河南省土壤及地形与耕地多样性格局的特征

耕地分布受众多自然因素的影响,土壤、地形与之密切相关。选取河南省作为研究区,利用改进的仙农熵测度法和互熵关联分析法对河南省地形、土壤与耕地多样性格局特征进行分析。结果表明:河南省18个地市的地形、土壤的构成组分多样性与各要素的类别丰富度有关,与面积大小呈弱相关;其中地形、土壤与其丰富度值的相关系数分别为0.79和0.35,而与面积大小的相关系数小于0.1。基于土壤空间分布多样性指数大小的分级划分河南省的优势土类是潮土和褐土,劣势土类是盐土和碱土,且不同地市的土壤空间分布多样性格局有显著差异,显示河南省土壤类型的丰富性。土壤及地形要素与耕地多样性格局的相关性表现为:地形与耕地的空间分布多样性相关关系除豫南的盆地和豫西丘陵、山地外,整体为平原丘陵山地;土壤与耕地的空间分布多样性之间的关联度与河南省土壤空间分布多样性的格局特征具有基本一致性。     

基于地形因子的县域耕地土壤侵蚀的空间自相关

探究地形变化对耕地土壤侵蚀空间分布聚集性的影响,为耕地合理利用及水土保持工作提供参考。利用修正的通用土壤流失方程(RUSLE)对耕地土壤侵蚀量进行空间估算,并以行政村为单元对耕地的土壤侵蚀强度指数进行空间自相关分析,揭示土壤侵蚀强度的局部聚集特征;选取高程、高程变异系数、坡度、坡度变率4种地形因子,对耕地土壤侵蚀强度指数在0.05显著性水平下的局部聚集区域的地形特征进行分析。结果表明:耕地土壤侵蚀强度指数在行政村之间存在较强的空间自相关性;空间分布特征为,显著高值聚集区(HH聚集区)主要分布在青龙满族自治县的中南、东北和西部,显著低值聚集区(LL聚集区)分布在该县的中北部地区,聚集区的形成均与地形的分布关系密切;HH聚集区在高程、高程变异系数、坡度这3项指标的面积分布上均比LL聚集区高出一个分级梯度。研究结果对耕地合理利用及水土保持措施的制定具有重要意义。     

峡江县土壤养分空间特征及与地形因子的相关性

研究区域耕地土壤养分的空间特征及其与地形因子的相关性,可为土壤养分的有效保持和耕地资源的高效利用提供依据。以江西省峡江县为例,运用地统计学方法与GIS技术,对土壤养分的空间特征与空间自相关性进行了分析,并探讨土壤各养分与地形因子之间的相关性。结果表明:(1)峡江县土壤养分分布均符合正态分布,变异系数由大到小依次为有效磷(56.64%)速效钾(37.69%)碱解氮(26.67%)有机质(22.60%)。(2)峡江县土壤养分总体呈现中部低,四周高,东部含量大于西部的特点,桐林乡土壤养分含量较高,巴邱镇含量较低,空间分布不均匀。经空间自相关分析可知,土壤养分H—H型聚集主要集中于研究区东部,L—L则位于研究区西部。(3)高程与土壤养分之间均为显著正相关关系;坡度与有机质、有效磷、碱解氮均呈现显著负相关;坡向与有机质、速效钾显现出显著正相关关系,碱解氮则显现出极显著正相关关系;曲率和地形起伏度与土壤养分均未表现出显著的相关关系,坡度变率与土壤养分均显现出显著的负相关关系。     

基于空间统计和多元统计的耕地影响因素及回归模型研究——以重庆市石柱县为例

[目的]通过空间自相关和多元回归分析,揭示耕地空间分布规律,为土地开发复垦及整理提供快速的评价方法。[方法]以耕地面积占比为空间变量,运用空间自相关及马塞克图分析耕地分布整体特征,通过距离、地形、NDWI和人口密度共9个因素对耕地空间分布进行多元回归分析,模拟耕地分布适宜性并进行了检验。[结果]空间自相关分析结果表明,距离和地形因素对耕地空间分布具有显著影响,空间自相关分析Moran’s I值为0.701 5,研究区耕地分布主要为不显著、LL(低空间自相关)和HH(高空间自相关)类型,其中不显著类型占研究区总面积的65%以上;基于多远回归分析结果表明:回归模型具有较高拟合优度和可靠性(R~2=0.846),模拟得到的耕地分布适宜性图与现有耕地分布基本吻合。[结论]研究区耕地空间分布总体上呈现较强的正相关关系,且受距离、地形因素影响明显;回归模型能够较好地揭示研究区耕地空间分布规律;研究区具有一定耕地补充潜力;将回归模型应用于土地开发复垦以及整理工作中,有利于提高补充耕地质量,减弱水土流失以及优化区域土地结构。     

