大尺度下广东赤红壤全钾含量与地形因子相关分析

以土壤图、地形图、全钾图等资料为数据源,利用ArcGIS 9.2建立广东省赤红壤DEM,提取海拔高度、坡度、坡向和地势起伏度,探索大尺度下全钾分布与地形因子的关系。研究表明:全钾含量与海拔高度、坡度和地势起伏度相关程度很高,并随这些地形因子的上升分布面积迅速下降,并呈现倒数形式;在坡向上,主要分布于平坦区域和东南坡。研究结果直接证明地形是土壤形成发育的重要因素,影响土壤全钾的积累及转化。     

白龙江流域地势起伏度与微观地形因子之间的关系探讨

基于SRTM-DEM数据,以青藏高原东缘白龙江流域33个子流域为例,利用Arc GIS的邻域分析及均值变点分析方法确定了白龙江流域地势起伏度提取的最佳分析窗口面积,并分析了子流域地势起伏度与坡度、坡度变率、高差等微观地形因子之间的关系,结果表明:白龙江流域地势起伏度的最佳分析窗口面积为2.340 9 km2;白龙江不同子流域的地势起伏度可依据流域高差、平均坡度、平均坡度变率等微观地形因子建立相应的计算模型。     

基于DEM的巴山地区地貌区划研究

地貌区划是对地貌形成过程和区域分异特征的综合反映,划分巴山地区的地貌区划,对探究巴山地区地貌格局以及地貌差异具有重要意义。利用ArcGIS 10.2软件,基于分辨率为30 m的ASTER GDEM V3数据,提取了巴山地区的坡度、坡向、平面曲率、剖面曲率、海拔高度、地势起伏度、地表切割深度、地表粗糙度和高程变异系数等地形因子,并通过相关系数矩阵确定最佳地形因子,在此基础上对巴山地区地貌类型和地貌区划进行划分。结果表明:(1)巴山地区地貌区划的最佳地形因子为海拔高度和地势起伏度;(2)巴山地区的地貌类型依据海拔高度划分为低海拔、中海拔,依据地势起伏度划分为平原、台地、丘陵、小起伏山地、中起伏山地;(3)巴山地区的地貌区划划分为2个地貌区、5个地貌亚区和18个地貌小区。区划结果符合巴山的地貌空间分布以及地貌格局差异,能有效地体现巴山地区的地貌特征,对巴山生态环境建设具有指导意义。     

巫山县农村居民点分布与地形因子关系

以重庆市巫山县农村居民点为研究对象,基于分布指数和信息熵,探讨了不同高程、坡度、坡向、地形起伏度、坡度变率和高程变异系数6个地形因子各地形位梯度上农村居民点的分布特征;利用变维分形理论方法定量研究了地形因子对农村居民点分布及其发展的影响。结果表明:各地形条件上研究区农村居民点分布占主导地位的地形位分别为高程250~1 000m,坡度0°~25°,东南、南、西南和西北坡向,地形起伏度0~30m,坡度变率0°~9°,高程变异系数0~0.02;农村居民点的有序度与分布格局体现出高度关联性,在优势地形位上有序度较高;农村居民点与高程、地形起伏度、坡度变率和地形高程变异系数均呈现二阶累积和变维分形分布特征,与坡度、坡向分别呈一阶和三阶累积和分形分布。不同地形因子对研究区农村居民点的影响程度从大到小依次为坡度高程坡度变率地形起伏度高程变异系数坡向。     

