近30年川中丘陵县域表层土壤pH值时空变化分析——以四川仁寿县为例

【目的】研究1981~2012年仁寿县表层土壤pH值时空变化特征。【方法】以1980年第二次土壤普查资料和2010年实地采样数据为基础,应用GIS技术和地统计学等研究方法分析研究区表层土壤pH值的时空变化及其在不同土壤类型、成土母质和土地利用方式下的变化特征。【结果】1981~2012年间研究区表层土壤pH值的空间分布格局基本一致,以东北和西南高,西北和东南低。土壤pH值由7.10下降到6.80,整体表现出酸化趋势,酸化程度由中部向西北和东南增强。其中以灌口组泥砂岩、自流井组泥灰岩、第四系老冲积冰水沉积物及须家河组砂岩发育形成的土壤pH值下降幅度最大,在9.69%~12.65%之间;各土壤类型pH的下降幅度与其初始值呈负相关,表现为黄壤(12.30%)>水稻土(4.46%)>紫色土(2.95%);不同土地利用方式土壤pH的下降幅度以园地和水旱轮作最大,分别下降了0.50和0.66个单位。半方差分析表明,土壤pH值的变程由65.9km缩短至52.7km,块金值与基台值的比值由29.1%增加到30.1%,随机性因素使结构性因素的作用减弱,空间自相关程度和范围降低。影响因素的显著性分析表明,成土母质和土壤类型对1981年和2012年土壤pH值均有极显著影响(P<0.01),土地利用方式的作用由显著(P<0.05)变为极显著(P<0.01)。【结论】近30年来研究区土壤呈酸化趋势,表层土壤pH值时空变异受成土母质和土壤类型等结构性因素及土地利用方式等随机性因素的影响,且随机性因素对研究区表层土壤pH值时空变异的影响在增强。     

宁夏白芨滩固定沙丘浅层土壤水分时空变异

【目的】揭示沙漠化治理过程中土壤含水量的动态变化规律及其在小尺度上的空间变异特征,进而为该地区防沙治沙及植被的可持续发展提供科学指导。【方法】采用烘干法和TDR300对宁夏白芨滩防沙治沙区浅层土壤含水量进行监测,应用地统计学的理论与方法研究该区域浅层土壤水分季节动态变化和小尺度空间变异特征。【结果】(1) 10 cm和30 cm的土壤含水量变异系数均在0.01～1之间,属中等变异;不同时期的10 cm及30 cm深处的土壤含水量均表现出强烈的空间自相关;4、6和9月的土壤水分(10 cm)的变异函数为球状模型,8月(10 cm)为指数模型,30 cm的土壤水分变异函数均为指数模型。(2)不同时期的表层(10 cm)土壤含水量空间分布表现为4、6和9月空间分布较相似,整体分布相对均匀;8月土壤含水量较6月增加,空间分布表现为从北向南降低,其中西北角土壤含水量最高;9月研究区内土壤表层含水量与其他时期相比最高。【结论】10 cm和30 cm土壤含水量均属中等变异,不同时期含水量均表现出强烈的空间自相关。10 cm和30 cm水分分布格局均受降水影响,9月土壤含水量最高。研究区不同时期10 cm土壤含水量空间分布特征明显不同,30 cm深处的土壤含水量随季节发生变化,两者空间分布特征均受地形、季节影响。     

退化红壤区植被恢复过程夏季土壤水分时空变异格局动态

用经典统计学和地统计学方法,对比分析江西泰和退化红壤丘陵区重建森林及自然恢复草地15 a、25 a土壤(0~20 cm和20~40 cm土层)水分空间变异格局。结果表明:在恢复初期,重建森林和自然恢复草地土壤水分较为均匀,随着恢复年限的增加,土壤水分逐渐增加,且离散程度存在不同程度的提高和中等程度变异;重建森林及自然恢复草地土壤水分分布呈正态分布,均能较好的拟合成球状模型(决定系数均0.804),数据表现出明显的空间自相关,具有一定的空间变异特征,变异来源主要以土壤母质、地形等引起的结构性变异为主。从时间序列上看,恢复25 a土壤水分块金值、基台值、块金系数均显著增大,总的变异性增加,且由随机因素造成的变异比重加大;从土层角度来看,同一恢复年限内,自然恢复草地基台值上层(0~20 cm)下层(20~40 cm),块金值、块金系数则表现为上层下层,下层土壤水分随机变异强于上层。重建森林的3个指标均表现为上层下层,且表层随机性变异更大;随恢复时间增加,森林表层土壤水分空间异质性程度加大,斑块更为破碎化,自然恢复草地0~20 cm和20~40 cm两土层变程均显著变大,土壤水分空间延续范围变大;增加取样密度和加大研究尺度更能揭示退化红壤区土壤水分空间变异特征。     

