松嫩平原西部土壤有机碳空间变异研究——以吉林省通榆县为例

结合统计方法、地统计学方法和GIS技术,以吉林省通榆县为例,分析其土壤有机碳的空间变异特征.结果表明:通榆县土壤有机碳含量普遍较低,平均值仅为0.76%,变幅0.13%～3.72%.利用局部Moran's I指数检验法得到土壤样点中存在的14个异常值及其位置,剔除异常值后的变异函数理论模型块金效应小、决定系数高,土壤有机碳含量具有较强的空间自相关性,结构性因素(气候、母质、地形、土壤类型等)对其空间变异的贡献较大.通榆县土壤有机碳含量自西向东逐渐增加,且呈近似南北向的条带状梯度变化,这与该区域地势西高东低的空间格局存在较强的相关性(r=-0.64).统计检验表明,通榆县内西部土壤有机碳含量明显低于东部.西部干旱少雨、土壤质地偏沙,且地势较高等环境因子是形成上述空间分布格局的主要原因.     

乌鲁木齐城市土壤有机碳空间变异研究

为揭示城市化、工业化等人为活动对乌鲁木齐市土壤有机碳的影响,采集乌鲁木齐市区及郊区表层土壤(0-10cm)样品147个,采用地统计学方法分析土壤有机碳的空间变异特征和分布格局。结果表明:乌鲁木齐市不同功能区土壤有机碳含量差异明显,具体表现为工业区>文教区>商业区>公园>居民区>郊区裸地>农田区,农田区土壤有机碳属于弱变异,其他各功能区属于中等程度变异;乌鲁木齐市不同行政区土壤有机碳含量差异不明显,具体表现为沙依巴克区>米东区>新市区>天山区>水磨沟区;米东区土壤有机碳属于强空间变异,其他各行政区为中等程度变异;土壤有机碳拟合模型为Gaussian模型和Spherical模型,C0/(C0+C)在0.1%-11.1%之间,属于强空间自相关,表明土壤有机碳的空间变异受结构性因素影响。城市土壤有机碳沿城郊剖面线呈下降式梯度变化,市区土壤有机碳含量是郊区土壤的2.22倍,表明城区土壤有机碳含量有富集的趋势。     

长期围栏封育对亚高山草原土壤有机碳空间变异的影响

以中国科学院新疆生态与地理研究所巴音布鲁克草原生态站的长期围栏封育样地为对象,利用经典统计学和地统计学相结合的方法,研究长期围栏封育对亚高山草原土壤有机碳空间变异特征的影响。结果表明：① 长期围栏封育可以增加土壤有机碳含量,围栏内0~20 cm土壤有机碳含量均值为40.76 g/kg,围栏外土壤有机碳含量均值为38.50 g/kg;围栏内20~40 cm土壤有机碳含量均值为20.98 g/kg,围栏外土壤有机碳含量均值为18.70 g/kg,土壤有机碳在水平方向上围栏内均高于围栏外;② 围栏内土壤有机碳的变异性程度均显著高于围栏外,不管是围栏内外、上层和下层,土壤有机碳均具有中等的空间相关性,且上层土壤的有机碳变异程度均高于下层土壤;③ 土壤有机碳在水平空间分布呈现出不均匀性,围栏内土壤有机碳含量空间分布水平高于围栏外,在空间插值图上看,围栏内外0~20 cm土壤有机碳含量高的位置,在20~40 cm土壤有机碳含量却相反。     

黄土高原南北样带土壤有机碳空间变异及其影响因素

为阐明黄土高原土壤有机碳空间变异特征及影响因素,在南北方向布设一条长860 km具有明显环境梯度的样带,采用经典统计学和地统计学方法,分析了0~500 cm剖面土壤有机碳的空间分布规律、变异特征及其与环境因子的关系。结果表明:土壤有机碳在水平方向上由南到北逐渐降低,垂直方向上0~100 cm随土层逐渐降低,100 cm以下趋于稳定;0~500 cm不同土层土壤有机碳均呈中等程度变异,变程60~270 km;0~40 cm土壤有机碳空间分布主要受降水和坡度的影响,40 cm以下主要受土壤质地和气候的影响,表明区域尺度浅层土壤有机碳空间分布取决于气候和地形条件,深层土壤有机碳主要受土壤质地和气候共同影响。     

