江苏省土壤有机质含量时空变异特征及驱动力研究

土壤有机质(SOM)含量是估算土壤碳储量、评价土壤肥力的重要指标,研究SOM时空演变对评估区域土壤固碳潜力,实现土壤可持续利用具有重要意义。以江苏省为例,利用全国第二次土壤普查资料和2006年采样数据,基于地统计学方法和GIS技术,对比研究了1980 - 2006年全省范围内表层(0 ~ 20 cm)SOM含量的时空变异特征及其驱动因子。结果表明：1980年和2006年江苏省SOM平均含量分别为16.55 ± 8.50 g kg^-1和18.31 ± 8.32 g kg^-1,变异系数分别为51.36%和45.44%。两个时期SOM的变异函数均符合指数模型,块金系数由51.85%增加为56.52%,变程由71.55 km减少至37.83 km,SOM含量的空间自相关性减弱,自相关距离减小。1980-2006年,SOM含量空间分布呈现出北增南减,沿江平原增,宁镇丘陵减,滨海平原基本持平的空间格局,增加幅度由北向南逐渐减小。SOM含量的初始值影响其空间格局的演变,总体上呈现初始SOM含量的高值降低、低值增加的趋势。肥料的大量使用在提高粮食产量的同时也增加了作物残茬和根系的生物量;秸秆还田的大力推行,使得大量的有机物质进入土壤,促进了SOM的累积。不同的土地利用变化对SOM含量变化的作用不同,土地利用方式转变成水田、旱地和林地促进了SOM的增加,而转变成荒地后导致SOM含量下降。     

基于土壤系统分类的河南省土壤有机质时空变异研究

利用1982年河南省第二次土壤普查数据和2009年采样数据,采用传统统计学、地统计学和地理信息系统（GIS）的方法,在土壤系统分类的基础上,对产粮大省河南省土类土壤有机质（SOM）含量时空变异特征进行了分析研究,揭示了不同土类SOM时空变异规律,并分析讨论了影响其时空变异的主要原因,对河南省不同土壤类型的合理施肥与养分调控具有指导和借鉴意义。结果表明：从1982年到2009年,河南省SOM含量均值由12.21g kg-1增加至16.02 g kg-1,增加了31.70%,变异系数分别为67.90%和35.52%。两个时期SOM变异函数均符合球状模型,块金效应值由56.10%变为60.18%,变程由569.05km变为547.22km,SOM含量空间自相关性变弱,自相关距离减小。河南省SOM自西向东逐渐增加,平原地区增加较多,而河南省南部、偏北部和西部山区地区有所减少;系统分类中的底锈干润雏形土、淡色潮湿雏形土、灌淤旱耕人为土、干润冲积新成土、干润砂质新成土、简育湿润变性土、简育湿润雏形土SOM平均含量从1982年到2009年有较大的提高,分别提高了5.76g kg-1、5.61g kg-1、5.56g kg-1、5.47g kg-1、5.42g kg-1、4.99g kg-1、3.05g kg-1,而湿润正常新成土和干润正常新成土SOM含量有所降低,分别降低了2.47g kg-1和1.90g kg-1。因成土母质、气候条件、土壤质地、土地利用方式和人为活动的影响使得河南省不同土类的SOM出现时间和空间上的差异。SOM含量增加的土类主要分布在平原耕地地区,秸秆还田以及有机肥的施入,使该区域SOM含量有较大程度的提高。     

基于回归克里格的河北省土壤有机质时空变化特征研究

采用GIS空间分析和回归克里格空间插值方法,对1980～2010年间河北省表层土壤有机质(SOM)的时空变化进行对比分析。结果表明:时间上,1980～2010年,河北省SOM含量总体呈降低趋势,SOM平均降低3.6 g/kg。空间上,近30年来全省SOM含量整体上呈现西北减东南增的趋势,增幅总体上由西北向东南依次增加;且SOM含量增加的面积占全省面积的65.54%,主要分布在南部平原地区和唐山、秦皇岛等地。分析表明,这种变化格局的形成主要与施用化肥、实施秸秆还田等人类活动有关。本研究为预测粮食产量、优化施肥管理、保护生态平衡和耕地的可持续发展等提供了科学依据。     

