海伦黑土有机碳和速效养分空间异质性分析

应用地统计学的方法结合GIS空间分析技术,对海伦市黑土农田区域采集的65个耕层(0~20cm)土壤样本进行了数据处理,并对其全碳、碱解氮、速效磷和速效钾含量的空间分异特征进行了研究和探讨。结果表明,海伦黑土全碳、碱解氮和速效钾半变量函数曲线的理论模型符合高斯模型,速效磷的理论最佳模型为球状模型。全碳、碱解氮和速效磷表现为中度空间相关,其空间变异受结构性因子和随机因子的影响各占一半。速效钾属于高度空间相关,其变化主要受结构性因子的影响。土壤全碳与碱解氮具有显著的正相关,二者在空间分布上吻合度较高。全碳和碱解氮都与速效钾呈显著负相关。地统计学分析土壤养分的空间变异特征和1978年海伦县自然资源综合考察对黑土农田土壤肥力调查的结果具有相同的异质性。利用地统计学分析的方法,对区域农业生产合理布局、综合治理水土流失都具有重要的意义。     

剑阁县植烟土壤养分的空间变异研究

运用地统计学和地理信息系统(GIS)相结合的方法研究了四川省剑阁县植烟土壤养分的空间变异特征。研究结果表明:土壤pH为弱变异性,全氮、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾为中等强度变异。基于半方差模型理论研究表明:土壤pH、碱解氮和速效磷表现为强烈的空间自相关性,其变异程度主要由结构性因素引起;有机质、全氮、速效钾表现为中等空间相关性,受到结构性因素和随机性因素的共同影响,养分空间自相关距离分别为12~201m范围内;进而形成养分指标空间分布图,直观地反映出土壤养分分布状况和丰缺情况,为广元市剑阁县植烟土壤的差异化管理奠定了基础。     

曲靖市坡耕地土壤养分的空间变异性及其与利用方式的关系

以云南省曲靖市麒麟区越州镇面积为1 km2的典型性坡耕地为研究区,应用常规统计学方法和地统计学方法,对土壤的全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾、pH和有机质的空间变异规律进行分析,探讨了土地利用方式与土壤养分变异的关系。结果表明:研究区土壤养分空间变异程度以pH值最小,速效磷最大。速效养分、有机质和pH受人为活动影响明显,它们的空间自相关性中等或较弱。有机质、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾等主要养分呈现出西北-东南方向逐渐增高的空间格局,与海拔和地形走势有明显相关性。不同坡位(坡位高低)间的土壤养分差异显著,有机质、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾等养分指标呈现随坡位下降而升高的趋势。土地利用方式对土壤养分含量空间变异性也有明显的影响,施肥强度大的水田土壤养分含量最高,其次为施肥中等的旱地,土壤养分最低的是施肥量小或不施肥的果林和桉树林。     

漫岗丘陵区黑土村级农田土壤养分空间变异研究

基于地理信息系统(GIS)和地统计学方法,对黑龙江省漫岗丘陵区的拜泉县富业村农田黑土耕层采集的180个样本的有机质、碱解氮、速效磷和速效钾四种养分要素的空间变异规律进行了分析和探讨。研究表明,有机质变异函数曲线的理论模型符合高斯模型,碱解氮、速效磷和速效钾的理论模型表现为指数模型。碱解氮、速效磷和速效钾属于中度空间相关,受结构性因子和随机因子的影响,但程度有所差异。有机质属于高度空间相关,其变化主要受结构性因子的影响。碱解氮的相关距离最大为4405 m,有机质的相关距离最小为234 m,速效磷和速效钾的相关距离分别为543 m和1128 m。施肥是导致该村土壤养分空间变异性的主要原因。基于土壤养分状况和空间分布特征,目前需要考虑对该村土壤氮、磷、钾进行分区管理。利用地统计学分析的方法,对合理利用土地、综合治理水土流失的以及指导当地合理施肥等都有重要的意义。     

