不同经营类型红松林下土壤腐殖质的空间异质性

运用野外调查与室内实验分析相结合的方法,利用SPSS 13.0软件和ArcGis 9.3软件对原始红松林、白桦红松混交林Ⅰ(红松天然更新)、白桦红松混交林Ⅱ(红松人工造林)和红松人工纯林4种经营类型红松林下土壤腐殖质进行经典的统计描述和地统计学的空间异质性分析。结果表明:经营类型不同导致土壤腐殖质含量的差异,白桦红松混交林下土壤腐殖质含量高于红松人工纯林。不同经营方式红松林下土壤腐殖质的空间异质性特征显著不同,4种经营类型红松林下土壤腐殖质空间异质性多受随机因素的影响,但2种白桦红松混交林下土壤腐殖质空间异质性的空间自相关部分大于红松人工纯林,而且2种白桦红松混交林下土壤腐殖质空间异质性的尺度也较红松人工纯林下土壤腐殖质空间异质性的尺度大。2种白桦红松混交林林下土壤腐殖质空间分布格局要明显优于红松人工纯林下的土壤腐殖质空间分布格局。研究结果可为红松林的恢复与持续经营提供理论基础。     

放牧干扰后自然恢复的退化沙质草地土壤性状的空间分布

用地统计学的方法 ,研究了科尔沁沙质退化草地不同强度放牧干扰 (重度放牧和适度放牧 )后自然恢复过程中 0～ 15cm土层土壤有机碳、全氮、pH和电导率在 10m尺度上的空间异质性特征。结果表明 ,重牧后的恢复草地比适度放牧后的恢复草地呈现出显著低的有机碳和全氮含量及其显著高的变异性。在取样尺度的空间分布上均表现出显著的空间结构特征 ,自相关尺度分别为 2 2 2～ 2 9 4m和 2 5 5～ 39m ,结构性方差占样本方差的 87 2 %～ 88 2 %和 6 5 5 %～ 85 9%。全氮的自相关尺度大于有机碳。土壤pH和电导率在取样的尺度内不存在局部格局 ,而可能受更大尺度的格局控制。放牧引起的植被斑块状分布和沙化裸斑的出现是土壤碳、氮空间变异的主要因素 ;土壤异质性尺度的改变又可能影响着植被的恢复演替和分布格局。     

华北山地6种天然次生林土壤氮素的空间异质性特征

 利用地统计学理论和方法研究华北山地次生林区6种天然次生林土壤氮素的空间异质性特征。结果表明:1)次生阔叶林土壤总氮质量分数相对较高（3 1004 500 mg/kg）,而针叶林相对较低（9001 300 mg/kg）,各森林类型土壤中有效NH4+-N质量分数均高于有效NO3--N,形成以NH4+-N占优势的氮营养生境;2)针阔混交林中,土壤全氮的变异强度最大,变异的空间相关性较差（随机性变异占总变异的42.7%）,针叶林中,全氮空间变异强度相对较弱,但以自相关变异为主（结构方差比为72.2%81.0%）,呈现弱的斑块分布特征;3)阔叶林中,NH4+-N具有很强的空间自相关变异,NO3--N异质性程度相对较弱,针叶林中,NH4+-N变异强度较小,而NO3--N空间变异却相对明显;4)不同森林类型对土壤全氮及各有效氮形态的空间异质性特征有影响;5)植被种类、植被组成、植被多样性等因素的差异及由此导致的树种空间分布格局是影响总氮量及氮矿化,进而导致氮素不同形态在林分间甚至林分内不同空间样点间异质性形成的重要原因。     

