艾比湖流域土壤有机质垂直空间变异特征

利用沿土壤深度方向的垂直滞后空间相关系数和经验正交函数分解方法研究了新疆艾比湖流域土壤有机质含量的垂直空间分布结构。结果表明:垂直滞后空间相关系数和经验正交函数分解方法能够有效分析空间区域土壤有机质垂直分布的相关性和空间异质性;垂直滞后空间正相关或负相关的集聚区域指示了相似或相反的有机质垂直分布模式,并且土壤有机质含量相关性随土层深度间隔增大而衰减;流域不同区域土壤有机质沿土层深度的垂直分布呈现分异特征,流域东部和西部地区有机质含量随土层深度增加而升高,但中部区域有机质含量随土层加深而降低,而且土壤有机质含量沿垂直方向递增或递减的速率在流域内亦表现出空间异质性。     

西北地区有机质空间分布及其影响因素研究

为了探讨中国西北地区土壤有机质现状及影响因素,运用ArcGIS和地统计学结合的方法,研究西北地区土壤有机质的空间分布规律及其影响因素。结果表明:(1)研究区土壤有机质含量处于较低水平,3级及以下占68.94%,有机质变化范围为1.10~107.50 g/kg,均值为20.13 g/kg;通过半方差函数模型分析得到有机质的最适理论模型为球状模型。(2)通过绘制整个西北地区土壤有机质的空间分布图可知,研究区东部区域从宁夏、陕北至甘南、陕南,有机质含量呈现出梯级增加的趋势;研究区西部有机质含量呈现出由新疆塔里木盆地中心区域向边界递增的同心圆分布。有机质高值区分布在研究区青海东部、新疆的天山一带;低值区分布在宁夏、陕西北部和新疆的塔里木盆地。分布趋势与西北地区大地形区有一定的相似性。(3)土壤有机质含量与海拔、降水存在正相关关系。(4)有机质与土壤类型和土地利用方式之间存在显著相关关系,草地、林地土壤有机质含量显著高于耕地和未利用土地,但草地与林地之间没有显著性差异。海拔和降水是影响有机质的主要因素,能解释49%的土壤有机质变化。该研究结果不仅有助于定性定量认识西北地区有机质空间分布,而且为该地区的生态农业建设以及生态环境保护提供参考。     

攀西植烟土壤有机质和全氮空间变异性研究

采用地统计学和GIS技术,研究攀西植烟土壤有机质和全氮空间变异特征及其影响因素,为烤烟种植规划及平衡施肥提供依据。结果表明,研究区植烟土壤有机质和全氮含量变化范围分别为5.00～59.63g.kg-1和0.40～3.16g.kg-1,变异系数分别为38.66%和39.26%,均具有中等程度的空间变异性。半方差分析表明,土壤有机质的块金系数为0.578,具有中等程度的空间相关性,其空间变异性受土壤类型、地形条件等结构因素和施肥、管理水平等随机因素的共同影响;土壤全氮的块金系数为0.221,具有较强的空间相关性,其空间变异性受土壤类型、地形条件等结构因素的影响。空间插值结果得出,北部有机质含量高于南部,东部全氮含量则略高于西部;研究区内有24.57%的区域土壤有机质处于较低水平,39.72%的区域土壤全氮含量属于较丰富水平。不同县域应针对各自不同海拔和土壤类型的养分现状,合理调控有机肥和氮肥的施用。     

东北平原典型农业县农田土壤养分空间分布影响因素分析

结合常规统计方法与GIS空间分析方法，定量研究了东北平原典型农业县——吉林省德惠市土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾空间分布的主要影响因素。研究表明，不同高程的土壤养分含量不存在显著差异；不同坡度的土壤有机质和全氮存在显著差异，坡度相对较大的地区由于受到土壤水蚀的影响导致有机质和全氮含量有所降低，而坡度因素对土壤速效磷和速效钾含量的影响并不显著；土壤类型和土地利用方式都对土壤养分的空间变异存在明显的影响。对4种土壤养分的分布进行空间插值，结果表明，以中部饮马河为分界线，饮马河以东土壤有机质、全氮、速效钾含量较西部为低，而速效磷空间分布的随机性较强。     

