杭州湾南岸土壤有机碳空间异质性研究

应用地统计学与地理信息系统相结合的方法,研究了杭州湾南岸慈溪市域内不同土层(0～20、20～40、40～60、60～80、80～100、0～100 cm)的土壤有机碳含量空间变异特征。结果表明:研究区各土层土壤有机碳平均含量变化范围为3.49～7.95 g kg-1,变异系数介于54.51%～67.34%之间,属中等程度变异;地统计分析得出块金效应变化范围为0.141～0.372,表现为较强空间自相关性;自表层至底层最优半方差模型依次为高斯、指数、指数、高斯和球状模型;Kriging插值结果显示各土层土壤有机碳含量自滩涂向内陆呈递增趋势,其中0～20 cm土层土壤有机碳含量呈平行于海岸线的带状分布;土壤有机碳含量随剖面深度增加呈递减规律;不同土地利用方式和不同围垦时期均增加了土壤有机碳的空间变异性。从研究结果看,慈溪市土壤有机碳空间异质性主要由结构性因素引起,研究结果可为了解杭州湾南岸土壤有机碳分布特征提供参考。     

鲁中南药乡小流域林地土壤有机碳空间分布特征

土壤有机碳库是全球碳循环和气候变化研究的核心内容,以鲁中南山区药乡小流域林地土壤为研究对象,应用地统计学和GIS技术,研究林地土壤有机碳的空间异质性分布特征。结果表明:1)土壤有机碳和全氮、全磷质量分数随土壤层深度增加而减小,土壤有机碳质量分数在0~10和10~30 cm土层之间差异极显著;全氮和全磷质量分数在0~10和10~30 cm土层之间差异显著。2)0~10 cm土层的有机碳质量分数与全氮质量分数、海拔呈极显著正相关,与全磷质量分数呈显著正相关;在10~30 cm土层有机碳质量分数与全氮质量分数、海拔呈显著正相关。3)土壤有机碳质量分数的半方差函数模型属于高斯模型,0~10 cm土层有机碳质量分数具有强烈的架构化区域模式;10~30 cm土层有机碳质量分数表现为中等强度的空间自相关性。4)土壤有机碳质量分数是流域的东部和西北部较高、中南部较低;有机碳质量分数分布由东部和西北部向中南部递减,基本与药乡小流域DEM趋势一致。5)0~10 cm土层的土壤有机碳质量分数分形维数较小,土壤有机碳空间格局较简单;10~30 cm土层的有机碳质量分数分形维数较大,土壤有机碳空间格局较为复杂。不同方位的土壤有机碳质量分数分形维数表明,东-西方向是药乡小流域林地土壤有机碳分布的优势格局。     

黄土丘陵区小流域尺度上土壤有机碳空间异质性

通过对上黄试区小流域不同土地利用类型下的60个样点的采样分析,结合地统计学原理对小流域土壤有机碳的空间异质性进行研究。试验结果表明,土壤有机碳含量随土层深度的增加而减少,不同土地利用类型下的土壤有机碳存在显著性差异。表层0-10cm的土壤有机碳含量为9.544g/kg,明显高于10-30cm的7.10g/kg和30-60cm的4.63g/kg。通过Kriging插值法估算,其结果也表现出相同的规律。由土壤有机碳含量分布图可知,0-10cm,10-30cm和30-60cm 3层土壤的有机碳含量均表现出天然草地和柠条纯林高于川台地和河滩地。土壤有机碳含量在空间分布上表现出的特征,与动植物在土体中的垂直分布格局、人类社会活动及区域气候条件等因素有关。     

东北红松阔叶林土壤有机碳空间分布异质性研究

红松阔叶林是北方森林系统的一种典型类型,在北方森林结构与功能中占有重要的地位。为了解红松阔叶林土壤有机碳空间分布规律,试验采用样线法调查了红松阔叶林土壤有机碳在剖面层次、坡向以及海拔高度方面的异质性。结果表明,红松阔叶林土壤有机碳存在明显的剖面、坡位垂直分异性和坡向水平分布异质性。随剖面深度加深有机碳含量逐渐减少,腐殖质层土壤有机碳对剖面土壤有机碳贡献率达44.2%~68.4%;土壤有机碳含量受山体坡位和坡向综合影响,阳坡腐殖质层和淀积层有机碳含量分布按坡位由高到低为:坡中部坡上部坡下部,而阴坡腐殖质层有机碳含量则在坡下部最高,坡中部最小;阳坡有机碳密度表现为坡中部坡下部坡上部,而阴坡有机碳密度随海拔升高呈显著下降趋势。     