基于点格局分析的林地表层土壤优先路径水平分布特征

将景观生态学中的空间点格局分析方法应用于土壤优先路径的水平空间分布研究,采用Ripley’s K(x)函数单种点格局分析及多元点格局分析方法,对重庆四面山针叶林地、阔叶林地及针阔混交林地10-20cm土壤深度上不同影响半径范围优先路径的空间位置及其与土壤生物活动的关系进行分析,经Monte-Carlo方法检验,发现优先路径在0-15cm土壤水平剖面半径尺度上呈聚集分布,>15cm尺度向均匀分布发展;在不同尺度上与生物活动呈显著正相关关系;较小影响半径范围优先路径的空间分布数量随较大影响半径范围优先路径的空间分布数量的增加而减小。结果表明,空间点格局分析能较好地反映优先路径在土壤水平空间分布的状态,并能从数学空间形态分析角度解释土壤优先路径水平空间分布与生物活动的关系,以及不同影响半径范围优先路径间的分布关系,适用于量化分析土壤优先路径水平空间分布特征。     

半干旱草原潜在土壤风力侵蚀空间格局研究

中国绝大多数的干旱半干旱地区遭受着严重的风力侵蚀。风蚀可导致土壤流失、肥力下降,最终导致土地荒漠化。半干旱草原区的荒漠化问题日益突出,由此带来的沙尘暴等灾害天气增多,给人们的生产生活带来诸多不便。从影响土壤风力侵蚀的风速、干燥度、植被盖度、地形起伏度、土壤可蚀性以及放牧压力6个方面出发,借助GIS技术,通过主成分分析研究半干旱草原区达茂旗土壤风力侵蚀的空间分布格局。结果表明:达茂旗潜在土壤风力侵蚀指数由南向北呈高—低—高趋势。达茂旗北部地区土壤风蚀主要受风速、干燥度和植被指数影响;中部地区风力侵蚀主要受地形起伏度的影响,地形起伏对风的消减作用增强,使得风力降低,加之该地区土壤可蚀性和干燥度相对较低,风力侵蚀指数低;南部土壤风力侵蚀主要受放牧压力影响,春季正是牧草返青季节,植被盖度低,且牲畜密度相对较大,放牧对草场的压力大,土壤风力侵蚀严重。风力侵蚀各影响因子的时空异质性是导致半干旱草原风力侵蚀空间异质性的主要原因。干旱草原风力侵蚀空间异质性的主要影响因素是风速、干燥度和植被指数,其次受地形和土壤可蚀性的影响,而放牧压力是半干旱草原区土壤风力侵蚀的主要人为因素之一。     

土壤性质空间变异对飞蝗卵块分布格局的影响

利用地统计学方法,在GIS平台下研究了沿海蝗区南大港水库土壤空间变异对东亚飞蝗Locusta migratoria manilensis卵块分布格局的影响。结果表明,研究区域内土壤含盐量、5 cm土层含水量、土壤有机质和pH具有明显的空间异质性,其中前两者表现出较强的空间相关性,后两者具有中等强度的空间相关性。飞蝗卵块亦具有明显的空间自相关,且集中分布在研究区域内土壤含盐量较低(<1.9%)、含水量适中(10.1%~29.9%)的中部和东部地块,而在土壤含水量较高(>30%)的西部和盐分过重(>3%)的北部几乎没有卵块的分布。表明研究区域内飞蝗卵块的分布与土壤性质在空间上的变化有一定关系,即蝗区土壤性质空间异质在一定程度上决定了飞蝗卵块的空间分布格局。     

科尔沁沙地流动沙丘土壤水分空间变化特征分析

应用地统计学原理,分析了科尔沁沙地流动沙丘不同部位和深度土壤水分的空间变化特点。结果表明,流动沙丘土壤水分空间分布呈现明显的空间异质性,土壤水分在流动沙丘的不同坡面和同坡面的不同区域呈现明显的不均匀分布特征,表层(0~40 cm)和浅层(40~100 cm)土壤水分是此空间差异的主要来源,其空间分布变异性明显高于深层(100~200 cm)土壤;半方差分析结果也显示出表层和浅层土壤水分的空间异质性组成主要由随机因素引起,具有相对较小的变程,而深层土壤水分主要受到其自身土壤物理组成性质的影响,具有较强的空间自相关性,具有较大的变程,二者空间分布特点存在明显差异。流动沙丘土壤水分空间分布特点的明确,对阐述固沙先锋植物的侵入和定居格局具有现实的指导意义,也为人工固沙植被的建立提供理论指导。     

