黄土高原县域苹果园土壤养分空间变异特征研究

在渭北黄土高原苹果主产县陕西省黄陵县采集304个苹果园0—40cm土层的土壤样品进行养分测定,并应用地统计学及GIS空间分析技术对其空间变异特征进行了研究和探讨,以期为该地区合理施肥提供科学指导。结果表明:该地区果园土壤硝态氮和速效磷变异系数最大,pH值最小。变异系数的大小顺序依次为硝态氮速效磷全磷铵态氮速效钾全钾全氮CEC有机质pH值。土壤全磷和有机质的最佳拟合模型是高斯模型,而全氮、铵态氮和速效钾的最好拟合效果是球状模型,全钾用线性模型拟合效果最好,有效磷、pH值、硝态氮和CEC以指数模型来分析效果最佳。土壤pH值、铵态氮、有效磷、速效钾和CEC的空间相关性很强,其C0/(C0+C)分别为0.17%,7.47%,11.81%,2.95%和24.24%,有机质、全氮、全磷和硝态氮C0/(C0+C)为40.72%,28.16%,46.44%,49.98%,空间相关性中等,土壤全钾的C0/(C0+C)为100%,空间相关性非常弱。研究区苹果园土壤有机质和氮含量偏低,磷、钾较丰富,在今后的施肥过程中需要增施有机肥,适量施用氮磷钾肥。     

贵州省植烟区土壤pH值和养分空间变异特征的研究

应用地统计学的方法结合GIS空间分析技术,对贵州省植烟区土壤pH值和速效养分区域采集了3309个耕层(0～20cm)土壤样本进行了数据处理,并对其pH值、有机质、速效氮、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,贵州省土壤养分pH值、有机质、速效氮、速效磷和速效钾半方差函数曲线的理论模型中,pH值和速效磷为球形(Spherical),有机质、速效氮和速效钾为高斯(Gaussion)。pH值、速效氮和速效磷具有强烈的空间相关性,块金值/基台值小于25%,其变化主要受结构性因子的影响;有机质空间相关性也较强,速效钾具有中等的空间相关性,块金值/基台值在25%～75%之间,其变化主要受随机性因子的影响。利用地统计学分析的方法,对贵州省烟叶种植具有重要的意义。     

土壤养分的空间变异性及确定样本容量的研究

从澄城、杨陵两地田块均匀多点采取的土样测定结果表明,土壤有机质、硝态氮、铵态氮和水分具有很大的变异性,这种变异性不仅表现在水平方向,也表现在垂直方向,但不同养分在垂直方向上的变异规律不尽相同,因此,在一定精度要求和误差范围内,相同养分在不同土层中的样品容量也不完全相同。只有根据误差理论确定出每层所需的样品容量,才能保证不同土层间的测定结果具有相互可行性。这一研究结果,对指导合理取样和决定样品容量。     

水曲柳人工林土壤养分的空间异质性研究

采用地统计学的变异函数分析方法，定量研究了14年生水曲柳人工林表层土壤（0～10cm）养分的空间异质性特征。结果表明：（1）土壤有效磷、全钾和速效钾变异函数曲线的理论模型符合指数模型，土壤pH值符合球状模型，土壤全氮、水解氮和全磷的理论模型符合指数模型或球状模型；（2）土壤养分各项指标的空间变异主要是由结构性因素引起，且空间自相关程度均属中等以上（空间结构比均在25％以上）；（3）土壤pH值的空间自相关范围最大（2．27～4．46m），土壤全磷的自相关范围（0.73～0．97m）小于全钾和全氮（分别为1．02～1．05m和0．90～1．18m），土壤有效磷的自相关范围（0.90～1．20m）小于速效钾（0.95～2．86m）和水解氮（1．41～4．25m），速效养分的自相关范围均大于或近似等于相应养分的全量养分。（4）土壤pH值、氮、磷和钾素的空间格局明显，土壤pH值、全氮、水解氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾的分数维分别为1．789～1．862，1．217～1．952，1．838～1．927．1．878～1．935，1．899～1．944，1．936～1．965，1．907～1．963。     

典型干旱区土壤盐分空间异质性对比研究

研究目的在于采用不同方法研究典型干旱区土壤盐分空间分布,并对比预测精度。研究方法:通过对研究区域进行移动式磁感调查,获取大地表观电导率信息,经校正解译成土壤盐分信息,拟合最优半方差函数,分别利用克里格插值、条件模拟、径向基函数法以及栅格运算方法对土壤盐分空间分布进行预测。研究结果表明:比较四种方法预测精度,条件模拟和克里格插值具有良好的预测精度,径向基函数法和栅格运算方法误差较大。研究结论:通过对研究区域移动式磁感调查,结合条件模拟或克里格插值方法,可以快速而又比较准确的预测土壤盐分空间分布。     