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。     

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。     

基于GIS的三江平原表层土壤有机碳储量估算及空间分布研究

[目的]研究三江平原2010年表层(0—30cm)土壤有机碳储量空间分布规律和不同土地利用类型对有机碳空间分布的影响。[方法]采用地统计学和GIS相结合的方法。[结果](1)2010年三江平原表层土壤有机碳总储量为1161.28Tg;(2)表层土壤有机碳空间分布变异性较大,中部和西南地区较低,东北、西北、东南地区较高;(3)不同土地利用类型土壤有机碳密度和储量有所不同,旱地表层土壤有机碳储量最大,为412.10Tg,草地最小,表层土壤有机碳储量为2.31Tg;(4)不同植被类型表层土壤有机碳密度大小顺序为:沼泽湿地林地草地水田旱地,沼泽湿地表层土壤有机碳密度为147.84Mg/hm2。[结论]三江平原土壤有机碳密度空间分布存在较大的分异性,土壤有机碳密度的空间分布特征受土地利用类型分布的影响。     

不同羊柴密度下风沙土有机碳和全氮含量的空间异质性

运用Matlab 7.0和ArcGis 9.3软件对三种密度羊柴(Hedysarum mongdicum)下沙地土壤有机碳与全氮含量进行了地统计学空间异质性分析。土壤有机碳与全氮含量为112~381 g kg-1及0.13~0.37 g kg-1。各层沙地土壤有机碳的空间异质性随羊柴密度的增加而下降,全氮含量的空间异质性则先下降后上升。低密度羊柴沙地土壤有机碳含量存在空间自相关变化的最大范围较小,最小为15.25 m,土壤全氮含量的变程较大,最大达38.42 m。中高密度羊柴沙地内土壤有机碳含量存在空间自相关变化的最大范围较大,最大达31.49 m,土壤全氮含量的变程较小,最小为8.43 m。羊柴盖度的空间分布异质化过程与土壤有机碳和全氮含量的空间分布异质化过程一致。研究结果可为沙地保护和治理提供理论依据     

祁连山天老池小流域土壤有机碳空间异质性及其影响因素

采用野外取样和室内分析,结合地统计学方法和方差分析方法,分析了祁连山天老池小流域0~30 cm层的土壤有机碳的分布特征及其与植被类型、地形和土壤性质等因素的关系。结果表明,该流域土壤有机碳垂直分布存在显著的差异,随着土层深度的增加,土壤有机碳含量显著减少,0~10、10~20、20~30 cm土层土壤有机碳含量分别为105.08、81.46、62.62 g/kg,土壤平均有机碳含量为83.05 g/kg,变异系数为0.56。不同的植被类型0~10 cm土层土壤有机碳含量表现为青海云杉(138.20 g/kg)灌丛(118.49 g/kg)亚高山草甸(100.43 g/kg)祁连圆柏(74.17 g/kg)干草原(43.94 g/kg);随着海拔的升高土壤有机碳含量增加,阴坡有机碳含量明显高于阳坡;经相关性分析表明,土壤有机碳与土壤全氮和砂粒呈显著正相关关系,与土壤体积质量、黏粒和粉粒呈显著负相关关系。     

四川省仁寿县土壤有机碳空间分布特征及其主控因素

准确地获取区域尺度内土壤有机碳含量信息对土壤碳调控及全球环境变化具有重要意义。本研究基于野外实地采集的555个表层(0~20 cm)土样,探讨四川省仁寿县土壤有机碳空间分布特征及其主控因素。运用方差分析和回归分析对比了成土母质、土壤类型和土地利用方式对仁寿县土壤有机碳空间分布的影响。结果表明:研究区表层土壤有机碳含量为3.36~37.10 g·kg-1,平均13.46 g·kg-1,变异系数为48.87%,属中等强度的空间变异性。块金效应C0/(C0+C)为66.7%,空间分布受结构性因素和随机性因素的共同影响,总体呈现北高南低的趋势。土地利用方式和土壤类型对土壤有机碳的影响极显著(P0.01),而成土母质的影响不明显(P=0.256)。土类能够独立解释23.7%的土壤有机碳空间变异;亚类和土类的解释能力接近,分别为27.0%和27.1%,土壤亚类可作为探讨该区域土壤有机碳空间变化的最小土壤分级单元。土地利用方式能独立解释53.0%的土壤有机碳空间变异,远大于土壤类型,是研究区土壤有机碳空间分布的主控因素。     