戈壁地表土壤颗粒的空间变异特征研究

研究戈壁地表土壤颗粒粒度特征及空间变异可为戈壁地区风蚀监测、评价及制定科学的防沙治沙对策提供参考。以吉兰泰盐湖西北部的堆积型细砾质戈壁为研究对象,基于数字图像技术计算了地表不同粒级颗粒的质量分数,并分析了颗粒空间变异特征。结果表明,图像处理技术提取戈壁地表土壤颗粒的效果较好,3个粒级颗粒质量分数总和为93.12%,粒径0.84 mm、0.84～0.42 mm和0.42 mm颗粒质量分数分别为69.81%、14.99%和8.32%,变异系数分别为14.12%、40.02%和55.06%,变异函数模型分别为高斯模型、高斯模型和指数模型,空间异质性尺度分别为632、691和1 875 m。3个粒级颗粒均呈斑块状分布,且C/(C_0+C)介于72.79%～79.37%,说明结构因素和随机因素共同影响戈壁地表颗粒的空间分布格局,但结构性因素(戈壁形成过程、地势、风蚀及植被分布格局等)是造成颗粒分布格局差异的主要驱动力。     

基于信息熵的耕地土壤养分与环境影响因子空间相关性研究

[目的] 探究耕地土壤养分含量空间格局及与环境因子的空间相关性,为区域耕地土壤施肥管控及农业生态环境保护等相关工作提供理论依据。[方法] 以湖北省枣阳市耕地为研究对象,选取土壤有机质、全氮、速效钾、缓效钾和有效磷5种土壤养分指标,并收集整理成土母质、土壤类型、土壤pH值、高程（DEM）、地表起伏度、坡度、植被覆盖度指数（NDVI）、平均气温、平均降水量和土地利用方式10种环境影响因子,利用普通克里金插值和信息熵原理,分析每种土壤养分的空间分布特征以及每种土壤养分空间分异特征与环境因子的相关性。[结果] 枣阳市土壤缓效钾空间异质性不明显,全域含量水平较高;其他4种养分均表现出不同程度的空间异质性。信息熵结果表明,5种土壤养分含量空间格局与成土母质、土壤类型和气候因子相关性均较强但相关程度存在差异;地形因子与全氮和有机质含量空间相关性较强,土壤pH值与土壤速效钾、缓效钾和有效磷相关性较强。[结论] 枣阳市土壤养分格局受自然因素影响较强,但相关性指数K值都较低,说明受到人为施肥与农作物消耗以及灌溉排水导致的土壤水化学反应及养分流失的影响。     

塔里木河中下游湿地及其周边土壤理化性状的空间异质性

研究塔里木河中下游湿地及其周边土壤理化性状,包括土壤粒度组成、土壤水分、盐分、pH和养分的空间异质性结果表明:大范围分布的土壤质地以沙质或粉沙质壤土为主,少数属壤质沙土或粉沙土,不同类型土地或植被条件下土壤粒度组成存在差异;土壤水分的空间分布特征反映了塔里木河中下游湿地的旱化现象;广泛分布的盐土、盐渍化土和碱化土表现出对植物生长发育的明显胁迫作用;土壤有机质、全N和全P总体贫乏,全K含量较高,反映了干旱区湿地土壤的特点。     

