金堂环溪河流域土壤氮素含量及其影响因素分析

采集耕层(0～20cm)土样108个,研究其氮素含量及其影响因素。结果表明,研究区土壤全氮和碱解氮均呈正态分布。其中土壤全氮平均含量为0.52g kg-1,碱解氮平均含量为68.1mg kg-1。地形条件、土地利用方式和轮作制度是影响土壤氮素含量的重要因素。统计分析表明,不同台位之间土壤全氮含量均未达到显著水平;不同台位之间土壤碱解氮含量差异显著,冲沟水田(77.1mg kg-1)、一台地(72.3mg kg-1)和二台地(71.0mg kg-1)均显著高于丘顶地(51.6mg kg-1)。四种土地利用方式之间全氮含量呈显著差异,林地(0.69g kg-1)和旱地(0.45g kg-1)、水田(0.48g kg-1)分别达到极显著差异和显著差异水平,非林地之间差异不显著;四种土地利用方式之间碱解氮含量呈极显著差异,林地(81.3mg kg-1)与旱地(56.1mg kg-1)达到极显著差异,而在非林地之间,旱地与果园(77.2mg kg-1)、水田(70.8mg kg-1)分别达到显著差异。轮作制度对土壤氮素含量和分布的影响程度不如台位和土地利用方式,四种轮作制度之间土壤全氮和碱解氮含量均未达到显著差异。     

采伐干扰对华北落叶松林下土壤水分、pH和全氮空间变异的影响

以关帝山华北落叶松林下土壤为研究对象,选择采伐干扰样地A(人工间伐)和未采伐干扰样地B,采用地统计学小支撑、多样点的布点采样设计;用根钻法(直径Φ=7.0 cm)分别采取0~10、10~20、20~30 cm三层土壤样品。分析测定了土壤含水量、pH和全氮含量,采用传统统计和地统计学变异函数相结合的方法进行数据分析。结果表明:(1)采伐干扰样地A,土壤含水量降低,土壤含水量的变异减小。0~10 cm土层,未采伐干扰样地B,土壤含水量呈现强的异质性(C0+C=12.12),空间变异特征较复杂(分维数D=1.944);采伐干扰样地A异质性程度降低(C0+C=10.39),在较小尺度(0.5~12.9 m)上表现出空间自相关变异。(2)未采伐干扰样地B土壤pH为6.69,采伐干扰样地A土壤pH升高(6.86);采伐后土壤pH空间自相关变异减少,随机性变异增强。(3)未采伐干扰样地B土壤全氮含量(0~30 cm)均值为0.106 g kg-1,采伐干扰样地A(0.022 g kg-1)土壤全氮含量显著降低。未采伐干扰样地B土壤全氮的空间异质性特征明显,主要呈现较小尺度的空间自相关变异;采伐干扰样地A土壤全氮异质性强度明显降低,而空间变异尺度加大。土壤含水量、pH和全氮含量空间异质性的垂直分异均表现为随土层深度的增加而减小。     

洱海北部农田土壤碳、氮状况及肥力效应

在洱海北部农田采集了422个耕作层土壤(0~30 cm)样品,测试分析了土壤全氮、有效氮、有机质含量及分析其相互关系,结合多点基础地力试验结果,分析了土壤不同碳、氮含量与当季作物产量的相应关系。结果表明:洱海北部区域农田土壤全氮和有机质含量非常丰富,全氮含量主要分布于2.0~4.5 g kg-1之间,平均含量达到3.3 g kg-1,土壤氮主要为有机态氮为主;土壤有机质含量主要分布于40.0~70.0 g kg-1之间,平均含量达到56.3 g kg-1。作物相对产量与土壤全氮和有机质含量呈显著正相关,当土壤全氮含量达到3.0 g kg-1或有机质含量达到56.0 g kg-1以上时,不施氮条件下,水稻作物产量可以达到稳产。     