黄土丘陵沟壑区坡体稳定性影响因素分析

选取黄土丘陵沟壑区纸坊沟小流域为研究区,利用高精度遥感影像(分辨率0.068 m)和DEM (分辨率0.34 m)数据,结合野外调查,对崩塌、滑塌、滑坡、脱落和陷穴等失稳体进行识别,通过统计学、敏感系数方法,利用识别失稳体数据,分析不同类型失稳体空间分布状况,定量研究不同类型失稳体的影响因子敏感程度,揭示不同类型失稳体的主控因子,进一步阐明流域坡体失稳体的空间分布规律和影响坡体稳定性的主控因子。结果表明:(1)利用高精度遥感影像,获取流域失稳体,主要是以小规模和浅层的脱落、崩塌和滑塌为主,三者面积合计为0.417 km²,占流域总面积的5.04%。(2)评价因子内部中,土壤母质的红黏土、土地利用的天然灌木林地和草地、地貌部位的沟坡、坡度＞35°、地形起伏度为0.74~3.34 m是坡体失稳发生的高敏感区域,也是崩塌、滑塌、脱落和陷穴发育共有的敏感区域。(3)影响坡体稳定性主控因子权重由大到小为土壤母质、地形起伏度、坡度、土地利用和坡向。崩塌、滑塌和脱落的主控因子与整体坡体稳定性的主控因子相同,但因子内部权重存在差异。崩塌与整体坡体稳定性影响因子顺序分布一致。滑塌主控因子权重由大到小为土壤母质＞地形起伏度＝坡度＞土地利用＞坡向＞地貌部位。脱落主控因子权重由大到小为土壤母质＞土地利用＞地形起伏度＞坡度＝坡向＞地貌部位。滑坡的主控因子为坡度和地形起伏度。陷穴的主控因子权重由大到小为土壤母质＞地形起伏度＞坡度＞坡向。     

河北省阜平县农村居民点地形分异特征研究

为探究太行山深山区农村居民点的地形分异特征,以河北省阜平县为例,选取了高程、坡度、坡向、地形起伏度、平面变率、剖面变率6个地形因子,通过区位熵指数反映农村居民点空间分布的优势地形位,运用洛伦兹曲线和基尼系数反映各地形因素不同分级梯度上居民点空间分布的集中程度,采用信息熵进一步分析农村居民点在各地形因素上的有序程度。结果表明:海拔高度在100～300 m以及300～500 m,坡度为0°~2°、2°~6°和6°~15°,坡向在平面、东北、东、东南和南向,地形起伏度在0～30 m,平面变率在20°以上,剖面变率在0°~5°内的区域为农村居民点在各地形因子上的优势地形位;平面变率各分级梯度上农村居民点的空间布局属于绝对均匀型,坡向、地形起伏度和剖面变率属于比较均匀型,而在坡度和高程上则属于分布悬殊型;农村居民点在地形起伏度、高程和坡度上的分布较为有序;优劣势地形位越明显的地形因素上,农村居民点的空间分布越集中,有序度也越高。从区位特征及内在结构进行定性和定量分析,可为山区农村居民点的布局优化提供科学决策。     

利用地形和遥感数据预测土壤养分空间分布

在GIS支持下,选择地形因子和遥感植被指数,建立土壤养分空间分布预测模型,应用回归克里格（Kriging）方法,预测吉林省农安县土壤养分（有机质和全氮）的空间分布。结果表明,11个环境因子中,相对高程、坡度、地形起伏度、坡度变率、归一化植被指数（NDVI）与土壤有机质和全氮含量均具有显著的相关性。地面粗糙度和地形湿度指数与有机质具有显著相关性,而与全氮的相关性不显著。相对高程、坡度、地面粗糙度、河流动能指数以及NDVI在土壤养分的多元回归预测模型中贡献较大,是预测土壤养分空间分布的最优因子。有机质和全氮在研究区的空间分布格局呈现由东南向西北逐渐减少的趋势,这种分布格局受地形和植被的综合作用,同时与土壤类型密不可分。精度检验结果表明,回归克里格方法能够提高土壤养分空间分布预测精度,是一种有效的空间分布插值方法。     

贵州省乌江流域土壤侵蚀与地貌特征的关联分析

结合乌江流域2000年土壤侵蚀分布图和研究区30 m分辨率的ASTER GDEM数据,对乌江流域土壤侵蚀在海拔高度、坡度、地表起伏度和粗糙度方面的空间分布特征进行研究.结果表明,贵州省乌江流域土壤侵蚀主要为水力侵蚀,包括微度、轻度、中度、强度和极强度侵蚀5种类型,以微度和轻度侵蚀为主.乌江流域微度和轻度土壤侵蚀空间分布的高程特征呈现单峰现象,中度以上侵蚀的高程特征呈双峰现象.流域中度及中度以下土壤侵蚀空间分布的坡度特征为单调下降趋势,强度和极强度土壤侵蚀的面积比例随着坡度的增加呈现先增大后减小的趋势,15°左右存在一个侵蚀临界坡度.乌江流域的土壤侵蚀随地形起伏度的增加表现为先增加后减小的趋势,存在7～16 m临界起伏度;各类型土壤侵蚀随地表粗糙度的增加均呈减小趋势.喀斯特地区流域尺度侵蚀强度的变化受高程和坡度的影响较大,对地形起伏度和地表粗糙度的变化不敏感.     