华北农牧交错带农田-草地景观镶嵌体土壤水分空间异质性

为揭示草地景观破碎化过程中产生的农田-草地镶嵌体内部土壤水分空间异质性、分布格局以及生态界面特征,本研究利用经典统计与地统计学方法对华北农牧交错带农田-草地镶嵌体不同采样粒度(0.5 m×0.5 m,1 m×1 m,2 m×2 m)土壤水分空间异质性进行分析。结果表明:农田-草地镶嵌体内部土壤水分含量差异显著表现为农田>农田-草地边界>草地 (P < 0.05);土壤水分变异系数(CV Coefficent of variation)差异显著表现为农田-草地边界>草地>农田(P < 0.05),均属中等程度变异。在农田-草地镶嵌体尺度下,农田-草地边界土壤水分在3个采样粒度下均拟合为球状模型,空间异质性大小(MSH Magnitude of spatial heterogeneity)分别为0.814、0.763和0.883,变程为15.44、27.24和19.09 m,属强空间自相关;草地土壤水分空间异质性在3个采样粒度下拟合呈指数和球状模型,空间异质性大小分别为0.537、0.837和0.650,变程分别为6.009、12.74和30.99 m,属中到强空间自相关;农田土壤水分在采样粒度2 m×2 m下拟合成球状模型,空间异质性大小为0.706,变程27.28m,属中等空间自相关,而在较小采样粒度下均为纯金块效应(Nugget)呈完全随机分布,即不同采样粒度(0.5 m×0.5 m,1 m×1 m,2 m×2 m)的农田、农田-草地边界、草地的土壤水分空间异质性大小存在显著差异且表现为农田-草地边界>草地>农田(P < 0.05),同时每种类型不同采样粒度间的空间异质性大小存在差异但无线性关系(P > 0.05);农田-草地镶嵌体内部的农田-草地边界土壤水分分布格局异质程度高,呈明显斑块状,而农田内部土壤水分较草地更加破碎匀质化,同时土壤水分在农田-草地边界处表现为伴有突然升高随即降低剧烈变化的界面效应。     

豫中典型烟田土壤养分空间变异特征分析

利用地统计学方法研究了豫中植烟土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾的空间变异规律。结果表明:4种土壤养分的空间结构模型均符合球状模型;土壤全氮的块金值/基台值25%,表现出强烈的空间相关性;有机质、速效磷和速效钾的块金值/基台值在30%~46%,表现出中等强度的空间相关性,空间自相关距离在274~556 m。利用Kriging法生成土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾的空间分布图,为研究区域开展精准施肥提供了决策参考。     

