泥石流频发区土壤有机质空间变异特征

利用GPS定位技术在泥石流频发区——云南东川蒋家沟流域采集土样99个,研究土壤有机质空间变异特征.结果表明：1）流域土壤有机质的平均质量分数（2.21 g/kg）较低;2）土壤有机质在空间分布上有明显的各向异性,空间变异特征主要反映在东北-西南方位,空间展布呈条带状;3）土壤有机质的空间变异存在中等程度的空间相关性,是由结构性因素和随机性因素共同作用引起的,受土壤质地、坡度、高程、土地利用方式和人类生产活动等因素的影响;4）同一因素不同级别下,土壤有机质质量分数差异极显著.研究结果可以为泥石流流域碳储量的估算提供依据,为土壤侵蚀退化地的生态恢复与重建提供参考.     

江苏北部县域土壤有机质空间变异特征

苏北地区是江苏省的粮食主产区,掌握该地区的土壤有机质空间变异特征对苏北乃至全省农业生产均有重要意义。以江苏省沛县为案例,利用网格法采集了324个土壤样品,通过经典统计和地统计方法研究了该县的土壤有机质空间分布特征。结果表明:该县土壤有机质含量均值为20.10 g/kg,变异系数为0.42,属中等变异程度;土壤有机质空间自相关性为中等程度,自相关距离为26 700 m;全县土壤有机质含量主要集中在12～18,18～24 g/kg和24～30 g/kg三个等级,且在空间上由东向西逐渐降低,分布规律明显,主要受土壤类型与土地利用方式的空间分布的影响,并分析了该县不同区域土壤有机质含量的提升潜力,为该县乃至苏北地区制定合理的农业管理措施提供参考。     

河套灌区典型示范区土壤盐分和有机质空间变异特征

为探明河套灌区盐渍化土壤盐分和有机质含量分布规律,选取巴彦淖尔市五原县盐渍化土壤典型区域作为研究区,采用区域土壤信息定点监测,选取 149个采样点,获得各土层土壤样本,并结合经典统计学、地统计学、空间插值等方法,研究盐渍化土壤盐分和有机质含量空间变异特征。结果表明:随着土层深度的增加,土壤有机质含量与土壤盐分含量的相关性逐渐增加,在深层土壤间盐分对有机质含量的影响大于表层,且在 40～ 60 cm影响最显著。研究区各层土壤盐分的最优半方差函数模型为球状模型,土壤有机质的最优半方差函数模型为高斯模型。规模化盐碱地改良后,0～ 20、20～ 40、40～ 60 cm土壤盐分结构比(表示随机因素引起的空间变异占系统总变异的比例)上升 2.35、6.72、1.94个百分点,0～ 20、20～ 40 cm土壤有机质结构比分别上升 3.54、3.93个百分点,土壤盐分和有机质结构比整体较改良前呈上升趋势,结构性增强,空间相关性增强,垂直方向上土壤盐分变异性强于有机质变异性。改良期内土壤盐分含量平均降幅为 0.574g/kg,土壤有机质含量平均增幅为 0.195 g/kg,耕层土壤盐渍化程度减弱,各层土壤有机质含量增加,作物生长安全区增大,研究区土壤环境显著改善。土壤盐分高值区(>6 g/kg)多位于地下水浅埋区的中部和东南部区域,改良后,研究区中部土壤盐分集聚特征仍十分显著,存在盐渍化加剧的风险,仍是盐碱地改良防治重点的区域。     

广东省典型赤红壤区耕层土壤养分的空间变异

[目的]探讨我国典型赤红壤区——广州市增城区耕层土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量的空间变异规律,为赤红壤区耕层种植的平衡施肥、水土保持和环境保护提供依据。[方法]利用地统计学方法和地理信息系统技术。[结果]研究区耕层土壤有效磷的含量较高,速效钾的变异系数最大(107.78%),有机质的变异系数最小(32.51%),变异系数由大到小依次为:速效钾有效磷全氮有机质;有机质、全氮具有强烈的各向同性空间自相关性,有效磷与速效钾有着较明显的各向异性空间自相关性;有机质、全氮有着相似的空间分布规律,含量呈东南部高西北低的趋势,有效磷含量处于中上偏高水平,空间分布从北向南呈逐步增多趋势,速效钾空间分布相对比较复杂,各个养分级别都有一定量的分布,总体由北到南逐渐增多。[结论]在一定空间范围内,耕层土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾具有不同强度的空间相关性,且选取合适的方向性半方差函数模型能更好地拟合其空间变异情况。     