岷江上游流域植被覆盖度及其与地形因子的相关性

[目的]研究岷江上游流域植被覆盖度随不同高程带、坡度带、坡向分布变化的特征及相关性,为该地区利用有利地形加强生态环境建设和防治水土流失提供依据。[方法]在GIS和RS技术支持下,利用Landsat-8OLI遥感影像和DEM数据提取植被覆盖度和地形因子进行叠加分析,构建统计样本定量分析植被覆盖度与地形因子间的相关关系。[结果]研究区总体植被覆盖情况良好,中度以上植被覆盖区占研究区面积75.0%,低植被覆盖区仅占15.2%。植被覆盖度随海拔高度和坡度的增加呈先增加后降低的趋势,在海拔2 500~3 000m和坡度25°~45°达到最大值;阳坡的植被覆盖度略大于阴坡。各地形因子对不同植被覆盖度的影响程度不同,低植被覆盖区受坡度影响较显著,极高度植被覆盖区受海拔高度影响较显著,其他植被覆盖区与地形因子的相关性无明显规律。[结论]岷江上游流域植被覆盖度与地形因子关系紧密,地形因子变化对生态环境有重要影响。     

湖北省两种地形区耕地土壤肥力指标空间格局与主控因素

[目的] 研究湖北省2种地形的土壤肥力指标分异空间格局及主控因素差异,为不同地形区土壤质量改良,农业生态环境及耕地质量提升提供一定理论依据。[方法] 选取土壤有机质、全氮、全磷、全钾4种土壤肥力指标,并收集整理土地利用类型、成土母质、土壤类型、高程(DEM)、地表起伏度、坡度、植被覆盖度指数(NDVI)、平均气温、平均降水量以及道路、工矿用地、城镇居民点、河流水库13种环境影响因子,利用基本统计学、地统计学、反距离权重和地理探测器模型,分析不同地形区每种土壤肥力指标的空间分布特征以及每种土壤肥力指标与环境因子之间的相关性,并识别对比不同地形区土壤肥力指标含量分异的主控因子。[结果] 襄州区土壤肥力指标主控因素主要有降水量、平均气温,以及道路用地、城镇居民点用地、工矿用地、河流水库距离;房县土壤肥力指标主控因素主要有降水量、平均气温、坡度、坡向、地表起伏度以及河流水库距离。[结论] 襄州区与房县因地形因素影响其土壤肥力指标空间格局分异主控因素存在差异,平原区更易受人类活动影响。     

土壤含水率与土壤碱度对土壤抗剪强度的影响

土壤含水率和土壤碱度是表征土壤物理化学性质的两个重要参数。通过室内三轴不固结不排水试验,研究了土壤含水率和土壤碱度对土壤抗剪强度的影响。试验处理采用5种土壤碱度(土壤可交换钠百分比ESP=0、5、10、20、40)和4种土壤质量含水率(0.05、0.10、0.20以及饱和含水率0.34)水平。试验结果显示,土壤黏聚力随着土壤含水率的增加基本上呈先增大后减小之趋势;当土壤含水率在0.10附近时黏聚力达到其最大值。土壤内摩擦角随着土壤含水率的增加而线性减小。土壤碱度对土壤黏聚力的影响机理较为复杂,其影响效果随土壤含水率的增加而减小;但土壤碱度对土壤内摩擦角的影响较小。土壤碱度对土壤抗剪强度的影响程度明显地小于土壤含水率对其的影响程度。     

Effect of soil acidification on the soil microflora

The effects of short and long term acidification on a few Alberta soils were studied with respect to bacterial numbers and total soil respiration. Significant reductions in bacterial numbers were observed in both short and long term acidified soils. Total soil activity was severely affected in an acid soil (pH 3.0, longterm) adjacent to a S block. A soil (pH 6.8) 200 m away from this S block when artificially acidified to pH 2.9 significantly reduced soil activity but not as drastically as found in the long term pH 3.0 soil. A garden soil (pH 7.7) which was also acidified to pH 3.2 showed no significant reduction in total soil respiration rate as compared to its unacidified control soil. These acid soils when amended with organic substrates demonstrated that certain physiological groups of organisms were severely inhibited by this acid condition. The importance of examining more than one parameter when assessing the effect of a potential pollutant on soil activity is discussed.     