长期不同施肥下红壤氮素的演变特征

为阐明长期不同施肥对红壤全氮和碱解氮含量变化的影响,探讨提高土壤肥力和合理施肥的模式,连续观测了16年不同施肥处理的红壤全氮和碱解氮含量,并分析了其相关关系。结果表明,不同施肥16年后,增量氮磷钾化肥有机肥配施(1.5NPKM)处理的土壤全氮含量呈上升趋势,16年增加了43.9%,年均增加0.03 g.kg-1;氮磷钾配合施用及其配施有机物(NPK、NPKS、NPKM和M)处理的土壤全氮含量随时间变化不大,基本维持在0.90~1.33 g.kg-1;不施氮肥(CK、PK)和氮磷(NP)、氮钾(NK)配施下的土壤全氮含量呈下降趋势,这4个处理的土壤全氮16年平均下降了33.8%,年均下降0.02 g.kg-1。不同施肥的土壤碱解氮变化趋势与全氮类似,1.5NPKM处理的土壤碱解氮16年上升86.0%,年均增加3.33 mg.kg-1;NP、NK、NPK、NPKS、NPKM和M处理的土壤碱解氮随时间变化不大,基本维持在84.4~110 mg.kg-1;而CK、PK两处理的土壤碱解氮含量平均下降了30.3%,年均下降1.66 mg.kg-1。在不同施肥处理下,土壤碱解氮含量均与全氮含量呈显著正相关。单施有机肥、无机氮磷钾合理配比、以及有机-无机肥配施是维持和提高土壤氮素肥力的有效措施,而不施氮肥或偏施氮肥都会导致土壤氮素肥力降低。     

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。     

川北烟区土壤氮素空间分布特征及其主控因素

采用地统计学和回归分析方法,研究川北烟区土壤全氮(TN)和碱解氮(AN)的空间变异特征,并探讨了不同因素对其空间变异的影响程度,为改善土壤氮素环境提供依据。结果表明:川北烟区土壤TN与AN值分别在0.19~2.57 g kg-1和11.00~203.00 mg kg~(-1)之间,平均值为1.31 mg kg~(-1)和95.22 mg kg-1,均处于中等水平。土壤TN和AN块金系数分别为0.655和0.682,均属于中等空间自相关,变异主要受随机因素与结构因素共同影响。空间上来看,研究区域土壤TN和AN含量分布具有较好的相关性,相似度达到0.871。土类、亚类对TN、AN的独立解释能力分别是23.5%、22.1%和25.1%、22.4%;土壤质地可以独立解释11%和10.5%的TN与AN空间变异;土体结构对TN及AN空间变异的独立解释能力只有4.2%和1.9%;前茬作物对土壤TN及AN空间变异的独立解释能力最高,是引起川北烟区土壤氮素空间变异最主要的因素。     

川中丘陵区典型小流域土壤氮素空间变异特征及影响因素研究

根据94个样点表层土壤(0—20 cm)氮素的化验数据,在ArcGIS 9.0平台上运用地统计学方法研究了川中丘陵区清流河流域土壤全氮和速效氮的空间变异特征及其影响因素。结果表明,研究区土壤全氮和速效氮含量总体水平较低,二者平均值分别为(0.85±0.03)g/kg和(63.8±25.4)mg/kg。土壤全氮含量总体上呈条带状或斑块状分布,高值区(>1.12 g/kg)主要分布于东部大清河下游的石子镇、苏家、互助一带,并以此为中心向北和向西逐渐降低,向西南呈现出先逐渐降低至沱江流域后又有所上升的趋势,低值区(<0.88 g/kg)主要分布于北部的大冶乡、凤天乡、双桥乡以及西部的安全、靖民、郭北一带;研究区土壤速效氮含量空间分布特征和全氮基本一致。研究区土壤全氮和速效氮含量与土壤母质、地形、土地利用方式、灌溉方式、土壤侵蚀、土壤pH和土壤质地等因素密切相关,其中在不同土壤母质、地形、土地利用方式、灌溉方式、土壤侵蚀状况和土壤质地下土壤全氮和速效氮含量差异达极显著或显著水平。     