Analysis on influence factors of soil Pb and Cd in agricultural soil of Changsha suburb based on geographically weighted regression model

为了定量分析土壤重金属含量的影响因素,以长沙城郊农田土壤Pb、Cd为例,采用传统回归模型（ordinary least squares, OLS）和地理加权回归模型（geographically weighted regression, GWR）分析比较了土壤Pb、Cd含量与影响因素间的相关关系。结果表明：长沙城郊农田土壤Pb、Cd含量存在空间自相关性,Pb、Cd的GWR模型拟合度较OLS模型高,残差不存在空间自相关,GWR模型能更好地解释土壤Pb、Cd与影响因素变量的空间异质性。土壤Pb与Cd含量呈极显著正相关;土壤pH值、有机质、氮磷含量是影响土壤Pb、Cd含量的重要因素;离河流、城镇、工矿建设用地的距离对于城郊农田土壤Pb、Cd含量也有一定影响,土壤Pb、Cd的"高-高"集聚区（土壤Pb或Cd含量高的区域被Pb或Cd含量高的其他区域所包围,区域土壤Pb或Cd含量水平较高,且空间差异程度较小）和离河流、城镇、工矿建设用地较近的农田是Pb、Cd污染风险防控的重点区域。该研究可为定量分析区域土壤重金属含量的空间结构与影响因素提供参考,为长沙城郊农田土壤重金属污染的防控提供参考。     

农田土壤铅、镉含量影响因素地理加权回归模型分析

为了定量分析土壤重金属含量的影响因素,以长沙城郊农田土壤Pb、Cd为例,采用传统回归模型(ordinary least squares,OLS)和地理加权回归模型(geographically weighted regression,GWR)分析比较了土壤Pb、Cd含量与影响因素间的相关关系。结果表明:长沙城郊农田土壤Pb、Cd含量存在空间自相关性,Pb、Cd的GWR模型拟合度较OLS模型高,残差不存在空间自相关,GWR模型能更好地解释土壤Pb、Cd与影响因素变量的空间异质性。土壤Pb与Cd含量呈极显著正相关;土壤pH值、有机质、氮磷含量是影响土壤Pb、Cd含量的重要因素;离河流、城镇、工矿建设用地的距离对于城郊农田土壤Pb、Cd含量也有一定影响,土壤Pb、Cd的"高-高"集聚区(土壤Pb或Cd含量高的区域被Pb或Cd含量高的其他区域所包围,区域土壤Pb或Cd含量水平较高,且空间差异程度较小)和离河流、城镇、工矿建设用地较近的农田是Pb、Cd污染风险防控的重点区域。该研究可为定量分析区域土壤重金属含量的空间结构与影响因素提供参考,为长沙城郊农田土壤重金属污染的防控提供参考。     

遵义市土壤硒分布及其影响因素研究

进行土壤硒分布及其影响因素研究,对掌握区域硒空间分布现状、区域农产品安全以及人体健康具有重要意义。在遵义市采集了701个表层土壤样本,分析了样品中的硒含量。利用GS+软件构建半变异函数模型,采用克里格法预测了遵义市土壤硒含量空间分布特征,并进一步探讨土壤pH值、全氮、有机质、海拔高度和成土母质等因素对硒含量及其空间分布的影响。结果表明:遵义市土壤硒含量变幅为0.10～2.90 mg·kg~(-1),平均值为0.56 mg·kg~(-1),总体上处于足硒和富硒土壤范畴,缺硒与少硒土壤较少,西北部和南部边缘存在明显的土壤富硒带,中部和东部地区土壤硒含量较低。土壤硒含量与pH值无相关关系,与土壤全氮、有机质和海拔高度呈显著正相关关系。此外,遵义市富硒岩层和广泛出露含硒量高的煤矿层可能也是影响土壤含硒量的主要因素。     

