上海市城郊土壤有机质的时空变异特征及其影响因素

为了深入了解城市化对城郊农业土壤有机质变化的影响,本研究运用GIS和地统计学结合的方法,对上海市土壤有机质的时空变异规律及其驱动因子进行了探讨。研究结果表明,土壤有机质在整个研究区内表现出中等程度变异,土壤有机质含量分布呈现出西南高,东部低的特点。1980—1999年土壤有机质含量增加,而1999—2010年土壤有机质含量下降。1999—2010年,由水田变为蔬菜地、苗圃时,土壤有机质含量分别下降6.72 g/kg和6.15 g/kg,而水田保持不变时,仅下降了1.51 g/kg。通过空间叠加分析可知,1999—2010年,上海市大部分地区土壤有机质含量呈减少趋势,只有北部、南部和西南的部分地区的土壤有机质含量有所增加。土壤有机质增加的区域离城市较远,而土壤有机质下降区域位于近郊,主要原因是近郊部分水田转化为蔬菜地和苗圃,土地利用方式改变导致了作物根茬和秸秆还田减少,同时有机质分解加快,因此引起了土壤有机质积累下降。     

四川郫县土壤耕层有机质时空变异特征

在ArcGlS8.1软件系统平台上,通过分析四川郫县土壤耕层1981年93个样点和2002年46个样点的有机质含量,研究了该县有机质的时空变化特征。结果表明,郫县耕层土壤有机质平均含量从1981年的26.4gkg-1增加到2002年的28.2gkg-1。其区域变化差异为:东部略微下降,中部与西部增加。近21年来水稻土有机质平均含量仅少量增加,而黄壤则增幅明显。距成都市区的远近和推广秸秆还田程度是引起耕层土壤有机质含量时空变异的主要原因。     

江苏省沭阳县农田土壤有机质和全氮的时空变异及其影响因素

在2011年土壤采样的基础上,参照1981年沭阳县二次土壤普查资料,对该县土壤有机质和全氮30年来的时空演变进行了分析,并进一步讨论了时空演变的自然和人为因素.结果表明:30年来,沭阳县农田耕层(0～20cm)土壤有机质和全氮均明显增加,2011年土壤有机质和全氮的平均含量分别为23.12 g/kg和1.36 g/kg,分别比1981年增加了12.15 g/kg和0.61 g/kg,平均增加速率达0.41 g/(kg·a)和0.02 g/(kg.a).2011年土壤有机质和全氮的整体空间分布格局与1981年相似,均呈现北部黏性土壤高而南部砂性土壤低、东部水田高西部旱地低的空间分布格局.土壤质地是造成这种时空变异最主要的结构性因素,而秸秆还田量的增加、土地利用方式的转化是30年来影响土壤有机质和全氮时空演变的主要人为随机性因素.     

近40年大兴区耕地土壤有机质时空变异特征及其影响因素

研究长时期的土壤有机质(SOM)时空动态变化规律对指导大都市边缘区耕地保护、农田土壤肥力提升和农业生产管理具有重要意义。通过综合运用GIS、地统计学与数据统计分析方法,研究北京市大兴区近40年来五个时期(1980、1990、2000、2006、2017)耕地SOM的时空变异特征,并对其影响因素进行定量分析。结果表明:近40年来大兴区土壤有机质的动态变化表现为短期下降但整体呈上升趋势,从1980年的Ⅴ级地为主到2017年以Ⅳ级地为主,土壤有机质含量均值从9.36 g kg-1上升到14.87 g kg-1,增加了58.87%;大兴区五个时期的土壤有机质含量变异系数范围为0.22～0.38,均属中等程度变异;五个时期SOM的块金系数C0/Sill分别为50.00%、45.45%、49.92%、43.19%和38.17%,说明随着时间推移区域耕地资源的本底因素引起的异质性愈占主导;SOM的空间最大相关距离在8.14～14.57 km范围内波动;大兴区耕地土壤有机质含量整体上升,其主要受到土壤质地、土壤类型、种植作物类型和人为耕作管理活动的影响。在未来的农田管理过程中,应改善土壤结构,施用有机...     