大别山区江子河流域土壤有机质的空间变异

土壤有机质(Soil organic matter,SOM)是土壤的重要组成部分,是反映土壤肥力的重要指标,是全球碳循环的重要源和汇,目前已成为土壤学和环境学的研究热点之一[1]。土壤空间异质性是系统的某种属性在空间上的复杂性和变异性,是土壤重     

徐淮黄泛平原土壤有机质空间变异特征及主控因素分析

土壤有机质含量是估算土壤碳储量、评价土壤肥力和质量的重要指标,精确估算土壤有机质含量具有重要意义.本研究在徐淮黄泛冲积平原西北部选取了一个24 km×24 km方形区域为研究区,按照套合采样方法,采集了168个耕作层土样,测定分析土壤有机质含量和机械组成,运用地统计学方法和GIS技术研究了徐淮黄泛平原区表层土壤有机质含量的空间变异特征,利用方差分析和回归分析定量分析了区域内土壤有机质空间变异的影响因素.统计结果表明,研究区土壤有机质含量为21.80-7.43 gkg-1,属中等水平,变异系数为34.08％,属中等变异强度;地统计分析表明,研究区具有强烈的空间自相关性,结构变异占主导作用,各向异性显著,在45°方向上变异程度最剧烈,土壤有机质呈条带状分布,自东北向西南呈递减趋势;方差分析和逐步回归分析表明,土壤机械组成是研究区土壤有机质空间变异的主控因素,能够独立解释空间变异的64.9％,其次是土地利用、成土母质、土壤类型,四个因子对土壤有机质空间变异的综合解释为74.6％.     

北京市平谷区农用地土壤有机质空间变异特征

采用传统统计、地统计及地理信息系统(GIS)相结合的方法,初步研究了北京市平谷区农田土壤有机质(SOM)含量的空间分布规律及其影响因素.传统统计分析结果表明,研究区土壤样本呈对数正态分布,平均值为15.36 g·kg-1,变异系数为0.32,属中等变异程度.方差分析表明,高程和土地利用类型均对研究区SOM含量的分布有显著影响.地统计分析表明,研究区SOM含量空间变异具有一阶趋势和各向异性特征;由空间自相关部分和随机部分引起的空间变异性程度大体相当,具有中等的空间相关性.结合普通Kriging插值方法,获得了研究区SOM含量的空间分布图,比较分析表明研究区农用地SOM含量的空间分布是自然和人为利用因素共同作用的结果.     

典型红壤区田间尺度下土壤养分和水分的空间变异研究

本文选择了典型的红壤区进行网格法分层(0～20cm、20～40cm)取样,采用地统计学与经典的统计学相结合的方法,研究了田间尺度下土壤含水量、全氮、硝态氮和有机质的空间变异特性。结果表明:土壤中各种特性信息均服从正态分布,土壤全氮和有机质含量随深度的增加而减小,而硝态氮含量随深度的增加呈增大的趋势,两个土层硝态氮的变异系数(41.80%～61.97%)远高于全氮和有机质的变异系数(6.21%～19.29%);该研究区域内的土壤含水量、全氮、硝态氮和有机质含量的变程在13.50m～32.60m之间;土壤全氮和有机质含量之间有显著的正相关性;而硝态氮与土壤含水量之间有显著的负相关性(P<0.01,n=96)。采用地统计学研究典型红壤区土壤养分和水分的空间变异性,可为研究区的精确施肥、精确灌溉以及其它的农田精确管理提供科学依据。     

大别山区江子河流域土壤有机质的空间变异及其影响因素

土壤有机质(Soil organic matter,SOM)是土壤的重要组成部分,是反映土壤肥力的重要指标,是全球碳循环的重要源和汇,目前已成为土壤学和环境学的研究热点之一[1].土壤空间异质性是系统的某种属性在空间上的复杂性和变异性,是土壤重要的属性之一[2-6].土壤有机质的空间分布具有空间变异性.土壤有机质的空间变异既是母质、生物、气候、时间和地形等五大自然成土因素综合作用的结果[7],又受人为因素如施肥、耕作措施、种植制度等影响[8-10].     

