喀斯特山区坡面土壤水分变异特征及其与环境因子的关系

为探明土地利用方式、地形、微地貌等环境因子对喀斯特山区土壤水分空间变异的影响,应用植被数量生态学中的去趋势典范对应分析方法（DCCA）在一典型坡面上研究了表层（0～15 cm）土壤水分变异特征及其与环境因子的数量关系。研究结果表明,在取样时段内坡面土壤质量含水率均值介于21.36%～32.58%之间,季节变化明显,均呈现中等变异特征。不同土地利用方式下土壤水分随时间的变化趋势一致,均呈明显的“四峰型”波动,土壤平均含水率以自然植被最高,撂荒地和坡耕地次之,人工林最低。DCCA的排序结果显示,土层深度、有机碳含量、土地利用方式和裸岩率对坡地土壤水分变异及其季节变化的影响最为显著,土壤体积质量和坡度的影响次之,坡位和海拔的影响最小。鉴于喀斯特坡面地形及微地貌的复杂性,后续研究还需要加大采样间隔和密度,并综合考虑坡向、坡面曲率、汇水分布面积等因素对土壤水分变异的影响,并结合各土地利用方式下土壤养分状况,探讨适应喀斯特坡地退化生态系统修复的农业工程措施和生态重建模式。     

祁连山排露沟流域土壤有机碳空间变异性研究

为研究小流域尺度下土壤有机碳的变异规律,运用地统计学方法对研究区0—10,10—20,20—40 cm土壤有机碳含量的空间变异性进行了研究。结果表明:流域内不同土层有机碳含量属于中等强度变异,具有强烈的空间自相关性;土壤有机碳含量在0,135°方向上空间变异程度明显,空间分布的各向异性显著;克里格插值结果显示流域内阴坡土壤有机碳含量明显高于阳坡,高海拔区域土壤有机碳含量高于低海拔区域;不同土层间,土壤有机碳含量均表现为青海云杉灌丛草地,表明不同植被类型对土壤有机碳含量和分布有着重要影响。土壤有机碳含量的空间变异性特征,与土壤性质、地形因子等结构性因素有关,为研究祁连山小流域土壤信息差异性的测量和描述提供科学依据。     

平朔矿区露天煤矿排土场复垦类型及微地形对土壤养分的影响

研究土地复垦类型及微地形对土壤养分的影响对于指导土地复垦实践,控制复垦土地水土流失等具有重要的理论意义和实际应用价值。以平朔露天煤矿排土场为例,借助数理统计方法分析评价复垦类型与微地形因子(高程、坡度、坡向)对土壤有机碳、全氮、全磷、有效磷及速效钾含量的影响。结果表明:(1)复垦类型对各项土壤养分含量影响较为显著,不同的复垦类型中,各项土壤养分含量排序均为耕地林地草地;其中,土壤有机碳、全氮、全磷及速效钾含量,耕地分别为草地的2.15~2.68倍,林地的1.48~1.78倍,对于土壤有效磷,耕地中的含量为71.24mg/kg,为草地的11倍,林地的4倍;(2)坡度与土壤养分含量之间存在显著的相关性(p0.05),而高程、坡向与土壤养分含量的相关性较弱,表明排土场复垦区土壤养分受坡度影响较大,而受高程与坡向的影响较小;(3)复垦类型与坡度的交互作用对土壤养分含量产生一定的影响:同一复垦类型的不同坡度的土地养分含量存在差异,耕地的土壤养分含量随着坡度的增大在降低;同一坡度,不同的复垦类型条件下,土壤养分差异显著,总体趋势为耕地林地草地。     

典型喀斯特林地土壤养分空间变异的影响因素

为了探明喀斯特森林生态系统土壤养分空间异质性的成因及其对养分生物地球化学过程的指示意义,该研究以广西木论国家级自然保护区典型喀斯特峰丛洼地为研究对象,利用地统计学和经典统计方法分析了土壤养分的空间变异特征,并探讨了其主要影响因子。结果表明,研究区土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)的块金值/基台值较大,分别为49.9%和28.6%,表现为中等程度的空间自相关,全磷(TP)和全钾(TK)的块金值/基台值较小,分别为10.4%和2.9%,表现为强烈的空间自相关,说明随机因素对TP和TK的影响相对较小;逐步回归分析表明,各环境因子对TK的方差解释最大,对SOC的方差解释最小。其中,土壤交换性Ca2+离子和凋落物中N含量是SOC和TN的主要控制因素,随着交换性Ca2+和凋落物中N含量升高,土壤SOC和TN积累增加;TP的控制因素比较单一,仅受凋落物中P含量影响。TK的影响因素比较复杂,除主要受交换性Ca2+控制外,凋落物N:P比、海拔高度和黏粒含量也有显著影响。     