毕节市耕地土壤pH的空间变异特征与影响因素

为了探讨耕地土壤pH的空间变异及影响因素,以贵州省毕节市为研究区域,开展了耕地土壤pH的实地监测调查,获取了各监测点的空间位置和属性数据。结合地统计学和GIS方法,探讨了耕地土壤pH的空间变异特征。结果表明:毕节市0~10 cm层耕地土壤pH分布于5.12~9.20,土壤pH最优插值模型:趋势指数为1,插值模型为有理二次方程式,块金值与基台值之比为65.10%,表现出中等的空间相关性,说明结构性因素(自然因素)对0~10 cm层耕地土壤pH影响较大。在不同母质中,耕地土壤pH从小到大为:基性岩类、砂页岩类、河流冲积物、碳酸盐岩类、紫色岩类、泥质岩类、石英岩类。在不同土壤类型中,耕地土壤pH由小到大为:6.29、6.83、7.07、7.17、8.20,对应土壤类型分别为:石灰土、黄壤、黄棕壤、紫色土、棕壤。与地形的相关分析表明,耕地土壤pH与高程、坡度、坡向分别为中等相关、弱相关、中等相关。总的来说,耕地土壤pH受结构性因素(自然因素)和人为因素影响的共同作用。     

江西省耕地土壤氮磷生态化学计量空间变异特征及其影响因素

基于江西省2012年测土配方项目采集的16 582个耕地表层(0~20 cm)土壤样点数据,探讨省域尺度下耕地土壤氮磷生态化学计量空间变异特征及其影响因素。运用相关性分析、回归分析、方差分析和普通克里格法分析了成土母质、土壤类型、耕地利用方式、秸秆还田方式和氮肥施用量对耕地土壤氮磷生态化学计量空间变异的影响。结果表明,土壤氮磷比(N/P)在0.28~13.63之间,均值为3.38,变异系数为45.56%,呈中等程度的变异。空间分布上,高值区主要分布在海拔相对较低或鄱阳湖平原地区,低值区主要分布在九江市。成土母质、土壤类型、耕地利用方式、秸秆还田方式和氮肥施用量对江西省耕地土壤N/P空间变异影响显著(p0.01),但影响程度有所不同。氮肥施用量能影响27.2%的土壤N/P空间变异,是引起江西省耕地土壤氮磷生态化学计量空间变异的主要因素。     

小尺度土壤养分的空间变异及其影响因素探讨—以江苏省无锡市典型城乡交错区为例

以江苏省无锡市城乡交错区为例,在8km2范围内,采集102个土壤表层样,利用地统计学和G IS相结合的方法,研究了土壤全量和速效氮、磷、钾的空间变异特征,并对其影响因素进行了探讨。结果表明土壤养分空间变异程度从大到小依次为:土壤全氮>土壤全磷>土壤速效磷>土壤速效氮>土壤速效钾>土壤全钾。土壤全氮空间变异受到土壤类型的影响,土壤全磷的空间变异与居民点分布有关,土壤全钾空间变异与土壤粘粒关系最密切。土壤全量养分和相应的速效养分具有显著相关关系,在空间分布上,也分别存在不同程度的相似性。同时土壤全磷和土壤速效养分受土地利用影响也较大。研究还表明,城乡交错区土壤氮、磷流失风险增加,需要实施有效措施控制氮、磷肥料的过度施用。     

