基于GIS的水土保持措施下坡耕地土壤养分变异特征

以水保林地、水平梯田及地埂植物带组成的水土保持措施体系和无措施坡耕地土壤养分为研究对象,利用GPS定点采样,传统统计分析和ArcGIS地统计分析相结合,并通过参数及误差值对比,选取最佳空间插值拟合模型（球状模型）,研究水土保持措施体系和无措施坡耕地土壤养分的空间变异特征。结果表明:（1）5个指标的空间变异度对比:TP > 有效P > TN > 有机质 > pH,其TN,TP,有效P,pH值的空间变异受水土保持措施影响显著,有机质不仅受非人为因素影响,也受人为因素影响。（2）运用Kriging插值制图显示,5个指标在空间上分布均不均匀。采取水土保持措施后对土壤养分有一定的富集作用,含量显著高于无措施对照区;无措施坡耕地坡上、坡中和坡下部位土壤养分呈规律性降低趋势。而土壤pH值空间变异与有机质,TN,TP和有效P相反。（3）上坡位的水保林地对TN,TP和有机质的拦蓄作用最好,中坡位的水平梯田对有效P的拦蓄作用显著;由于下坡位的无措施对照区作为土壤养分流失的必经区域,土壤养分含量较高,表现出地埂植物带对养分的拦蓄作用不显著。通过土壤pH值的空间对比发现,种植相应植物使水保林地和地埂植物带土壤pH值下降了。     

升金湖沿湖不同土地利用方式下土壤有机质和养分变化特征

为探讨升金湖沿湖不同土地利用方式土壤养分含量特征，以林地、农田、菜地和草地为研究对象，测定土壤有机质、pH值、C/N值以及氮磷钾等元素的含量。结果表明：（1）四种土地利用方式下，土壤 pH 值大小顺序为：农田>草地>林地>菜地，菜地和林地pH 值均为弱酸性；（2）土壤有机质含量顺序为：菜地>林地>农田>草地，菜地和林地有机质含量丰富，农田和草地稍欠缺。菜地C/N最高，农田C/N最低。（3）土壤全氮含量顺序为：菜地>林地>农田>草地。全磷、全钾含量没有明显差异，土地利用方式对二者影响不大。菜地中碱解氮和速效钾含量最高，农田中有效磷含量最高。本研究结果可为升金湖湖区土地资源的合理利用、保持和提高土壤肥力以及区域生态协调提供科学参考。     

中国农耕区土壤有机质含量及其与酸碱度和容重关系

对我国农耕区土壤有机质区域变化及其与酸碱度和容重关系进行系统分析,为耕地地力提升和改善土壤结构提供支撑。基于国家级耕地长期定位监测点913个,统计分析全国及7大区域（东北NE、华北NC、西北NW、长江中游MYR、长三角YRD、华南SC、西南SW）耕层土壤有机质含量、酸碱度及容重变化特征。结果表明,全国农耕区耕层土壤有机质含量平均值为22.4~24.8 g/kg。其中有机质含量中等偏低的监测点位占比达72.5%。不同区域耕层土壤有机质含量差异显著（p<0.05）,MYR耕层土壤有机质含量显著高于其他6个区域。全国农耕区耕层土壤pH和容重平均分别为（6.90±1.20）,（1.30±0.15） g/cm³。不同土壤利用方式对土壤有机质、酸碱度及容重产生影响。水田耕层土壤有机质含量显著高于旱地,旱地耕层土壤pH和容重则显著高于水田。亚当斯方程和指数函数分别推荐拟合土壤容重对有机质含量响应关系（R²=0.09,RMSE=0.17,n=759）,以及土壤pH对土壤有机质含量响应（R²=0.16,RMSE=1.24,n=886）。全国农耕区耕层土壤有机质含量总体中等偏低,呈现出东南向西北依次降低趋势。土壤pH及容重与土壤有机质呈现显著的负相关关系。亚当斯模型及指数方程能较好地拟合土壤容重及pH对有机质的响应关系,可用于非线性插值法补充土壤容重及pH缺失值。     