黄土丘陵区刺槐人工林土壤养分特征及演变

为了探明黄土丘陵沟壑区人工林土壤养分状况及其演变规律,应用时空互代的方法,以刺槐林为代表,对该区不同利用年限的人工林土壤养分特征及其时空变化等进行了系统研究。结果表明,黄土丘陵区人工林土壤肥力处于低水平;人工林表层土壤养分中有机质和速效磷的空间变异性较大;坡度、坡向、坡位等环境因子对土壤养分有一定的影响。随利用年限的增加,人工林土壤全氮,有机质、碱解氮、速效钾含量及土壤养分指数均增加,与利用年限有极显著的相关性,其变化趋势符合y=axb模型。全氮,有机质和碱解氮随利用年限的增加量不显著,而速效钾每经过10年就有显著增加,全磷和速效磷含量则保持相对衡定的水平。黄土丘陵区人工林地土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾及养分指数年增长率分别约为0.20g.kg、0.01g.kg、0.69mg.kg、2.27mg.kg和0.04。该区人工林地土壤有机质、全氮、碱解氮及养分指数约需50年、速效钾约需30年可达到中上等养分水平。     

喀斯特地区烟田土壤养分的空间变异特征

以我国典型的喀斯特地区—贵州省毕节地区为研究区域,利用地统计学和地理信息系统(GIS)相结合的方法对烟田土壤养分的空间变异特征进行研究,皆在为喀斯特地区烟草种植的平衡施肥及生态环境保护提供依据。描述性统计结果表明,研究区烟田土壤各养分指标均属中等程度变异。半方差函数分析表明,研究区烟田土壤全氮、全钾、速效磷变异函数的最适模型是球状模型,全磷和速效钾的最适模型是线性模型,碱解氮、pH和有机质的最适模型为指数模型;速效磷表现为强烈的空间自相关性,主要受结构性因素影响,而全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效钾、pH和有机质表现为中等空间相关性,受结构性因素和随机性因素共同影响。普通克里格插值的土壤养分空间分布图表明,研究区域内烟田土壤全氮、全钾、速效磷和速效钾含量分布呈现空间连续分布的特点,而全磷、碱解氮和pH、有机质含量没有明显的分布规律,这主要与喀斯特地区复杂的立地因子和人为影响有关。     

博、精河下游河岸带土壤速效养分空间异质性分析

以新疆博尔塔拉河、精河下游河岸带土壤为研究对象,针对土壤中的有机质、碱解氮、速效磷、速效钾等指标进行定量测定,运用地统计学方法分别对博尔塔拉河、精河流域土壤养分空间分布特征进行了分析.结果表明:博尔塔拉河下游河岸带土壤有机质、碱解氮变异程度大于精河下游河岸带,土壤速效磷、速效钾变异程度相近;两河土壤速效养分垂直分异规律为:土壤有机质、碱解氮含量均随土层深度的增加而递减;水平分异规律为:距离艾比湖入湖口越远,土壤中速效养分平均含量越小.总体而言,博尔塔拉河下游河岸带土壤速效养分高于精河下游河岸带土壤速效养分,精河土壤养分空间异质性较小.     

林地开垦对黄土区坡面土壤养分空间分布的影响

研究黄土高原侵蚀环境下林地开垦后坡面土壤养分空间分布状况,确立林地开垦后侵蚀驱动的坡地土壤养分空间变异特征。以黄土高原丘陵区子午岭林地和开垦28年的侵蚀坡面为研究对象,分析土壤主要性质和养分含量的变化情况,运用经典统计学和地统计法分析坡面土壤基本性质和养分空间分布规律。林地开垦后坡面土壤pH增加了0.24个单位,有机质、全氮、全磷和铵态氮、硝态氮、速效磷和速效钾分别降低了13.77,1.14,0.10 g/kg和6.05,1.63,4.99,58.44 mg/kg。林地的土壤有机质、全氮和全磷的变异系数大于开垦地,而pH和各速效养分的变异系数小于开垦地。开垦后中坡位和下坡位养分含量减少幅度较大,上坡位减少幅度较小。林地和开垦地的土壤各指标都呈中等或强烈的空间自相关。林地开垦增强了有机质、全氮、全磷、铵态氮、速效磷和速效钾的空间异质性,但减小了pH的空间异质性,地形等结构性因子主导了土壤养分空间异质性的形成。林地开垦后,pH、有机质、全氮和全磷变程增大,铵态氮、硝态氮和速效钾变程减小,速效磷在2个坡面上的变化趋势不一致。研究结果表明林地开垦极大地减少了坡面土壤养分含量,但减少幅度与坡位和坡面形态有关。同时,开垦增大了坡面土壤有机质、全氮和全磷的空间依赖性,减小了速效养分的空间依赖性。     

