松嫩平原黑土核心区土壤砷空间变异特征及污染评价

基于多目标区域地球化学调查数据,采用地统计分析与GIS空间分析方法,对松嫩平原黑土核心区土壤As含量进行冷热点分析和空间变异特征分析,运用地累积指数法、潜在生态风险指数法对研究区土壤As污染进行了评价。结果表明:研究区土壤As含量范围在2.1～107.7 mg/kg,平均含量9.09 mg/kg,略高于黑龙江省松嫩平原土壤As含量背景值;土壤As高值聚类区主要分布在呼兰河上游,低值聚类区主要分布在呼兰河下游和松花江流域;土壤As含量具有强烈的空间自相关性,以结构性变异为主,空间分布受成土母质、水系等因素影响显著;研究区98.52%的地区为无污染的状态,99.88%的地区为低潜在生态风险。建议通过改善农业耕作方式、调整种植结构、减少农药和化肥使用量等人为因素来减缓土壤中As含量增加的趋势。     

保护地不同灌溉方法表层土壤pH小尺度的空间变异

基于保护地定位灌溉试验,采用经典统计学和地统计学的方法,以网格取样方式采集不同灌溉方法(沟灌、滴灌、渗灌)表层土壤,研究微尺度下土壤pH值的空间变异特征及空间分布。结果表明:经6年灌溉,沟灌处理pH显著降低,沟灌和滴灌0～5cm土层土壤pH表现为中等空间自相关,而其5～10cm和渗灌0～5cm和5~10cm的土壤pH表现为弱空间相关,水分的供给方式和数量影响土壤pH的空间变异。     

焦作市城区土壤重金属空间变异特征及污染评价

为揭示人类活动对土壤环境质量的影响,在河南省焦作市3个城区采集了44个表层土壤样品。利用单因子指数法和内梅罗综合指数法评价了土壤表层重金属的污染程度。并采用地统计学方法对表层土壤样品Cr,Cu,Cd,Pb共4种重金属的空间变异结构和分布格局进行了分析。结果表明,Cr,Cu,Cd,Pb的超标率分别为47.73%,0%,22.73%,0%,土壤Cr,Cd污染较为严重。3个城区Cr和Cd的分布特征总趋势为:山阳区中站区解放区,Pb和Cu的分布特征总趋势为:解放区山阳区中站区。土壤Cr,Cd和Pb之间以及Cu和Pb之间呈显著相关。空间变异结构分析表明,Cd具有极强的变异性,Cr具有较强的变异性,Cu和Pb是中等变异强度。半方差函数模型拟合结果显示Cr具有较强的空间自相关性,Pb具有中等程度的空间自相关性,Cd和Cu具有较弱的空间自相关性。在此基础上,元素Pb呈环状,Cu呈岛状,Cr和Cd呈带状分布。     

河北沧州果品主产区土壤砷空间变异性研究

采用GIS技术和地统计学相结合的方法对河北沧州果品主产区献县、泊头、沧县3个县表层土壤(0～20 cm)砷的空间分异特征进行了分析。结果表明:3个县表层土壤砷的平均值为12.46 mg kg-1,砷污染存在的风险较低。土壤砷最优理论模型为指数模型,空间结构上具有中等程度空间相关性,说明其空间变异主要是由母质、地形、土壤类型等结构性因素引起的。各向异性分析表明地质背景、河流和飘尘可能影响着土壤砷的分布。Kriging插图结果直观的反映出研究区内土壤砷的空间变异特征。调查结果显示含砷污水的农田灌溉,含砷煤燃烧产生的大气降尘,含砷农药、化肥的使用等是影响土壤砷分布的人为因素。     

礼泉县苹果园土壤养分空间变异特征及综合评价

以陕西省礼泉县苹果园为研究区,基于地统计学研究果园土壤养分的空间变异特征,并采用改进TOPSIS和GIS实现对土壤养分空间定量化评价。结果表明:(1)研究区土壤属性空间分布不均和呈弱、中等变异,其由高到低的排序为有效磷速效钾碱解氮SOMpH;(2)pH、SOM、碱解氮、有效磷和速效钾的最优变异函数拟合模型分别为指数、指数、高斯、球状和球状,土壤酸碱性的基台效应值小,呈强烈空间相关性,主要由结构性因素引起空间异质,4项土壤养分指标均呈中等空间相关性,空间变异是由随机性因素和结构性因素共同作用的结果;(3)研究区土壤养分综合指数的大致空间分布格局:烽火-史德镇一带和昭陵-石潭镇一线分别向西北降低,土壤养分等级高的地区多处于河谷平原和黄土台塬的南部。从高到低养分等级面积比例为8.581∶22.406∶30.213∶26.482∶12.317。中等及偏下的养分等级占全区的69.013%,主要有南坊、叱干、建陵、城关和烟霞镇等地区。研究区土壤养分等级总体属于中等及偏下,主要分布在研究区的北部和中南部。研究结果为掌握苹果园的养分丰缺状况、变异机理、空间分布和为其精准施肥提供了科学依据。     

