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。     

土壤与地表水体空间分布格局的交互关系研究

水要素是重要的成土因素之一，土壤与地表水体空间分布格局之间存在密切联系。以中国中部典型农业区的土壤和地表水体数据为例，基于改良的土壤多样性计量方法计算并统计了1km网格尺度下的土壤类型个数、土壤构成组分多样性、土壤空间分布多样性和地表水体空间分布多样性等多类数据指数，探索了区域土壤与地表水体在地理空间分布格局上的内在联系。结果表明：①研究区内最具代表性土类潮土和褐土（两者面积加和占研究区总面积85%，两者空间分布多样性均大于0.8）的空间分布格局与区域地表水体的空间分布格局之间存在数据联系，回归分析中的判定系数R2大于0.5，这与水要素在两种土壤类型成土过程中所起的作用密切相关。②研究区面积的增加一般会造成地表水体对区域内土壤类型数量的影响作用减弱。与其他成土因素相比，水要素在土壤形成中影响作用的重要程度与研究尺度的大小有关。③基于资源地理空间分布离散性分析的土壤多样性计量方法及理论为水、土等不同资源类型的空间分布格局评价及其交互关系研究提供了理论及数据支持。     

以地形为基础的河南省域土壤多样性的格局

选取河南省作为研究区域,对其DEM数据进行处理得到河南省地形分类图。以地形分类图为基础用经典的土壤构成组分多样性算法计算丰富度指数S、多样性指数H′和均匀度指数E,再使用改进的仙农熵指数(Yh)计算不同地形下每个土类面积占本土类总面积的比例及其在1 km×1 km网格尺度下的土壤空间分布多样性。结果表明:河南省主要有平原、丘陵、山地和盆地4种地形,且以平原地形为主;河南省有15种土类,从平原、丘陵、山地到盆地地形,土壤丰富度依次递减,且随着地形面积的增加,土类丰富度指数S也不断增加且二者拟合函数为多项式函数;多样性指数H′测度分析显示,4种地形下从土类、亚类到土属多样性值均处于递增趋势,且从平原、丘陵、山地到盆地地形,土类和亚类的多样性值呈"先上升后下降"趋势,土属一直呈"下降"趋势;土属的均匀程度高于土类和亚类的均匀程度,且从平原、丘陵、山地到盆地地形均匀度指数E/土壤构成组分多样性均呈"先上升再下降"趋势;土壤分支率与构成组分多样性间的拟合函数均为多项式函数。经研究,河南省地形和土壤的形成及空间分布多样性有密切的联系,如河南省广阔的平原赋予了潮土分布的地域背景条件,山地地形中山间谷底仅有少量潮土分布,然而平原地形下潮土空间分布斑块多、斑块面积大、空间分布多样性指数高而成为平原地形下空间分布离散性强的优势土壤类型,同时平原也是省内极少面积盐土和碱土仅有的分布区域;同样,山地和丘陵地形下面积最大且空间分布多样性值最大的土类均为褐土;盆地地形以黄褐土、砂姜黑土为主。通过对比,不同地形下指数Yh在空间分布表达上优于其他指数。     

中国中、东部典型县域土壤与地表水体多样性的粒度效应及关联性

选取河南省和江苏省的6个典型县域作为研究区,在1 km×1 km网格尺度下采用空间粒度方法研究优势土属(DSF)和稀有土属(RSF)的土壤多样性值、3个研究时期空间分布面积指数(MSHDAI)和空间分布长度指数(MSHDLI)的粒度响应类型和4个指数间的关联性和相关关系的粒度响应及稳定性。结果表明:土壤DSF和RSF多样性值对空间粒度的响应基本上属于"无响应型",且RSF空间位置位于研究区边缘时随着粒度的增大而影响土壤多样性的稳定性;地表水体多样性MSHDAI和MSHDLI指数对粒度的响应均属于"下降型",二者间及二者平均值间的尺度效应关系为多项式函数时,拟合度最高;2000—2013年间,襄城县和吴江区土壤和地表水体多样性间的相关性类型为稳定型,二者相关关系的粒度效应有显著正、负相关两种,且相关性均未发生本质性变化,具有一定的稳定性。林县、固始县和溧水县为不稳定型,如皋市由于水网密度过大未表现出相关性。由此可知,研究区的地形、水体形态和密度及人类活动干扰等是影响土壤和地表水体多样性关系的主要因素。     