丘陵红壤蔗区土壤有机质的时空变异特征

采用地统计学和GIS相结合的方法，研究了甘蔗连作19年(1980～1999年)的低丘陵红壤蔗区土壤有机质含量的时空变异特征。研究结果表明：由于土壤侵蚀和土地利用格局的影响，1980年的土壤有机质与地形坡度为极显著负相关。在长期甘蔗连作下，地形坡度对1999年的土壤有机质空间分布已没有影响，而有机肥施用的侧重方向使得土壤有机质与经纬度、海拔高度都有相关性。土壤有机质的时空变异与蔗区耕作管理的精细化程度有关，精细化程度高的高产蔗区的土壤有机质平均降幅为11％，而精细化程度低的低产蔗区土壤有机质则平均增幅为50％。大量施用源自甘蔗的有机肥已造成蔗区土壤养分的不平衡。     

北京典型边缘区25年来土壤有机质的时空变异特征

采用地统计学和GIS相结合的方法,研究了北京典型边缘区25 a来两个阶段(1981～2000年,2000～2006年)土壤有机质含量(SOM)的时空变异特征.研究结果表明:土地利用类型及土地利用方式的转换对土壤有机质含量产生重要影响.1981～2000年,荒草地向耕地的转换以及因灌溉设施的完善而引起水浇地面积的增加使得整个研究区域土壤有机质含量普遍增加,有机质含量平均值从9.64 g/kg增加到12.35 g/kg,增加了28%;在利益的驱使下,农户改变了土地利用方式,不再向种植粮食作物的土地追加投入,研究区域土壤有机质含量平均值由12.35 g/kg降低到11.46 g/kg(2000～2006年).空间上,1981年土壤有机质含量自北向南逐渐降低;与1981年相比,2000年的土壤有机质含量普遍增加一个级别,增加最多的区域分布在研究区域的中部,这些区域也是土地利用类型变化明显的地方,主要是荒草地向其他农用地的转换;与2000年相比,2006年研究区域内土壤有机质含量增加的只有3个地区,并且大部分增加不显著,增幅不到1g/kg.     

靖西市植烟土壤有机质含量时空变异特征

为了解靖西市植烟土壤有机质含量时空变异特征，分析了土壤有机质含量状况、年际间变化、空间变异特征及与土壤养分、烟稻轮作年限的关系。结果表明：①2006年、2012年、2017年靖西市烟区植烟土壤有机质含量总体上属偏高和丰富水平，平均值分别为35.72g/kg，35.80g/kg和38.84g/kg，无处于“缺乏”状态的植烟土壤样本，“偏低”的植烟土壤样本2012年仅为5.30%。地统计学表明，总体呈现偏高和丰富以上色斑。②植烟土壤有机质含量有随着时间推移，均值增加的趋势，2017年度植烟土壤有机质含量显著高于2006年度和2012年度。③2017年度植烟土壤有机质与对应的其他土壤养分因子的回归分析和灰色关联度分析均显示，全氮、碱解氮和有机质的相关性较高，且存在植烟土壤全氮、碱解氮含量随着土壤有机质含量增高而增加的趋势。     