海伦黑土有机碳和速效养分空间异质性分析

应用地统计学的方法结合GIS空间分析技术,对海伦市黑土农田区域采集的65个耕层(0~20cm)土壤样本进行了数据处理,并对其全碳、碱解氮、速效磷和速效钾含量的空间分异特征进行了研究和探讨。结果表明,海伦黑土全碳、碱解氮和速效钾半变量函数曲线的理论模型符合高斯模型,速效磷的理论最佳模型为球状模型。全碳、碱解氮和速效磷表现为中度空间相关,其空间变异受结构性因子和随机因子的影响各占一半。速效钾属于高度空间相关,其变化主要受结构性因子的影响。土壤全碳与碱解氮具有显著的正相关,二者在空间分布上吻合度较高。全碳和碱解氮都与速效钾呈显著负相关。地统计学分析土壤养分的空间变异特征和1978年海伦县自然资源综合考察对黑土农田土壤肥力调查的结果具有相同的异质性。利用地统计学分析的方法,对区域农业生产合理布局、综合治理水土流失都具有重要的意义。     

县域农田土壤有机质空间变异及其影响因素分析

研究县域农田空间变异特征可以为培肥地力,增加作物产量提供指导。本文运用地统计学和 GIS相结合的方法,研究了四川省双流县土壤有机质的空间变异特征及其影响因素。结果表明： ①研究区域土壤有机质含量处于中等偏高水平,平均值为 29.72 g/kg,变异系数为 30.11%,属中等变异强度。②有机质变异函数的理论最佳模型为球状模型,块金值与基台值之比为12.67%,表明有机质含量具有强烈的空间相关性,空间相关距离为 91.10 km,普通Kriging插值表明土壤有机质含量呈现北部向东南部减少的趋势。③影响有机质空间变异的主要因素为土壤类型、地貌类型等结构性因子,而土地利用方式、施肥等随机性因子也对有机质空间变异产生重要影响,其中秸秆还田是有机质含量普遍升高的原因。     

不同经营模式对毛竹土壤活性有机碳的影响

以起始于1984年的长期不同经营模式毛竹林为研究对象,探讨了夏季毛竹林集约经营后土壤有机碳的变化。结果表明:(1)集约经营后0~80 cm土层毛竹林土壤总有机碳平均增加了5.48%,易氧化碳含量平均增加了15.14%,水溶性有机碳含量平均下降了3.98%,三者均未达到显著差异。(2)两种毛竹林土壤总有机碳、易氧化碳、水溶性有机碳的剖面特征均随土层深度的增加而呈现下降趋势,但下降速度不同。集约经营在一定程度上影响毛竹土壤易氧化碳剖面特征。(3)土壤总有机碳、易氧化碳与土壤养分之间相关性均达到极显著水平,而水溶性有机碳与土壤养分之间相关性不显著。(4)集约经营提高了土壤易氧化碳占总有机碳的比例、土壤碳库活度,并在土壤剖面部分土层差异达到显著水平。但其水溶性有机碳占总有机碳的比例3.74%,低于粗放经营毛竹林的4.10%。因此,集约经营的毛竹林,通过配施恰当比例的有机无机肥,结合土壤垦复、除草、合理的竹株留养和采伐等综合竹林经营技术,以达到改善土壤质量和实现毛竹林可持续经营的目的,也可改善土壤生物化学活性。     

陕西省土壤有机碳密度空间分布及储量估算

土壤有机碳是反映土壤质量以及土壤缓冲能力的一个重要指标,对于温室效应与全球气候变化具有重要的控制作用。研究以陕西省第二次土壤普查数据为主要资料,结合多年的相关研究数据,对陕西省土壤碳密度及储量进行估算,并分析了陕西省土壤有机碳密度的空间分布特征。结果表明:榆林、延安地区北部以及商洛等地区分布的风沙土、黄绵土、石质土等土壤有机碳密度最小,小于4 kg m-2;陕西南部地区的土壤有机碳密度主要在4~9 kg m-2之间;咸阳地区及渭南地区土壤有机碳密度也较高,主要在9~12 kg m-2之间;关中地区渭河及其两岸、秦岭部分山区土壤有机碳密度最大,最高达30 kg m-2以上;陕西省平均土壤有机碳密度为6.87 kg m-2,在全省的22个土壤类型中,有13个土壤有机碳密度低于全国平均水平,占全省土壤总面积的77.42%,全省土壤有机碳储量约为1.41×1012kg。本研究为我国土壤碳库和碳平衡的研究提供基础数据。     