中国中东部样区土壤、地形与耕地空间分布多样性特征

土壤、地形作为重要的自然因素,与耕地的关系密不可分。选取河南、江苏、浙江三省的9个典型样区作为研究对象,运用改进的仙农熵测度方法在3 km×3 km网格尺度下计算研究区的地学要素空间分布多样性特征。结果表明:(1)河南省样区的土类个数较其他地区丰富;如皋市、宁波市、诸暨市的土类具有单一性;开封市的土类空间分布特征最具波动性;多数样区土类的空间分布特征都具有相对稳定性。(2)研究区在平耕地以及浙江省的6°～15°下的缓坡耕地上地形的空间分布均匀度都在0.9以上,且耕地与地形坡度的相关强度与该特征具有相同规律。从地形类别来看,平原的空间分布特征最均匀,与耕地的相关性也最强。(3)随着时间变化,研究区耕地面积整体上呈减少趋势,但耕地的空间分布特征均匀度整体稳定。(4)在潮土和水稻土上,耕地的空间分布最均匀,且它们与耕地的关联性也相对最大,具有一致性特征。综上所述,土类和地形的空间分布特征具有复杂性,耕地的空间分布特征具有相对稳定性;研究区典型土类(如潮土、水稻土)、平耕地坡度(≤2°和2°～6°)、平原类别分别与耕地的空间分布格局具有较强的相关性。     

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。     

河南省多级地貌特征及与土壤多样性的关系

从土壤多样性向地多样性发展符合土壤地理学的研究趋势,选择河南省作为研究区,将地貌这一主要的地学要素加入到土壤多样性的研究中,并用改进的仙农熵公式对多级地貌空间分布多样性及其与土壤多样性的相关性进行探讨。首先,对河南省1︰175万地貌类型图进行矢量化得到地貌类型等级系统;然后,对地貌和土壤的构成组分多样性和2种不同分类体系的分支率进行计算并分析其特征;最后,在3 km×3 km网格尺度下分析地貌和土壤多样性间的相关性。研究表明:河南省共有3个一级地貌,12个二级地貌和37个三级地貌;随着土壤和地貌分类的等级细化,其分类个数和构成组分多样性值均呈上升趋势,即土壤和地貌所有分类单元在数量构成上的均匀程度越来越高;两种分类系统中,土壤分类较地貌分类有更详细的分类体系,且分支率有较大范围的变化;河南省一级地貌、二级地貌和三级地貌的空间分布多样性值和面积值均最大的类型分别是流水地貌、冲积平原和泛滥平坦地,是不同级别的优势地貌类型;一级地貌类型与土类、亚类和土属多样性间存在紧密的相关关系,且以流水地貌与土壤多样性间的相关性最强。     

河南省土壤与植被空间分布的多样性特征研究

植被作为土壤发育的主要形成因素之一,二者间关系密切。以河南省为研究样区,在中国1∶100万植被数据库的基础上获取河南省三级植被分类图,并运用改进的仙农熵公式计算植被和土壤要素的构成组分多样性及5 km×5 km网格尺度下二者的空间分布多样性。接着,将河南省划分为6个面积相近的次级研究区探讨不同分区优势植被(栽培植被)下发育的土壤类型状况。最后,计算一级植被类型和土类空间分布多样性的相关性。结果表明:①随着分类级别由高级别向低级别变化,植被和土壤要素的丰富度指数和构成组分多样性均呈上升趋势,且土壤类型的丰富度指数和构成组分多样性值整体上均大于植被类型的对应值。②栽培植被、两年三熟或一年两熟旱作和落叶果树分别是河南省的一级和二级优势植被类型,三级植被类型中有75%的区域被农作物覆盖,且甘薯、花生、大豆和小麦在河南省的种植比例高。③在6个不同的次级研究区内,西部分区栽培植被下发育的土类个数最多,但其面积在6个分区中最小;东部分区土类个数和构成组分多样性值均最低,但其面积最大。④11个一级植被类型与15个土类空间分布多样性间存在一定的相关性,相关比例达到61%。综上,植被和土壤类型的发育程度和...     