华北地区典型农田土壤有机质和养分的空间异质性

华北平原是我国重要的粮食生产基地,研究华北平原土壤有机质及养分的丰缺状况对于区域农业生态系统的可持续性发展具有重要意义。本研究选取华北平原典型农田,通过设置北线、中线、南线3条研究线路,在省域尺度上研究土壤有机质和养分的空间异质性及其平衡状况。结果表明,研究区域内土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾平均含量分别为14.0±3.5 g/kg、0.98±0.28 g/kg、76.6±21.6 mg/kg、18.6±9.9 mg/kg,136.1±42.7 mg/kg,除全氮和有效磷外,有机质及其余养分在不同线路间无显著差异。有效磷在靠近黄河、土壤pH值较高的南线上显著偏低。土壤有机质及养分均为中等程度变异,有效磷的变异系数(47.8%)显著高于有机质及其余土壤养分(24.3%～31.6%)。土壤碳氮比介于4.2～14.3间,平均为8.6,低于全国平均水平。土壤有机质和各养分均较1980年有所增加,主要原因可能是华北平原长期以来投入了大量的有机、无机肥。华北平原农田配方施肥应该考虑增施有机肥、减少氮素化肥的投入。     

梁子湖湿地土壤养分的空间异质性

2003年10月利用地统计学方法对梁子湖湿地保护区内一块63.9km2区域的土壤养分的空间变异进行了研究。以400m400m的网格采集了101个表层(015cm)土壤样品。分析结果表明,土壤养分有较大的空间变异,土壤有机质、全氮、全磷、速效氮变异系数分别是36.0%、30.6%1、3.7%和29.3%;速效磷的变异系数最高为50.4%。土壤有机质、全氮、全磷、速效氮和速效磷的理论模型均为球状模型。土壤有机质、全氮、全磷、速效氮具有中等空间自相关性,随机变异分别是68.5%、68.3%、75%和71.5%;速效磷的自空间相关性较弱,变异为82.4%。5种养分的空间自相关距离比较接近,变程在2853m～963m之间。通过克里格插值进行土壤养分空间插值制图显示,土壤养分表现出空间分布的相似性。     

宁夏不同地区农田土壤磷素养分的空间变异特征

在宁夏灌区和旱区30块农田分别采集了0~120 cm深土壤剖面样品,测定了土壤全磷和速效磷含量,分析了土壤磷素养分含量的空间变异性。结果表明,在0~120 cm深土壤剖面中的全磷和速效磷含量,灌区土壤显著高于旱区土壤,在剖面点之间和土壤层次之间存在极显著差异,而且在土层间还存在着正相关。其变异系数总体上是旱区土壤大于灌区土壤,速效磷大于全磷。从地区来看,旱区土壤全磷和速效磷含量的变异系数随剖面深度的增加而增大,灌区土壤全磷量的变异系数在剖面层次之间差别不大,而速效磷的变异系数随剖面深度的增加而呈降低趋势。在0~120 cm深土壤剖面中,土壤全磷和速效磷的累积量灌区较旱区分别高出26.8%和65.0%,在土类间也存在较大差异。     

毛乌素沙地三种植被下苔藓结皮的土壤理化效应

分析了沙蒿、沙柳、樟子松三种植被下有苔藓结皮、无苔藓结皮（对照）样地0—2,2—5,5—10 cm剖面土壤的理化指标,探讨毛乌素沙地苔藓结皮对土壤理化性状的影响及其与植被类型的关系。结果表明:（1）三种植被下苔藓结皮均能够明显提高土壤稳定性,增加细砂粒（0.02～0.2 mm）含量、降低粗砂粒（0.2～2 mm）含量。（2）沙柳及沙蒿植被下苔藓结皮均能够显著提高各层土壤的有机质、全氮、速效钾、全磷含量（P>0.05）,降低全钾、速效磷含量;樟子松下苔藓结皮0—2 cm剖面的理化效应同沙柳、沙蒿类似,但2—5,5—10 cm剖面内,有机质含量显著降低（P>0.05）,全氮、全钾、全磷、速效磷含量则无显著变化（P<0.05）。（3）荒漠生态恢复过程中,苔藓结皮对土壤理化性状的改善作用主要集中在表层土壤,改善程度同植被类型的关系密切。     