腾格里沙漠边缘区植被恢复与土壤养分变化研究

为了研究腾格里沙漠东缘植被恢复过程中不同阶段土壤养分和pH值的变化,在研究区从东向西分别采集6种植被恢复阶段的土壤,分别测定了其pH值、有机质和全效速效养分含量。结果表明,沙丘固定过程中,土壤有机质和全氮含量都呈逐渐增加趋势,分别从1.32和0.025g/kg增加到1.89和0.061g/kg,均达到了显著水平。半固定沙丘速效氮、速效钾含量均明显增加,发展为固定沙丘后由于大量植物的生长土壤速效氮、速效钾含量反而比半固定沙丘低。荒漠草原土壤中有机质、全氮及速效氮含量最高,退化草原速效磷含量比荒漠草原略高,差异不显著随退化荒漠草原恢复进程,人工梭梭林速效磷含量降低,速效钾总体呈显著增加趋势pH值以人工梭梭林较低。植被恢复过程中,沙生植被的存在对有机质和氮素的富集起着决定性作用,随着流沙固定和退化荒漠草原恢复,土壤有机质、氮和磷的含量增加,土壤有机质含量与土壤全氮、全磷和有效氮的含量呈较强的正相关关系。     

重庆市缙云山3种森林类型的土壤呼吸特征研究

2010年7—12月,采用LI—COR公司生产的LI-8100土壤碳通量测量系统及土壤温度、湿度传感器对重庆市缙云山自然保护区内的毛竹林、针阔混交林、针叶林的土壤呼吸速率以及地表下5cm处的土壤温度和体积含水量进行测定,最后对3种林地土壤呼吸的时间变化特征及其与土壤温湿度和森林凋落物的关系进行了分析。结果表明：（1）3种林地土壤呼吸速率日内变化特征不明显,白天总体呼吸速率大于夜间。（2）月际变化明显,表现为从7—8月土壤呼吸速率增大,8—12月逐渐减小。3种林分7—12月总体平均土壤呼吸速率表现为毛竹林〉针阔混交林〉针叶林。（3）毛竹林、针阔混交林、针叶林的土壤呼吸速率与5cm土壤温度均存在极显著的指数相关关系（p〈0.01）,温度每升高10℃,土壤呼吸的变化比率Q10值分别为2.67,2.19,2.13。（4）土壤呼吸特征与5cm土壤含水量之间没有明显的相关关系。（5）各林地无凋落物的土壤呼吸速率均小于对应林地有凋落物土壤呼吸速率,各林地无凋落物的Q10值均大于对应林地有凋落物的Q10值。     

林地开垦加速侵蚀下土训养分退化的研究

应用定位观测资料，研究了人为开垦林地对土壤侵蚀的影响，通过比较梁坡林地开垦不同年限后的土培养分变化动态，分析了土壤养分退化的过程及特征，结果表明，人为开垦林地后，土壤侵蚀强度剧增，呈加速侵蚀特征，在人为加速侵蚀影响下，有机质含量开垦年限之间呈y=ae^kt指数关系，土壤腐殖质组成也随开垦年限而发生变化，土壤全氮，碱解氮，有机磷是反映土壤养分退化速度的敏感性指标，林地开垦20年后，土壤有机质，有效氮，有效磷含量降低到与侵蚀黄绵土相当的水平，有效态Zn,Cu,Mn含量低于或接近临界值，已达严重退化的程度，林地及不同开垦年限的农地中，土壤pH值，CaCO3含量和CEC的变化幅分别为8．06－8．44，102－135g/kg和7.8-19.25cmol/kg，随开垦年限的增加，土壤的保肥能力明显下降。     

