盐源县耕层土壤有机碳时空变化及影响因素显著性变化分析

以2011年盐源县实地采样数据和1980年代第二次土壤普查资料为基础,采用地统计学、方差分析及相关分析等研究方法,分析了该区域近30年来耕层土壤有机碳时空变化特征,并探讨不同影响因素的显著性变化特征。结果表明,研究区土壤有机碳含量平均值从23.02 g kg-1下降到16.69 g kg-1,整体呈下降趋势。土壤有机碳初始含量较高的土类、海拔段和地貌区下降幅度明显较大,导致研究区土壤有机碳空间分布格局发生明显变化,高值区由西北部中高山地区变为东部区域。半方差分析表明,近30年间研究区耕层土壤有机碳空间变化的变程由67.5 km缩短至55.8 km,块金值和基台值之比从42.8%增加至50.0%,表明人类施肥耕作等随机因素使得结构性因素的作用减弱,空间自相关程度和范围降低。影响因素的显著性变化分析表明,土类和海拔的作用由极显著(p0.01)变为显著(p0.05);土壤有机碳与主要养分因子中全氮的相关程度减弱,与全磷和p H的相关关系不再显著,这进一步说明施肥耕作等随机性因素对研究区土壤有机碳时空变异的影响在增强。     

博尔塔拉河流域土壤有机碳的空间结构分析

利用描述性统计分析和地统计分析,对博尔塔拉河流域0—20cm深度土壤有机碳的空间分布特征进行了研究。结果表明:博尔塔拉河流域土壤有机碳符合正态分布;半方差函数分析表明,博河上部和下部有机碳较好地符合高斯模型分布,中部有机碳符合线型模型分布。块金值与基台值的比值表明博河上部土壤有机碳含量的空间相关性很弱,说明随机性因素(如施肥、耕作措施、种植制度等各种人为活动)引起的空间变异起主要作用;中部和下部土壤有机碳含量表现为中等空间相关性,表明结构性(如气候、母质、地形、土壤类型、自然因素等)因素和随机因素共同起作用。Kriging插值表明:(1)博尔塔拉河流域土壤有机碳的空间分布特征主要以斑块状为主,基本与耕地分布相吻合;(2)全流域最大值出现在下游,可能与耕作模式以及河流从上游携带大量营养物质,通过灌溉在下游土壤沉淀累积有关;(3)博乐市周边土壤有机碳含量最低,这可能主要与博乐市周围为城市和工业用地有关。     

大兴安岭北部试验林火影响下土壤有机碳含量的时空变化

在大兴安岭北部寒温带针叶林地进行严密监控下的秋季野外林火点烧试验。通过样地网格布点和火烧前后对比监测,研究林火影响下土壤(0-10cm)有机碳含量的时空动态。结果显示,林火过后土壤有机碳含量变化的方向和程度因火烧强度和时间阶段而异,各阶段变化的空间格局与林火强度格局相一致。轻、中度火烧对土壤有机碳的即时影响不显著;经过第2年融雪季和雨季后,土壤有机碳含量有显著的小幅递增,平均增幅3.5%～4.2%;至火烧后第3年秋季显著回降。重度火烧后土壤有机碳含量有极显著的即时下降,平均降幅14.6%;经过第2年融雪季和雨季后,变化呈两极分化,大部分点位持续大幅度降低(平均降幅25.4%),个别点位大幅度增高(增幅78.7%);至火烧后第3年秋季,两极分化进一步加剧,降低点位有机碳含量平均降幅39.9%,个别增高点位有机碳含量增幅却高达107.2%。轻、中度火烧土壤有机碳增高的主导因素是植被和枯落物层有机颗粒物、炭化颗粒物以及半腐烂死细根混入等;而其后期回落则主要与表土层塌缩有关。重度火烧土壤有机碳降低的主导因素是表层有机碳燃烧损失和高温挥发损失,以及后期的侵蚀损失等;其后期局部区域大幅增高,主要是洼地有机碳堆积所致。另外,表土塌缩、烧毁、侵蚀均导致采样深度下延,下层土壤对含量指标的"稀释效应"是土壤有机碳含量变化的重要叠加因素。     