Effect of soil structure on soil water status

Although the need for research into soil structural features responsible for water loss from soil is recognised, the research has been hampered by the lack of suitable techniques for measuring in situ soil macrostructure. Therefore, in a field experiment, structural parameters obtained from eight differently tilled (loam) soils in winter and spring were correlated with gravimetric soil water content (at 5 and 10-cm depths) and evaporative water loss during daylight hours. Percentage of voids and aggregates of different sizes, mean aggregate size, mean void size and macroporosity percentage were all calculated from structural data obtained from sectioned blocks of soil that were impregnated with paraffin wax in the field.Significant negative correlations were observed between soil water content, and percentage of 4–8 and 8–16-nm voids, mean aggregate size and macroporosity percentage, especially in winter when there are long periods without precipitation. However, inverse relationships were detected between evaporative water loss during daylight hours on selected days and mean aggregate size, mean void size and macroporosity percentage. But evaporative water loss during daylight hours apparently did not influence water content of bare soil with coarse structure at the surface.     

土壤熏蒸剂对土壤硝化、反硝化作用的影响

采用化学分析和变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术,以大田威百亩、棉隆、溴甲烷、硫酰氟熏蒸100 d土壤为研究对象,探究土壤熏蒸对土壤硝化活性、反硝化活性及amoA基因型硝化型细菌、nirS基因型反硝化细菌群落结构影响。研究表明,威百亩、棉隆、硫酰氟熏蒸剂处理下,土壤硝化活性与对照无显著差异;而溴甲烷处理的硝化活性比对照降低13.19%,差异显著(P0.05);熏蒸剂之间土壤硝化活性无显著差异。4种熏蒸剂之间以及与对照之间土壤反硝化活性无显著差异。4种熏蒸剂中溴甲烷处理土样amoA型硝化细菌多样性指数、均匀度显著低于对照土样和其他3种熏蒸剂处理土样;而丰富度指数无显著差异。威百亩、棉隆和硫酰氟熏蒸土样之间及与对照之间amoA型硝化细菌3种生态指数无明显差异。4种熏蒸剂处理土壤nirS型反硝化细菌多样性指数、均匀度与对照无显著差异(P0.05);熏蒸剂之间存在显著差异(P0.05)。研究表明,溴甲烷对土壤硝化活性的抑制是通过抑制amoA型硝化细菌的多样性而实现,其他3种熏蒸剂对土壤硝化活性无显著影响。4种熏蒸剂对土壤反硝化活性无显著影响。     

熏蒸处理对土壤微生物及硝化作用的影响

在田间条件下用溴甲烷(68.1g/m2)、威百亩(7.5mL/m2)进行土壤熏蒸,调查两种药剂对土壤微生物及硝化作用的影响。结果表明:两种熏蒸剂对土壤放线菌无抑制作用,对细菌总量影响较小,但亚硝酸细菌受到强烈抑制,土壤的硝化作用受到明显影响;同时,土壤中真菌的数量及种类变化显著。熏蒸后9周,处理区土壤中的微生物基本恢复正常。     

Assessment the effect of homogenized soil on soil hydraulic properties and soil water transport

Soil hydraulic properties play a crucial role in simulating water flow and contaminant transport. Soil hydraulic properties are commonly measured using homogenized soil samples. However, soil structure has a significant effect on the soil ability to retain and to conduct water, particularly in aggregated soils. In order to determine the effect of soil homogenization on soil hydraulic properties and soil water transport, undisturbed soil samples were carefully collected. Five different soil structures were identified: Angular-blocky, Crumble, Angular-blocky (different soil texture), Granular, and subangular-blocky. The soil hydraulic properties were determined for undisturbed and homogenized soil samples for each soil structure. The soil hydraulic properties were used to model soil water transport using HYDRUS-1D.The homogenized soil samples showed a significant increase in wide pores (wCP) and a decrease in narrow pores (nCP). The wCP increased by 95.6, 141.2, 391.6, 3.9, 261.3%, and nCP decreased by 69.5, 10.5, 33.8, 72.7, and 39.3% for homogenized soil samples compared to undisturbed soil samples. The soil water retention curves exhibited a significant decrease in water holding capacity for homogenized soil samples compared with the undisturbed soil samples. The homogenized soil samples showed also a decrease in soil hydraulic conductivity. The simulated results showed that water movement and distribution were affected by soil homogenizing. Moreover, soil homogenizing affected soil hydraulic properties and soil water transport. However, field studies are being needed to find the effect of these differences on water, chemical, and pollutant transport under several scenarios.     