Changes in soil nitrogen availability due to stand development and management practices on semi‐arid sandy lands,in northern China

Soil nitrogen (N) availability is one of the limiting factors for plant growth on sandy lands. Little is known about impacts of afforestation on soil N availability and its components in southeastern Keerqin sandy lands, China. In this study, we measured N transformation under sandy Mongolian pine (Pinus sylvestris var. mongolica Litv.) plantations of different ages (grassland, young, middle‐aged, close‐to‐mature) and management practices (non‐grazing and free‐grazing) during the growing seasons using the ion exchange resin bag method. Results showed that, for all plots and growing season, soil NH‐N, NO‐N, mineral N, and relative nitrification index, varied from 0·18 to 1·54, 0·96 to 22·05, 1·23 to 23·58 µg d⁻¹ g⁻¹ dry resin, and 0·76 to 0·97, respectively, and NO‐N dominated the available N amount due to intense nitrification in these ecosystems. In general, the four indices significantly increased in the oldest plantation, with corresponding values in non‐grazing sites lower than those in free‐grazing sites (p < 0·05). Our studies indicated that it is a slow, extended process to achieve improvement in soil quality after afforestation of Mongolian pine in the study area. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

农田表层土壤养分空间变异特性研究

为给田间养分监测设施布设方法提供依据,在陕西杨凌选取2块农田,采用12 m×12 m嵌套6 m×6 m的采样方法,采集表层土壤（0～20 cm）养分数据,运用经典统计、地统计学结合Kriging插值方法,分析农田土壤养分空间变异特征。结果表明：冬小麦抽穗期与成熟期农田表层土壤全氮（TN）变异系数<10%,为弱变异,土壤有机质（SOM）、有效磷（AP）变异系数介于10%与100%之间,为中等变异,有效钾（AK）和铵态氮（NH4+-N）变异系数>100%,为强变异,成熟期硝态氮（NO3--N）由强变异转为中等变异。土壤养分最优半方差模型为球状模型,作物不同生育阶段,土壤养分空间相关性存在一定的差异,土壤SOM、TN块金系数<25%,空间相关性强烈,以结构性因素为主导;冬小麦抽穗期速效态养分块金系数介于25%与75%之间,空间相关性中等,随机性因素主导,成熟期<25%,空间相关性增强。采样密度由6 m×6 m变为12 m×12 m时,变异程度保持不变,土壤养分空间变异系数差值在0.04%～59.48%范围内,成熟期2号样地的AK除外,块金系数差值在0.065%～34.177%范围内,2种采样间距获得的土壤养分空间变异特征基本一致,建议选用12 m×12 m网格。     

Small-scale spatial variability of selected soil biological properties

A strategy for sampling soil from intact monolith lysimeters was established based on measurements of spatial heterogeneity within the lysimeter area. This was part of an ongoing study to determine relationships between soil microbial diversity and nutrient loss by leaching. The sampling protocol had to allow collection of soil on a regular basis (as opposed to destructive sampling) and ensure high spatial independence of subsamples. On each of the two sites (one developed under organic crop management and the other under conventional crop management), ten 15 cm soil cores (sampling points) were taken from three areas (replicates) of 50 cm diameter (lysimeter surface area) and separately analysed for biotic (microbial biomass carbon and nitrogen; arginine deaminase activity) and abiotic (total carbon and nitrogen) soil properties. The data were tested for variability, expressed as coefficient of variance (biotic and abiotic), and spatial heterogeneity using geostatistics (biotic properties). The biotic soil properties showed significant differences among sampling points, whereas the abiotic parameters were useful in differentiating on a larger scale, i.e. between sites. For all soil properties tested, the differences among the replicates were smaller than those between the sites or among points indicating that, in the main experiment, all treatments can be sampled following the same pattern. Geostatistical analysis and fitting of an exponential model showed that a spatial structure exists in the biotic soil properties and that the samples are independent beyond separation distances of 25-30 cm. A revised sampling pattern consisting of 11 samples per lysimeter is described.     