赣南红壤丘陵区137Cs示踪土壤侵蚀对土壤养分元素的影响

赣南红壤丘陵区是我国土壤侵蚀与土地退化比较严重的地区,以南丰县为例,应用137 Cs示踪技术探讨不同土地利用方式下土壤侵蚀与养分元素的关系。结果表明:(1)湿地松林、桔园、水田3种土地利用方式作用下土壤中137 Cs与养分元素分布差异显著,在垂直剖面上,湿地松林137 Cs含量呈指数递减分布,水田与桔园137 Cs含量因人为干扰在耕层内均匀分布;有机质与137 Cs有相似的分布特征;全氮、碱解氮、速效磷、速效钾含量均呈现一定表聚性。(2)位于坡地的2种土地利用方式中,湿地松林137 Cs、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾、有机质含量均表现为下坡>上坡>中坡;桔园137 Cs活度表现为中坡>下坡>上坡,全氮、碱解氮、速效磷表现为下坡>中坡>上坡,而速效钾、有机质最大值均出现在上坡。(3)相关性分析表明,土壤137 Cs与有机质、全氮、碱解氮显著正相关,表明小流域有机质、氮元素可能与137 Cs有相同的物理运移方式,pH与137 Cs显著负相关,速效磷、速效钾则与137 Cs不相关。(4)3种土地利用方式中位于小流域谷地的水田137 Cs、有机质、全氮、碱解氮含量最高,坡地上桔园坡面137 Cs与土壤养分元素含量均高于湿地松林地,表明一定程度的坡改梯桔园种植模式能有效缓解土壤侵蚀与养分流失,改善区域生态环境。     

基于GIS的库车县耕层土壤养分空间变异研究

基于GIS和地统计学分析方法,对库车县耕层土壤(0—20cm)养分元素的空间变异特征进行了研究。结果表明:有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾均为中等程度的空间变异性,变异系数为19.11%~65.34%。有机质和全氮的理论模型符合球状模型,碱解氮、有效磷和速效钾的理论模型符合指数模型。有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾具有中等程度的空间自相关性,其空间变异主要受土壤类型、土壤质地以及施肥影响。从空间分布格局来看,有机质、全氮、碱解氮和速效钾的含量在东南方向上呈现明显的片状和斑块状分布,并由东南向西北发生递减,而有效磷主要呈斑块状分布,其含量在西南方向高于东北方向,研究区耕层土壤养分总体呈现出东南方向含量高于西北方向。     

湘中南土地整理后烟田土壤肥力指标评价及空间变异特征

掌握土地整理区土壤养分特征已成为烟田快速培肥和提升土壤质量的首要问题。采用GIS与地统计学相结合的方法,评价了土地整理后烟田土壤养分等肥力指标的适宜性等级状况及其空间变异特征。结果表明:研究区土壤偏酸,有机质、碱解氮含量普遍缺乏,存在较大面积的缺钾现象;各肥力指标均属于中等变异,变异系数大小顺序依次为有效磷 > 速效钾 > 碱解氮 > 有机质 > 全氮 > 全磷 > 全钾 > pH值。有机质和速效钾的变异函数比较符合指数模型,全钾、碱解氮用高斯模型拟合效果好,而pH值、全磷、全氮和有效磷则以球状模型拟合效果最佳。肥力指标的块金系数[C₀/（C₀+C）]中,土壤有机质、全钾、碱解氮分别为0.903,0.998,0.823,空间相关性较弱;而pH值、全氮、全磷和有效磷的块金系数[C₀/（C₀+C）]变化范围为0.501~0.724,具有中等空间相关性;各肥力指标空间变程为99~1 003 m,最大和最小值分别为全钾和碱解氮;各肥力指标表现出不同的空间分布特征,其中,pH值呈斑块状,碱解氮及全钾呈条带状,全磷整体上呈从北至南含量增加的梯度分布格局。     