稻麦两熟农田土壤速效钾时空变异及原因分析——以江苏省仪征市为例

以江苏省仪征市稻麦两熟农田为分析样区,利用1984年、1994年、2000年、2005年4期土壤普查数据,应用地统计学方法和GIS技术进行了土壤速效钾时空变异特征及肥力水平分析.结果发现:1984～1994年土壤速效钾平均含量由91.20mg·kg-1减少为73.63mg·kg-1,2005年又恢复到91.62mg·kg-1.速效钾空间分布也存在明显的变化趋势,变程从1984至1994年由20.28km减少到8.32km,2000年增加到24.18km,2005年又减少到8.18km,呈先减后增再减趋势.块金值与基台值之比范围为48.48%～74.33%,说明土壤速效钾空间分布表现为中等程度自相关,且1994年和2005年空间分布自相关程度明显高于1984年和2000年.对1980～2005年间的耕作制度、肥情、粮食产量和农户生产情况等历史资料分析表明,历年土壤速效钾时空变异原因主要受农户的栽培管理措施、政府政策、社会经济发展情况等人为因素的影响.2005年74.76%面积的土壤速效钾含量达到农业部测土施肥确定的土壤速效钾Ⅱ级标准,但其平均值均在90mg·kg-1左右,为Ⅱ级标准偏下.故不能盲目的因速效钾含量等级高而忽视钾肥的施用,而应更重视钾肥的施用和管理.     

近40年大兴区耕地土壤有机质时空变异特征及其影响因素

研究长时期的土壤有机质(SOM)时空动态变化规律对指导大都市边缘区耕地保护、农田土壤肥力提升和农业生产管理具有重要意义。通过综合运用GIS、地统计学与数据统计分析方法,研究北京市大兴区近40年来五个时期(1980、1990、2000、2006、2017)耕地SOM的时空变异特征,并对其影响因素进行定量分析。结果表明:近40年来大兴区土壤有机质的动态变化表现为短期下降但整体呈上升趋势,从1980年的Ⅴ级地为主到2017年以Ⅳ级地为主,土壤有机质含量均值从9.36 g kg-1上升到14.87 g kg-1,增加了58.87%;大兴区五个时期的土壤有机质含量变异系数范围为0.22～0.38,均属中等程度变异;五个时期SOM的块金系数C0/Sill分别为50.00%、45.45%、49.92%、43.19%和38.17%,说明随着时间推移区域耕地资源的本底因素引起的异质性愈占主导;SOM的空间最大相关距离在8.14～14.57 km范围内波动;大兴区耕地土壤有机质含量整体上升,其主要受到土壤质地、土壤类型、种植作物类型和人为耕作管理活动的影响。在未来的农田管理过程中,应改善土壤结构,施用有机肥,强化对农田土壤的有效管理,提高土壤肥力。     

基于土壤系统分类的河南省土壤有机质时空变异

利用1982年河南省第二次土壤普查数据和2009年采样数据,采用传统统计学、地统计学和地理信息系统(GIS)的方法,在土壤系统分类的基础上,揭示河南省不同土类有机质含量时空变异规律,并讨论了影响其变异的主要原因。结果表明:从1982年到2009年,河南省土壤有机质(SOM)含量均值由12.21 g kg-1增加至16.02 g kg-1,增加了31.20%,河南省SOM自西向东逐渐增加,平原地区增加较多,而河南省南部、偏北部和西部山区地区有所减少;系统分类中的底锈干润雏形土、淡色潮湿雏形土、灌淤旱耕人为土、干润冲积新成土、干润砂质新成土、简育湿润变性土、简育湿润雏形土SOM平均含量从1982年到2009年有较大的提高,分别提高了5.7、5.6、5.6、5.5、5.4、5.0、3.1 g kg-1,而湿润正常新成土和干润正常新成土SOM含量有所降低,分别降低了2.5 g kg-1和1.9 g kg-1。因气候条件、成土母质、土壤质地、土地利用方式和人为活动的影响使得河南省不同土类的SOM出现时空差异。     