棉田土壤养分分析与土壤墒情监测系统应用

【目的】研究土壤养分的空间变异程度及分布规律,为该区域科学施肥提供依据。【方法】以新疆生产建设兵团第八师石河子总场六分场数字农业示范田为研究区域,应用土壤墒情监测系统、GIS与地统计学的方法,对棉田土壤含水量与温度进行实时采集、分析并存储在服务器里面,分析石河子总场土壤含水量和温度变化规律、棉田土壤养分空间分布特点及变异规律。【结果】(1)根据监测数据分析,随着灌水量增加和棉花生育期推进,上层0~30 cm比下层40~60 cm的土壤含水量变化趋势明显。0~20 cm土层土壤补偿水比较充分,各个监测点土壤含水量基本维持在比较适宜的范围内。土壤各层温度受大气温度影响并随着土层深度的加深而减弱,随着土层深度的逐渐加深滞后时间相对延长;受棉株逐渐长高变大以后遮阴等造成的影响,7月以后各土层温度逐渐持平,波动不大。(2)土壤全氮、速效磷和速效钾均呈现出中等程度变异;(3)土壤速效钾的块金值在25%~75%(块金值为0.497)表现为中等空间自相关性外,土壤全氮、速效磷指标的块金系数小于25%表现为强烈的空间自相关性。【结论】应用土壤墒情实时监测系统指导棉田灌溉,较往年没有任何减产减质的情况下,棉花灌溉在全生育期内比以往灌溉次数下降了1~3次,节约水资源约20%左右。研究区域内土壤全氮、速效磷和速效钾变异呈现中等程度变异特征,全氮、速效磷表现为极强空间自相关性,速效钾表现为中等强度的空间相关性。     

浙江宁海农用地土壤有机质和土壤养分空间变异分析

研究农用地土壤有机质和养分的空间变异,为农田管理和测土施肥提供依据,减少农民不必要的成本投入,有利于生态环境保护。以浙江省宁海县为例,采用地理信息系统（GIS）空间分析、地统计学和Kriging插值方法对耕层土壤的有机质、全氮、速效磷和速效钾等4种养分要素的空间变异特征及其影响因素进行了分析。结果表明：土壤有机质、全氮和速效钾变异函数曲线的理论模型符合指数模型,速效磷经对数转换后符合球状模型。土壤有机质、全氮、速效磷的块金值/基台值分别为50.5%,59.7%,50.5%,都具有中等的空间相关性,速效钾的块金值/基台值为77.3%,空间相关性较弱。利用Kriging插值方法,考虑趋势性各向异性,获得了各土壤养分质量分数的空间分布图,分析了空间分布规律,并对高程和土地利用类型对土壤养分空间分布影响进行了分析。研究区土壤养分的空间分布是自然和人为利用因素共同作用的结果。图4表4参7     

不同滴灌年限小麦土壤速效养分空间变异特征

【目的】研究小麦不同滴灌年限土壤速效养分积累的变化规律,了解其空间分布特征。为科学管理滴灌小麦土壤调查和施肥技术体系提供理论和数据参考。【方法】以1、3、5、7 a滴灌小麦农田土壤为研究对象,分析不同滴灌年限小尺度土壤盐分空间的分布特征。采集土壤剖面(0~60 cm)样品,结合连续性定位监测、描述性统计和地统计分析,研究不同滴灌年限土壤速效养分时空变异规律。【结果】不同滴灌年限速效养分的最大值在0~20 cm土层,最小值在40~60 cm土层;不同土壤层的速效养分含量呈弱变异和中等变异。半方差函数表明,滴灌1、3、5、7 a土壤速效养分含量符合球状模型和高斯模型,呈明显空间自相关和中等空间相关性,块金系数在15.28%~65.15%。【结论】不同滴灌年限土壤速效养分随年限的增加呈现下降趋势,其空间分布主要受人为因素和随机因素的共同影响。     

基于GIS的城乡交错带土壤养分空间特征研究——以洪雅县为例

在ArcGIS9.0平台上运用地统计学方法研究了洪雅县城乡交错带土壤养分的空间变异.结果表明:土壤有机质、全氮、全磷和全钾含量的变异函数最优拟合模型分别为球状、指数、高斯和指数模型.土壤有机质和全氮有相似的空间分布特征,均呈条带状或小团块状分布,由柳街低值中心向北逐渐增加,在高岩村和李家湾达到最高;全磷的空间分布呈明显的带状,北高南低,高值中心在红星村-新村-柳街条带以北,低值中心在阳坪农场;全钾的空间分布与有机质和全氮的空间分布相反,呈条带状或小团块状分布,以柳街为高值中心向北递减.土壤有机质、全氮、全磷和全钾的块金值与基台值之比分别为38.12%、46.97%、87.5%和0,土壤有机质和全氮有中等的空间自相关,全磷空间自相关性弱,而全钾具有恒定的空间自相关性.成土母质、土地利用方式、地形地貌条件和气候等与土壤养分的空间分布均关系密切.     