江苏省土壤有机质含量时空变异特征及驱动力研究

土壤有机质(SOM)含量是估算土壤碳储量、评价土壤肥力的重要指标,研究SOM时空演变对评估区域土壤固碳潜力,实现土壤可持续利用具有重要意义。以江苏省为例,利用全国第二次土壤普查资料和2006年采样数据,基于地统计学方法和GIS技术,对比研究了1980 - 2006年全省范围内表层(0 ~ 20 cm)SOM含量的时空变异特征及其驱动因子。结果表明：1980年和2006年江苏省SOM平均含量分别为16.55 ± 8.50 g kg^-1和18.31 ± 8.32 g kg^-1,变异系数分别为51.36%和45.44%。两个时期SOM的变异函数均符合指数模型,块金系数由51.85%增加为56.52%,变程由71.55 km减少至37.83 km,SOM含量的空间自相关性减弱,自相关距离减小。1980-2006年,SOM含量空间分布呈现出北增南减,沿江平原增,宁镇丘陵减,滨海平原基本持平的空间格局,增加幅度由北向南逐渐减小。SOM含量的初始值影响其空间格局的演变,总体上呈现初始SOM含量的高值降低、低值增加的趋势。肥料的大量使用在提高粮食产量的同时也增加了作物残茬和根系的生物量;秸秆还田的大力推行,使得大量的有机物质进入土壤,促进了SOM的累积。不同的土地利用变化对SOM含量变化的作用不同,土地利用方式转变成水田、旱地和林地促进了SOM的增加,而转变成荒地后导致SOM含量下降。     

靖西市植烟土壤有机质含量的时空变异特征

为了解靖西市植烟土壤有机质含量时空变异特征,分析了土壤有机质含量状况、年际间变化、空间变异特征及与土壤养分、烟稻轮作年限的关系。结果表明:①2006年、2012年、2017年靖西市烟区植烟土壤有机质含量总体上属偏高和丰富水平,平均值分别为35.72、35.80和38.84 g/kg,无处于"缺乏"状态的植烟土壤样本,"偏低"的植烟土壤样本2012年仅为5.30%。地统计学表明,总体呈现偏高和丰富以上色斑。②植烟土壤有机质含量有随着时间推移,均值增加的趋势,2017年度植烟土壤有机质含量显著高于2006年度和2012年度。③2017年度植烟土壤有机质与对应的其他土壤养分因子的回归分析和灰色关联度分析均显示,全氮、碱解氮和有机质的相关性较高,且存在植烟土壤全氮、碱解氮含量随着土壤有机质含量增高而增加的趋势。     

农田土壤有效磷的时空变异及其影响因素分析—以江苏省如皋市为例

研究农田土壤有效磷的时空变异特征可为作物合理施肥和识别农业面源磷污染重点控制区提供科学依据.以长三角地区的江苏省如皋市为例,对不同时期农田土壤有效磷的时空变异特征进行了研究.结果表明：自1982年至2002年的20年间,有效磷在空间分布上有一定的变化,随时间整体呈持续增长的趋势,三个年代各土系有效磷平均值分别为3.51 mg kg^-1、6.73 mg kg^-1、12.43 mg kg^-1,但不同类型的变异特征有所差别.南部的壤质云母混合型热性石灰淡色潮湿雏形土（营防系）1982年至1997年出现下降但近年来有一定回升,其余土系在各个时段内呈现不同程度地上升.其中,由江淮冲积物发育而成的、分布于中西部的、质地较粗的砂质云母混合型热性石灰淡色潮湿雏形土（磨头系和桃园系）近年来与其他土系比较增长趋缓,由江淮冲积物发育而来的分布于东北部的东陈系和由浅湖相冲积物发育而成的分布于西北部的搬经系近年来增长较快.造成这些时空变异的主要因素有施肥管理、土地利用方式的改变和土壤性质等.从全市20a来有效磷演化趋势拟合的方程经过计算表明,按目前的增长趋势,大约经过24 a,土壤中有效磷含量有可能达到对水体产生危害性的临界值.     

杞麓湖盆地土壤有机质多时相空间分布与演变

基于四期土壤采样点数据,结合样点调查和统计年鉴数据,采用普通克里格、多元回归和探索性回归方法预测杞麓湖盆地土壤有机质(SOM)空间分布并分析其影响因素。结果表明指数和椭球模型分别较好地拟合了2008和2011年、2013和2015年的SOM的空间变异性。四个时相的SOM均由西南到中部再到东北部呈现出低-高-低的分布特征,并且高值核心区的位置不变,但高值区范围逐年扩大。前三个时间段内SOM连续增加的区域面积是连续减小的区域面积的两倍多。土壤亚类类型、农业设施和土壤质地各解释SOM变异的14.3%、2.6%和1.3%。SOM的降低主要由粮食和蔬菜的高产出所导致,适当地减少氮肥施用量并增加复合肥施用量能在一定程度上维持甚至提升SOM含量。     