基于聚类分析的土壤盐渍剖面特征及其空间分布研究

通过对黄河三角洲地区典型地块土壤盐渍剖面的聚类分析,研究并总结该地区不同盐分剖面类型土壤含盐量在水平方向以及垂直方向的分布特征和规律,运用该规律对各盐渍剖面类型的空间分布进行了探讨。结果表明:研究区土壤盐分剖面可以明显分为表聚型、底聚型和平均型3类,按照垂直分布特征可将0～180cm土体划分为0～20cm、20～80cm、80～120cm和120～180cm四个层次;研究区土壤含盐量在垂直方向和水平方向上变异较强,总体上盐分分布具有一定的表聚性,且各土层含盐量的规律性可以作为判断土壤盐分剖面类型的依据;受结构性因素和随机性因素的共同影响,各土层含盐量均表现为中等的空间自相关性和相同的空间自相关变化尺度。Kriging插值与空间分析结果表明,微地形和气候条件是影响表层土壤盐分空间分布的主要因素,地下水性质主导深层土壤盐分的空间分布;表聚型盐分剖面是研究区最主要的剖面类型,其次分别为底聚型和均匀型;不同盐分剖面类型的空间分布反映了植被类型和土地利用方式的差异,人为农业措施是形成底聚型与平均型盐分剖面的最直接因素。该研究结果为黄河三角洲地区盐渍土地的分区、改良、管理以及合理利用提供了理论基础和实践依据。     

土壤空间变异研究进展

本文主要综述了土壤空间变异研究的进展,包括土壤水分特征及状态参数、物理性质、化学性质、重金属及其它元素的空间变异研究。讨论了尺度效应及套合结构模型在空间变异研究中的应用和研究进展,指出应根据不同研究目的采用不同的研究方法,并确定恰当的研究尺度,分析统计结果应结合区域生态系统进行分析。     

土壤水空间分布结构的时间稳定性

通过在野外 3 5m× 3 5m的正方形试验区域高密度布置多个电极和定时扫描测定土壤电阻的方法 ,利用反演计算和土壤电阻率与含水量之间的关系 ,计算出了不同时间的土壤含水量在三维空间上的分布。通过对由此获得的含水量资料的分析 ,探讨了土壤水在三维空间上的分布特征及其在时间上的稳定性。结果表明 ,试验区的土壤含水量在三维空间上的分布是非均质的和各向异性的 ,这种非均质性不是随机的而是具有一定的结构或模式 ,这一结构或模式在时间上是相对稳定的。     

天津市平原土壤微量元素含量的空间自相关研究

空间自相关是区域化变量的基本属性之一，而空间自相关统计可用于检测研究区域内变量的分布是否具有空间结构。本研究以天津市平原区土壤微量元素为例，采用Ｍｏｒａｎ＇ｓＩ统计量，研究了土壤微量元素含量的空间自相关关系、空间自相关的方向性、空间自相关与距离的关系以及不同方向的自相关与距离的关系。结果证实在本研究的采样密度下（平均约３００平方公里一点），天津市平原区多数土壤微量元素含量表现出显著的正空间自相关；     

中国土壤空间分布的分形与分维

基于分形理论,对中国土壤空间分布的分形性质进行了定量研究,所得结论为:(1)中国土壤空间分形结构特征客观存在,南方水稻土、黄刚土等53类土壤斑块的周长-面积关系客观存在;(2)中国各土壤类型中,寒漠土分维最大,为1.952,灰漠土分维最小,为1.158;寒漠土斑块镶嵌结构最复杂,灰漠土斑块镶嵌结构最简单;(3)随着我国土壤类型从华南→东北→西北的变化,土壤类型空间分布的分维总体增大;在青藏高原区,各土壤分维出现垂直与水平的复合分布,随着地势自东南向西北的逐渐升高,土壤分维总体变大;(4)中国各土壤类型中,寒漠土稳定性指数值最大,为0.452 4,其斑块镶嵌结构稳定性最高,灰褐土斑块镶嵌结构稳定性最低,稳定性指数值为0.001 3;(5)随着我国土壤类型由南向东北的变化,各土壤类型斑块镶嵌结构的稳定性指数总体变小;在青藏高原区,由东南向西北,各土壤类型斑块镶嵌结构的稳定性指数总体变大;(6)就中国土壤类型的空间分布而言,中国土壤类型斑块空间分布的几何属性对其分维大小可能有直接的影响。     