基于TM数据的黑土有机质含量空间格局反演研究

以吉林省黑土区为例,采集区域土壤样本,获取Landsat TM遥感影像,基于有机质含量(SOM)与土壤反射率的定量关系,筛选出与土壤有机质分布相关的波段TM1、TM5,建立区域土壤有机质遥感预测模型。结果表明,表层土壤有机质含量的对数值与TM1、TM5的灰度值(Digital Number,DN)呈显著负相关关系,满足二次多项式回归关系,基于TM1、TM5波段DN值的回归模型预测研究区表层土壤有机质含量,结果可靠。研究区表层土壤有机质含量15 g kg-1的区域主要分布在东部地区,含量在15~20 g kg-1的区域主要分布在中部地区,含量在20~25 g kg-1的土壤主要集中在西部地区。调查表明东部地区和中部地区主要是典型黑土,地形部位较高,排水条件较好;西部地区主要是草甸黑土,地势平坦,地下水位适中,水分条件充足,有机质含量较高。     

吉林省玉米主产区土壤有机质和速效养分分布特征

结合国家测土配方施肥项目的进行,根据吉林省16县市土壤采样点的实测数据,分析了土壤有机质,碱解氮,速效磷,速效钾的分布特征。结果表明:土壤有机质含量表现出东高西低的分布趋势;碱解氮的分布趋势同有机质;速效磷含量总体处于中等偏高水平,但分布差异较大,全省范围内速效磷含量东部>中部>西部;速效钾含量分布与速效磷相反,西部大于中东部地区。根据东中西部不同的养分分布特点、气候特点及玉米的需肥规律,相应的氮磷钾肥配比为:东部2.5∶1∶1.5,中部3∶1∶1.5,西部2～3∶1∶1。     

平原丘陵过渡区土壤有机质空间变异及其影响因素

研究土壤有机质(SOM)在平原丘陵过渡区域的空间变异规律及其影响因素对指导农业生产实践具有重要意义。选取平原丘陵过渡区域(江汉平原与鄂西山区)作为研究区,采集500个土壤表层(0~20 cm)样本,利用相关分析和逐步回归分析从14个影响因素中选取与土壤有机质密切相关的7个变量作为解释变量:高程、坡度、坡向、有效铁、容重、砾石度、黏粒含量。利用普通克里格(OK),回归克里格(RK)和地理加权回归克里格(GWRK)方法对研究区土壤有机质含量进行预测,并用平均误差(ME)、平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)、相关系数(r)和不精确度(IP)作为验证指标来检验模型的预测精度。结果表明,GWRK插值结果最优,局部空间回归模型可以更好地表明过渡区域SOM的空间变异规律。且GWR模型的系数空间分布图可以反映环境变量在不同地理位置对SOM的空间非平稳性的影响程度,为探讨SOM在不同地形条件下的主导影响因子提供了依据,同时也为精确模拟过渡地带土壤有机质空间制图提供了重要的参考方法。     

胜利矿区土壤养分空间变异特征与影响因素

研究矿区土壤养分空间变异特征对矿区土地复垦与生态保护具有重要意义。选取胜利矿区土壤作为研究对象，基于地统计学和GIS技术分析土壤养分的空间变异性，并探讨地形因子和土地利用类型对其影响。结果表明：研究区土壤pH、有机质、速效氮、速效磷、速效钾平均含量分别为8.073、21.588g/kg、82.914mg/kg、8.210 mg/kg、257.341 mg/kg。除pH属于弱变异外，其他养分均属于中等强度变异。各项养分指标均具有一定的趋势效应。pH的最适模型是球面模型，有机质、速效钾的最适模型是线性有基台模型，速效氮、速效磷的最佳拟合模型是指数模型。pH、有机质、速效氮表现为中等空间相关性；速效磷、速效钾呈弱空间自相关。pH值由中部向四周逐渐降低；有机质、速效氮高值区集中在西部高程较大的位置，低值区分布在受人类扰动较强的中东部；速效磷、速效钾没有呈现一定的分布规律。坡度、坡向、高程、地形湿度指数是造成土壤养分格局差异的主要地形因子；从土地利用方式看，采矿扰动是养分含量较低的重要原因，矿业用地养分含量显著低于耕地和草地。     