干旱区典型绿洲土壤有机质含量分布特征及其影响因素

以新疆南部的渭干河-库车河流域三角洲绿洲为对象,按照土地利用方式布设78个采样点,分别采集表层(0~20 cm)和亚表层(20~40 cm)土样共156份,分析土壤有机质(SOM)含量和土壤酸碱度(pH)分布特征,并讨论在作物类型、土地利用方式和土壤pH因素的影响下,表层和亚表层SOM含量的差异性。结果表明:表层SOM含量范围为3.7~24.1 g kg~(-1),平均含量为11.0±4.2g kg~(-1);亚表层SOM含量较低,为2.7~12.9g kg~(-1),平均含量为7.0±2.2g kg~(-1)。表层中作物类型和土地利用方式的SOM均值、标准差均高于亚表层,二者的变异系数在20%~50%之间,属中等变异。方差分析和逐步回归分析表明,各因素对SOM含量的变异性影响存在较大差异。作物类型、土地利用方式和土壤pH三种影响因素对研究区表层和亚表层的SOM变异综合解释能力分别为45.1%和43.7%,综合分析得出各因素中作物类型因素对研究区SOM含量影响最大。     

长江三角洲典型地区土壤有效铜和锌的时空变化及其影响因素研究

在2004年土壤调查数据的基础上,参照1982年土壤普查的资料,分析了张家港市土壤中有效铜和有效锌的时空变化趋势,并探讨了土壤性质、农业生产管理措施及环境污染等因素对它们的影响。研究结果表明:二十几年来,该地区土壤中有效铜和有效锌含量有了显著增加。在空间上,虽然土壤有效性铜和锌在水耕人为土高于北部的潮湿雏形土的格局没有改变,但在局部地区积聚的现象较为明显。这些时空变异的特征是由于二十多年来该地区农业生产管理措施的改变,工业发展等的外在因素,通过土壤性质发生改变(pH降低、有机质含量增加)而造成的。同时,工业、农业和城市活动带来的废弃物进入土壤中,也可导致土壤有效铜和锌含量增加。土壤有效铜和锌的时空演变,导致了研究区出现了铜过量的土壤,因此今后注意土壤铜过量对作物产生的危害。而土壤有效锌虽然有所增加,但大部分土壤仍处于较低或缺乏的状态,农业生产中应注意恰当施用锌肥,以提高作物产量,改善作物品质。     

干旱区典型绿洲土壤有机质的反演及影响因素研究

为了大面积、高精度地反演土壤有机质含量,为农业可持续发展提供数据支撑。以新疆渭干河-库车河三角洲绿洲为研究区,采用波段平均法将实测高光谱窄波段拟合为Landsat 8 OLI遥感影像的宽波段,建立土壤有机质含量的估算模型,并将最优估算模型应用到经过波段校正的Landsat 8OLI遥感影像中。结果表明:(1)反射率进行倒数、对数、平方、一阶微分等数学变换后与有机质含量的相关性显著提高;(2)土壤有机质的高光谱估算模型拟合度较高,最优估算模型的决定系数R2为0.852,采用比值法对多光谱波段反射率进行校正,校正后的遥感影像反演结果得到了较大提高,检验样本的决定系数R2从0.711提升至0.849。从反演结果来看,将高光谱估算模型应用到经过订正的多光谱影像,土壤有机质反演模型的精度得到了大幅度提高,运用此方法可以实现高精度的土壤有机质区域化反演。(3)有机质的分布受土地利用类型、土壤颗粒组成、土壤质地的影响,其中土壤质地对有机质的空间分布影响最为显著。     