北京市朝阳区(五环内)绿地土壤重金属分布特征及其影响因素

为了研究和分析北京市朝阳区（五环内）土壤重金属的分布特征及影响因素,通过居住绿地、公园绿地、街旁绿地以及附属绿地（包括公共设施用地、对外交通用地和市政设施用地）4种土壤利用类型分别进行了土壤重金属铜（Cu）、锌（Zn）、镉（Cd）、铅（Pb）以及土壤pH值、有机质的测定。结果表明:表层土壤中的重金属平均含量,除Pb外,均高于中国土壤背景值,尤其是重金属Cd,已达到0.26 mg/kg,超过了国家土壤环境质量1级标准;从土壤利用类型上来看,Cu在附属绿地土壤含量最高,达到33.576 mg/kg,Zn在居住绿地土壤含量最高,达到80.636 mg/kg,Cd在街旁绿地土壤含量最高,达到0.296 mg/kg,Pb在公园绿地土壤含量最高,达到24.706 mg/kg;在空间分布上,重金属Cu和Zn空间分布格局相类似,整体呈由西北向东南递减趋势,而Cd高值区在中部,整体北部高于南部,重金属Pb整体上呈由西南向东北递减趋势;通过相关性分析可知,土壤pH值对土壤重金属含量没有明显的影响,而土壤有机质与重金属Zn,Cd和Pb的含量有明显的相关性;4种重金属呈显著正相关（p<0.01）。     

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。     

西北地区有机质空间分布及其影响因素研究

为了探讨中国西北地区土壤有机质现状及影响因素,运用ArcGIS和地统计学结合的方法,研究西北地区土壤有机质的空间分布规律及其影响因素。结果表明:(1)研究区土壤有机质含量处于较低水平,3级及以下占68.94%,有机质变化范围为1.10~107.50 g/kg,均值为20.13 g/kg;通过半方差函数模型分析得到有机质的最适理论模型为球状模型。(2)通过绘制整个西北地区土壤有机质的空间分布图可知,研究区东部区域从宁夏、陕北至甘南、陕南,有机质含量呈现出梯级增加的趋势;研究区西部有机质含量呈现出由新疆塔里木盆地中心区域向边界递增的同心圆分布。有机质高值区分布在研究区青海东部、新疆的天山一带;低值区分布在宁夏、陕西北部和新疆的塔里木盆地。分布趋势与西北地区大地形区有一定的相似性。(3)土壤有机质含量与海拔、降水存在正相关关系。(4)有机质与土壤类型和土地利用方式之间存在显著相关关系,草地、林地土壤有机质含量显著高于耕地和未利用土地,但草地与林地之间没有显著性差异。海拔和降水是影响有机质的主要因素,能解释49%的土壤有机质变化。该研究结果不仅有助于定性定量认识西北地区有机质空间分布,而且为该地区的生态农业建设以及生态环境保护提供参考。     

湘赣边界山区林地土壤养分分异规律

[目的]对湘赣边界山区林地在不同海拔高度及植被类型影响下的土壤养分特征和空间分异规律进行研究,为林地土壤的合理利用及培肥提供依据。[方法]采集林地表层土壤,测得各养分指标含量,运用修正的内梅罗综合指数法和变异系数法,对该区土壤综合肥力和空间变异性进行评价。[结果](1)试验区土壤整体呈酸性,有机质和全氮养分含量较高,但普遍缺乏速效养分(磷、钾)。(2)随着从丘陵、低山到中山海拔等级的升高,土壤有机质、全氮、速效磷含量及综合肥力系数不断增加;pH值、有机质、全氮的空间变异性不断减小。(3)不同林地生态系统覆被下土壤综合肥力表现为:灌木林>针阔混交林>毛竹林>阔叶林>针叶林;空间变异性规律为:灌木林>针叶林>毛竹林>阔叶林>针阔混交林。(4)人工林的土壤有机质、全氮、速效钾、pH值及土壤综合肥力都低于天然林。[结论]中山海拔等级林地、针阔混交林、天然林对维持良好的土壤养分状况具有更大潜力。     