基于地理加权回归模型的长江中游地区人均耕地面积变化影响因素分析

[目的]利用GWR模型揭示长江中游地区人均耕地面积变化影响因素的空间异质性,为今后管理该区域耕地资源提供科学依据。[方法]在总结该地区人均耕地面积现状的基础上,分析人均耕地的Moran’s I指数,利用相关年份数据分析了最小二乘法(OLS)和地理加权回归方法(GWR)的差异,采用GWR模型对该区域各市人均耕地面积的影响因素进行分析。[结果](1)城镇化率对人均耕地的影响由正相关向负相关变化,影响程度增强,系数值空间差异较大;(2)人口增长率与人均耕地大部分地区呈负相关,局部地区呈正相关,影响程度减小,空间差异较大;(3)第一产业总产值比重与人均耕地大部分地区呈正相关,局部呈负相关,影响程度下降,空间差异较大;(4)粮食单产与人均耕地由负相关向正相关变化,影响程度增强。[结论]GWR比OLS更能反映影响因素的空间异质性,成功揭示了各因素对人均耕地的影响程度和区域差异。     

秸秆带状覆盖下培土对马铃薯产量与水分利用效率的影响

气候变化效应评估、土壤固碳潜力和肥力管理等,迫切需要详尽的土壤有机质（soil organic matter, SOM）空间分布信息。该文以江苏省第二次土壤普查的1 519个典型土壤剖面的表层（0～20 cm）SOM含量为例,选择1 217个样本为建模集,302个为验证集,选取年均温度、年均降雨、物理性黏粒和土壤pH值等因子进行SOM的地理加权回归（geographically weighted regression, GWR）建模。从建模集中分别随机抽取100%（1 217个）、80%（973个）、60%（730个）、40%（486个）,20%（243个）的样点,对比不同样点数量下GWR和传统全局回归模型的精度差异,并选择最优模型进行SOM空间预测制图。结果表明：1）江苏省SOM含量在不同空间尺度上存在极显著的空间自相关性。不同样点数量的建模集的全局自相关性和局部空间自相关聚类图结果相似。全局Moran''s I值介于0.25～0.61（P<0.001）。SOM含量空间分布以空间聚集特征为主,"高-高"聚集区主要分布在苏中和苏南地区,"低-低"聚集区主要分布在苏北地区。2）GWR建模结果均优于传统的传统全局回归建模,其残差在不同的空间尺度上均不存在空间自相关性。不同建模集的GWR的R2adj较全局建模均提高0.15～0.20,其AIC和RSS均比全局模型有大幅降低,为56.08～360.19和17.40～76.67。不同建模样本数量的GWR模型对SOM的解释能力差异较小。3）建模样点数量（除建模样本n=243）对GWR预测制图结果的精度影响不大,RMSE介于5.56～5.75 g/kg之间,MAE介于3.87～4.05 g/kg之间,R2介于0.52～0.48之间,均优于全部建模样点的普通克里格插值验证结果。该研究可为样点数较少的省级尺度地区SOM空间建模与制图提供借鉴。     