不同龄组杉木林土壤有机碳与氮磷钾分布特征及耦合关系

对福寿林场3个龄组杉木林土壤有有机碳与氮磷钾变化特征及其耦合关系进行了研究。结果表明:在杉木林生长发育过程中,0~60 cm土壤的有机碳、全氮、全磷、全钾含量及碳氮比、碳磷比表现出了幼龄林阶段较高,中龄林阶段降低,成熟林阶段又升高的变化特征,而碳钾比随着杉木林的生长发育呈现出了增加的趋势。3个龄组杉木林土壤有机碳、全氮、全磷含量及碳磷比、碳钾比都表现出了随土层深度增加而减少的规律,但在0~45 cm下降幅度大,在45 cm以下降幅度减低并趋于稳定。而碳氮比随着土层加深保持相对稳定。幼龄林、中龄林和成熟林在0~45 cm土层有机碳、全氮、全磷含量占整个土层0~60 cm有机碳、全氮、全磷含量的百分比依次为91%、87%、86%,91%、84%、85%,75%、77%和80%,说明有机碳和土壤养分主要集中0~45 cm土层内。在杉木林生长发育过程中,土壤有机碳与全氮、全磷、全钾在不同的生长阶段其相关性不完全相同,但在3个龄组中,土壤有机碳与全氮都表现出极显著的相关性。通过比较标准化回归系数发现,在杉木幼龄林和中龄林阶段,影响杉木林土壤有机碳的主导因子是全氮,其次是全磷,在杉木成熟林阶段,影响杉木林土壤有机碳的主导因子只有全氮。     

黄土丘陵区草地地上生物量及土壤水分养分对微地形变化的响应

[目的]深入了解地形变化对草地生产力及土壤水分养分的影响，为草地生态系统地形复杂地区的生态恢复以及生产力的维持提供参考和依据，对草地生态系统的合理利用与科学管理具有重要意义。[方法]以黄土丘陵区草地生态系统为研究对象，采用单因素方差分析、Duncan多重比较以及Pearson相关分析等方法对6个不同微地形下的草地地上生物量及0—40 cm的土壤有机碳、全氮、全磷含量和0—100 cm的土壤水分含量进行了研究。[结果](1)在阳坡，地上生物量随坡位的降低逐渐减少且呈极显著差异，土壤有机碳和全氮含量都随坡位的降低而减小，土壤全磷含量随坡位的降低呈“V”字形变化；在阴坡，地上生物量随坡位的降低呈现增加的趋势，土壤全磷含量随坡位降低而增大。土壤有机碳、全氮及全磷含量在不同坡向、坡位上均有显著性差异。(2)土壤有机碳、全氮及全磷含量均随土层加深而减小，其中全磷含量变化不明显；6种微地形的平均水分含量均随土层深度的加深而增加，且在大于40 cm土层上，6种微地形的土壤水分含量之间有显著差异。(3)相关性分析表明，0—20 cm土层的全磷与地上生物量呈显著负相关，20—40 cm土层的有机碳与地上生...     

薄层农田黑土全量碳及氮磷钾含量的空间异质性

利用地统计学对黑龙江省双城市薄层农田黑土的全碳、全氮、全磷、全钾的空间异质性进行了分析.结果表明,4种养分含量分布均具有较大的空间异质性.土壤全碳含量的空间分布主要受黑土层厚度的影响,与全磷含量的空间分布吻合度高;土壤全钾的空间异质性最差,只是中部沿西南方向区域略低外,其余变化较小.土壤全碳与全氮、全磷,全氮与全磷都存在极显著正相关,而土壤全钾与全碳、全氮、全磷为负相关,但不显著.全量碳、氮、钾主要受结构性因子的影响,分别占86.8%,85.4%,81.8%,全磷受结构性因子和随机因子的影响各占1/2.     