节水灌溉对盐渍土盐分调控与土壤微生物区系的影响

河套灌区是我国大型自流灌区之一,盐渍化是该区土壤主要障碍因素之一。目前,河套灌区葵花田生育期灌溉量约为1 100～1 200 m3hm-2,灌溉用水量偏大和地下水位偏高已成为制约当地灌溉农业可持续发展的主要障碍:一方面,水资源浪费严重;另一方     

黑土区土壤侵蚀厚度对土地生产力的影响及其评价

为了研究黑土区土壤侵蚀厚度对土地生产力的影响,采用盆栽试验,人为剥离黑土表层0、5、10、15、20、25和30 cm土壤以模拟侵蚀厚度不同的耕层土壤,分析土壤侵蚀厚度对土壤理化性质、大豆生物性状和水分利用效率等指标的影响。并对TOPSIS(technique for order preference by similarity to ideal solution)模型进行改进,用于评价侵蚀厚度不同的土壤的土地生产力。结果表明:土壤全N、碱解N、全P、速效P、有机质含量和土壤田间持水率均随侵蚀厚度的增加而递减,土壤容重随侵蚀厚度的增加而递增。土壤侵蚀厚度对大豆生长有显著影响,随着侵蚀厚度的增加,大豆减产率呈"S型"曲线递增,产量、耗水量呈"Z型"曲线递减,水分利用效率呈指数曲线关系递减。改进的TOPSIS模型对不同侵蚀厚度下土地生产力的评价结果较为理想,计算的土地生产力指数随土壤侵蚀厚度的变化呈"Z型"曲线,与大豆产量的变化趋势相同,且二者呈指数函数关系,决定系数达0.996,均方根误差为0.65。研究结果可为黑土区土壤侵蚀防治提供理论依据。     

Tillage effects on soil degradation, soil resilience, soil quality, and sustainability

Soil degradation, decrease in soil's actual and potential productivity owing to land misuse, is a major threat to agricultural sustainability and environmental quality. The problem is particularly severe in the tropics and sub-tropics as a result of high demographic pressure, shortage of prime agricultural land, harsh environments, and resource poor farmers who presumably cannot afford science based recommended inputs. Tillage methods and soil surface management affect sustainable use of soil resources through their influence on soil stability, soil resilience, and soil quality. Soil stability refers to the susceptibility of soil to change under natural or anthropogenic perturbations. In comparison, soil resilience refers to soil's ability to restore its life support processes after being stressed. The term soil quality refers to the soil's capacity to perform its three principal functions e.g. economic productivity, environment regulation, and aesthetic and cultural values. There is a need to develop precise objective and quantitative indices of assessing these attributes of the soil. These indices can only be developed from the data obtained from well designed and properly implemented long-term soil management experiments conducted on major soils in principal ecoregions.     

农林复合种植模式对红壤坡地表土水力特性及储水的影响

为探讨红壤坡地不同农林模式表层土壤水力特性差异及其对土体储水量的影响,该文分析了红壤坡地"农-林-草"、"农-林+横坡耕作"、"农-林+顺坡耕作"和"纯林"4种典型农林复合模式表层土壤(0～0.30 m)的土壤水力特征参数,并通过Richards方程数值求解模拟了不同表层土壤水力特性下的土壤含水率动态和土体储水量。结果表明,农林复合模式对表层土壤水力特性有较大影响,"农-林-草"、"农-林+横坡耕作"、"农-林+顺坡耕作"、"纯林"模式的表层土的土壤性质依次表现为:土壤黏性增强(土壤进气值倒数减小)、透水性减弱(饱和水力传导度减小)。饱和水力传导度、土壤进气值倒数与土壤容重的相关系数为-0.98和-0.96。当仅考虑表层土壤水力特性差异时,土体储水能力由强到弱依次为"农-林-草"、"农-林+横坡耕作"或"农-林+顺坡耕作"和"纯林"模式土壤。"农-林-草"模式表层土壤具有在蒸发期减少深层土壤水消耗、在降雨期增加深层土壤水补给的作用,该土壤储水机制为"农-林-草"复合种植模式推广提供了理论基础。