浙西北丘陵区农田土壤微量元素空间变异特征及影响因子

【目的】采用地统计学和GIS技术相结合的方法能较好地综合评价土壤微量元素空间数据的结构性、空间格局变异产生原因及影响因子。本论文以生态型城市桐庐县为研究区,研究了土壤微量元素的空间变异特征及其影响因素,为长期耕作的浙西北丘陵区农田土壤高效施肥提供依据。【方法】在满足空间分析要求的基础上,根据研究区主要土壤类型、土地利用类型、地形地貌和交通条件等因素布置采样点数目与密度,在作物收获后,选取水田区、旱地区、茶园区、果园区和桑园区等有代表性的田块采集分析土样386个。利用GS+7.0和ArcGIS 10.1进行半方差分析和Kriging插值,运用逐步回归分析比较各因子对微量元素含量的影响程度。【结果】铁、锰、铜、锌4种微量元素变异系数在58.37%~90.22%之间,块金效应值在10.9%~12.5%之间。4种微量元素的空间分布结构相似程度较小,呈斑块状特点。不同土壤类型对有效Fe和有效Zn的含量有显著影响。不同土地利用方式间4种微量元素含量差异显著。有效Fe与有机质和速效钾呈极显著负相关,与有效Cu呈极显著正相关。有效Cu与有效磷呈极显著正相关,与速效钾呈显著负相关,与有效Mn呈显著正相关。有效Zn与碱解氮呈极显著负相关,与有效磷和速效钾呈极显著正相关,与有效Mn呈显著正相关,与海拔呈显著负相关。土壤类型、土地利用方式、有机质、pH、碱解氮、有效磷、速效钾和海拔等8个因子合计分别能够解释4种微量元素变异空间变异的19.1%、2.2%、12.2%和12.1%,8个因子中土地利用方式能够独立解释空间变异的3.1%~13.5%。【结论】研究区内铁、锰、铜、锌4种微量元素总体处于丰富水平,呈中等变异。不同元素的主导影响因素不同,除土壤类型、土地利用方式、有机质、pH、碱解氮、有效磷、速效钾和海拔等8个因子外还有众多其它结构性影响因子,土地利用方式有重要影响但非主导因子。     

贵州表层土壤有机质空间变异特征及其影响因素分析

为探究贵州表层土壤有机质的空间变异特征及其主要影响因素,使用贵州省第二次土壤普查资料中193个土壤剖面数据,结合贵州省气象资料、土地利用类型图及土壤类型图等资料,运用地统计学和多元回归分析各因素对表层土壤有机质空间变异的解释能力。结果表明：(1)贵州省表层土壤有机质含量范围为0.05%～36.68%,平均含量为5.23%±4.96%,变异系数为94.90%;(2)表层土壤有机质在空间分布上表现出东北部高,西南部较低的格局;(3)半变异函数分析表明,贵州省土壤有机质主要受自然因素影响,海拔、CEC、耕作方式和土壤质地对表层土壤有机质含量变异的综合解释能力为35.9%,海拔作为最重要的影响因素能独立解释其变异的25.6%,CEC和耕作方式分别能解释11.3%,7.4%。贵州表层土壤有机质与年均气温呈负相关关系,与海拔呈正相关关系。研究区表层土壤有机质的分布与碳酸盐岩分布面积比例存在相关关系,整体上,随着喀斯特分布面积比例增大而受自然因素影响增大。喀斯特分布面积比例为0～10%区域主要受农业耕作施肥等人类活动的影响,11%～30%区域主要受海拔影响,31%～50%区域受年均温和CEC影响,5...     

近20a来嫩江流域土壤退化的初步研究

结合全国第二次土壤普查的数据和野外试验,分析了嫩江流域近20 a的土壤质量变化.研究结果表明,经过近20 a的演化,土壤的质地发生变化,土壤中粉粒成分占近50%,基本没有变化,砂粒和黏粒的百分比发生变化,砂粒减少了22.95%,黏粒增加了50.09%.土壤质地主要以黏壤土和黏土为主,所占面积百分比分别为32.52%和66.51%.流域内壤土所占比例下降了17.54%,黏壤土和黏土分别增长了9.34%和8.20%.嫩江流域土壤中的有机质含量范围0.55%～12.26%,与普查数据比较呈下降趋势,下游开发地区的土壤中有机质含量下降趋势明显,上游有机质含量增加了27.14%,下游有机质含量减少了33.11%.嫩江流域未开发地区的土壤总体上未呈现严重的沙化趋势,但是嫩江下游的土壤沙化程度较上游严重,有机质的变化在流域空间分布上表现出明显的不同.     