井冈山国家级自然保护区森林土壤养分含量的空间变化

以井冈山国家级自然保护区为研究区,采集了57个土壤剖面的5个不同深度(0~10、10~20、20~40、40~60、60 cm)的土壤样品,对土壤样品的有机碳、全氮、全磷和全钾等指标进行了测定,并结合森林类型数据和DEM高程数据,对不同森林类型及高程条件下的土壤养分状况进行比较分析。结果表明:①土壤有机碳含量最大,全磷含量最小,各土壤养分含量均随土壤深度的增加而递减;②土壤类型的空间分布呈现海拔梯度特征,黄棕壤的分布海拔最高,依次为黄壤、黄红壤,红壤的分布海拔最低;③全磷、有机碳及C/N随着海拔高度的上升呈增加趋势。全钾含量随着海拔高度的上升呈下降趋势;④不同森林类型土壤养分存在差异,常绿阔叶林、落叶阔叶林和常绿落叶阔叶混交林的各土壤养分含量均较高;山顶矮林和温性针叶林除全氮和全钾含量外,其他土壤养分值显著高于其他林型;竹林及灌木林的土壤养分条件相对较差;⑤不同森林类型土壤养分含量的空间分布规律与其分布的海拔高度范围有关。     

武夷山不同海拔梯度毛竹林土壤有机碳特征及影响因素

以武夷山自然保护区的毛竹林土壤(海拔范围为250～1 500 m)为研究对象,选取5个海拔梯度的15块样地,分析了毛竹林土壤有机碳沿海拔梯度的分布特征,探讨了土壤有机碳含量与地形因子、土壤性质的相关关系,并构建了土壤有机碳的回归模型。结果表明:①武夷山毛竹林土壤有机碳含量变化范围为13.29～70.68 g/kg,且海拔500m土壤有机碳的分布具有明显的表聚现象;②同一海拔高度内,毛竹林土壤有机碳含量呈现随土层深度的增加而逐渐降低的趋势,且其降幅也随之变小;③同一土层深度的土壤有机碳含量大体呈现随海拔的升高而增加的趋势,而其增幅则随之变小;④不同土层土壤有机碳含量与海拔均呈显著或极显著正相关、与容重均呈极显著负相关,而仅表层(0～10 cm)土壤有机碳含量与坡度呈显著负相关;⑤土壤有机碳多元线性回归模型的拟合优度高于一元线性回归模型,不同因子组合对不同土层有机碳含量变异的解释量介于59%～83%。     

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。     

纳板河自然保护区土壤酶对不同海拔、坡向的响应

在纳板河自然保护区内分海拔和坡向采集土样,测定分析了尿酶、蛋白酶、蔗糖酶、过氧化氢酶4种主要土壤酶活性和主要养分指标的变化。结果表明:土壤有机质、水解氮含量随海拔升高显著增加;阳坡全氮含量随海拔升高呈现由中间向两端减小的趋势,阴坡全氮含量随海拔升高波动增加;土壤速效磷含量随海拔呈现由中间向两端减小趋势;蛋白酶活性高海拔 > 低海拔,海拔对表层过氧化氢酶活性影响较小,脲酶、蔗糖酶活性随海拔呈现波动。土壤有机质、全氮、水解氮、速效磷含量阳坡 > 阴坡;土壤蛋白酶、过氧化氢酶、蔗糖酶活性阴坡 > 阳坡,各土层土壤脲酶活性阳坡 > 阴坡。各养分含量及酶活性表层 > 中下层。土壤酶活性与各肥力因子间相关关系显著,各土壤酶活性间相关性显著。有机质、全氮、全磷是影响蛋白酶活性的主导因子,速效磷和水解氮为次要因子;全磷、速效磷、水解氮为影响脲酶活性的主要因子,有机质、全磷、速效钾为次要因子。主成分分析结果表明蛋白酶和脲酶活性作为保护区土壤肥力指标具有可行性。     