SOTER数据库支持下以地形为基础的土壤多样性分析——以山东省为例

在山东省1∶100万SOTER数据库的支持下,运用土壤多样性理论及其测度方法对山东省不同地形单元上发育的土壤类型的多样性及其分布模式进行了初步的分析和定量化的研究。结果表明:土壤多样性指数从大到小依次为平原、中坡度、中坡度丘陵、山麓平原、中坡度峭壁带、低洼地和高坡度山地;土壤丰富度指数从高到低依次为平原、中坡度丘陵、中坡度、低洼地和山麓平原、中坡度峭壁带和高坡度山地;土壤均匀度指数从大到小依次为:中坡度、平原、山麓平原、中坡度丘陵、中坡度峭壁带、低洼地和高坡度山地。不同类型地形单元上发育的土壤的面积均不同程度地符合对数正态分布。     

河南省成土母质与土壤空间分布多样性的特征

成土母质作为土壤发育的主要形成因素,二者间的关系密切。选取河南省作为研究区,从多样性的角度运用经典的仙农熵测度方法分析成土母质和土壤要素的构成组分多样性、不同母质基础上各土壤分类级别的多样性特征,并运用改进的仙农熵公式研究5 km×5 km网格尺度下不同成土母质对土类空间分布离散程度的影响及不同成土母质和土壤的空间分布多样性特征和相关性。结果表明:(1)成土母质类型虽少,但其构成组分多样性高于土类,这与二者分类系统的分支率有关;(2)6类母质类型中,残积、坡积物母质面积最大且发育土壤类型最为复杂;15种土壤类型与6类母质之间的关系有一对多、一对一和多对一3种类型;(3)不同母质上发育的土类的空间分布离散性程度不同,残积、坡积物母质上分布的优势土类为粗骨土,河流冲积物和河湖相沉积物母质上的优势土类分别是潮土和砂姜黑土,洪积物和黄土与红土母质上发育较好的两种土类为黄褐土和褐土,风积物母质上仅发育了风砂土一种土类;(4)潮土和河流冲积物母质分别是是河南省面积最大、空间分布多样性值最高的土类类型和成土母质类型,且成土母质与土类空间分布多样性间存在不同程度的相关性。综上,河南省的6大类成土母质与15种土类的构成组分多样性和空间分布离散性程度存在差异,且二者的空间分布多样性间存在一定的相关性。     

土壤空间分布多样性研究中网格尺寸的选取策略

空间分布多样性是土壤多样性研究中最新的一种计量方法,而土壤斑块实际分布特征、斑块空间位置和网格尺寸是土壤空间分布多样性评价精度的主要影响因子。以河南省典型样区的土壤数据为例,从大尺寸(25 km)到小尺寸(500 m)依次计算了样区内各土属类型在13种网格尺寸下的空间分布多样性,并分析了不同网格尺寸下多样性数值的变化特征,以期探索土壤空间分布多样性评价中最佳网格尺寸的设置准则。研究表明：在以土属为基本分类单元的空间分布多样性评价中,使用3 ~ 1 km尺寸之间的网格为宜。在设置网格尺寸时,应首先保证所选网格面积至少小于或接近所有土壤分类单元中面积最小分类单元的面积。     

河南省不同类型区水土保持综合治理模式研究

河南省山丘区面积７９万ｋｍ２,占全省总面积的４７３％,５０年代初期有水土流失面积６０６万ｋｍ２,截至１９９０年底止,累计完成水土流失初步治理面积２８９万ｋｍ２,并建成了一批高效小流域。对全省不同区域的小流域进行全面系统的总结和分析,提出不同类型区水土保持综合治理模式,为进一步提高全省水土保持综合治理措施配置的科学性,实行分区分类指导和科学决策提供了依据。     