干旱荒漠区污水灌溉山地园林土壤养分的空间变异特征

以乌鲁木齐市雅玛里克山污水灌溉区为例,采用地统计学方法研究了干旱荒漠区山地园林污灌区土壤中的6种土壤养分指标全N、全P、全K、速效N、速效P、速效K的空间变异特征。结果表明,6种土壤养分指标的变异系数在8.34%～39.68%之间,全N、全P、速效P服从正态分布,全K、速效N、速效K服从对数正态分布。所有养分的块金值与基台值之比都在25%以下,说明结构性因素控制这些养分的含量分布,导致样点之间的空间自相关作用强。土壤养分的相关距变化范围为19.1～116.7 m。因为灌溉污水的影响,强矿化作用使得全N、速效N在质地粗轻的山坡含量较高,而氨挥发则造成全N、速效N在质地细重的谷地含量较低,偏弱碱性的污水加剧了P的固定,使研究区内全P、速效P含量整体偏低,但同时偏弱碱性的污水促进了K的释放,使速效K含量明显提高。污灌能促进速效养分的释放,使养分之间具有一定相关关系。     

规模化猪场废水灌溉农田土壤Pb, Cd和As空间变异及影响因子分析

为了了解长期灌溉猪场废水对农田土壤Pb、Cd和As(简称重金属)的影响,采集了河北省京安猪场周边农田的清洁区和灌溉8年猪场废水的污灌区耕层(0～20 cm)共52个土壤样品,并测定了样品中重金属的全量和有效态含量,应用GIS结合地统计学方法对重金属进行了空间结构和分布特征分析,探讨规模化猪场周边农田土壤重金属积累的影响因子及其贡献.结果表明,重金属全量和有效态含量的变异函数均很好地符合球状模型,其中全铅、有效铅、全砷、全镉和有效砷受随机性因素和结构性因素共同影响,有效镉主要受结构性因素影响.根据背景调查、重金属与pH值和土壤养分的相关性分析以及重金属变异函数分析,土壤中Cd和As污染来源为猪场废水和化肥,Pb的污染来源为化肥.富集因子分析表明,污灌猪场废水对土壤Cd和As富集效应很小,施用化肥对Pb富集有较大贡献.灌溉猪场废水会降低土壤pH值而增加重金属有效态含量,因此,需注意施用猪场废水带来重金属污染风险.     

规模化猪场废水灌溉农田土壤Pb,Cd和As空间变异及影响因子分析

为了了解长期灌溉猪场废水对农田土壤Pb、Cd和As（简称重金属）的影响,采集了河北省京安猪场周边农田的清洁区和灌溉8年猪场废水的污灌区耕层（0～20 cm）共52个土壤样品,并测定了样品中重金属的全量和有效态含量,应用GIS结合地统计学方法对重金属进行了空间结构和分布特征分析,探讨规模化猪场周边农田土壤重金属积累的影响因子及其贡献。结果表明,重金属全量和有效态含量的变异函数均很好地符合球状模型,其中全铅、有效铅、全砷、全镉和有效砷受随机性因素和结构性因素共同影响,有效镉主要受结构性因素影响。根据背景调查、重金属与pH值和土壤养分的相关性分析以及重金属变异函数分析,土壤中Cd和As污染来源为猪场废水和化肥,Pb的污染来源为化肥。富集因子分析表明,污灌猪场废水对土壤Cd和As富集效应很小,施用化肥对Pb富集有较大贡献。灌溉猪场废水会降低土壤pH值而增加重金属有效态含量,因此,需注意施用猪场废水带来重金属污染风险。     