近30年安徽省耕地土壤有机碳变化及影响因素

利用安徽省第二次土壤普查和2010—2011年土壤数据,运用GIS空间分析方法,分析安徽省1980—2010年耕地土壤表层(0~20 cm)和1 m土体中有机碳密度(Soil Organic Carbon Density,SOCD)和储量时空变化特征,并探讨了农业管理措施与SOC变化的关系。结果表明:1980—2010年全省耕地剖面的表层SOCD平均值增加了0.28 kg m~(-2),1 m土体中SOCD平均值减少了0.42 kg m~(-2)。空间分布上,近30年间耕地表层SOCD在空间上呈现北增南减的趋势,增幅总体上由北向南依次减小;1 m土体中SOCD总体上中部增南部减;全省68%的耕地SOCD增加。1980—2010年全省耕地表层SOC储量增加35.30×10~9 kg,1 m土体中SOC储量增加18.12×10~9 kg;淮北平原和江淮丘陵岗地的耕地SOC储量增加,其余区域SOC储量减少。各县市SOC变化与作物根系中的有机物质含量显著正相关,表明肥料的大量使用增加了作物的秸秆和根系中的有机物质含量,增加了土壤中的有机物质的输入,促进了耕地SOC的累积。     

锡林河流域土壤有机碳空间变异分析

为了探索锡林河流域土壤有机碳的空间变异规律,基于半方差函数理论和普通克里格插值研究了0-10 cm,20-30 cm,40-50 cm土壤有机碳变异特征及分布格局。结果表明,（1）0-10 cm,20-30 cm,40-50 cm层土壤有机碳的最优拟合模型依次是高斯模型、高斯模型、指数模型。（2）随着土层深度的增加,土壤有机碳空间分布相关性增强,0-10 cm层土壤有机碳存在中等空间分布相关性,20-30 cm与40-50 cm层土壤有机碳具有强烈的空间分布相关性,自相关距离分别为25.81 km,20.26 km,45.00 km。（3）各向异性分析表明:各方向土壤有机碳变异程度随着土层深度增加而减弱,同层不同方向半方差变化明显,各向异性显著,不同层西南-东北45°方向以及东南-西北135°方向半方差变化最为明显,而各层45°方向变异程度却表现出相似性。（4）各层土壤有机碳分布具有一致性,流域南部边缘到东部以及东北部为土壤有机碳含量较高区域,北部、西北部以及上游的中南部是全流域土壤有机碳含量最低的区域,西部以及西南部土壤有机碳含量处于相对中等水平,流域地形与植被分布特征决定了土壤有机碳这种分布特点。     

红壤丘陵景观表层土壤有机碳空间变异特点及其影响因子

为探究景观尺度上土壤有机碳(SOC)空间格局与变异特点,选择典型红壤丘陵景观采样,分析表层SOC空间分布及其影响因子。结果显示红壤丘陵景观SOC平均含量为12.7gkg-1,变异系数为31.3%,属于中等程度变异;SOC半方差模型为指数模型,具有强烈的空间自相关性(块金/基台值为6.3%);SOC空间分布呈现明显的条带状和斑块状格局,与景观单元内地形和土地利用方式高度一致。SOC含量随高程和坡度的增加而降低;四类利用方式下SOC含量顺序为水田(16.0gkg-1)旱地(11.2gkg-1)果园(9.5gkg-1)林地(8.4gkg-1)。空间可视图显示利用方式对SOC含量的影响大于高程。研究表明利用方式和地形(高程和坡度)是亚热带典型红壤丘陵景观SOC空间变异的主要原因。     

云南省土壤有机碳储量估算及空间分布

根据云南省第二次土壤普查资料,采用土壤类型法估算了云南省主要土壤类型的有机碳(SOC)密度和储量,并对云南省土壤有机碳密度的空间分布差异和影响土壤有机碳储量的主要因子进行了分析。结果表明,云南省0-20 cm土层平均SOC密度为59.77 t/hm²,SOC储量为2.30×10⁹ t;0-100 cm土层平均SOC密度为159.95 t/hm²,SOC储量为6.15×10⁹ t,占全国储量的7.28%,占全球陆地生态系统SOC储量的0.41%;其中SOC储量占前4位的土壤类型为红壤、黄棕壤、赤红壤、棕壤,不同深度下4者之和约占云南省总储量的60%。在土壤有机碳密度空间分布上,SOC密度分布最高的区域为云南省西北部和东北部地区,其次是西部的横断山脉和东部的云南高原地区,而以紫色土为主的中北部地区SOC密度则最低。由于降雨量、温度、海拔和土地利用类型的共同影响,导致了区域内的SOC密度分布不均,其中降雨量、温度和海拔等自然因素是影响SOC密度分布的主要因子。     

