贵州人工草地-农田界面土壤水分的影响域

以贵州人工草地-农田景观界面为研究对象,采用野外调查、室内统计分析等方法研究表层土壤(0~20 cm)水分变化特征及界面影响域。结果表明:研究区人工草地-农田界面土壤水分在空间上是变化的,草地表层土壤的平均水分含量约为23.6%,农田表层土壤平均水分含量约为11.8%;农田-草地界面的土壤水分含量平均约为17.7%;通过移动窗口法对研究区界面影响域进行判定,结果发现,土壤水分在人工草地、农田的影响域分别为12、14 m,总界面宽度为26 m,属渐变型     

农田-草地景观镶嵌体土壤水分界面瞬时判定初探

采用地统计学方法和Lattice Wombling界面判定方法对典型农牧交错带(河北沽源地区)农田-草地景观镶嵌体土壤水分界面的瞬时界面因子空间特征进行初探.结果表明:利用地统计学对不同粒度的土壤水分空间特征研究验证土壤水分界面存在,且存在不同生态梯度效应.应用Lattice Wombling界面判定方法对农田-草地界面土壤水分进行界面的瞬时判定表明,农田-草地界面土壤水分界面的判定呈不规则曲线的界面变化;农田-草地界面土壤水分界面的界面因子(BE)在农田内部较为明显,在距农田草地边界农田一侧的3~7 m处和草地内部3 m处左右.     

华北农牧交错带农田-草地景观镶嵌体土壤水分空间异质性

为揭示草地景观破碎化过程中产生的农田-草地镶嵌体内部土壤水分空间异质性、分布格局以及生态界面特征,本研究利用经典统计与地统计学方法对华北农牧交错带农田-草地镶嵌体不同采样粒度(0.5 m×0.5 m,1 m×1 m,2 m×2 m)土壤水分空间异质性进行分析。结果表明:农田-草地镶嵌体内部土壤水分含量差异显著表现为农田>农田-草地边界>草地 (P < 0.05);土壤水分变异系数(CV Coefficent of variation)差异显著表现为农田-草地边界>草地>农田(P < 0.05),均属中等程度变异。在农田-草地镶嵌体尺度下,农田-草地边界土壤水分在3个采样粒度下均拟合为球状模型,空间异质性大小(MSH Magnitude of spatial heterogeneity)分别为0.814、0.763和0.883,变程为15.44、27.24和19.09 m,属强空间自相关;草地土壤水分空间异质性在3个采样粒度下拟合呈指数和球状模型,空间异质性大小分别为0.537、0.837和0.650,变程分别为6.009、12.74和30.99 m,属中到强空间自相关;农田土壤水分在采样粒度2 m×2 m下拟合成球状模型,空间异质性大小为0.706,变程27.28m,属中等空间自相关,而在较小采样粒度下均为纯金块效应(Nugget)呈完全随机分布,即不同采样粒度(0.5 m×0.5 m,1 m×1 m,2 m×2 m)的农田、农田-草地边界、草地的土壤水分空间异质性大小存在显著差异且表现为农田-草地边界>草地>农田(P < 0.05),同时每种类型不同采样粒度间的空间异质性大小存在差异但无线性关系(P > 0.05);农田-草地镶嵌体内部的农田-草地边界土壤水分分布格局异质程度高,呈明显斑块状,而农田内部土壤水分较草地更加破碎匀质化,同时土壤水分在农田-草地边界处表现为伴有突然升高随即降低剧烈变化的界面效应。     

辽东山地森林景观界面土壤水分变异特征研究

为了评价不同森林植被类型水源涵养能力的差异性,采用定位研究的方法,通过布点测试了林下0~30cm土壤水分含量的变化,重点对辽东山地雨季胡桃楸天然次生林与落叶松人工纯林2种森林景观界面土壤水分演化动态进行了研究。结果表明:胡桃楸天然次生林和落叶松纯林2种森林植被类型之间土壤水分含量存在差异性,蓄水能力差异显著。主要表现为:由坡上至坡下依次分布胡桃楸天然次生林与落叶松人工纯林,可划分胡桃楸林、景观界面区、落叶松林3个功能区;景观界面区各土层深度的土壤含水率均明显高于胡桃秋林及落叶松林功能区。沿等高线方向土壤水分变化呈现出先平稳后波动趋势。垂直方向上土壤含水率均呈现随土层深度(0~30cm)增加而降低趋势,可依次分为速变层、渐变层和稳定层3个层次。采用移动窗口法界定雨季期间(8—10月)不同土层深度胡桃楸天然次生林、落叶松人工林景观界面土壤水分影响域范围,得出0~10cm土层土壤水分影响域范围25m,界面类型为渐变型界面;10~20cm土层土壤水分影响域范围20m,界面类型为渐变型界面;20~30cm土层土壤水分影响域范围10m;其中8、10月均为渐变型界面,9月为突变型界面。      