天山南坡农区土壤养分空间分布特征

【目的】研究天山南坡农区土壤养分空间分布状况,分析土壤养分与地形因子间的相关关系。【方法】 共采集研究区487个样品,土壤指标有pH、有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾。采用GIS和地统计学相结合的方法,研究区土壤养分的空间分布特征,并分析土壤养分含量与地形因子之间的相关性。【结果】 土壤pH值的变异性最低,而有效磷和速效钾的变异系数最大,其他的变异系数较接近;全氮和有机质的相关性最强,碱解氮与其他土壤养分均达到极显著相关性,全氮和速效钾的相关性最弱;有机质和全氮含量偏低,碱解氮含量极低,而有效磷含量中等偏高,速效钾含量中等偏低;有机质、全氮和碱解氮的块金效应分别为44.99%、44.47%和49.83%,而有效磷和速效钾的块金效应分别为12.39%和15.16%;有机质的变程最大为0.936 km,其次是全氮、碱解氮,变程分别为0.873和0.582 km,有效磷和速效钾的变程分别为0.051和0.042 km。【结论】 天山南坡农区土壤养分属于中等程度变异,区域内土壤养分存在的空间丰缺差异明显;有机质、全氮和碱解氮表现为中等空间相关性而有效磷和速效钾表现为强烈的空间相关性;地形因子对土壤养分含量的影响也较大。需有针对性地对天山南坡农区进行施肥指导和管理,合理增施氮肥和有机肥,适当施用磷肥和钾肥。     

崇州市典型农田土壤中铬的含量状况与空间分布

【目的】了解成都平原崇州市典型农田土壤中铬的含量状况与空间分布特征。【方法】采用混合取样的方法采集68个土壤样品,对铬含量进行室内分析测试,以样点测试结果为基础,采用地统计学和方差分析等方法,研究分析土壤中的铬含量状况与空间分布特征。【结果】研究区土壤铬含量在76.74~127.90mg/kg之间,平均为99.85mg/kg,没有样本点超过国家土壤环境质量二级标准。地质累积指数法评价表明研究区土壤有17.65%的样点受到铬的影响,总体呈现低等程度的潜在生态风险。半方差分析表明,土壤铬的块金值与基台值之比为0.30,具有中等空间相关性。铬含量的空间分布规律明显,表现出由西南向东北逐渐升高的趋势。含量差异主要受成土母质的影响。【结论】研究区土壤铬含量符合农田含量标准,其空间差异受结构因素与随机因素共同影响,总体呈现低生态风险。     

基于地表温度—植被指数特征空间的荒漠化草原表层土壤含水量反演

【目的】研究地表温度-植被指数特征空间的荒漠化草原表层土壤含水量反演状况。【方法】以2014年和2015年的3期MODISL1B数据构建地表温度Ts-植被指数NDVI的特征空间,拟合出特征空间的干、湿边方程,计算温度植被干旱指数(TVDI)。对TVDI与同期野外不同深度的实测土壤含水量数据进行回归分析,建立TVDI估测土壤水分的模型,并对模型进行验证。【结果】TVDI与各层实测土壤含水量数据都有一定程度的相关性,相关系数在0.5以上。TVDI模型对研究区0~10cm、0~20cm、0~30cm深度的土壤含水量反演相对误差均不大,且相对误差随着土壤深度的增加而增大。TVDI模型的土壤含水量遥感反演中,3期0~10cm深度的土壤含水量反演值与实测值的相对误差平均值均在10%左右。【结论】TVDI模型可以更为准确地反映研究区内土壤表层0~10cm深度的含水量空间变异特征及分布状况。     

农牧交错带不同土地利用方式对土壤质量的影响

在我国北方农牧交错带,研究了不同土地利用方式对土壤质量的影响.结果表明,天然草地和过牧草地土壤全氮、总有机碳和全磷含量整体高于耕地和林间草地,退耕地种草后土壤全氮、总有机碳含量增加,全磷含量无显著变化.耕地和过牧草地土壤速效磷含量高于其他土地利用方式.天然草地、过牧草地和耕地土壤pH值显著高于林间草地和人工草地,而土壤电导率均为过牧草地显著高于天然草地,天然草地显著高于林间草地、人工草地和耕地.林间草地和过牧草地土壤容重显著高于天然草地和耕地,而天然草地土壤含水量显著高于其它土地利用方式,林间草地土壤含水量最低.     