子午岭植被自然恢复过程中土壤有机碳密度的时空变化

To probe the processes and mechanisms of soil organic carbon （SOC） changes during forest recovery, a 150-year chronosequence study on SOC was conducted for various vegetation succession stages at the Ziwuling area, in the central part of the Loess Plateau, China. Results showed that during the 150 years of local vegetation rehabilitation SOC increased significantly （P 〈 0.05） over time in the initial period of 55-59 years, but slightly decreased afterwards. Average SOC densities for the 0-100 cm layer of farmland, grassland, shrubland and forest were 4.46, 5.05, 9.95, and 7.49 kg C m^-3, respectively. The decrease in SOC from 60 to 150 years of abandonment implied that the soil carbon pool was a sink for CO2 before the shrubland stage and became a source in the later period. This change resulted from the spatially varied composition and structure of the vegetation. Vegetation recovery had a maximum effect on the surface （0-20 cm） SOC pool. It was concluded that vegetation recovery on the Loess Plateau could result in significantly increased sequestration of atmospheric CO2 in soil and vegetation, which was ecologically important for mitigating the increase of atmospheric concentration of CO2 and for ameliorating the local eco-environment.     

梯田土壤有机碳密度分布及影响因素

研究丘陵地区不同土地利用方式下土壤有机碳密度的分布及其影响因素,为丘陵地区土壤肥力培育和生产力提升提供技术参考。通过密集采样,分析东南丘陵水田、旱地、果园和茶园4种典型利用方式下耕层土壤有机碳密度变化及其影响因素。结果表明,东南丘陵地区土壤有机碳密度平均为4.14kg/m2,其变化受地形、土地利用方式及土壤化学性状等因素影响。海拔为200～800m时有机碳密度最高,平均为4.38kg/m2;坡度对土壤有机碳密度影响表现为2°～6°>6°～15°>15°～25°>0～2°>25°以上;从坡向看,南北坡有机碳密度较高,东西坡较低;不同土地利用方式土壤有机碳密度果园>茶园>水田>旱地;水田土壤有机碳密度与土壤中碱解氮、速效磷和速效钾呈显著正相关,与缓效钾呈极显著负相关,旱地与速效磷和速效钾呈显著正相关,果园与碱解氮和速效钾呈正相关,茶园仅与碱解氮呈显著正相关。     

祁连山中段土壤有机碳剖面垂直分布特征及其影响因素

以2012—2013年调查的我国西北祁连山中段97个代表性土壤剖面为对象,分析了土壤有机碳(SOC)含量的剖面垂直分布模式,计算了1 m土体内各层次SOC相对含量及其与环境因素(年均降水、年均温度、海拔、坡度、坡向、NDVI)和土壤因素(颗粒组成、体积质量)之间的关系。结果表明:(1)SOC含量剖面垂直分布模式可分为均一分布型、表层聚集型、普通递减型、不规则分布型4个类型,SOC含量剖面垂直分布模式与选取的环境因素和土壤颗粒组成之间没有明显的关系;(2)SOC含量的变异较大,随着深度的增加从中度变异过渡到强度变异;(3)NDVI和年均降水是影响表层土体SOC含量的主要因子,而黏粒和砂粒是影响下层土体SOC含量的主要因子。     

喀斯特小流域土壤有机碳密度及碳储量空间分布异质性

为阐明喀斯特小流域土壤有机碳密度分布特征及有机碳储量空间分布格局,采用野外布点采样、实验室测定和地统计学分析相结合的方法,利用2 755个详细调查的剖面样地和23 536个土壤样品,定量研究了喀斯特小流域土壤有机碳密度、碳储量的空间异质性及分布特征。结果表明:后寨河小流域表层(0—20cm)土壤有机碳含量和密度的平均值为分别为25.07g/kg和5.23kg/m~2,剖面土壤(0—100cm)土壤有机碳含量和有机碳密度分别为20.71g/kg和10.21kg/m~2,两层土壤有机碳含量和密度均属于中等变异强度。10cm土层深度有机碳储量为1.48×10~8 kg,20cm土层深度有机碳储量为2.65×10~8 kg,30cm土层深度土壤有机碳储量3.43×10~8 kg,100cm土层深度有机碳储量5.39×10~8 kg。各层土壤有机碳储量的块金值C_0随着土层深度的增加而增加,而0—100cm的块金值C_0最大。4种土层深度土壤有机碳储量呈现为中部低,四周高,南部最低的趋势。海拔、坡度、岩石裸露率和石砾含量是影响喀斯特小流域土壤有机碳储量空间异质性的主导因子。     