东北黑土农田养分时空演变分析

通过东北黑土农田的广泛采样、化验分析,目前黑土农田有机质含量平均为33.9 g kg-1,全氮1.91 g kg-1,速效磷24.85 mg kg-1,速效钾159.95 mg kg-1。1979年~2002年期间黑土农田土壤有机质下降了3.76 g kg-1~4.14 g kg-1,平均每年下降0.16 g kg-1~0.18 g kg-1;而土壤速效磷含量大幅度上升,已是原来1979年的2倍以上,23年里土壤速效磷上升了12.66 mg kg-1~14.66 mg kg-1,平均每年上升0.55 mg kg-1~0.64 mg kg-1。认为土壤速效磷是过去的20多年里人为生产活动改变最大的肥力因子,其他土壤养分指标的空间分布有较明显的地带性,存在显著的空间变异,尤其是土壤有机质、全氮、碱解氮与地理纬度高程度相关,受气候等自然因素影响较大。     

滇池北岸居民-农田混合区域农田土壤氮素空间分布特征研究

土壤氮含量空间分布特征对评价氮迁移风险和合理施肥具有重要意义。以滇池北岸大清河流域下游46.7 hm2韭菜田与花卉地为对象,于2006年8月通过网格法（40 m×（80～90）m）布点采集112个表层土样,研究了土壤氮素空间变异特征。结果表明,调查区土壤TN为1.28～6.17 g.kg-（1均值3.36 g.kg-1）、NO3--N为3.7～691.7 mg.kg-（1均值89 mg.kg-1）。调查区东北部韭菜种植区由于接受生活污水、养殖废水,土壤总氮含量最高,而西南部韭菜、花卉种植区土壤总氮含量相对较低,高浓度养殖和生活污水的排放是导致土壤总氮含量空间分布差异的主要原因;土壤硝氮含量则以西南部花卉大棚区最高,不同的种植方式（花卉大棚栽培）是土壤硝氮含量差异的主要原因。夏季高温多雨,花卉揭棚将增加土壤硝酸盐淋溶/径流的迁移风险,蔬菜田块土壤氮矿化也可能加剧土壤氮的淋溶/径流迁移。因此,在滇池流域湖滨区居民生活污水、养殖污水的排放,作物种植方式与布局,对农田氮的迁移及水体污染具有重要的影响。     

基于GIS和地统计学的甘肃省白龙江流域土壤氮素空间变异分析

[目的]分析甘肃省白龙江流域土壤氮素(全氮、硝态氮和铵态氮)空间变异规律,为土壤氮素管理与流域综合生态系统调控提供科学依据。[方法]采集0—20cm土壤氮素样点,室内试验得到样本土壤氮素含量,利用ArcGIS 10.2和地统计学方法等探讨研究区内土壤氮素的空间异质性和分布格局。[结果]土壤全氮、硝态氮和铵态氮都属于中等强度变异,变异系数范围在35%~90%之间;土壤氮素半方差模型的块基比在25%~75%之间,具中等强度的空间相关性,空间变异受到结构性因素和随机性因素共同影响;土壤全氮、硝态氮和铵态氮的最佳拟合模型均为高斯模型。总体上,土壤全氮和硝态氮含量主要由西北向东南逐渐降低;铵态氮含量整体分布表现为西北低,东南高的趋势。[结论]土壤全氮和硝态氮在不同土地利用类型和海拔高度间呈极显著或显著差异;土壤铵态氮在不同土地利用类型和海拔高度间差异不明显。     

土壤碱解氮空间变异与合理采样点数量研究

掌握土壤碱解氮变异特征是合理施肥与精准农业发展的前提,而合理采样点数量的确定是高效获取土壤碱解氮空间变异特征的基础。本研究基于江苏省沛县内约38 km²的区域中148个均匀分布的土壤采样点,分析了土壤碱解氮的空间变异特征,并通过区域随机抽样理论,计算了不同置信水平和误差等级的合理采样点数量。研究表明,沛县土壤碱解氮的平均含量为109.97 mg/kg,变异系数为0.29,其在空间分布上以中部和东南部局部地区土壤碱解氮含量较高,而东北部地区含量较缺乏;在95%置信水平上,当误差为5%和10%时的合理土壤采样点的数量分别为69个和27个;而在90%置信水平上,两误差等级所需合理采样点的数量分别为56个和20个。研究结果可为该地区土壤养分调查时高效采样方案的制定提供参考。     