猪场废水污灌土壤的Cr和Ni空间变异及积累分析

为了解长期施用猪场废水对农田土壤Cr和Ni（以下简称重金属）的影响,采集了河北省京安猪场周边农田清洁区和灌溉8年猪场废水的污灌区耕层（0～20cm）共52个土壤样品,并测定了样品中pH、养分及重金属全量和有效态含量,应用GIS结合地统计学方法对重金属进行了空间结构和分布特征分析,探讨规模化猪场周边农田土壤重金属积累的影响因子及其贡献。结果表明,Cr和Ni全量和有效态含量变异函数理论模型均符合球状模型,具有中等程度自相关。根据背景调查,重金属与pH值和土壤养分的相关性分析以及重金属变异函数分析,研究区土壤Cr和Ni主要受成土母质的影响,受污灌猪场废水影响不大。富集因子分析表明,污灌猪场废水对土壤Cr和Ni几乎没有积累。灌溉猪场废水会降低土壤pH值,提高土壤Cr和Ni有效态含量。     

菜田土壤养分空间变异特征

采用传统统计和地统计相结合的方法，对55hm^2菜田耕层土壤养分空间变异特征进行了研究。结果表明，土壤养分主要限制因子是N、P、K和Zn。不同土壤养分的变异情况各不相同。土壤养分速效含量一般呈斑块状分布；土壤NO3^- -N、P、K和Zn含量在空间分布上具有明显的空间相似性。土壤NO3^- -N、P、K含量分别与种菜历史及肥料用量（N、P2O5和K2O）之间均呈极显著的正相关。     

柴达木盆地沙丘移动的空间分异及对形态参数的响应

研究沙丘移动规律与空间分异特征有助于准确了解风沙活动的危害程度,为区域城镇规划和青藏高原国家生态安全屏障保护与建设提供参考.该研究基于Google Earth软件测量横向沙丘的形态参数与移动速度,分析了移动速度与方向的空间分异特征,以及移动速度对形态参数的响应.结果表明,1)柴达木盆地内沙丘移动速度介于0～23.53 ...     

柴达木盆地土壤温湿度变化特征及相关关系分析

通过对2010年7月至2011年6月一个年周期的土壤温湿度资料进行分析,得出柴达木盆地四个采样点的土壤温湿度的变化特征及相互关系,并初步探讨变化原因。结果表明:四采样点（格尔木、诺木洪、德令哈和大柴旦）土壤温度变化具有相似性,浅层土壤（10,30 cm）温湿度的日变化剧烈,深层（50,70,90 cm）变化相对平稳;四样点土壤温度在观测年内呈近似正弦曲线,在8月份达到年最高值,1月份达到年最低值。在2月至3月之间不同深度土壤温度基本相同;土壤湿度存在积累期和衰减期日循环变化,土壤水分每日收支状况基本保持动态平衡;不同采样点土壤湿度季节变化趋势基本一致但也存在着各自特殊性,季节振幅:大柴旦>德令哈>诺木洪,极值月份出现的时间略有差异。土壤温度与湿度之间相互影响,存在明显的相关关系。     

柴达木农田土壤Cd的积累影响及风险预测

【目的】土壤重金属空间结构特征是土壤环境质量评价及重金属污染评价的基础。本文用地质统计学方法研究了柴达木盆地原生地和耕种50年的农田土壤镉的空间分布特征,对土壤镉进行质量评价,同时分析了农业耕种对土壤镉积累的影响,调查统计了灌溉水、肥料、农药等农业源土壤镉的输入量,为农田镉积累的风险预测提供参考。【方法】以柴达木盆地诺木洪农场的一块原生地（从未耕种过的土地,可以认为无化肥污染）和一块耕种地（已种植了50年的农田）为研究对象,从原生地采集22个土壤样本,耕种地采集50个土壤样本进行镉含量的测定,同时检测灌溉水、农药、化肥中的镉含量,并进行每年农田输入量的统计。用Excel软件进行数据处理,反比权重法（IDW,Inverse Distance Weighting）插值,GIS9.3进行空间分析和图像处理;以单项污染指数法评价土壤镉质量,评价模式为Pi=Ci/Si（Pi为污染物镉的单项污染指数,Ci为污染物镉的实测数据,Si为污染物的评价标准）。评价标准分别以农业部公布的行业标准《无公害食品 枸杞生产技术规程》（NY/T 5249-2004）和《绿色食品 枸杞》（NY/T1051-2006）产地环境标准要求下的《绿色食品 产地环境技术条件》（NY/T 391-2000）为依据。依据农业源土壤镉输入量,以土壤现状值为起点,以绿色食品标准限量值为终点,测算输入量积累突破两端差值的年限。【结果】原生地22个土壤样品的镉平均含量为0.30 mg/kg,是土壤背景值的两倍（0.14 mg/kg）,达到无公害食品（0.60 mg/kg）和绿色食品（0.40 mg/kg）标准;种植50年农田的50个土壤样品的镉平均含量为0.43 mg/kg,是土壤背景值的3倍,达到无公害食品标准,但超过绿色食品标准。用于灌溉的河水的镉含量为0.0036 ng/kg。检测生产中使用的15种农药和7种肥料,其中的镉导致每年土壤镉增加3444 mg/hm2。最严重的污染源是鸡粪,施入土壤后每年导致土壤镉增加2025 mg/hm2,其次依次为复合肥（使土壤镉增加576 mg/hm2）,磷酸二铵（增加432 mg/hm2）,有机肥（增加360 mg/hm2）。【结论】以小尺度空间分布和全量统计研究的诺木洪农场土壤镉含量这一单一指标衡量,可以看出诺木洪原生地土壤是清洁的,能够满足无公害、绿色食品的生产;但是研究选择的多年耕种田已经遭到重金属镉的污染,只能达到无公害食品标准,而达不到绿色食品标准。现行生产中的施肥措施是导致诺木洪土壤重金属镉污染的一个重要因素,其中鸡粪对镉污染的贡献最大,其次是复合肥、磷酸二铵和有机肥。如果继续现在这种耕种方式,以现有的原生地镉含量均值为0.30 mg/kg进行计算,76.3年后该土地镉含量将超过0.40 mg/kg的绿色标准上限。     