松嫩平原西部土地整理对盐渍化土壤的改良效果

为了研究松嫩平原西部土地整理对盐渍化土壤的改良效果,以吉林省白城市镇赉县土地整理项目区为研究区域,采用野外采样与室内分析相结合的方法,分析了原耕地、盐碱地和新增耕地土壤电导率、阳离子总量、阴离子总量、碱化度、pH值、有机质以及阳离子交换量等指标的差异。结果表明:在0~20和﹥20~40 cm土层上,新增耕地土壤电导率显著低于盐碱地44.9%和37.0%(P0.05),显著高于原耕地35.7%和58.6%(P0.05);新增耕地阳离子总量和阴离子总量均显著低于盐碱地(P0.05);盐碱地土壤碱化度在37.0%~38.2%之间,pH值接近10.0,为重度碱化土壤,新增耕地土壤碱化度在18.0%~21.6%之间,pH值低于9.0,为中度碱化土壤,其土壤碱化程度与原耕地接近;新增耕地土壤有机质显著高于盐碱地33.4%和61.3%(P0.05),在0~20 cm土层上显著低于原耕地21.5%(P0.05);新增耕地阳离子交换量比盐碱地提高16.7%和25.1%(不显著,P0.05),同时显著高于原耕地4.8%和11.0%(P0.05)。典范对应分析表明,土壤盐渍化、肥力指标和土壤离子组成与样地类型分布存在着空间上的有序关系,样地类型由盐碱地向新增耕地的变化,在土壤理化性质层面是盐渍化指标降低、肥力指标升高的过程;在土壤离子组成层面是HCO3-、CO32-和Na+等离子含量降低的过程。总体来看,松嫩平原西部土地整理能有效改良盐渍化土壤,但新增耕地土壤质量仍低于原耕地,建议在土地整理中通过完善灌溉与排水系统、将土地平整工程与深耕深松和增施有机肥相结合及采用生物措施等提升盐渍化土壤的改良效果。     

本溪县水土流失重点治理区土壤侵蚀评价

以本溪县水土流失重点治理工程万利项目区为例,采用2009—2019年土地利用数据、土壤类型数据、DEM数据、水文站月降雨量等数据率定CSLE方程的相关参数,运用ArcGIS技术计算万利项目区土壤侵蚀强度,进一步分析土壤侵蚀与坡度、土地利用变化间的关系。结果表明:土壤侵蚀强度在不同坡度带上存在较大差异,土壤侵蚀敏感区以15°～25°坡耕地为主;草地、耕地和林地为项目区主要土地类型,具有草地与林地面积逐渐增大、耕地面积不断减少的变化特征;小流域退耕还林措施的实施,可在一定程度上降低土壤侵蚀强度和面积;土壤侵蚀强度与土地利用变化之间的关系密切,草地和林地土壤侵蚀强度较弱、耕地土壤侵蚀相对较强。耕地的减少、林地和草地面积的增大能够明显减弱侵蚀;坡度和土地利用方式为制约土壤侵蚀空间分布的主要因素,15°～25°坡耕地为今后水土保持的重点治理区。     

城市扩张背景下景观破碎化动态演变及空间自相关分析——以南昌市为例

为探究城市扩张与景观破碎化演变过程及其关联机制,以江西省南昌市为例,基于2000—2015年的土地利用数据,运用城市破碎指数(UFI)刻画建设用地的景观破碎化水平; 然后结合形态学空间格局分析(MSPA)和景观连接度分析量化了自然景观和耕地的景观动态演变过程; 最后采用格网分析探究了三者之间的空间自相关动态特征。结果表明:2000—2015年间南昌市共有273.26 km²的耕地及45.61 km²的自然景观转为建设用地,整体城市破碎度指数在研究期内由2.27上升至4.94; 耕地核心区数量在15 a时间内持续衰减,自然生境在前期变化平稳,随着城市化进程的加快,核心及桥接区不断减少,岛状斑块开始增加; 空间自相关分析显示,景观破碎度与自然生境、耕地平均连通概率三者呈负相关,景观破碎度与耕地、自然生境平均连通概率之间的高低聚集区域集中分布在城市扩张的主要区域。2000—2015年城市快速扩张导致的破碎化致使耕地及自然生境景观结构发生改变,景观连通性逐渐丧失。     

Effects of different land-use types on soil quality in the hilly area of Rawalakot Azad Jammu and Kashmir

Abstract

Vegetative cover plays an important role for the quality of soil especially in hilly and mountainous areas such as Azad Jammu and Kashmir where erosion is a major threat to the ecosystem and productivity. The study focuses on the impact of land-use types on soil quality by measuring the differences in chemical and physical properties at three sites in adjacently located natural forest land (forest), fallow grassland (grass) and arable land (arable). Soil samples from 0-15 and 15-30 cm depth were collected and examined for particle distribution, dry bulk density, organic matter (OM), pH, macro- and micro-nutrients. Land-use types had a significant effect on primary soil particle distribution. Highest clay content was found in forest and highest sand content in arable. Forest had relatively the highest levels of OM, macro- and micro-nutrients and arable the lowest. Most of the properties of the 0-15 cm surface level of grass were similar to those observed in the 15-30 cm level in forest. Arable exhibited lowest nutrient status and poorest physical conditions, indicating a degrading effect of arable cultivation practices on soil. Grass and arable showed, compared to forest, a 30–60% average increase in bulk density and 26–66% average decrease in OM. Regression analysis showed a significant correlation of OM with available phosphorus and potassium while it had negative correlation with dry bulk density and pH. Natural vegetation appeared to be a main contributor of soil quality as it maintained the organic carbon stock, and increased the nutrient status of soil and is therefore important for sustainable development of Azad Jammu and Kashmir and other similar areas. Furthermore, OM was shown to be an important indicator of soil quality.     