黄土高原沟壑区小流域土壤有机碳空间变异

通过对砖窑沟流域不同地貌部位62个点的取样分析,运用地统计学方法研究了流域土壤有机碳的空间变异性特征,初步探讨了影响空间变异的复杂因素。结果表明:流域内土壤有机碳非常低,存在土壤养分贫瘠化现象。各层土壤有机碳含量的变异为中等程度,该变异主要是由空间自相关部分引起的。同层次内,沟坝地土壤有机碳含量比梁峁地高。垂直剖面上,土壤有机碳含量随深度增加而减少,表层含量值明显高于下部各层,60cm以上含量值随深度增加递减迅速,60cm以下含量值变化不大。不同地貌部位剖面土壤有机碳含量的变幅是:在80cm以上,沟坝地明显大于梁峁地;80cm以下,二者大体相当。土壤有机碳含量在空间上的分异主要受土壤动植物在土体中的分布、土壤含水量、水土流失及人类生产活动等因素的影响。     

陕西省农田土壤速效钾时空变化及其影响因素

分析陕西省农田土壤速效钾时空变化特征及其影响因素,旨在为实现陕西省农田土壤养分分区管理、作物优化施肥和指导陕西省农业生产实践提供科学依据.于2016—2017年采集陕西省农田土壤样品705份,测定速效钾含量,采用普通克里金插值法进行空间插值分析,探讨其影响因素,在此基础上提出科学分区施肥建议.结果表明:陕西省农田土壤速...     

福建省水土流失的时空变化

[目的]对福建省1990—2015年的水土流失进行动态监测和时空变化分析,为该区水土保持工作提供科学参考。[方法]以福建省为研究区域,基于USLE水土流失方程,结合GIS,RS等技术开展研究。[结果](1)福建省境内以轻度流失为主,水土流失主要分布在西部和东南部,中部和北部分布较少,在空间上呈现出东南沿海向西北内陆减少的趋势,25a来以轻/中度流失与微度流失的相互转化为主。(2)1990—2015年,福建省水土流失面积总体呈减少趋势,共减少了3 825.55km2,以轻度流失面积减少为主,尤其在2010年后,水土流失面积减少加快。相对于内陆地区,沿海地区水土流失改善明显。[结论]25a来福建省水土流失总体情况改善明显,水土流失治理取得了显著的成效。     

蔗区小流域泥沙有机碳入河负荷的时空变化特征及其影响因素

[目的] 针对广西红壤区典型小流域坡耕地甘蔗土壤有机碳流失问题,探究其流失时空特征和影响因素,解析流域泥沙有机碳在甘蔗不同生长时期入河负荷时空变化,为揭示自然降雨侵蚀下土壤有机碳流失的影响机制提供科学依据。[方法] 试验区位于广西壮族自治区崇左市扶绥县客兰水库水源区那辣小流域,流域分为下游子流域(S₁)和上游子流域(S₂,S₃)。利用无人机技术和径流泥沙自动监测—采样系统对甘蔗4个生长时期(苗期、分蘖期、伸长期和成熟期)入河泥沙有机碳及植被覆盖度等进行监测,并利用皮尔逊相关分析,确定入河泥沙有机碳与降雨径流、植被覆盖度和施肥等影响因素的关系。[结果] ①甘蔗苗期的流域泥沙有机碳入河负荷占整个生长期总流失量的61.1%,显著高于其他生长期,其特征为苗期(5.1 kg/hm²)＞成熟期(1.6 kg/hm²)＞伸长期(1.4 kg/hm²)＞分蘖期(0.3 kg/hm²)。②流域降雨径流和植被覆盖度与泥沙有机碳入河负荷呈极显著相关,分别解释了泥沙有机碳入河负荷生长期变化的45%和54%;而流域施肥和土壤容重与泥沙有机碳入河负荷呈显著相关,分别解释了泥沙有机碳入河负荷生长期变化的79%和36%。[结论] 流域入河泥沙有机碳流失变化主要是由降雨径流、植被覆盖度、施肥和土壤容重所引起。在蔗区小流域,通过增加植被覆盖以减少地表径流的冲刷及调控施肥时间,对降低土壤有机碳流失具有重要作用。     

黄土丘陵区小流域土壤特性时空动态变化研究

以安塞大南沟为例首次在流域范围内对几项土壤表面特性进行连续定位测定,初步研究了其时空动态变化规律。结果表明,大南沟流域内土壤随机糙度、抗剪力和团粒稳定性具有一定的空间变化规律,不同土地利用方式间有显著差异。不同地貌类型农耕地土土壤随机糙度、抗剪力无明显差异,而团粒稳定性则差异显著。年内各测定周期间土壤随机糙度、抗剪力和团粒稳定性随时间变异不显著。     