小尺度土壤养分的空间变异及其影响因素探讨—以江苏省无锡市典型城乡交错区为例

以江苏省无锡市城乡交错区为例,在8km2范围内,采集102个土壤表层样,利用地统计学和G IS相结合的方法,研究了土壤全量和速效氮、磷、钾的空间变异特征,并对其影响因素进行了探讨。结果表明土壤养分空间变异程度从大到小依次为:土壤全氮>土壤全磷>土壤速效磷>土壤速效氮>土壤速效钾>土壤全钾。土壤全氮空间变异受到土壤类型的影响,土壤全磷的空间变异与居民点分布有关,土壤全钾空间变异与土壤粘粒关系最密切。土壤全量养分和相应的速效养分具有显著相关关系,在空间分布上,也分别存在不同程度的相似性。同时土壤全磷和土壤速效养分受土地利用影响也较大。研究还表明,城乡交错区土壤氮、磷流失风险增加,需要实施有效措施控制氮、磷肥料的过度施用。     

典型喀斯特林地土壤养分空间变异的影响因素

为了探明喀斯特森林生态系统土壤养分空间异质性的成因及其对养分生物地球化学过程的指示意义,该研究以广西木论国家级自然保护区典型喀斯特峰丛洼地为研究对象,利用地统计学和经典统计方法分析了土壤养分的空间变异特征,并探讨了其主要影响因子。结果表明,研究区土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)的块金值/基台值较大,分别为49.9%和28.6%,表现为中等程度的空间自相关,全磷(TP)和全钾(TK)的块金值/基台值较小,分别为10.4%和2.9%,表现为强烈的空间自相关,说明随机因素对TP和TK的影响相对较小;逐步回归分析表明,各环境因子对TK的方差解释最大,对SOC的方差解释最小。其中,土壤交换性Ca2+离子和凋落物中N含量是SOC和TN的主要控制因素,随着交换性Ca2+和凋落物中N含量升高,土壤SOC和TN积累增加;TP的控制因素比较单一,仅受凋落物中P含量影响。TK的影响因素比较复杂,除主要受交换性Ca2+控制外,凋落物N:P比、海拔高度和黏粒含量也有显著影响。     

桂西北典型环境移民迁入区土壤养分特征分析

在桂西北典型环境移民迁入区,分析了5种土地利用方式表层(0-20 cm)土壤有机质(SOM)、全量养分和速效养分的变化特征.结果表明,根据变异系数(Cv)大小,除速效磷(AP)为强变异外Cv＞1.0),其余土壤养分都为中等变异(0.1＜Cv＜1.0).整体而言,移民迁入区SOM、全氮(TN)含量处于较高水平,速效氮(AN)、速效磷(AP)含量处于中等水平,全磷(TP)、速效钾(AK)处于偏低水平,而全钾(TK)处于低水平.土地利用方式是影响土壤养分的主要因素.灌丛和荒草地的SOM,TN,AN处于较高水平,果园和旱地则处于中等水平;次生林SOM处于较高水平,TN处于中等水平,而AN处于偏低水平.除旱地和果园AP含量处于中等水平外,不同利用方式土壤的TP,TK,AP,AK含量处于低或偏低水平.由于采取了较好的水土保持措施,移民后较大规模的土地利用变化没有导致明显的土壤退化,但需要增加磷钾肥的施用量.     