污灌区土壤重金属空间结构与分布特征

该文探讨了地统计学插值模型应用于土壤重金属污染评价的适用条件,分析了北野场污灌区土壤重金属的正态分布特征和主导分布趋势,提出了不同重金属因子适宜的地统计插值模型。结果表明:土壤重金属空间变异系数处于12%～37%之间,整体变异性不大;Pb、Cd等因子的块金效应分别为0.90、0.87,空间相关性较弱,受人为随机因素的影响较大,As、Cr、Zn、Cu值等因子的块金效应分别为0.52、0.51、0.51和0.46,空间相关性中等,受人为随机因素和空间结构因素的共同作用,Hg和Ni的块金效应分别为0.253和0.06,空间相关性较强,受空间结构性因素的影响较大,可能受原生地质的影响较大。污灌区重金属含量存在增加趋势,灌区土壤重金属含量自北向南总体呈现较少趋势,这与灌区上下游灌溉保证率不同有关,表明长期污水灌溉可导致土壤重金属富集,但与全国其他污灌区相比,北野场污灌区土壤重金属污染相对较轻,应加强污水处理利用避免土壤重金属污染。     

温室土壤含水率与导热率空间分布及相关性

为探究土壤含水率与导热率的空间分布特征和相关性,选取温室中8 m×8 m供试地块,以1 m×1 m网格间距布设采样点,测定0～40 cm土壤含水率,并同步获取0～20 cm土层的导热率。基于经典统计学、地统计学、回归分析和谱分析等理论,对土壤含水率与导热率的空间分布特征和相关性进行研究。结果表明,土壤含水率在0～40 cm土层呈现先升高后降低的趋势,且在20～30 cm土层均值最大。10～20 cm土层土壤导热率比0～10 cm土层高15.60%。各深度土层中土壤含水率及导热率存在着较强的空间相关性（块金系数<0.192）,而试验中随机因素引起的空间变异程度较低（块金值<0.540）,最小变程大于采样间距,说明网格布设满足空间分析要求。在供水均匀条件下,不同深度土层的蒸发强度与邻域地块的土壤水分含量亦会影响含水率空间分布。在含水率范围为17%～28%时,0～20 cm土层土壤含水率与导热率呈线性正相关（R2=0.837）,谱分析结果显示导热率在含水率序列上呈现长程负相关。     

近20年延河流域生长季产水系数时空变化特征及影响因素

[目的]流域产水系数的变化反映了降雨和下垫面变化的综合影响,研究产水系数的变化特征对流域水资源合理调控具有重要意义。[方法]以延河流域为研究区,采用一元线性回归和Mann-Kendall方法分析生长季产水系数的变化趋势,结合NDVI、降雨量、暴雨日数和无雨日数4种产水系数影响因素进行空间聚类分析,并探究其时空变化特征。[结果]2001—2017年延河流域生长季的产水系数呈现波动增加趋势,但增加趋势不显著,且大部分区域变化幅度相对较小,倾向率介于-0.017～0.031/10 a,延河流域生长季平均产水系数空间上呈北向南、西向东逐渐增大,大部分区域存在不显著的上升趋势,西北部区域产水系数呈不显著的下降趋势,中部部分区域呈现显著的上升趋势。[结论]就变化率而言,产水系数与降雨量、暴雨日数呈正相关,与无雨日数和NDVI呈负相关。就多年平均值而言,平均产水系数与平均降雨量、暴雨日数和NDVI均呈现正相关关系,与无雨日数呈负相关关系。延河流域产水系数时空变化特征及影响因素分析可为干旱半干旱区流域水资源管理和规划提供理论支撑。     