民勤绿洲荒漠交错带不同土地覆被下土壤养分分布特征

以西北干旱区民勤绿洲荒漠交错带为例,选取民勤沙生植物园、东坝镇、苏武山等8个样带221个样点开展不同土地覆被类型下的土壤养分含量及土壤肥力综合评价研究.结果表明:(1)土壤有机质含量表现为绿洲区＞绿洲荒漠过渡带＞荒漠区的梯度变化;受人类活动影响和荒漠景观特征的影响,不同样带内土壤养分含量离散程度较大,变异系数为16.67％～410.68％,且土壤养分样带内变异程度基本呈现出沿荒漠—绿洲荒漠交错带—绿洲逐渐增加的趋势.(2)荒草地、灌木林地、乔木林地和裸地的土壤N,P,K含量主要受土壤质地和植被类型的影响而呈现出差异.(3)不同土地覆被下土壤肥力质量指数大小为草地(0.552)＞灌木地(0.057)＞乔木地(-0.642)＞裸地(-0.677),草本和灌木具有良好的土壤培肥作用.     

半干旱区不同土地利用方式下土壤呼吸特征

采用动态密闭气室红外CO₂分析法测定了盐碱地、撂荒地和苜蓿地三种土地利用方式下的土壤呼吸速率,并结合水热因子,对不同土地利用方式下土壤呼吸速率的差异性以及其和温度、含水量之间的关系进行了分析。结果表明:三种土地利用类型土壤呼吸速率日变化均呈现单峰型曲线,与气温变化趋势一致,一天中气温最高时的土壤呼吸速率均显著高于其他时间;不同土地利用方式土壤呼吸与水热因子均呈正相关,采用线性关系式来分析土壤呼吸速率与土壤水分含量的关系。不同土地利用方式下土壤呼吸速率与近地面气温、不同深度土壤温度的关系可以用指数方程得到较好的拟合（p < 0.05）,撂荒地土壤呼吸的温度敏感性系数Q₁₀值变化较大,从而对土壤温度的响应更为敏感,且不同深度土壤的Q₁₀值存在较大差异,盐碱地和苜蓿地不同土层的Q₁₀值均在2.0左右变化,与全球Q₁₀的平均水平接近。盐碱地、撂荒地和苜蓿地土壤呼吸与土壤温度和湿度的双变量模型关系显著,比相应的单变量模型更好地解释了土壤呼吸变异。     

寿光大棚菜地土壤呼吸强度、酶活性、pH与EC的变化研究

为防治土壤退化、促进农业可持续发展提供科学依据,以寿光地区露地土壤作对照,研究了连作1、5、8和12年大棚蔬菜(番茄)土壤有关生物学指标的变化。结果表明,土壤呼吸强度和脱氢酶活性棚内高于棚外,并随连作年限延长开始增强而后减弱,由于管理差异,12年棚龄土壤又回升。随着连作年限延长,土壤脲酶活性逐渐减弱,而过氧化氢酶活性逐渐增强;土壤呼吸强度和酶活性都由表层向底层逐渐减弱。土壤pH随连作年限增加逐渐下降,而EC逐渐增加,至12年棚龄时,与对照比0—20 cm土层pH下降了1.06单位,其他层次变化不显著。试验还表明,该地区表层土壤pH变化于6.45~7.51,EC 0.5 mS/cm,能较好地满足作物生长需要,同时,EC是影响土壤pH及酶活性变化的重要因素。土壤EC及过氧化氢酶活性可作为反映大棚菜地土壤质量变化的参考指标。     

沙地整治下榆林土地利用及土壤有机质时空分异特征

毛乌素沙地是典型的生态脆弱区,近年来针对其在榆林境内的沙地整治利用取得显著成效,也对土壤环境产生了深刻影响。为了探究沙地不同整治利用方式对土壤有机质的影响,该研究选取榆林市显性沙地,利用多光谱遥感影像及相关光谱指数,结合沙地土地利用变化特征,通过XGBoost机器学习方法,反演1990—2020年土壤有机质含量;分析不同土地类型下土壤有机质含量变化,通过半变异函数揭示了其空间变异性,厘清人为因素和自然环境的影响程度。结果表明,30 a间榆林5 460 km2沙地中超过半数得到整治和利用,沙地-草地是最主要的地类转变方式,建设用地面积增长最迅速;沙区土壤有机质含量上升,但整体呈现先增加后降低的趋势,有机质均值由0.34%增长至0.79%,近10年降低至0.51%;榆林沙区土壤有机质具有较强的空间自相关性。起初,人为利用对其有积极作用,但随着沙地的利用强度增大,对土壤有机质产生负向作用,进而致使其含量下降,面临土地退化危机。建议加强退化林草的修复改良,放缓建设用地开发力度,研究以期为沙地整治提供理论和实践借鉴意义,保护榆林沙地土壤环境安全。     