黑龙江莲花湖库区落叶松水源涵养林土壤水分-物理性质的空间分布特征

以黑龙江省莲花湖库区落叶松水源涵养林为研究对象,运用地统计学理论与方法对森林表层土壤水分-物理性质进行空间异质性分析。结果表明:土壤含水量、土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度均服从对数正态分布;非毛管孔隙度最优拟合模型是球状模型,其它均为指数模型。土壤含水量、土壤容重、毛管孔隙度和非毛管孔隙度块金值分别为0.165,0.045,0.234,0.240;变程分别为24.72 m,41.04 m,46.02 m,5.66 m;结构比分别为0.848,0.967,0.816,0.760;分数维分别为1.810,1.697,1.769,1.983;空间自相关系数最大值分别为0.483、0.628、0.531、0.104。可见4个因子空间自相关性均较强,并且随着空间距离增大,相关性逐渐减弱。其中土壤容重均-性较强;非毛管孔隙度空间分布形态较复杂,破碎化程度高。     

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。     

基于GIS和地统计学的张掖市甘州区土壤全氮、有机质的空间变异特征分析

区域的土壤是一个形态和过程相当复杂的自然综合体,成土过程中受到多种因素的影响,使得土壤性质具有高度的空间异质性。以甘州区土壤(0~20 cm)中全氮、有机质为研究对象,运用GIS和地统计相结合的方法研究了土壤中全氮、有机质的空间分布特征,并用经典统计方法分析获取土壤基本属性的特点,并随后用普通克立格插值的方法绘制了土壤全氮、有机质的空间分布图,发现甘州区土壤全氮、有机质含量比较低,存在着明显的空间分异性,表现为从中心向四周逐渐递减的趋势。     

中等尺度上土壤肥力质量的空间分布研究及定量评价

用修改后的内梅罗公式作为土壤质量的评价模型,将传统的统计方法与地统计学方法及GIS技术相结合,研究了金坛市土壤质量的空间分异规律,对金坛市土壤质量进行了定量化的评价。结果表明,金坛市土壤全氮以差级水平为主,pH、速效磷、速效钾、CEC和有机质均以中等级以上水平为主,综合肥力质量以中等水平为主;相对来说,全氮含量总体较低是金坛市土壤肥力的主要限制因子,pH值较低和速效磷水平较低是部分地区土壤生产力的主要限制性因子;金坛市土壤分质量及综合肥力质量的空间分布总体上具有以下特征:在东西方向上,中部纵贯全市南北的丹金溧漕河两侧的低洼圩区土壤质量指数相对较高,东部的高亢平原区次之,西部的丘陵区土壤质量指数最低;南北方向上,土壤质量指数西北低,向东南逐渐升高。土壤质量指数最高的区域主要分布于洮湖周围的河口区。金坛市土壤质量指数的这种分布特点明显与地形地势、径流方向和土地利用等有关,而地形地势是决定金坛市土壤质量空间分布的最根本的原因。     

大别山区江子河流域土壤有机质的空间变异

土壤有机质(Soil organic matter,SOM)是土壤的重要组成部分,是反映土壤肥力的重要指标,是全球碳循环的重要源和汇,目前已成为土壤学和环境学的研究热点之一[1]。土壤空间异质性是系统的某种属性在空间上的复杂性和变异性,是土壤重     

高密市农田土壤养分空间变异特征研究

以高密市为例,利用GIS和地统计学方法在县域的尺度上分析土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、有效锰、有效铜、有效锌、有效硼9种养分的空间变异情况,利用克里格插值分析土壤养分的空间分布格局。结果表明,有效磷变异系数最大为48.80%,有机质变异系数最小为21.76%,变异系数由大到小依次为有效磷>有效锌>速效钾>有效铜>有效硼>有效锰>碱解氮>全氮>有机质。各土壤养分都具有良好的半方差结构,除了有效锰符合线性模型以外,其他养分均符合指数模型。速效钾、有效铜、有效锌具有强烈的空间自相关性;有机质、全氮、碱解氮、有效磷、有效锰、有效硼具有中等强度的空间自相关性,自相关程度速效钾>有效铜>有效锌>有效硼>全氮>碱解氮>有机质>有效磷>有效锰。在空间自相关范围上,有效硼最大为28716 m,有效铜最小为1410 m。微量元素锰、硼在空间分布上呈现出明显的规律性,锰呈现出从北到南逐渐增加的趋势,而硼含量则是从北到南逐渐减小;有机质、全氮、碱解氮三种元素呈现出相似的空间分布格局;有效铜、有效锌没有明显的规律性;有效磷、速效钾高值区呈块状零星分布。该研究揭示了高密市土壤养分的空间分布规律,对于实施精准农业和耕地的可持续利用具有积极意义。