菜田土壤养分空间变异特征

采用传统统计和地统计相结合的方法，对55hm^2菜田耕层土壤养分空间变异特征进行了研究。结果表明，土壤养分主要限制因子是N、P、K和Zn。不同土壤养分的变异情况各不相同。土壤养分速效含量一般呈斑块状分布；土壤NO3^- -N、P、K和Zn含量在空间分布上具有明显的空间相似性。土壤NO3^- -N、P、K含量分别与种菜历史及肥料用量（N、P2O5和K2O）之间均呈极显著的正相关。     

菜田土壤养分空间变异特征

采用传统统计和地统计相结合的方法,对55 hm2菜田耕层土壤养分空间变异特征进行了研究。结果表明,土壤养分主要限制因子是N、P、K和Zn,不同土壤养分的变异情况各不相同。土壤养分速效含量一般呈斑块状分布;土壤NO3--N、P、K和Zn含量在空间分布上具有明显的空间相似性。土壤NO3--N、P、K含量分别与种菜历史及肥料用量(N、P2O5和K2O)之间均呈极显著的正相关。     

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.     

奉新毛竹林土壤养分空间变异性研究

利用地统计学的半方差函数,定量研究了奉新县平衡施肥毛竹林的土壤养分空间变异特征。结果表明,毛竹林土壤养分存在半方差结构,多数为球状模型。奉新毛竹林土壤的变程为32～398.m,取样距离15～20.m,能满足毛竹林土壤空间变异评价的要求。N、P、K等养分的空间相关性小,人为经营、施肥等措施对土壤速效N、P、K的影响大于Ca、B、Fe、Mg等养分。奉新毛竹林土壤养分的分数维值排列顺序为:Cu>Mn>全P>Zn>P>N>Fe>K>Mg>S>OM>Ca>B>全K>全N。施肥时间长对于养分的空间分布均匀性有调和、促进作用。毛竹林土壤养分结构性变异大于随机变异,土壤内在属性(土壤矿物和地形)比人为因素(栽培管理水平和施肥措施)的影响大。     

稻田土壤养分空间变异与合理取样数研究

以嘉善县陶庄农场内一块0.52hm2的水稻田为研究区,采用地统计方法和常规统计方法进行土壤pH及养分(全氮、全碳、速效钾、速效磷、速效镁、速效锰、速效铜、速效锌)的空间变异及其合理取样数目研究。结果表明,各土壤养分在田间尺度均存在一定的空间变异,全氮、全碳、速效钾、速效磷等主要养分的空间格局呈南北向条带状,与农户经营田块的方向基本一致;不同农户耕种、管理下的4田块的土壤养分差异显著;反映土壤肥力的土壤全碳、全氮等养分的合理取样数目在95%的置信度和5%的相对误差条件下为45～个,基本上每个农户经营田块为1个,即可反映土壤养分的真实情况。因此,试验区以N素管理为主的精确田间管理的土壤采样可以采用以农户经营地块为单位的混合样采样方式,以减少土壤采样量和分析成本。     

章古台沙地松树人工林土壤无机氮、微生物生物量碳及微生物生物量氮

The dynamics of soil inorganic nitrogen （NH4^＋ -N and NO3^- -N） and microbial biomass carbon （Cmic） and nitrogen （Nmic） under 30-year-old fenced Pinus sylvestris L. var. mongolica Litvin （SF）, unfenced P. sylvestris L. var. mongolica Litvin （SUF）, and unfenced Pinus densiflora Siebold et Zucc. （DUF） plantations in the Zhanggutai sandy soil of China were studied during Apr. to Oct. 2004 by the in situ closed-top core incubation method. All mentioned C and N indices in each stand type fluctuated over time. The ranges of inorganic N, Cmic, and Nmic contents in the three stand types were 0.7-2.6, 40.0-128.9, and 5.4-15.2 μg g^-1, respectively. The average contents of soil NH4^＋ -N and Cmic under the three 30-year-old pine plantations were not different. However, soil NO3^ -N and total inorganic N contents decreased in the order of SUF ≥ SF ≥ DUF, the Nmic content was in the order of SF = SUF 〉 DUF, and the Cmic：Nmic ratio was in the order of SUF = DUF 〉 SF. Seasonal variations were observed in soil inorganic N, microbial biomass, and plant growth. These seasonal variations had certain correlations with microbe and plant N use in the soil, and their competition for NH4^＋ -N was mostly regulated by soil N availability. The influence of tree species on inorganic N and Nmic were mainly because of differences in litter quality. Lack of gazing decreased the Cmic：Nmic ratio owing to decreased carbon output and increased the ability of soil to supply N. The soil N supply under the P. sylvestris var. mongolica plantation was lower than under the P. densiflora plantation.