小尺度下基于GIS和地统计学的烟田土壤养分空间变异

以贵州省黔西县林泉镇3.8 hm2烟田为对象,在GIS和地统计学方法的支持下,定量分析了该区域内土壤养分空间变异特征.结果表明:该区域内土壤养分存在空间结构性,且均可用球状模型进行拟合.碱解氮的块金值/基台值为22.84％,说明其具有强烈的空间相关性;其他土壤养分的块金值/基台值在31.25％ ～49.54％之间,均具中等强度的空间相关性.利用普通Kriging插值方法绘制土壤养分空间分布图,结果显示,各养分受人为活动等因素的影响,空间分布特征显著不同.     

黄河冲积平原表层土壤水力学参数的空间变异特征

为了解黄河冲积平原表层土壤水力学参数的空间变异特征，以河南省兰考县为分析对象，采用地统计学和GIS相结合的方法，分析土壤表层水力学参数的空间变异。结果表明，土壤干容重和土壤含水率的变异系数分别为7.8%、9.2%,呈现出弱变异；土壤渗透系数的变异系数为173.2%,呈现出强变异。土壤水力学参数均具有二阶趋势效应。土壤干容重和土壤含水率的块基比分别为0.458、0.500,具有中等空间自相关性；土壤渗透系数的块基比为0.034,具有强空间自相关性。研究区土壤干容重和土壤含水率整体均表现为由西向东逐步增大；土壤渗透系数较大值主要集中在北部，较小值主要集中在中东部，整体表现为由中部向四周逐步增大。     

喀斯特山区土地利用方式对土壤质量的影响

【目的】探明贵州西部喀斯特生态脆弱区土地利用方式对土壤质量的影响,为喀斯特山区生态文明建设和社会经济的可持续发展提供理论参考。【方法】以贵州省盘州市农田、弃耕地、天然草地、人工草地及林地等5种土地利用方式为研究对象,采用野外调查和室内分析相结合的方法,研究不同土地利用方式对土壤质量的影响。【结果】不同土地利用方式对土壤容重和土壤孔隙度的影响差异显著,林地土壤的容重最小、孔隙度最大,农田土壤的容重最大、孔隙度最小;土壤田间持水量为34.01%～48.38%,且在不同土地利用方式之间的差异性显著。土壤pH为4.59～5.53,以农田最小;林地、人工草地及弃耕地的阳离子交换量高于天然草地和农田;有机质含量为28.40～76.27 g/kg,其中林地的土壤有机质含量最大,天然草地和人工草地次之,弃耕地和农田较小;农田的全氮、全磷、碱解氮和有效磷含量最高,不同土地利用方式间全钾和速效钾含量差异显著且有效性指数均小于0.9;5种土地利用方式的土壤有效铜和有效锌有效性指数为6.50～14.65。土壤质量为林地天然草地人工草地弃耕地农田,土壤有效性综合指数林地为农田的1.68倍。【结论】林地和草地的土壤质量优于农田和弃耕地,为区域土壤资源的综合利用和生态恢复提供理论参考。     

藏东南尼洋河下游流域不同土地利用方式对土壤性质的影响

【目的】为藏东南地区农、林业土地资源的合理利用和可持续管理提供科学依据.【方法】采用标准取样法分层(0～10、10～20、20～40、40～60、60～100 cm)采集尼洋河下游流域森林、草地和农田3种不同土地利用方式下的土壤样品,研究不同土地利用方式对土壤性质的影响.【结果】土壤温湿度共同影响着土壤性质.农田、草地和森林土壤pH值和容重均随着土层深度的增加而增加.自然森林的土壤养分含量最高,其次是农田,草地的土壤养分含量最小.3种土地利用方式的土壤有机碳和有机氮含量均随着土壤深度的增加呈减小的趋势,且土壤有机碳和有机氮的表聚性较明显.相比于自然植被,农田种植导致土壤有机碳含量显著降低8.5%～15.3%,有机氮含量显著降低11.1%～11.7%.【结论】为促进尼洋河区域土地质量的改善,可以通过改变土地利用模式的手段来改良土壤.     