鲁西平原毛白杨造林地土壤全氮空间变异性研究

以位于鲁西平原冠县毛白杨6.0hm2造林地为研究区,将土壤在水平方向按50m×50m分为24块样地,每块样地分为0～20cm,20～40cm,40～60cm三层取样,进行三维空间采样和室内土壤全氮含量测定,对土壤全氮空间分异规律进行研究。结果表明:研究区土壤全氮在林地尺度存在一定的空间变异;从研究区土壤总体分异状况看,土壤全氮含量范围是0.02～0.46gkg-1,总体均值为0.17gkg-1,三个层次土壤全氮含量分别为0.33±0.06gkg-1,0.14±0.04gkg-1,0.05±0.02gkg-1,全氮含量属于最低水平。三个层次土壤全氮含量变异系数分别为19%、32%、39%,变异程度属于中等变异水平,土壤全氮随着土层加深分异程度明显增大。土壤全氮含量在不同土壤层次水平变化复杂,0～20cm层西北高,东南部低,20～40cm和40～60cm两层变化恰好与之相反。研究结果可为毛白杨造林试验地布设、养分精准管理、确定合理采样数提供依据。     

辽西主产区葡萄的根区土壤养分研究

为了摸清辽西葡萄园根区土壤养分状况,2009年4月～5月,在辽西葡萄主产区选择34个代表性的葡萄园分3层采集0～60 cm根区土壤,测定了其养分含量。结果表明:辽西葡萄根区0～20 cm层土壤有机质、全氮、有效氮、速效磷和速效钾平均含量分别为:20.37 g kg-1、2.0 kg-1、162.7 mg kg-1、164.0 mg kg-1和393.6 mg kg-1;20～40 cm层分别为:14.75 g kg-1、1.6 g kg-1、121.1 mg kg-1、124.3 mg kg-1和293.5 mg kg-1;40～60 cm层分别为:14.34 g kg-1、1.4 g kg-1、96.8 mg kg-1、87.6 mg kg-1和205.4 mg kg-1。总体来看,辽西主产区葡萄园根区土壤有机质处于中等水平,全氮、有效氮、速效磷和速效钾含量处于高水平或过量水平,存在潜在的环境风险。同时,由于多年传统施肥习惯,导致养分在根区土壤表层大量累积,其中土壤有效氮含量三层之间均存在显著性差异;0～20 cm土层的有机质、全氮和速效钾含量与20～40 cm和40～60 cm土层之间存在显著性差异,但20～40 cm和40～60 cm土层之间不存在显著性差异;土壤有效磷含量0～20 cm土层与40～60 cm土层之间存在显著性差异,0～20 cm与20～40 cm土层和20～40 cm与40～60 cm土层之间不存在显著性差异。     

不同尺度下土壤养分空间变异特征的研究

在不同取样尺度下采集了农田土壤样品并测定土壤有机质、全N和有效P含量，研究不同尺度下地统计学方法对土壤养分空间变异分析的适用性和空间插值质量。研究结果表明，大比例尺下土壤有机质含量、有效P含量、全N含量的分布呈正态分布，在中小比例尺下呈现轻微偏态分布。各养分空间变异系数存在明显空间变异(C．V.介于17％—27％之间)，大比例尺下，空间变异较小；中小比例尺下，空间变异程度大(C.V.和峰度值较小)。在各种尺度下，土壤养分均存在典型的半方差结构，表明在各种取样比例尺下采用地统计学方法进行土壤养分空间变异分析都是可行的。在大中比例尺下，各养分块金系数介于0．28—0．38之间，表明土壤养分具有明显空间自相关；而在小比例尺下，块金系数介于0—0．17之间，表明土壤养分具有强烈空间自相关，其中有机质含量具有恒定的空间自相关(块金系数为0)，有效P含量的空间自相关程度相对较弱；空间插值和交互检验结果表明，球状模型空间插值结果与实测结果符合性很好，交互检验均达到极显著水平。在小比例尺下其估计比大比例尺下精度更高。不同养分的空间预测结果质量不尽相同，土壤有机质含量空间预测符合度最高。     