干旱荒漠区污水灌溉山地园林土壤养分的空间变异特征

以乌鲁木齐市雅玛里克山污水灌溉区为例,采用地统计学方法研究了干旱荒漠区山地园林污灌区土壤中的6种土壤养分指标全N、全P、全K、速效N、速效P、速效K的空间变异特征。结果表明,6种土壤养分指标的变异系数在8.34%～39.68%之间,全N、全P、速效P服从正态分布,全K、速效N、速效K服从对数正态分布。所有养分的块金值与基台值之比都在25%以下,说明结构性因素控制这些养分的含量分布,导致样点之间的空间自相关作用强。土壤养分的相关距变化范围为19.1～116.7 m。因为灌溉污水的影响,强矿化作用使得全N、速效N在质地粗轻的山坡含量较高,而氨挥发则造成全N、速效N在质地细重的谷地含量较低,偏弱碱性的污水加剧了P的固定,使研究区内全P、速效P含量整体偏低,但同时偏弱碱性的污水促进了K的释放,使速效K含量明显提高。污灌能促进速效养分的释放,使养分之间具有一定相关关系。     

拉萨河流域中下游洪积扇土壤养分评价

  【目的】  洪积扇是拉萨河流域珍贵的土地资源,目前西藏对洪积扇土地资源的管理还相当粗放,过度放牧、不合理开垦等人为活动已导致部分土地资源土壤肥力低下。本研究根据实地调查所得的土壤养分数据,对拉萨河流域中下游洪积扇的土壤养分状况进行综合评价,为其进行合理开发利用奠定基础。  【方法】  选取该区域20个典型洪积扇,分别于2019年和2020年7—8月采集土壤样本,测定土壤有机质(OM)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)和速效钾(AK) 7个指标。基于主成分分析确定各养分指标的权重,以全国第二次土壤养分普查养分分级标准为依据,应用物元模型进行土壤养分综合评价。  【结果】  洪积扇土壤OM、TN、TP、TK、AN、AP和AK的含量分别为2.65～314.57 g/kg、0.14～17.55 g/kg、0.04～2.06 g/kg、7.71～25.57 g/kg、7.70～358.56 mg/kg、0.12～342.50 mg/kg和17～1350 mg/kg。在321个样点中,土壤TN和TP含量在Ⅳ级以下的样点分别仅占9.97%和15.89%,而土壤AN和AP含量在Ⅳ级以下的样点分别占46.42%和48.60%,土壤AN和AP含量缺乏;61.99%的样点土壤养分综合评价等级在Ⅳ级以上,土壤养分含量充足。洪积扇草地、灌丛和农田中Ⅳ级以上的样点分别占63.84%、55.77%和60%。土壤TN、OM和AN是影响土壤养分综合水平最主要的指标。土壤养分综合评价结果显示,20个洪积扇中有1个洪积扇为Ⅰ级,土壤养分含量极丰富;分别有9个洪积扇为Ⅲ和Ⅳ级,土壤养分含量较丰富或适中;仅有1个洪积扇为Ⅵ级,土壤养分含量极贫乏。 Ⅲ、Ⅳ和Ⅵ级洪积扇海拔和年平均降雨量逐级显著降低(P<0.05),年平均气温逐级显著升高(P<0.05)。  【结论】  拉萨河流域中下游洪积扇总体呈现出海拔越低,土壤养分水平越低的分布特征。20个洪积扇中,相对于土壤全氮和全磷,土壤有效氮和有效磷含量贫乏或极贫乏的样点数增加了36.45%和32.71%,并且在不同植被类型下均存在这种现象。     

黄土丘陵沟壑区退耕地人工柠条林土壤养分特征及其空间变异

应用时空互代方法,以柠条林为例,对黄土丘陵沟壑区不同利用年限人工林土壤养分特征、空间变异及其演变进行了系统的研究。结果表明,该区人工林土壤肥力处于较低水平;人工林表层土壤养分中速效磷和速效钾的空间变异性较大;各环境因子对土壤养分有一定的影响,海拔、坡度和坡向等环境因子与人工林地土壤养分间呈负相关关系,坡位和地形与人工林地土壤养分间呈正相关关系。随着利用年限的增加,人工林土壤养分各指标含量均增加,与利用年限有显著的相关性。有机质、全氮、有效氮和速效磷的增加量不明显,全磷含量保持相对稳定的水平,速效钾经过多年积累有明显的增加。从土壤养分指数模型可以算出该区的人工林土壤有机质、全氮、有效氮约需35a能达到中上等养分水平,速效钾则约需27a才能达到中上等养分水平。     