艾比湖湿地土壤水分-盐分-养分空间异质性分析

为了解艾比湖湿地土壤水分-盐分-养分空间异质性,在环湖一周160 km范围内,以湖心质点为中心,将艾比湖湿地划分为东北、西北、西南、东南4个区域,于2014—2015年5、8月采样,对表层(0～20 cm)土壤含水量、盐分、养分、pH值空间异质性进行研究,结果表明:不同区域土壤盐分、养分、pH值8月高于5月,土壤含水量则相反,其中土壤含水量、盐分、养分属于中等变异,土壤pH值为弱变异;5、8月不同区域土壤盐渍化在中度盐化与盐土化水平之间,pH值呈碱性或强碱性,土壤养分等级较低,总体较为贫瘠。球状模型、指数模型、高斯模型能较好地描述艾比湖湿地土壤空间变异特征,决定系数变化范围为31%～96%;不同区域土壤含水量块金系数小于34%;除5月西南部土壤pH和东北部土壤养分外,不同区域土壤盐分、pH、养分块金系数均小于25%;土壤盐分、pH、养分的Moran′s I(莫兰)系数波动均较大,表明空间相关性较强。从空间上看,5、8月土壤含水量呈带状分布,高值区出现在西北部与西南部,低值区主要在东南部与东北部;土壤盐分高值区主要在西北与东南部,低值区在西南部与东北部;土壤pH高值区主要在西北部及湖周围;土壤有机质、全氮高值区都出现在西北部、西南部,土壤全磷呈无规则斑点状分布,高、低值区较为分散。研究发现,影响艾比湖湿地空间异质性的因素中,土壤盐分、pH、养分主要受结构性因素影响,土壤含水量受结构性因素和随机性因素共同影响。     

农田土壤速效钾含量的空间变异研究

论文以高产潮土区2007年104个土壤采样点耕层速效钾含量为基础,基于地统计学原理,结合GIS空间分析技术,探讨了土壤速效钾含量的空间变异特征,建立了土壤速效钾含量的空间变异模型,形成了土壤速效钾含量的空间分布图,阐明了影响高产农田土壤速效钾含量分布不均衡的原因。研究结果表明,高产潮土区土壤速效钾含量平均为287.476gkg-1,最高为483.433gkg-1,最低为119.435gkg-1,球状模型是土壤速效钾连续性空间分布的最佳模型,其块金值/基台值为0.399,说明土壤速效钾在变程为57.691米的范围内具有中等强度的空间变异性,含量高低的区域分布比较明显,在地块东南部和中部为其含量较高的区域,含量较低的两个突出区域呈典型的圈层分布,由内向外含量递增,具有较强的渐变性分布规律。总的来看,土壤速效钾约有60.1%的空间变异来自于土壤母质、地形地貌、气候等非人为的结构性因素,39.9%的变异来自于随机性因素如施肥、灌溉、管理水平等因素的影响。     

天全河流域土壤氮素的空间分布特征及其影响因素分析

【目的】研究天全河流域土壤氮素的空间分布特征及其影响因素。【方法】采用常规统计、地统计学和地理信息系统相结合的方法分析780个表层土壤(0～30cm)样点数据。【结果】该流域土壤全氮含量达(1.40±0.52)g/kg,碱解氮含量达(125.79±56.24)mg/kg。土壤全氮含量由高到低为水稻土>潮土>黄壤>紫色土,土壤有效氮含量则为水稻土>黄壤>潮土>紫色土。全氮和有效氮块金值/基台值分别为0.78～0.90和0.96～0.97,两种氮素空间变异均以指数模型最好。【结论】全氮和有效氮的空间分布均呈由西向东逐渐减少的趋势。成土母质、地形部位、土地利用和耕地种植制度都极显著地影响土壤全氮和有效氮的含量。