黄河流域传统村落与非物质文化遗产空间相关性及其影响因素

黄河流域传统村落与非物质文化遗产都是传承中华优秀文化的重要载体,识别二者空间相关性及其影响因素实现协同发展是增强黄河文化软实力和影响力的重要保障。以黄河流域传统村落与非物质文化遗产为研究对象,基于数量空间关系模型、双变量空间自相关分析方法,对二者空间相关性进行分析,运用多项Logit回归模型对其空间相关性影响因素进行探讨。结果显示：1)传统村落与非遗数量分布不均,各省区差异较大。2)传统村落与非遗数量空间关联关系显著,整体形成显著的“高—高”类与“低—低”类各自集聚且分布范围较广、“低—高”与“高—低”各自分散且分布范围较窄的特征。3)传统村落和非遗分布空间相关性格局的形成是受社会经济与自然环境多种因素共同作用的结果。社会经济维度主要包括经济发展、城镇化率、交通通达性、政府主导,自然环境因素主要有地形、气温、降水量。不同因素对传统村落、非遗空间聚类的高—高类,低—高类,高—低类区域分布影响异质性显著。     

基于GPM的新疆降水聚集区域提取及特征分析

气候暖湿化背景下，降水聚集特征与旱涝事件密切相关。基于2001-2020年逐日全球降水测量数据，根据空间热点分析方法提取新疆降水聚集区域，利用信息熵和相关系数分析了聚集区域降水集中度和地表特征。结果表明：新疆降水高值聚集区域占21.45%,降水量在130mm以上，主要分布在新疆西北部，低值聚集区域占27.97%,降水量在72mm以下，主要分布在塔里木盆地西南部、吐鲁番盆地和昆仑山中部山区；聚集区域降水量年内呈单峰变化，除显著冷点区域年降水量呈弱下降趋势外，其他区域年降水量呈增加趋势；聚集区域降水集中度呈现从西北向东南呈现出“低-高-低”的空间分布格局，且高值聚集区域降水集中度高于低值聚集区域，与降水量具有较高的相关性；低值聚集区域荒地面积占比最大，高值聚集区域草原和农田面积较大；高值聚集区域海拔、地表粗糙度和地面起伏度与降水量呈正相关，低值聚集区域呈负相关，且聚集性越显著，相关性越大。研究结果可以为防灾减灾、水资源的综合利用提供科学参考。     

民勤绿洲灌区表层土壤盐分空间变异性研究

土壤盐渍化是干旱半干旱区土地退化的主要原因之一,揭示土壤盐渍化程度与空间分布特征是区域盐渍化防治与治理的重要依据。文中以民勤灌区表层土壤盐分数据为基础,结合经典统计学与地统计学方法,研究该区土壤全盐及盐基离子的空间变异特征和分布规律。结果表明:该区表层土壤总体上偏碱性,阳离子以Na~+为主,阴离子以SO_4~(2-)为主,Cl~-和HCO_3~-离子呈中等变异性,而全盐和K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)离子则呈强变异性。全盐和各盐分离子均表现出强烈的空间相关性,空间自相关距离为4.62-11.13km,表明全盐及各离子在空间自相关范围内具有很大的相似性。Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)和Cl~-离子与全盐的空间分布具有较高的一致性,低值区集中在灌区西南部和北部中心地区,高值区主要分布于灌区中部、北部偏东和偏西的一些区域。     

干旱区荒漠新垦土地土壤有机碳含量特征

以克拉玛依生态农业开发区为例,研究了干旱区荒漠新垦土地不同土地利用方式下的土壤有机碳与活性有机碳含量差异及其剖面分布特征,并讨论了干旱区荒漠开垦利用对荒漠"碳汇"功能的促进作用,以及土地利用方式对土壤有机碳与活性有机碳剖面分布特征的影响。结果表明:克拉玛依生态农业开发区土壤有机碳含量普遍较低。在0~20cm深度内,速生杨林地与苜蓿地土壤有机碳含量随土层加深而降低,棉花地、打瓜-棉花地耕作类土壤有机碳垂直分布相对较均匀,但是表层0~5cm土壤有机碳略低于下层,土壤活性有机碳剖面分布特征与有机碳类似。农田与林地的土壤有机碳与活性有机碳含量均明显高于荒漠,农田对土壤有机碳的汇聚作用优于人工林地。     