潮土区土壤有机质含量的趋势演变研究——以禹城市为例

通过分析山东省禹城市100个采样点1980年和2003年耕层土壤的有机质含量,研究了土壤有机质的时空变异特征,探讨了潮土区有机质含量的变化,形成了研究区1980年和2003年有机质含量空间分布图及1980~2003年有机质含量的空间变化图。分析了研究区有机质含量增加的原因。研究结果表明,该市目前土壤有机质含量平均为14.68g kg-1,比1980年的6.0g kg-1增加了8.68 g kg-1,年均提高0.38g kg-1。土壤表层含盐量的降低为土壤养分含量提高提供了条件。     

湘西植烟土壤有机质和全氮时空变异特征研究

为揭示湖南省湘西州烟区土壤有机质(SOM)和全氮(TN)的时空变异特征和为合理施用有机肥和氮肥提供科学依据,采用经典统计学、地统计学和GIS等方法,对湘西州2000年和2015年植烟土壤SOM和TN时空变异特征进行了研究。结果表明:2015年SOM和TN平均含量较2000年分别增加了5.03g/kg和0.31g/kg,增幅分别达21.39%和21.99%,SOM和TN含量的最小值变小,变异系数、最大值和极差变大,Moran’sI指数标准化Z值下降,块金效应增加;SOM和TN含量"低""适宜"等级面积分别下降了3.42%、37.73%和2.04%、44.43%,"高""极高"等级面积分别增加了32.21%、8.94%和35.67%、10.80%。表明湘西植烟土壤SOM和TN含量和变异同时增加,SOM和TN空间自相关性减弱,随机变异性增强。植烟土壤SOM与TN含量表现出极显著的正线性相关,SOM的矿化释放是TN的一个主要来源。     

盐源县耕层土壤有机碳时空变化及影响因素显著性变化分析

以2011年盐源县实地采样数据和1980年代第二次土壤普查资料为基础,采用地统计学、方差分析及相关分析等研究方法,分析了该区域近30年来耕层土壤有机碳时空变化特征,并探讨不同影响因素的显著性变化特征。结果表明,研究区土壤有机碳含量平均值从23.02 g kg-1下降到16.69 g kg-1,整体呈下降趋势。土壤有机碳初始含量较高的土类、海拔段和地貌区下降幅度明显较大,导致研究区土壤有机碳空间分布格局发生明显变化,高值区由西北部中高山地区变为东部区域。半方差分析表明,近30年间研究区耕层土壤有机碳空间变化的变程由67.5 km缩短至55.8 km,块金值和基台值之比从42.8%增加至50.0%,表明人类施肥耕作等随机因素使得结构性因素的作用减弱,空间自相关程度和范围降低。影响因素的显著性变化分析表明,土类和海拔的作用由极显著(p0.01)变为显著(p0.05);土壤有机碳与主要养分因子中全氮的相关程度减弱,与全磷和p H的相关关系不再显著,这进一步说明施肥耕作等随机性因素对研究区土壤有机碳时空变异的影响在增强。     

1980—2010年安徽省耕地表层土壤养分变化特征

本研究利用安徽省第二次土壤普查数据和2010—2011年土壤调查数据,运用统计方法从省级和县级两个尺度研究1980—2010年安徽省耕地表层(0 ~ 20 cm)土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)和全钾(TK)等养分含量的变化特征。结果表明,1980—2010年全省耕地土壤养分变化趋势不同,SOM平均含量由20.65 ± 11.78 g/kg增加到23.30 ± 8.81 g/kg,TP平均含量由0.58 ± 0.43 g/kg增加到0.71 ± 0.29 g/kg,TN含量总体保持不变,TK平均含量由19.00 ± 5.33 g/kg减少到14.28 ± 3.27 g/kg,四种养分含量的变异程度均降低。从养分含量的等级分布来看,全省耕地肥力总体上提高,SOM、TP和TN的高值比例均有不同程度的增加,TP含量的等级提升较大。在空间上,不同土地利用和地理区域的养分含量变化差异较大。淮北平原和沿江平原的SOM和TN含量增加较多,淮北平原和皖南丘陵区TP含量增加较多,各地理区域TK含量减少程度相似。三个典型县土壤养分变化趋势与全省变化趋势一致,除TK含量减少外其余养分含量均有不同程度的增加。典型县耕地土壤养分变化与相应的地理区域养分变化趋势基本一致。