西南典型岩溶区土壤硒空间分布预测

土壤硒精准预测和制图是富硒土壤资源开发利用和环境规划管理的基础。该文以西南典型岩溶区桂林永福百寿河流域为例,在分析影响土壤硒化学行为因子的基础上,通过野外样品采集和室内化学分析以及Arc GIS空间分析,获取了研究区相关地理环境因子和土壤属性因子数据。利用逐步回归方法选择土壤硒空间分布预测的辅助变量,使用协同克里格模型对非连续分布的辅助变量进行插值。在此基础上利用地理加权回归模型对土壤硒空间分布进行预测,同时以普通克里格插值结果作为参照。研究结果表明:使用地理环境因子和影响土壤硒化学行为的土壤属性因子可以提高土壤硒预测精度;协同克里格插值解决了辅助变量数据连续分布的问题;土壤硒的空间分布与地形和影响土壤硒化学行为的因子有关。     

水稻对苏打盐碱土锌形态转化的驱动作用研究

为了揭示种稻对苏打盐碱土中Zn形态转化的驱动作用及其机理,采用Tessier连续提取法研究了松嫩平原不同种稻年限苏打盐碱地水田土壤中不同形态Zn含量及其在剖面中的分布特征。结果表明:盐碱地种稻改良后,可显著提高土壤剖面各层次中的有效Zn、交换态Zn及有机结合态Zn等生物有效态Zn的含量,降低碳酸盐结合态Zn、氧化物结合态Zn及残渣态Zn等非生物有效态Zn的含量。这种作用在种稻后的第1年表现的最为显著,第5年之后进入平缓上升阶段;种稻对有效Zn、交换态Zn及有机结合态Zn等生物有效态Zn含量提升的促进作用是随剖面层次的加深而减弱的。相关分析表明,交换态Zn和有机结合态Zn分别与pH呈显著负相关关系,而与有机质含量呈显著正相关关系;碳酸盐结合态锌和氧化物结合态锌与pH呈显著正相关;与有机质含量呈显著负相关关系。说明盐碱土种稻改良后,土壤pH降低和有机碳含量的提升是驱动不同形态Zn转化的主要因素。     

滨海废弃盐田复垦区土壤盐分和有机质的空间变异特征

为了揭示废弃盐田复垦区棉田土壤盐分和有机质的时空变化特征,该文利用棉花关键生长节点的土壤采样数据,采用经典统计学和地统计学相结合的方法,对土壤盐分和有机质的空间分布特征进行分析。结果表明:研究区不同时期不同深度的土壤含盐量和有机质含量变幅较大,二者的变异强度均为中等;随着时间的变化土壤含盐量和有机质含量均呈现下降的趋势,各层土壤含盐量与有机质含量相关性程度不高。研究区土壤含盐量与有机质含量均具有中等强度的空间自相关性。Kriging插值结果表明土壤有机质呈条带状分布,苗期和花期土壤有机质含量由西向东逐渐增加,花铃期土壤有机质含量以东北部含量最低,收获期有机质含量高值区主要集中在西北部和东南部。土壤含盐量的三维空间分布在不同时期不同深度具有相似性,其空间分布特征总体较为接近;苗期和花期土壤含盐量高值区出现在东南部方向;花铃期和收获期土壤含盐量空间分布比较散乱,呈斑块状分布。研究结果为莱州湾南岸盐田复垦区的盐渍土科学改良、合理利用及农业可持续发展提供技术支持。