土壤中溶解性有机物及其影响因素研究进展

溶解性有机物(DOM)是陆地生态系统中极为活跃的有机组分,是土壤圈层与相关圈层(如生物圈、大气圈、水圈和岩石圈等)发生物质交换的重要形式。它不但是土壤微生物最重要的能量与物质来源,影响微生物的新陈代谢,而且对土壤营养元素(如C,N,P)和污染物的化学活性与生物活性也有直接影响。因此,土壤中溶解性有机物的消长动态已成为当前农业生态学领域的研究焦点问题之一。本文综述了土壤中溶解性有机物的迁移转化规律和主要影响因素,并指出未来的研究重点应在以下几个方面:(1)土壤有机质性质对DOM释放的影响。(2)有机质对DOM数量和质量的影响(3)生物和物理化学因素对土壤中DOM吸附和解吸的影响(4)DOC、DON和DOP迁移转化的差异。     

平原丘陵过渡区土壤有机质空间变异及其影响因素

研究土壤有机质(SOM)在平原丘陵过渡区域的空间变异规律及其影响因素对指导农业生产实践具有重要意义。选取平原丘陵过渡区域(江汉平原与鄂西山区)作为研究区,采集500个土壤表层(0~20 cm)样本,利用相关分析和逐步回归分析从14个影响因素中选取与土壤有机质密切相关的7个变量作为解释变量:高程、坡度、坡向、有效铁、容重、砾石度、黏粒含量。利用普通克里格(OK),回归克里格(RK)和地理加权回归克里格(GWRK)方法对研究区土壤有机质含量进行预测,并用平均误差(ME)、平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)、相关系数(r)和不精确度(IP)作为验证指标来检验模型的预测精度。结果表明,GWRK插值结果最优,局部空间回归模型可以更好地表明过渡区域SOM的空间变异规律。且GWR模型的系数空间分布图可以反映环境变量在不同地理位置对SOM的空间非平稳性的影响程度,为探讨SOM在不同地形条件下的主导影响因子提供了依据,同时也为精确模拟过渡地带土壤有机质空间制图提供了重要的参考方法。     

人为与环境因子对农田土壤有机质影响的比较研究——以典型黑土区和水稻土区为例

目前关于土壤有机质(SOM)影响因子的研究多涉及单一或少量因素,缺少环境因子与农田管理相结合的详细分析。为综合分析环境和人为因素对农田SOM的影响,利用2011年采集于典型黑土样区的281个样点和水稻土样区的193个样点,结合相应农田管理调查数据,采用双样本Kolmogorov-Smirnov检验、Kendallτ相关分析、随机森林模型进行对比研究。结果表明,通过综合环境与农田管理措施数据,随机森林方法可以较好地预测农田SOM含量,对其变异的解释度达到80%以上。人为与环境因素对SOM变异的解释能力在两样区间存在差异。SOM含量水平在黑土区受环境因子影响为主,在水稻土区受人为因子主导。相对重要性分析显示黑土区水热条件、黏粒含量影响显著,水稻土区田间管理作用明显。     

长江三角洲典型地区水稻籽粒中重金属含量及空间分布特征

对张家港地区水稻籽粒中重金属元素Cu、Pb和Cd的含量及其空间变异性进行了研究.结果表明:与<国家食品卫生标准>(GB2762-2005)相比,张家港局部地区的水稻样品存在着Pb超标现象,超标样点主要出现在某些企业周围:Cu、Cd不存在超标情况,但在某些工厂企业周围含量较高,应当引起注意;空间分布上,水稻重金属Cu、Pb含量在雏形土地区明显高于人为土地区,而水稻中Cd的空间分布则相反;工业活动导致的土壤重金属含量异常对水稻中元素含量影响也较突出,不同类型的工厂企业对水稻重金属的影响不同,化工类企业周围的水稻重金属Cu和Cd含量要明显高,水稻重金属Pb在冶金类企业周围的含量要明显高;土壤重金属Cu、Cd全量对水稻Cu、Cd含量和富集有着明显的影响,土壤pH的变化对水稻中Cd元素的富集有明显的影响.这些结果为该市农产品质量安全的评价和针对性农业管理措施的开展提供了重要的基础资料和参考依据.