河南省典型土系的特定土层特征与分类研究

根据土壤发生学理论,在土壤景观相似的土壤中(如相同母质、相似气候、相同地形以及相似的植物类型和动物活动),土壤的属性具有相似性;然而由于地理环境中复杂的成土因素的影响,土壤绝无完全相同的土壤个体。在划分土壤地理发生分类基层单元土种和系统分类基层单元土系时,特定土层被用于反映土体构型差异。但特定土层类型多样,目前尚处于模糊状态,随着土系划分研究的深入,有必要对其进行分门别类与归纳整理。本文以河南省典型土系为例,梳理和总结了土系划分时涉及的主要特定土层,从特定土层形成根源上将其分为现代成土环境下土壤发生过程形成的、地质成因或地质时期土壤环境下发育形成的和人类活动产生的三个类型,并提出了基于土系概念的特定土层分类与检索体系,旨在使特定土层的概念更为系统、全面、开放,以便于使用。     

基于地形梯度的皖南地区土地利用分布特征

以安徽省皖南地区为例,利用GIS空间分析技术,通过计算高程、坡度和地形位指数等地形梯度上的土地利用分布指数,分析了3种地形梯度上不同土地利用类型的分布特征,探讨了该区土地利用分布特点与地形间的关系。结果表明:(1)研究区在高程0~600 m、坡度0~21°和地形位指数0~1.575 0区域内的面积占皖南地区总面积的93.10%、83.11%和93.89%,影响着该区的土地利用类型分布;(2)土地利用类型分布分层明显,耕地、水域和建设用地主要分布在海拔较低、坡度平缓和地形位指数较小的区域,相应的土地利用分布指数随地形梯度的增大而减少直至趋于0;林地、草地分布则与之相反;(3)依据土地利用和地形的关系,皖南地区土地利用格局趋于合理,但不合理的土地利用方式仍然存在,需要加强其土地利用的规划管理。     

2013年河南省乔木林植被碳储量特征

准确评估区域范围内森林生态系统的固碳能力和趋势,系统分析不同森林类型的固碳能力时空异质性,对于实现森林可持续经营和固碳增汇具有重要意义。以河南省第八次森林资源清查数据为基础,运用生物量扩展因子法,研究了河南省乔木林植被的碳储量及碳密度特征。结果表明:2013年河南省乔木林植被碳储量7 422.78万t,其中栎类、杨树2个（组）树种植被碳储量占全省乔木林植被碳储量的67.32%。河南省乔木林植被平均碳密度为24.31 t/hm²,低于全国平均水平。河南省乔木林以幼、中龄林为主,其植被碳储量分别占全省乔木林植被碳储量的34.09%和40.84%。河南省天然林、人工林植被的碳储量相差不大,分别为3 512.35万t和3 910.43万t;平均碳密度分别为26.72 t/hm²,22.49 t/hm²。研究表明河南省乔木林植被,特别是人工林,未来固碳潜力巨大,将会在森林植被碳储量中占有越来越重要的地位。     

1960-2018年河南省短周期旱涝急转事件演变特征

[目的]阐明河南省旱涝急转灾害的时空演变规律及趋势,为河南省旱涝急转事件的定量识别、时空演变及灾害风险评估提供依据。[方法]利用河南省17个国家基准气象台站1960—2018年逐日降水、气温资料,采用月尺度短周期旱涝急转指数,对河南省旱涝急转时空演变进行了多尺度、系统性地分析。[结果](1)旱涝急转指数绝对值大于1.0可作为旱涝急转事件的识别阈值,绝对值越大,旱涝急转强度越大。(2)旱涝急转事件年际波动变化显著,具有明显阶段性特点。轻度旱转涝事件发生频次略呈增多趋势,中度旱转涝事件发生频次趋势性不明显,其他旱涝急转事件则略呈减少趋势,但旱转涝与涝转旱事件强度分别以0.011/a, 0.021/a的线性倾向率略呈增强趋势,且强度在未来将会持续增大。(3)旱涝急转事件及其强度变化存在15.0 a的第一主周期与3.0 a的第二周期,但同一周期下旱转涝与涝转旱两类事件呈显著反相变化。(4)旱涝急转事件多发区及其强度较大区域主要集中于豫东、豫南平原区以及豫西山区,其中豫东、豫南平原区受地理、生态因素影响致灾风险较大。(5)前期大气环流、太阳黑子活动是旱涝急转现象预测预警的重要信号。[结论]河南省...