黄土高寒区小流域土壤水分空间变异与环境影响因子

针对区域流域尺度上土壤水分在地形、植被等要素协同作用下的空间异质性规律以及响应机制研究较少,以青海大通典型人工林小流域为研究对象,自坡脚向上延3个坡向（阴坡、半阴坡、阳坡）呈放射状选取3条样线带布设样点,采用统计学分析、主成分分析和冗余分析等方法研究生长季初末时期0—20,20—40,40—60,60—80,80—100 cm各层土壤水分空间变异特征,以及各环境因子（海拔、植被高度、植被冠幅、地上生物量、草本丰富度、草本盖度、枯落物干重）对其影响规律。结果表明：生长季末水分均值、最值均大于生长季初,各坡向体积含水率最值、均值均表现为阴坡>半阴坡>阳坡,各土层呈中等变异（10%阳坡>阴坡,在末期表现为阳坡>半阴坡>阴坡;水分采样点间隔在初期应在36.50~448.90 m,末期应在18.30~552.40 m;冗余分析结果显示,海拔是影响青海高寒区土壤水分异质性的主控因素,解释率为35.3%（p<0.01）,草本丰富度次之,解释率为26.1%（p<0.01）,植被高度与植被冠幅也有显著影响。研究结果可为青海黄土高寒区退耕还林小流域生态水文过程研究以及后续植被恢复提供数据与理论参考。     

河北省农田生态系统碳源/汇时空变化及其影响因素

基于1989-2008年河北省主要农作物产量、耕地面积、有效灌溉面积、化肥施用量及农业机械动力等方面的统计数据,估算了河北省近20a来农田生态系统碳源/汇,并探讨了碳源/汇时空变化及其影响因素。结果表明,近20a来河北省农田生态系统碳吸收总量总体呈现波动增加态势,碳排放总量也呈逐年上升的趋势,且碳吸收增长的速度大于碳排放的速度,总的来说,河北省农田生态系统是碳汇;从空间上来看,河北省碳汇强度由南向北逐渐降低;在各种作物中,小麦和玉米的碳吸收所占比重最大;对影响农田生态系统碳源/汇因素分析表明,农业灌溉对作物碳吸收影响最显著,其次是化肥施用,在农田生态系统3种主要碳排放途径中以化肥施用带来的碳排放所占的比重最大。     

青藏高原色季拉山流石滩表层土壤有机碳的空间变化特征及影响因素

[目的] 分析青藏高原不同海拔下表层土壤可溶性有机碳(DOC),易氧化有机碳(ROC)、碳库稳定性及碳储量变化特征研究及土壤有机碳(SOC),DOC的影响因素,为后续复杂地形寒区SOC的稳定性研究提供科学依据。[方法] 以色季拉山流石滩为研究区,以单因素方差分析法分析了4 300～4 700 m之间不同海拔土壤物理性质,DOC,ROC以及SOC的含量特征,结合Pearson相关分析与冗余分析探讨了DOC,ROC与各因子之间的相互关系。[结果] ①土壤容重、密度与海拔呈负相关,其最大值分别为1.56,1.12 g/cm³,土壤含水率和孔隙度与海拔呈正相关,其最大值分别为74.22%,58.70%; ②SOC含量随海拔升高呈现先升高后降低趋势,DOC,ROC随海拔升高而呈现出波动变化趋势; ③海拔4 400 m时DOC/SOC,ROC/SOC达到最大值,可溶性有机碳储量(DOCS)和有机碳储量(SOCS)均值分别为40.779 g/m²,8.105 kg/m²,流石滩土壤碳库稳定性较好; ④DOC与土壤物理性质不相关,但与SOCS有一定相关性;ROC则与物理性质和SOC及其相关因子均有一定的相关性;各因子对色季拉山流石滩土壤DOC和ROC变化的解释贡献率排序大小为：DOCS＞土壤孔隙度＞ROC/SOC＞土壤含水率＞SOC＞SOCS＞DOC/SOC＞土壤密度。[结论] 不同海拔流石滩表层土壤DOC,ROC与海拔有一定相关性,且DOCS、土壤孔隙度与ROC/SOC均是影响DOC,ROC含量的重要因子,同时各因子间存在密切的关系。