地形因子对老哈河流域土壤有机碳的影响

研究流域尺度土壤有机碳与地形因子关系,对准确估计大尺度土壤有机碳变化具有重要意义。文中选取老哈河流域支流-黄花甸子流域为试验区,通过现场采样采集148个土壤剖面,2220个土壤样品(0-100cm),运用地统计学和GIS技术相结合的方法,研究土壤有机碳的空间分布特征与地形因子的关系。结果显示:研究区土壤有机碳与高程(440～906m)呈线性关系;与坡度呈单峰型曲线关系;土壤有机碳总体呈现半阴坡半阳坡阴坡阳坡。主成分分析表明,海拔梯度变化是影响土壤有机碳的主导因素(p0.05),其次是坡度(p0.05),最后是坡向(p0.05)。     

基于自然植被的延河流域农田生态系统土壤固碳潜力评估

以延河流域自然植被土壤有机碳为对照,对该区现有农田生态系统土壤固碳潜力进行评估。结果表明:影响自然植被土壤有机碳密度空间分布的环境因子有年均降雨季节变化、坡度和年均温度季节变化;而影响农田生态系统土壤有机碳密度分布的环境因素则包括年均蒸发量、年均最高温度与坡向;有机碳空间分布规律方面,延河流域南部土壤有机碳密度要明显高于北部,并且呈由北向南逐渐递增的趋势;情景模拟分析表明,延河流域坡度25°以上、15°~25°以及15°以下不同类型的耕地退耕后分别可以实现的固碳效益为90.41×104t、58.52×104t、57.55×104t,而整个延河流域的农田生态系统如果全部实行退耕还林(草),其固碳潜力在206.48×104t左右。可以看出,以土地利用调整为核心的区域固碳策略对环境改善具有重要意义。     

复合地貌区农田土壤有机质空间变异特征及其影响因素

以陕西省宝鸡市为例,运用地统计学方法,通过对比单一地貌和复合地貌下农田土壤有机质(SOM)变异特征,分析复合地貌区农田SOM空间变异及其影响因素。结果表明:研究区农田SOM含量为3～34.23 g·kg~(-1),平均值为18.23 g·kg~(-1),变异系数为25.73%,呈中等程度变异,不同地貌类型农田SOM变异系数表现为中海拔丘陵低海拔丘陵中海拔台地中海拔平原低海拔平原低海拔台地; SOM含量空间变异具有明显趋势性特征,各个方向存在各向异性,南北方向的空间变异性大于东西方向;研究区农田SOM含量具有显著局部空间自相关性,但各单一地貌类型下农田SOM含量局部空间自相关性不显著。研究区SOM含量块金值为41%,受结构因子影响更大。研究区农田SOM主要受经度、纬度、降水、温度、海拔等因子综合作用,其中纬度和海拔主要表现为直接作用,其他因子主要表现为间接作用。研究表明,复合地貌区农田SOM空间分布具有较强的空间自相关性,受地形、海拔等结构性因子的影响更大。     

基于GeoDA的新疆人均GDP空间关联性研究

空间依赖性和异质性是区域发展的内在属性和普遍现象,因此,空间关联性成为揭示空间分异规律的重要指标和有效手段。用地理空间分析方法和Geo DA软件,分析新疆2012年县域人均GDP空间分布关联性、人均GDP水平与城市化的空间关联性。结果表明:新疆人均GDP空间分布呈现正态分布。Moran's I达到0.4,在空间上呈现明显的集聚现象。其空间投影自南向北、自西向东、由里向外呈现聚集聚合正相关分布格局;北向性体现了南北疆发展条件的绝对差异,东向性反映了区域发展对交流通道或外向区位的依赖性,自然区位和基础设施是关键分异条件。LISA局域自相关分析发现,北疆热点地区集中在克拉玛依市、乌苏市、奎屯市和布克赛尔蒙古自治县等交通区位条件和资源富集程度较好的中心地区,而经济发达的乌昌经济圈与周围县市间差异较大并形成了明显的断层,沿边县市均属于落后、封闭的空间随机发展状态;南疆更明显,高值区高度集中于南疆交通枢纽库尔勒及其周边的塔北石油开发带上,南疆三地州及沿边县市大部分为低值区,贫困与贫穷具有空间一致性,说明新疆区域发展的同质性、同构性和趋同性特征。人均GDP与城市化的空间自相关分析也得出与此一致的结论。     