Spatial heterogeneity of a microbial community in a sandy soil ecosystem

A fieldwork was carried out in Caesarea sand dunes, Israel, to determine the influence of fine-scale landscape-patch abiotic-factor heterogeneity on microbial activity in a Mediterranean region. Soil organisms in terrestrial systems are unevenly distributed in time and space, and are often aggregated. Spatio-temporal patchiness in the soil environment is thought to be crucial for the maintenance of soil biodiversity, providing diverse microhabitats that are tightly interwoven with resource partitioning. Determination of a ‘scale unit’ to help understand ecological processes has become one of the important and most debatable problems in recent years. To better understand the distribution of soil microbial communities at multiple spatial scales, a survey was conducted to examine the spatial organization of the community structure in two sandy soil ecosystems. One-hundred forty-four soil samples were collected from two patches 4000 m apart from each other. Basal respiration (CO₂ evolution without the addition of any external substrate), microbial biomass, functional diversity, and community-level physiological profile (CLPP) in soil were measured with a MicroResp? system. Soil abiotic analysis was performed by soil standard analytical methods. The results demonstrated that bacterial distributions can be highly structured, even within a habitat that appears to be relatively homogeneous at the plot and field scale. Different subsets of the microbial community were distributed differently across the plot. This is due to spatial heterogeneity associated with soil physical, chemical, and biological properties. Although spatial variability in the distribution of soil microorganisms is generally regarded as random, this variability often has a predictable spatial structure. This study provided evidence that a spatially explicit approach to soil ecology can enable the identification of factors that drive the spatial heterogeneity of populations and activities of soil organisms, at scales ranging from meters to hundreds of meters. Furthermore, there is increasing evidence that spatial soil ecology can yield new insights into the factors that maintain and regulate soil biodiversity, as well as on how the spatial distribution of soil organisms influences plant growth and plant community structure.     

古尔班通古特沙漠土壤化学性质空间异质性的尺度特征

从根际(10-3m~10-2m)、个体(10-1m~100m)、种群(100m~101m)、地貌(101m~102m)和区域(103m~104m)五个作用因子所在的尺度对古尔班通古特沙漠土壤的pH、电导率、有机质、全氮、速效氮、全磷和速效磷的空间异质性进行了研究,结果表明,土壤pH在各尺度异质性的大小顺序为:个体>种群>地貌>区域>根际,说明引起土壤pH变化的主要因子是植物个体和种群,而地貌状况、气候及水文对于土壤pH的影响不大,根际对土壤pH的影响最小。土壤电导率在各尺度异质性的大小顺序为:个体>区域>种群>地貌>根际,说明植物个体对于改变土壤盐分含量起主导作用,地貌状况和根际对土壤盐分状况的影响很小。土壤有机质、全氮、速效氮和速效磷的空间异质性均在个体尺度上最大,地貌尺度上次之,而种群尺度上最小,说明植物个体对于土壤养分的空间异质性起主导作用,地貌对这些养分的异质性作用也是不容忽视的,而植物种群对土壤养分的异质性最小。土壤全磷的异质性则在地貌尺度最大,个体尺度次之,根际尺度最小,说明地貌特征是影响土壤全磷含量的主要因子,其次是植物个体,而根际对于土壤全磷的影响很小。     

土壤生物在土壤磷有效化中的作用

本文概述了磷被土壤组分固定的机制,详述了土壤微生物,根,菌根和蚯蚓在提高土壤磷植物有效性中起的作用。土壤生物对磷的活化作用主要机制为;通过产生质子和有机酸溶解不溶态无机磷,通过分泌磷酸酶水解有机磷,这种作用受土壤供磷与植物对磷需求间平衡的调控。