沂蒙山区小流域坡耕地土壤颗粒结构与养分退化特征

为探讨坡耕地土壤退化程度及其与坡度的关系,在沂蒙山区选择典型小流域,通过测定流域内不同坡度坡耕地、弃耕地与生态林地的土壤颗粒组成、分形维数、土壤养分质量分数的变化及其相关性,研究坡耕地土壤颗粒结构与养分退化特征。结果表明：1）所有土地利用类型,土壤砂粒体积分数最高,黏粒体积分数最低,平均值分别为70．81％、0．75％;2）土壤颗粒分形维数、有机质质量分数为生态林地〉弃耕地〉坡耕地;3）坡耕地土壤颗粒分形维数随坡度增加而减小,其大小与土壤粉粒和黏粒体积分数分别呈极显著、显著正相关;4）所有土地利用类型,土壤有机质质量分数与砂粒体积分数显著负相关,与粉粒和黏粒体积分数显著正相关,土壤氮、磷、钾养分质量分数与土壤颗粒体积分数相关性不显著;5）研究区土壤具有粗骨性砂土的物理特性,坡耕地耕作或坡度加大会增强土壤粉粒和黏粒的流失,导致土壤颗粒分布的均匀性及其分维数下降,水肥保蓄性能和养分质量分数降低。     

宣城市岗坡地土壤养分特征及其与颗粒组成关系

对宣城市岗坡地土壤养分特征及其与颗粒组成关系进行了分析,结果表明:⑴不同土地利用类型中,林地土壤有机质和全氮含量显著高于其它3种土地利用类型;耕地和新耕地土壤全磷、速效养分含量都高于林地和灌丛;土壤有机质、速效氮和速效磷含量与土地利用类型有显著的相关性。⑵土壤有机质、全氮含量中、上坡位都显著高于下坡位,全磷和速效养分的含量随坡位下降呈显著增加趋势;有机质、全磷和速效磷与坡位有显著的相关性。⑶土壤有机质与粘粒(<0.002 mm)和粉粒(0.002~0.02 mm)的含量均呈显著的正相关,与砂粒(0.02~2 mm)含量呈显著负相关,全氮与粉粒含量呈现显著正相关,全磷与粉粒、砂粒含量显著正相关。     

地形及土壤多样性与耕地动态变化的相关分析

本文以河南豫北、豫中和豫南3个典型样区为研究对象,运用地统计学方法,从多样性、相关性角度定量分析了地形、土壤的多样性特征及其与耕地变化(2001年、2007年和2017年)面积的空间分布多样性特征的关系,以期为耕地资源动态变化的驱动力分析及合理利用提供新的研究角度。研究表明:1)豫北和豫中样区的地形构成组分多样性呈现出均匀性,豫南样区表现为相对单一性;各研究区的地形空间分布多样性为平原丘陵山地。2)豫南的土壤构成组分最为均匀且丰富,豫中的土壤构成组分相对单一;各研究区的典型土壤各异但总体上分布皆较均匀,各样区的土壤空间分布多样性的显著差异与地形条件密切相关。3)研究尺度影响地形、土壤空间分布多样性特征的表达, 3 km×3 km网格是相对适宜的研究尺度。4)地形和土壤的空间分布多样性指数与耕地变化面积空间分布都具有明显的相关性,其中地形中平原相关性较大,达0.95左右;各样区典型土壤如豫南的水稻土,豫中、豫北的褐土以及豫北的潮土的相关性更为明显,达0.9以上。综合来看,典型样区的地形、土壤因子的构成组分多样性及空间分布格局有显著差别;在不同网格尺度下,耕地的变化面积与地形、土壤因子的空间分布多样性指数密切相关。     

黄河三角洲土壤肥力质量的时空演变——以垦利县为例

利用相关系数法确定土壤肥力质量评价指标的权重,采用综合指数法在ARCGIS中自动化评价土壤肥力质量,通过对1986和2003年土壤肥力质量的比较,探讨黄河三角洲土壤肥力质量变化规律。结果表明,2003年与1986比较,黄河三角洲土壤肥力质量54.22%的区域基本无变化,林草地和旱地下降,西部水浇地提高;土壤有机质41.14%的区域下降,耕地区基本不变或增加;土壤碱解N.46.96%区域基本无变化,西部的耕地地区和东南部林草地地区增加,而黄河两侧的旱地地区下降;土壤有效P在耕地地区增加,滩涂下降,盐荒地基本不变;土壤速效K除了林草地上增加外,一半以上(50.74%)有下降趋势;土壤盐分47.29%的区域下降,耕地地区基本不变,而沿黄两侧增加。     