县域农田土壤有机质空间变异及其影响因素分析

研究县域农田空间变异特征可以为培肥地力,增加作物产量提供指导。本文运用地统计学和 GIS相结合的方法,研究了四川省双流县土壤有机质的空间变异特征及其影响因素。结果表明： ①研究区域土壤有机质含量处于中等偏高水平,平均值为 29.72 g/kg,变异系数为 30.11%,属中等变异强度。②有机质变异函数的理论最佳模型为球状模型,块金值与基台值之比为12.67%,表明有机质含量具有强烈的空间相关性,空间相关距离为 91.10 km,普通Kriging插值表明土壤有机质含量呈现北部向东南部减少的趋势。③影响有机质空间变异的主要因素为土壤类型、地貌类型等结构性因子,而土地利用方式、施肥等随机性因子也对有机质空间变异产生重要影响,其中秸秆还田是有机质含量普遍升高的原因。     

Spatio‐temporal change of soil organic matter content of Jiangsu Province,China, based on digital soil maps

Estimation of spatio‐temporal change of soil is needed for various purposes. Commonly used methods for the estimation have some shortcomings. To estimate spatio‐temporal change of soil organic matter (SOM) in Jiangsu province, China, this study explored benefits of digital soil maps (DSM) by handling mapping uncertainty using stochastic simulation. First, SOM maps on different dates, the 1980s and 2006–2007, were constructed using robust geostatistical methods. Then, sequential Gaussian simulation (SGS) was used to generate 500 realizations of SOM in the area for the two dates. Finally, E‐type (i.e. conditional mean) temporal change of SOM and its associated uncertainty, probability and confidence interval were computed. Results showed that SOM increased in 70% of Jiangsu province and decreased in the remaining 30% during the past decades. As a whole, SOM increased by 0.22% on average. Spatial variance of SOM diminished, but the major spatial pattern was retained. The maps of probability and confidence intervals for SOM change gave more detailed information and credibility about this change. Comparatively, variance of spatio‐temporal change of SOM derived using SGS was much smaller than sum of separate kriging variances for the two dates, because of lower mapping variances derived using SGS. This suggests an advantage of the method based on digital soil maps with uncertainty dealt with using SGS for deriving spatio‐temporal change in soil.     

基于土地利用和微地形的红壤丘岗区土壤水分时空变异性

在红壤丘岗区冬春两季,以网格采样法测定了红壤丘岗区一块包含茶地、旱地和林地的缓坡的地表层和深层土壤含水率,采用经典统计结合地统计方法分析了其空间变异特征。结果表明：单一土地利用下,林地土壤含水率明显高于茶地和旱地,整体采样区土壤水分变异系数明显大于单一土地利用。同一季节表层和深层土壤水分具有类似的变异趋势;土壤水分在不同利用下存在截然不同的变异特征。通过半方差分析发现,茶地－旱地交界区土壤水分空间变异低于其他地方;另一方面,茶地－旱地土壤水分不具备空间相关性。另外,采样区表现出明显的各向异性且季节性变化明显,在冬季,土地利用和微地形共同影响水分变异特征;而在春季,土地利用是土壤水分变异的主导因素。除茶地-旱地交界区冬季水分不具有空间相关性外,土壤水分整体上具有良好的变异特征和空间连续性,因此可以利用地统计学在整体采样区进行水分空间变异的研究。     

土壤有机质空间变异与农用地自然质量关系研究

该文以广州市花都区赤坭镇为试验区,根据典型农用地类型的土壤采样基于Cokriging方法进行土壤有机质精确插值与空间变异分析,并将结果与农用地分等成果进行相关分析。结果表明,以土壤有机质和农用地类型为协因子的球状模型Cokriging总体插值精度最高,试验区内土壤有机质分布格局是四周丘陵和水库区含量较低,巴江河两岸的平原地区、西南角的山前冲积平原含量较高,这也是灌溉水田密集的区域;试验区内土壤有机质含量菜地分布比较均匀、空间相关性很强,而水浇地分布差异较大、空间变异性较高;土壤有机质分布在南北、东北-西南两个方向相关性较强具有各向同性特征,在东南-西北、东西方向具有各向异性特征,受到随机因素的影响变异性较大。土壤有机质Cokriging插值结果与试验区内农用地自然质量等指数的相关性很显著,菜地与农用地自然质量等指数相关性最强,灌溉水田其次,旱地最差。     