长期施肥红壤稻田有机碳演变规律及影响因素

利用1981年起设置的水稻土长期施肥定位试验,分析了CK(不施肥)、N(单施氮肥)、NPK(氮磷钾配施)、NPK2(2倍氮磷钾配施)和NPKM(有机无机肥配施)等施肥措施下土壤有机碳的演变规律及其与作物产量和土壤养分(全氮、碱解氮、全磷、速效磷、全钾和速效钾)的相关性.结果表明:试验30年后,各个处理的土壤有机碳含量均有上升,其中CK、N、NPK、NPK2和NPKM的土壤有机碳在试验30年分别比试验前增加18.95％、17.72％、23.36％、16.92％和32.68％.与CK处理相比,NPK、NPK2和NPKM处理的土壤有机碳平均提高了4.09％、4.03％和25.68％.土壤有机碳含量与水稻产量呈显著相关(P＜0.001),相关系数r为0.410,这说明土壤有机碳含量的增加可以促进水稻增产.土壤有机碳与土壤养分中的碱解氮、速效磷和全磷含量均表现出极显著相关(P＜0.001),相关系数r分别为0.452、0.559和0.487,但是与钾含量相关不显著.这表明:有机无机肥配施可以持续快速提高红壤性水稻土的有机碳含量,同时在有机无机肥配施过程中应适当增施钾肥,从而促进土壤肥力平衡和维持作物高产稳产,实现农业可持续性.     

典型喀斯特峰丛洼地坡面土壤养分空间变异性研究

采用线形取样,利用地统计学方法研究了典型喀斯特峰丛洼地坡面土壤养分的空间变异特征.结果表明:有机碳、全氮、碱解氮和速效钾具有相似的空间变异结构,其变程变化在212～251 m之间,与坡面不同土地利用方式的空间范围相当.全磷和全钾的变异尺度较小,为141.2 m和120.6m.受部分耕地施用磷肥影响,速效磷的变异尺度最小,仅为85.1 m.除pH值外,土壤各养分均表现为强烈的空间相关性.有机碳、全氮、碱解氮等养分的空间分布表现出随着海拔高度增加而增大的特征,人类的耕作管理和峰丛洼地特殊的水文地质过程是影响土壤养分空间变异的主要因素.     

南长山岛土壤理化因子空间分布特征

[目的]对南长山岛土壤理化性质指标的统计学关系和空间分布特征进行研究,为地表植被的保护和有序开发提供科学依据,为海岛生态保护提供参考。[方法]以南长山岛为研究区,采用样方法进行调查,通过试验测定土壤和植被的各项指标,基于SPSS进行正态分布检验、相关性分析、方差分析和多重比较。[结果]大部分样点属于四级土壤。土壤呈微酸性。容重和土壤含水量的变化,对速效钾影响明显。坡顶的乔木和灌木长势更好,土壤的有机质和速效钾含量更高。阴坡、半阴坡的乔木长势更好,土壤养分更高。[结论]影响南长山岛土壤理化因子空间分布的因素有地形、植被和人类活动等,其中地形和植被是主要影响因素。坡顶和坡中主要受地形和植被影响,坡底主要受人类活动影响。土壤发育好的地段一般特征为乔木长势较好,坡度较缓且多为阴坡和半阴坡。     

太白山不同海拔土壤碳、氮、磷含量及生态化学计量特征

为探究太白山土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量垂直分布特征,阐明土壤C、N、P生态化学计量学特征对海拔梯度的响应规律,在秦岭太白山1 700~3 500 m区域以100 m海拔间隔进行研究。结果表明:(1)不同海拔高度下土壤有机碳、全氮、全磷变化范围分别是23.56~83.59g kg-1、2.00~5.77 g kg-1、0.32~0.47 g kg-1。土壤有机碳与全氮含量随海拔梯度升高先增后降,土壤全磷含量空间变异较小;(2)土壤C∶N、C∶P、N∶P范围分别为7.17~18.41、60.61~190.4、5.81~12.26。随海拔增加,土壤C∶N在阔叶林带呈降低趋势,针叶林带时转变为增加趋势。土壤C∶P随海拔梯度的变化趋势与土壤C∶N类似,N∶P随海拔梯度增加先升后降,至3 200 m有所升高;(3)两个阔叶林带(辽东栎林带和桦木林带)与高山草甸的土壤C、N含量及生态化学计量比高。冷杉林带C、N含量及其生态化学计量比最小;(4)温度、含水量、海拔和植被对土壤C、N、P化学计量特征具有重要影响,通过冗余分析揭示每个因素分别可解释系统变异信息的25.0%、24.3%、11.1%和6.9%,合计为67.3%。可见这些环境因素直接决定了土壤养分及生态化学计量特征。结果可为探明森林土壤养分供应状况和限制因素及太白山生态系统的保护、森林土壤质量评价等提供基础。     

