒萁根际土壤的有机碳、全氮含量逐渐升高,硝态氮含量逐渐减少,pH值先增加后减少,铵态氮含量无显著性差异;枫香根际土壤的硝态氮随着治理年限的增加而减少,而有机碳、全氮、铵态氮含量和pH值均无显著性差异。(2)随着治理年限的增加,芒萁非根际土壤的有机碳、全氮、铵态氮、硝态氮均无显著性差异,pH值先增加后减少;枫香非根际土壤的有机碳、全氮、铵态氮、硝态氮、pH值均无显著性差异。(3)芒萁根际土壤的有机碳含量显著高于非根际土壤的有机碳含量,全氮、铵态氮、硝态氮和pH值均无显著性差异;而枫香根际与非根际土壤养分含量均无显著性差异。[结论]植被能够改善土壤,但土壤肥力恢复却是一个长期的过程。