黄土高原南部耕地土壤养分空间格局分析——以陕西省富县为例

以陕西省富县为例,采用地统计学与GIS技术相结合的方法,研究黄土高原南部耕地土壤养分的空间变异特征和分布格局,为土壤培肥和农业生产提供理论基础。结果表明,富县耕地大部分土壤养分间存在显著的相关关系。20 a来,除土壤有机质平均含量降低19.08%,有效锰降低9.59%外,其他养分平均含量均有明显增加,增幅介于12.18%~44.20%。在平均间距为1 214m的采样尺度下,土壤有机质、磷、钾、锰和铁表现为中等强度空间相关性,速效氮表现为弱空间相关性。施肥、耕作管理、海拔及降水是影响养分空间变异的重要因子。土壤养分含量高低值区域分布明显,大致呈西高东北低的格局。总体上富县耕地土壤富钾,铁、锰适中,有机质整体缺乏,12%耕地氮素相对不足、88%缺乏,71.16%缺磷,需及时增施有机肥,制定增氮补磷措施。     

基于InVEST模型的1999-2016年麻塔流域碳储量变化及空间格局研究

区域碳储量是生态系统功能的重要度量指标,探索土地改造对区域碳储量变化的影响,对于协调区域生态建设和生态产业发展具有重要意义。基于InVEST模型和地理信息系统技术,研究了陕西省延安南部麻塔流域1999—2016年土地结构改造过程中区域碳储量变化,并探讨坡度、坡向、坡位对碳储量空间分布的影响。结果表明:麻塔流域18 a的土地改造使得区域碳储量增加1688.36 Mg(碳密度增加6.92 Mg·hm^2),总固碳功能提升约7.63%。森林、草地和果园土地类型面积的增加是植被转换后流域景观碳储量提升的主要贡献者。碳储量增加的空间位置主要分布在半阴坡、中上坡位以及坡度10°~30°。本研究认为林草植被建设和经济果林建设两者都有利于增强麻塔流域景观固碳能力。麻塔流域土地转换模式能够协调区域生态建设和生态产业的发展,在黄土丘陵区具有较好的推广价值。     

旱作区土壤硒富集特征及综合利用分区

土壤硒富集特征及综合利用分区研究对于科学发展富硒农业,实现区域土地硒资源的可持续利用具有重要意义。文中以我国旱作区为研究区,借助空间自相关、冷热点分析等方法,分析研究区表层土壤硒富集特征和综合利用分区。结果表明:研究区表层土壤硒含量在0.01～0.46mg·kg~(-1)之间,存在强烈的空间正相关性(Moran’s I=0.209,P<0.01);全区土壤硒冷热空间分布呈显著的空间聚集特征,高值区域集中在辽宁省、河北省、天津和北京市等地,低值分布在黑龙江省、吉林省和山东省,其主要影响因素为土壤类型、有机质、质地和海拔高度等;并根据土地利用等别,综合利用分区为富硒农业发展先导区、特色高硒农业挖掘区、基础农业保护区和土地综合涵养区4种类型区;以典型区为例,结合具体农业发展,划分为3种土壤硒开发利用类型:重点开发、综合发展和转型升级,并提出不同的发展措施,以期为研究区土壤硒的合理开发利用提供科学依据。     

黄土高原农牧交错带退耕坡地苜蓿-铁杆蒿群落养分分布特征

植物群落养分的空间分布反映了生态系统物质循环特征,可以为揭示生态系统资源的有效性及生态系统中植物群落的演替过程提供依据。本研究以黄土高原农牧交错带退耕坡地苜蓿-铁杆蒿群落为对象,分析其生物量和养分含量的空间分布特征。结果表明:退耕地苜蓿-铁杆蒿群落坡上部以苜蓿为主导物种,坡下部以铁杆蒿为主导物种,坡中部由二者共同主导。同一植物的生物量和N含量具有相似的空间结构,并且与植物种类有关;苜蓿和铁杆蒿P含量均以球状模型最佳,K含量的空间分布均以高斯模型最佳。苜蓿-铁杆蒿群落生物量和养分含量具有较强的空间依赖性,其空间变异主要由结构性因素决定。苜蓿和铁杆蒿生物量和养分含量的自相关性随距离变化表现出相似的趋势,但随生物量和养分种类的不同而异,且铁杆蒿生物量和养分含量的自相关性大于苜蓿。随着人工草地向天然草地的演替,群落生物量和养分含量的空间自相关性和空间依赖性逐渐增强。     