苏北优势农业区土壤砷含量空间变异性研究

为研究江苏北部优势农业区土壤砷含量的空间变异性并分析引起其空间变异的原因,该文采用经典统计学和地质统计学相结合的方法对土壤中砷含量进行了分析.在对原始数据进行探索性空间分析的基础上,采用加权多项式回归法及交叉验证法,对球形、指数、高斯模型拟合实验半变异函数的结果进行评价,并根据评价结果选择了带块金效应的高斯模型作为实验半变异函数的拟合模型.采用普通克里格法对苏北优势农业区土壤砷含量空间分布情况进行插值计算,结果表明苏北优势农业区土壤砷含量存在明显空间相关性并且实验半变异函数表现为各向同性.区域内土壤砷含量最高的区域在研究区的西北部,而最低值在研究区的中北部.劣质水灌溉是引起这种变异的主要原因.     

黄河流域甘肃段植被覆盖度时空变化及对气候因子的响应

[目的]分析黄河流域甘肃段2000—2018年植被覆盖度变化的时空演变规律,探讨该区域植被覆盖度的变化对气候的响应机制,为该区域生态环境与社会经济的协调可持续发展和进一步落实生态环境保护、建设及恢复提供科学依据。[方法]基于2000—2018年的MODIS NDVI数据、气象数据,采用线性趋势分析和相关性分析等方法,对黄河流域甘肃段植被覆盖度的时空变化特征及与气候因子之间的关系进行分析。[结果]①空间上,近19 a研究区植被覆盖度自西南向东北在不断降低,以甘南州的植被覆盖状况最好;植被覆盖度改善面积占36.64%,主要分布于兰州市北部、临夏州、定西市、庆阳市、平凉市大范围区域、天水市南部等,而退化面积占4.2%,主要集中于甘南州等地区。②时间上,研究区植被覆盖度以2013年为界呈现"先持续增加后波动减少"的变化趋势,但整体在不断增加;以平凉市的增加速度最快,平均每年增长0.96%。③研究区植被覆盖度对降水量变化的响应敏感,与降水量呈现显著的正相关关系。[结论]研究区植被覆盖度空间差异明显,2000—2018年植被以改善为主,降水是影响这些区域植被改善的有利因素,降水状况的改善对研究区生态环境建设与修复至关重要。     

加气灌溉改善干旱区葡萄根际土壤化学特性及细菌群落结构

为探讨地下穴贮滴灌条件下根际注气对干旱区葡萄根际土壤化学性质、细菌多样性及群落结构影响。该研究以3a箱栽‘红地球’葡萄为试验材料,以自行设计的地下穴贮滴灌"水肥气"一体化设备作为注气装置,16S高通量基因组测序作为研究土壤细菌多样性及群落结构的关键技术手段。结果表明地下穴贮滴灌根际注气可有效提高土壤pH值,显著增加土壤速效磷(40~50 cm除外)和速效钾含量,促进土层深度20~30 cm土壤有机质分解;对氮磷钾相关菌属的分析表明,根际注气可促进与硝化作用相关的亚硝化螺菌属,磷钾代谢相关的假单胞菌属、芽孢杆菌属,抑制与反硝化相关的罗尔斯通菌属,表明加气灌溉能促进植株对氮磷钾的吸收与能提高硝化作用、解磷解钾相关菌群数量有关。chao1、shannon指数分析表明地下穴贮滴灌根际注气可有效改变细菌群落丰度,但对细菌群落多样性影响较小;对于细菌门,注气处理增加了放线菌门和硝化螺旋菌门的丰度,其中在40~50 cm土层注气处理放线菌门和硝化螺旋菌门分别比未注气高16.7%与22.7%,达到极显著水平;典型相关分析及相关分析表明,地下穴贮滴灌注气条件下土壤pH值、速效磷和硝酸盐含量是影响细菌群落结构的重要指标。该研究结果可为干旱区地下穴贮滴灌条件下科学合理注气提供理论依据。