喀斯特小流域土壤含水率空间异质性及其影响因素

该文基于网格取样(80 m×80 m),利用地统计学和经典统计学方法,研究了典型喀斯特小流域旱季表层(0~10 cm)土壤含水率(soil moisture content,SMC)的空间变异特征,并分析了其与容重(bulk density,BD)、毛管孔隙度(capillary porosity,CP)、非毛管孔隙度(non-capillary porosity,NCP)、土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)、碎石含量(rock fragment content,RC)等土壤理化性质以及坡度(slope gradient,SG)、坡向(slope aspect,SA)、裸岩率(bare rock,BR)等地形因子的关系。结果显示,SMC半方差函数的最优拟合模型为指数模型,变程为381.00 m,块基比为0.382,属于中等程度的空间相关性。普通克里格插值结果显示,SMC呈现出随海拔升高而降低的分布规律。Pearson相关分析表明,除SOC外,其他土壤理化指标均对SMC有显著影响(p0.05);各地形因子中仅SG对SMC有显著影响。协方差分析表明,RC、CP和NCP对SMC的方差解释达到显著水平(p0.05),地形部位(上坡、中坡、下坡、洼地)、土地利用类型(乔木林、灌木林、灌草丛、耕地)及二者的交互作用均未达到显著水平。这说明土壤理化性质是影响SMC的直接因素,地形部位和土地利用类型均通过改变土壤理化性质来影响SMC。该结果有利于辨别喀斯特小流域旱季SMC的主要影响因素,从而为该地区土壤水源涵养功能的提高及流域水文过程研究提供科学依据。     

黄土丘陵沟壑区退耕地人工柠条林土壤养分特征及其空间变异

应用时空互代方法,以柠条林为例,对黄土丘陵沟壑区不同利用年限人工林土壤养分特征、空间变异及其演变进行了系统的研究。结果表明,该区人工林土壤肥力处于较低水平;人工林表层土壤养分中速效磷和速效钾的空间变异性较大;各环境因子对土壤养分有一定的影响,海拔、坡度和坡向等环境因子与人工林地土壤养分间呈负相关关系,坡位和地形与人工林地土壤养分间呈正相关关系。随着利用年限的增加,人工林土壤养分各指标含量均增加,与利用年限有显著的相关性。有机质、全氮、有效氮和速效磷的增加量不明显,全磷含量保持相对稳定的水平,速效钾经过多年积累有明显的增加。从土壤养分指数模型可以算出该区的人工林土壤有机质、全氮、有效氮约需35a能达到中上等养分水平,速效钾则约需27a才能达到中上等养分水平。     

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。     

陇东黄土丘陵区坡改梯田土壤有机碳累积动态

采用时空互代法,以不同年限坡改梯田为研究对象,分析了陇东黄土丘陵区梯田土壤有机碳（SOC）的时空分布特征。结果表明,1）陇东黄土丘陵区黄绵土在坡改梯后近50 a内,农田060 cm土层土壤有机碳处于持续累积状态,2040 cm与4060 cm土层SOC较坡耕地的增幅分别为54.6%和52.4%,大于表层增幅 （33.7%）（P0.05）;各土层SOC随梯田年限的变化趋势基本一致,在修建初期（0~8 a）累积较快并超过坡耕地SOC水平（P0.01）,24 a 后有了显著提高（P0.05）,后期SOC累积变化不显著。2）不同土壤类型及地形下SOC含量及累积速率有所差异,020 cm 土层的SOC在黄绵土中累积最为明显,2040 cm与4060 cm 两个土层SOC在红粘土中的累积量最为显著（P0.05）;阴坡表层SOC大于阳坡,梯田修建25 a 后阴坡平均SOC较阳坡高22.1%。3）梯田土壤有机碳的时空变异受土壤类型的影响最大,其贡献率达62.0%,海拔和坡向影响次之,两者可解释20.4%的有机碳的变异;梯田年限和施用有机肥可分别解释11.7%和5.8%的变异。陇东黄土丘陵区坡改梯田土壤在当前经营状况下表现出较弱的碳汇效应。