基于GIS的前哨农场耕地地力评价

准确地掌握区域耕地地力等级及其空间分布格局,对于提高耕地生产能力具有重要的参考价值。以黑龙江垦区的前哨农场为研究区,以耕地地块为评价单元,在GIS的支持下,应用层次分析法、模糊数学法、综合指数法定量评价了耕地地力,进而分析耕地地力空间地域分布特征与规律。结果表明:农场耕地地力划分为6个级别,旱地和水田都是三级地、四级地数量最多,呈现向五级地、二级地、六级地和一级地逐次减少的正态分布特征;大部分耕地的地力处于中上等水平,且水田地力水平略高于旱地;西南部的第一、第二和第九管理区土壤质地良好、养分丰富、管理措施得当,是该农场优质耕地的集中分布区域。     

太湖流域典型农用地面源磷流失的土壤主控因子光谱识别

[目的]通过光谱识别太湖流域农用地面源磷流失的土壤主控因子,为简化面源磷流失强度估算提供依据。[方法]通过分析梅梁湾流域耕地和园地中不同面源磷流失强度下的土壤光谱特征,确定影响面源磷流失强度的主要土壤理化性质。[结果]耕地面源磷流失强度的特征波段为650~670nm,1 475nm和1 680~1 695nm,土壤主控因子是有机质,二者之间呈正相关;园地面源磷流失强度的特征波段为685~690nm,710~720nm,1 110~1 115nm,1 150~1 155nm和2 170nm,主控因子是有机质、水分和Fe2+,分别和面源磷流失强度呈负相关、正相关和负相关;有机质对耕地的面源磷流失强度的影响更加显著:耕地面源磷流失强度与光谱指数间的相关系数在1 685nm处达到0.74,而园地条件下相关系数最高值在715nm处仅为0.48。[结论]耕地面源磷流失主控因子为有机质,园地的主控因子为有机质、水分和Fe2+。     

土地利用方式对土壤活性有机碳含量影响的初步研究

以我国川中丘陵区紫色土为背景,研究了5种不同土地利用方式对土壤活性有机碳(可溶性有机碳和微生物量碳)含量的影响,分析了可溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)、总有机碳(TOC)的关系。结果表明,土地利用方式对土壤活性有机碳有显著影响。DOC含量呈现菜地>果园>水田>林地>旱地的趋势;MBC含量为水田>果园>菜地>林地>旱地。有机物质的输入量、种植制度和土壤管理措施是差异存在的重要原因。菜地、旱地、林地、果园和水田的DOC/TOC均值分别为0.58%、0.28%、0.19%、0.57%和0.28%,其相应的MBC/TOC均值分别为3.57%、3.09%、2.38%、2.67%和3.42%。经相关性分析,5种土地利用方式DOC、MBC含量与TOC之间的差异性达到了显著或极显著水平。     

毛乌素沙地西南缘不同土地利用类型土壤颗粒分形特征

为揭示毛乌素沙地西南缘农田、荒地、草地、灌丛沙堆和林地等土地利用类型的土壤分形特征与防风固沙效果的关系,采用野外取样与室内粒度分析相结合的方法,分析了该区5种土地利用类型的土壤颗粒粒径分布、分形维数以及土层深度与分形维数间关系。结果表明:(1)草地、灌丛沙堆以及林地的土壤粒度组成以极细沙、细沙和中砂为主,耕地和荒地则以粉粒和细砂为主;(2)研究区不同土地利用方式的土壤粒径分布和分形维数差异明显,荒地>农田>灌丛沙堆>草地>林地,随土层深度增加,林地分形维数值减小,草地分形维数值增大,荒地、农田和灌丛沙堆分形维数值变化不大;(3)分形维数与<100 μm和>100 μm粒径含量分别呈显著正相关和负相关,其大小由<100 μm的极细砂粒和粉粒含量决定。研究区内5种土地利用类型土壤颗粒粒径分布与分形维数差异显著,这综合反映出在不同植被效应与人为耕作后,土壤的颗粒组成会发生明显变化。研究结果可为毛乌素沙地西南缘防沙治沙以及土壤恢复提供理论依据。