红壤丘陵区坡地土壤颗粒组成的空间分布特征研究

通过分析红壤丘陵区农田坡面14个0~100 cm剖面的土壤颗粒组成,结合研究区土壤侵蚀等相关资料,拟阐明坡面尺度土壤砂粒、粉粒和黏粒含量的空间分布特征,揭示自然条件下土壤颗粒组成在水平和垂直方向上的分布规律。结果表明:坡面尺度土壤砂粒、粉粒和黏粒均呈现出中等的空间异质性,变异系数分别介于17.6%~23.2%、10.7%~15.8%和13.5%~17.0%。由于粗颗粒的沉积,花生地和橘园地均表现出坡下的砂粒含量显著高于坡上和坡中(P0.05),黏粒含量坡下显著低于其他坡位(P0.05);由于黏粒更容易随入渗过程向深层运动,两种植被类型均表现出土壤砂粒含量随深度增加而降低(P0.05)、黏粒含量随深度增加而增加的趋势(P0.05)。无论在水平方向还是垂直方向上,粉粒含量均无明显变化规律(P0.05)。砂粒含量随坡位和土壤深度的变化程度均大于粉粒和黏粒。植被类型及相应的耕作制度影响土壤颗粒的分布,土壤砂粒在水平方向上的运动在花生地表现得强于橘园地;橘园地土壤黏粒含量在垂直方向上的迁移速率大于花生地,而对粉粒含量的分布规律影响不大。     

荒漠草原不同土地利用类型土壤水分对降水的响应

降水是荒漠草原生态系统重要的水分来源,也是不同时空尺度上各种生物过程的重要驱动因子.为了解荒漠草原土壤水分对降水的响应,以3种典型土地利用方式(天然草地、灌木地和沙地)为研究对象,研究荒漠草原降水事件对不同土地利用类型土壤水分的影响.结果表明:研究期内降水量以＜5 mm的小降水事件为主,发生次数占总事件的72％;从降水...     

新疆精河流域不同土地利用方式对土壤质量的影响

通过精河流域不同土地利用类型和农田耕作措施对土壤质量的影响研究发现:①土壤盐渍化程度呈梯度变化,即从洪积扇下部经冲积平原至沙漠,依次出现中盐渍土-强盐渍土-盐土-非盐渍土类型。②天然绿洲的土壤有机质、速效钾、有效磷和碱解氮平均含量最高。荒漠土壤的养分含量很低,但养分含量与盐渍化成正相关,因此利用盐生植物资源增加盐成土荒漠的植被盖度,也是改良盐碱土的良好途径。③人工绿洲土壤有机质和速效钾的含量水平相对较低,主要是只重视施用化肥,却忽视诸如有机肥与化肥结合使用等利于有机质和钾肥积累的耕作措施。④人工绿洲各养分要素的变异系数最低,这是由于近年来精河流域以棉花作为主要的农作物种植,化肥的施用水平较为一致。⑤土壤水溶性盐分（全盐量）随耕作年限的增长表现出先降低又升高的趋势;土壤养分含量的指标变化趋势也基本相似,即先增加而后开始下降,其中有机质含量变化较为明显。主要与多年来棉花长期连作、不合理的灌溉及农田重用轻养等有关。     