干旱区绿洲土壤有机碳高光谱估测及其影响因子分析

为了揭示干旱区绿洲土壤有机碳的分布格局及环境因子的影响,以新疆渭干河-库车河三角洲绿洲为研究区,通过实测土壤高光谱数据以及化学分析获取的剖面土壤有机碳数据,提出了一种土壤光谱和偏最小二乘回归预测模型相结合的土壤有机碳估算方法,并分析了表层土壤有机碳含量与环境因子之间的相关性。结果表明:土壤反射率二阶微分变换优于一阶微分,经二阶微分变换后的光谱可以较好地预测土壤有机碳含量,预测模型的决定系数R~2均大于0.8,RPD均大于1.5,模型具有较高的精度和较好的稳定性。绿洲剖面土壤有机碳含量介于0.172～17.376 g·kg~(-1)之间,且主要集中在0～60 cm;土壤有机碳的变异系数在35%～53%;各层土壤有机碳分布格局相似,绿洲内部明显高于绿洲外围,并均有向表层聚集的趋势。相关分析表明土壤含盐量是影响土壤有机碳含量最重要的环境因子。     

基于地统计学的伊犁河谷西部霍城县平原区地下水特征空间变异性分析

运用经典统计学及地统计学的方法,对伊犁河谷西部霍城县平原区地下水化学及空间变异特征进行研究。结果表明:HCO_3~-和Ca~(2+)是主要的水化学特征离子,含量稳定;从山前到下游平原区水化学分带性较明显,水化学类型由HCO_3-Ca-Mg渐变为HCO_3-SO_4-Ca型,最终过渡为HCO_3-SO_4-Ca-Mg型;地下水埋深和TDS主要受以自然条件为主的结构性因素影响,表现为强空间变异性,变异曲线分别符合指数模型和球状模型;埋深的空间分布更为均匀连续,自北向南呈带状变化;TDS与埋深在空间分布上存在一定相关性,高矿化度区均分布在地下水的浅埋区。     

荒漠生态系统土壤表层微生物量碳空间分布及其影响因子

土壤微生物作为荒漠生态系统中的重要分解者,对干旱区碳循环有着重要作用。以干旱区荒漠生态系统柽柳保护样地为对象,利用统计学与地统计学中的空间自相关方法,分析在自然状况下土壤微生物量碳及其影响因子之间的空间变异和响应特征,探讨柽柳荒漠生态系统的土壤微生物量空间分布特征及其控制机理。结果表明：土壤微生物量碳为14.1~1 178.6 μg•g-1,远小于其他生态系统;空间分布表现出植被覆盖越密集,土壤微生物量碳越大,且全局空间分布为正相关趋势,局部空间自相关指数Mora[JP8]n’[JP]s 〖WTBX〗I〖WTBZ〗为-0.2~0.5;土壤微生物量碳与土壤环境因子中的土壤水分[WTBX]（W）、土壤温度（T）均呈显著正相关（P<0.05）,[WTBZ]且空间相关系数分别为0.56和0.64。这些结果说明荒漠生态系统中土壤微生物量碳表现出强烈的空间异质性,且空间分布在10 m格网尺度（像元尺度）与植被覆盖度、温湿度显著相关,这些将有助于加强对干旱区土壤碳库空间格局的理解,从而制定更精细的土壤微生物量碳空间自相关的像元尺度。     

新疆不同植被类型土壤有机碳特征

准确评估不同植被类型的土壤有机碳库,对揭示土壤有机碳在陆地生态系统碳循环中的作用具有重要意义。通过分析新疆地区10种植被类型的土壤有机碳密度(SOCD)的分布特征,估算了该地区的土壤有机碳储量。结果表明:在10个植被类型的0~100 cm土壤剖面中,SOCD垂直分布特征明显,呈逐渐降低趋势。新疆SOCD以针叶林最大,其值为63.86 kg·m~(-2),其他植被类型依次为:草甸、阔叶林、沼泽、草原、灌丛、高山植被、栽培植被、荒漠和无植被类型。土壤有机碳储量最大值分布在草甸中,为4.89 Pg,其他植被类型依次为:荒漠、草原、高山植被、无植被(裸地)、针叶林、栽培植被、阔叶林、灌丛、沼泽。在0~100 cm的土壤层,新疆地区土壤有机碳储量为16.4Pg。