基于大尺度低密度样点的东北土壤全氮空间插值方法比较

基于全国第二次土壤普查东北地区土壤数据,以ArcGIS和GS⁺软件为支撑,对比分析了反距离加权法(IDW)、径向基函数(RBF)、普通克里金(OK)和回归克里金(RK)4种地统计空间插值方法在7个不同样本容量下土壤全氮含量(STNC)的空间插值效果。结果表明,由普查数据得到的东北地区STNC在0.08~21.48 g/kg之间,数据变异性较大;STNC空间结构表现出中强度空间自相关性,空间自相关范围大于同区域的小尺度采样研究;样本容量<171时,STNC空间变异性发生变化,空间结构特征和精度检验水平难以确信。4种空间插值方法对STNC空间趋势表达均呈现从东北向西南方向递减规律,空间趋势预测效果为:RK >OK >RBF >IDW。RK方法通过线性回归分析添加了阳离子交换容量(CEC)、年均温(MAT)、土层厚度(d)和pH值等辅助信息,比IDW,RBF和OK方法的插值精度分别提高了19.40%,18.50%和16.15%;在不同样本容量下RK方法的插值精度较为稳定且对无样点区STNC的空间趋势预测也体现出了更多细节信息,因此对于大尺度低密度采样的土壤属性空间插值可重点考虑RK方法。     

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。     

稻田土壤养分的空间变异性研究

本研究以嘉善县陶庄农场内一块5.1hm2的水稻田为研究区,区内不规则采样,共128个采样点。以土壤的pH、有机质、全磷、全氮、碱解氮、速效钾和速效磷含量为研究对象,研究其相应的统计规律,结果表明土壤各养分属性的变异系数在6.3%~35.61%之间,pH为5.3%;采用地统计的半方差函数分析,发现有机质,全氮,碱解氮和速效钾在一定范围内存在空间相关性;采用克立格方法进行最优内插,绘制了养分含量分布图,并对其空间变异进行了初步分析。     

单种复合类型单元土壤全量元素空间变异的幅度效应

土壤属性变异性的幅度效应研究对土壤数字制图、土壤调查及农业生产均具有重要意义。针对江西东乡县研究区域水田—中潴灰鳝泥田(土种)一种土地利用与土壤的复合类型单元,设定了8个土壤采样幅度研究区,并利用多层次嵌套布点方法在每个采样幅度区分别布设60个采样点,共采集337个样点的土壤表层(0~20cm)样品;运用多种函数拟合分析手段,揭示单种复合类型单元(水田—中潴灰鳝泥田)土壤全氮、全磷、全钾含量的空间变异性随采样幅度的变化特征。结果表明,土壤全量元素的空间变异性均具有明显的幅度效应特征,全氮、全磷、全钾含量的变异系数均随采样幅度的拓展而逐渐增加,而增加趋势则逐渐变缓。不同土壤全量元素空间变异性体现出不同的幅度效应特征,土壤全氮、全磷变异系数(%)的幅度效应刻画函数为CV=b×Da(R20.87,p0.001),土壤全钾为CV=e(a/D+b)(R20.93,p0.001),D为幅度表征指标(km);不同土壤全量元素变异系数随采样幅度快速与缓慢变化的幅度分界点位置存在明显差异,表明基于复合类型单元的土壤多属性调查采样布点与分析策略需要统筹考虑。研究结果对于红壤丘陵区县域土壤调查样点合理布设具有重要的启示和参考价值。