哈尔滨市辖区黑土速效养分空间异质性分析

研究在哈尔滨市所辖黑土区的6个市县进行,共采集表层(0～20cm)黑土土样411个,测定了全部样点的有机质、全氮的养分含量,同时测定了部分样点的碱解氮、速效磷、速效钾的养分含量,利用地统计学中协同克立格分析方法并结合经典统计学和GIS技术分析碱解氮、有效磷、速效钾养分空间异质性。分析表明有效磷空间分布符合指数模型,碱解氮、速效钾符合高斯模型,其块金值与基台值之比分别为50.0%、39.7%、6.3%,有效磷和碱解氮为中等程度空间相关水平,速效钾为强度空间相关水平;与克里格对比,应用协克里格插值绘制的三种速效养分空间分布图精度显著提高,为协克里格方法在土壤养分空间异质性分析上的应用提供了实践依据。     

黄土丘陵沟壑区坝地和梯田土壤养分特征与演变

[目的]了解黄土丘陵沟壑区坝地和梯田土壤养分状况,为合理利用土地资源和恢复改善生态环境提供科学依据。[方法]以陕西省延安市碾庄沟流域为研究区,以荒坡地作为对照,研究黄土丘陵沟壑区坝地和梯田土壤演变特征。[结果]速效磷、速效钾、有机质、全磷和全钾含量表现为梯田坝地,全氮含量表现为坝地梯田,除土壤钾素处于中等变异水平,其他土壤养分均处于高等变异水平,其中磷素和全氮变异系数较大。在80 cm剖面内,坝地和梯田土壤速效磷、速效钾、有机质和全氮均具有明显的表聚性特征,全钾和全磷剖面分布均匀。在水平位置上,坝尾和上坡梯田养分含量更高,供肥性能更好。随着利用年限的增加,除全钾外,梯田养分表现为明显的先减后增的趋势;坝地速效磷、全氮和全磷表现为先减后增的趋势,速效钾、有机质和全钾表现为先增后减的趋势。坝地土壤养分变化的分水岭年限(45～50 a)比梯田(30 a)滞后至少15 a。[结论]目前该区域除钾素外,土壤磷素、氮素和有机质均处于缺乏状态,亟待补充,应定期关注接近拐点年限的土壤养分状况。通过合理的管理措施,延长土地利用年限,促进农田土壤肥力可持续发展。相较于坝地和梯田,荒坡地土壤养分最高,供肥性能最好,变异系数最小,但其剖面分布不均匀,需翻地改善。     

Soil nutrient stoichiometries and enzymatic activities along an elevational gradient in the dry-hot valley region of southwestern China

Changes in vegetation type and climate associated with elevation can strongly affect the soil properties, but their effects on soil nutrient stoichiometry and enzymatic activities have rarely been studied. The contents of soil organic carbon (SOC), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), available nitrogen (AN), available phosphorus (AP) and available potassium (AK) and activities of six soil enzymes involved in C, N and P cycles were measured along an elevational gradient in the dry-hot valley region of China. C:P, N:P ratios first increased and then decreased with elevation, with the highest values of 89.57 and 4.07, respectively. AN:AP and AN:AK ratios increased linearly with elevation. Absolute enzymatic activities (i.e. per unit of oven-dried soil) tended to increase slightly with elevation, and specific enzymatic activities (i.e. per unit of SOC), except for phosphatase, first significantly decreased and then increased with elevation. A redundancy analysis showed that variations of soil nutrient content and stoichiometry were explained 76.1% by absolute and specific enzymatic activities. The elevational gradient was associated with a shift in nutrient limitation for ecosystem functions and processes, and the specific enzymatic activities responded more clearly than the absolute enzymatic activities to the elevational gradient in this dry-hot valley region.