基于MDC方法评价林下劣地碳氮提升对短期恢复措施的响应

为了评价林下侵蚀劣地碳氮提升对短期恢复管理措施的响应,选择基于最小可检测变化(minimum detectable change,MDC)设计的土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和碱解氮(AN)随时间变化的随机分层采样方法,用以消除林下土壤碳氮的空间变异性。以南方红壤低山丘陵区马尾松林下侵蚀劣地为对象,共设置7个处理:无恢复措施(CT)、乔草+鱼鳞坑(FG)、乔灌+鱼鳞坑(FS)、乔灌草+鱼鳞坑(FGS)、乔草+小水平沟(FGP)、乔灌+小水平沟(FSP)、乔灌草+小水平沟(FGSP)。结果表明:试验进行1.5年后,各处理的总植被盖度较试验前显著增加,增加幅度为7%～50%,其中草灌植被盖度增加尤为明显。基于MDC结果,除FG、FS处理外,其余处理均可以检测到SOC的变化;除FG外,其余处理均可以检测到TN的变化,而所有处理均可以检测到AN的变化。与试验前相比,各恢复措施下SOC、TN和AN含量的增量分别为0.10～2.08 g/kg、0.02～0.13 g/kg和8.54～25.06 mg/kg。SOC、TN和AN的净增量百分数分别为34%～101%,35%～83%和14%～82%;SOC的净增量大小排序为FGSPFGFGPFGSFSPFS;而TN的净增量表现为FSFGSFGSPFGPFSPFG。小水平沟区组对SOC、TN和AN的增加明显高于鱼鳞坑区组。近地表草灌植被盖度是SOC、TN和AN提升的关键因素。本土先锋草灌植被与小水平沟复合配置措施是林下侵蚀劣地快速增碳固氮的有效措施,研究结果可为红壤林下侵蚀劣地恢复治理提供技术支撑。     

不同植被恢复策略对贵州喀斯特生态系统土壤渗透特性的影响

旨在探讨不同植被恢复策略对土壤入渗特征空间变化的影响，通过对贵州石漠化治理试验区自然草灌木混合林、次生林地、退耕自然生草地、芒果地、坚果地及玉米地的土壤容重、土壤孔隙度、土壤有机质和土壤渗透特性的分析。结果表明：不同植被恢复策略下土壤容重、孔隙度和有机质含量存在显著差异，具体表现为自然植被恢复（草—灌木混合林和次生林地）和秸秆还田种植方式均能有效降低土壤容重，增加土壤孔隙度。随着土层深度增加，土壤容重呈增大趋势，土壤孔隙度和有机质含量变化趋势相反；植被恢复方式和土层深度显著改变了土壤的水分渗透特性，自然植被恢复（草—灌木混合林和次生林地）土壤渗透性能高于人工植被恢复（芒果地和坚果地），主要是因为自然植被恢复下土壤扰动小，植物根系和凋落物增加，从而改变土壤物理性质，降低土壤容重，提高土壤孔隙度的综合效益。随着土层深度增加，土壤稳渗速率和累积入渗量减小。通过测定不同植被恢复方式的土壤水文特征，为喀斯特地区植被恢复方式及土壤入渗性能评估提供科学依据。     

不同土地利用方式下降雨对土壤微生物量和呼吸的影响

全球气候变化会导致陆地生态系统干旱频繁,强降雨增多,深入研究降雨对土壤微生物量和呼吸的影响,有利于理解陆地生态系统中土壤碳、氮的循环.研究以北京市延庆县上辛庄水土保持科技示范园内的标准径流小区为对象,探讨不同土地利用方式下降雨对土壤微生物量和呼吸的影响及差异.结果表明,不同土地利用方式下土壤干旱时,降雨使土壤微生物量和土壤呼吸产生激增效应.2010年8月3日降雨后经果林、裸地、农用地的土壤微生物量碳与干旱期的相比分别增加了0.40,1.51,1.95倍;土壤微生物量氯与干旱期的相比分别增加了1.77,1.83,3.7倍;土壤呼吸与干旱期的相比分别提离了12.4%,12.5%,20.5%.激增幅度依次为农用地>裸地>经果林.农用地的土壤微生物量和土壤呼吸值均低于经果林、裸地的,但是降雨使其产生的激增幅度明显大于经果林和裸地的.