典型喀斯特峰丛洼地坡面土壤养分空间变异性研究

采用线形取样,利用地统计学方法研究了典型喀斯特峰丛洼地坡面土壤养分的空间变异特征.结果表明:有机碳、全氮、碱解氮和速效钾具有相似的空间变异结构,其变程变化在212～251 m之间,与坡面不同土地利用方式的空间范围相当.全磷和全钾的变异尺度较小,为141.2 m和120.6m.受部分耕地施用磷肥影响,速效磷的变异尺度最小,仅为85.1 m.除pH值外,土壤各养分均表现为强烈的空间相关性.有机碳、全氮、碱解氮等养分的空间分布表现出随着海拔高度增加而增大的特征,人类的耕作管理和峰丛洼地特殊的水文地质过程是影响土壤养分空间变异的主要因素.     

Spatial distribution of soil organic matter in a coal mining subsidence area

ABSTRACT

Underground mining has caused drastic disturbances to regional ecosystems and soil nutrients. Understanding the three-dimensional (3D) spatial distribution of soil nutrients in mining area farmland is crucial for agricultural production and environmental management. However, few studies have reported the 3D spatial distribution of soil organic matter (SOM) in coal mining subsidence area. In our study, a sequential Gaussian simulation (SGS) algorithm was used to analyse the spatial distribution of SOM based on observations of 180 soil samples in the Zhaogu mine in China. The results showed that the SOM content had considerable variation in spatial distribution at different soil depths (0–20, 20–40, 40–60?cm) and decreased with the increase in soil depth. The spatial variability of surface organic matter was the largest, and the coefficient of variation was 29.38%, which was moderately mutated. The spatial distribution of SOM also varied among slope locations. The SOM content was higher upslope and downslope than on the middle slope. In addition, given a threshold, SGS can be used to calculate the probability that the organic matter content at any position is lower or higher than the given value. The research results provide a reference for land reclamation and precision agriculture.     

退化石灰岩红壤区四种人工林旱季土壤水分的空间变异

采用地统计学的方法,研究了江西修水退化石灰岩红壤区四种人工林在高温干旱季节土壤水分空间变异规律及其分布格局。结果表明:(1)不同类型人工林的土壤水分表现出不同的空间变异性。枫香纯林土壤水分的结构方差比为0·551,梾木×香椿混交林为0·730均介于0·25～0·75之间,表现出中等程度的空间相关性;青桐×桤木混交林的为0·841,香椿纯林的为0·934,均大于0·75,表现出强烈的空间相关性。(2)梾木×香椿、青桐×桤木混交林土壤水分在水平方向和垂直方向上空间变异程度比枫香纯林、香椿纯林低混交林土壤水分的分布更均匀。(3)0～10cm层土壤含水量的变异程度较10～20cm土层和20～40cm土层大,即随土层深度增加土壤水分分布趋于均匀。     

杭州湾南岸土壤有机碳空间异质性研究

应用地统计学与地理信息系统相结合的方法,研究了杭州湾南岸慈溪市域内不同土层(0～20、20～40、40～60、60～80、80～100、0～100 cm)的土壤有机碳含量空间变异特征。结果表明:研究区各土层土壤有机碳平均含量变化范围为3.49～7.95 g kg-1,变异系数介于54.51%～67.34%之间,属中等程度变异;地统计分析得出块金效应变化范围为0.141～0.372,表现为较强空间自相关性;自表层至底层最优半方差模型依次为高斯、指数、指数、高斯和球状模型;Kriging插值结果显示各土层土壤有机碳含量自滩涂向内陆呈递增趋势,其中0～20 cm土层土壤有机碳含量呈平行于海岸线的带状分布;土壤有机碳含量随剖面深度增加呈递减规律;不同土地利用方式和不同围垦时期均增加了土壤有机碳的空间变异性。从研究结果看,慈溪市土壤有机碳空间异质性主要由结构性因素引起,研究结果可为了解杭州湾南岸土壤有机碳分布特征提供参考。