不同土地利用方式下土壤呼吸对极端降水脉冲的响应

为研究台风引起的降雨脉冲对土壤呼吸的响应,以2018年8月中旬台风"温比亚"带来的强降雨为契机,选取河南大学金明校区内玉米农田、果树林地和人工草地作为研究对象,利用LI-cor 8100土壤CO_2通量全自动测量系统对极端降水后第1天、第7天和第14天土壤呼速率进行检测,并结合土壤温度、含水量、根生物量,分析土壤呼吸脉冲的影响因子。结果表明:①极端降水改变了农田、林地和草地土壤温度和含水量,土壤含水量在不同生态系统间存在显著差异,从大到小依次为农田、草地、林地;②极端降水后各样地呼吸均迅速升高,但草地呼吸升高最明显,可达(14.45±3.19)μmol·m~(-2)·s~(-1),农田和林地分别为(8.89±2.14)和(8.67±1.80)μmol·m~(-2)·s~(-1)。农田和林地呼吸在1～7 d内脉冲下降明显,15 d后呼吸速率分别为(3.02±0.38)和(2.50±0.84)μmol·m~(-2)·s~(-1),而草地脉冲效应可以维持7～14 d,15 d后呼吸速率为(2.93±0.57)μmol·m~(-2)·s~(-1);③土壤呼吸和土壤温度呈指数相关,和土壤含水量呈线性相关。④强降雨之后在1～7 d内的呼吸脉冲不是由植物根系主导的。     

黄土高原沟壑区林草景观界面土壤养分、水分和微生物的研究

对黄土高原沟壑区林草景观界面(包括林地、草地和林-草界面3种生态系统)土壤的养分(有机质、氮、磷、钾和pH)含量、水分含量和微生物(细菌、真菌和放线菌)数量进行测定,分析比较了其养分、水分和微生物分布特征。结果表明,林草景观界面3种生态系统土壤养分分布不平衡,有机质、全氮、水解氮和速效钾在0～40 cm土层的平均含量为林地>草地>林-草界面;全磷平均含量为林地>林-草界面>草地;速效磷平均含量为草地>林地>林-草界面;全钾平均含量和pH为林-草界面>草地>林地;各种养分含量在各生态系统土壤剖面中有明显的层次性,表层0～20 cm土层的养分含量基本上高于20～40 cm土层;不同土层的土壤水分在水平方向上,随着水平距离梯度的变化表现出上升或下降的趋势,草地和林地内水分变化不显著,而在林-草界面内不同距离梯度上的含水量变化极显著;随着土层深度的增加,土壤平均含水量在草地区逐渐升高,在刺槐林地中呈逐渐降低趋势,而在林-草界面区域则表现为先降低后升高的趋势;林草景观界面下土壤中各种微生物数量存在明显差异,在总体数量上均以细菌为主,占微生物总量的98%以上,微生物总数量为林-草界面>草地>刺槐林地;微生物数量的垂直动态明显,林-草界面和草地0～20 cm土层数量较20～40 cm土层显著增多,而林地0～20 cm土层微生物数量少于20～40 cm土层。     

不同土地利用方式下土壤温度与土壤水分对黑土N2O排放的影响

采用静态箱-气象色谱法,对黑土区3种不同土地利用方式（草地、裸地和农田）下土壤氧化亚氮（N2O）的排放特征及其与土壤温度和土壤水分的关系进行研究。结果显示：试验监测期间（2011年5月27日— 9月30日）,不同土地利用方式下,土壤N2O累积排放量分别为草地52.08 mg N·m-2、裸地64.43 mg N·m-2、农田70.16 mg N·m-2,农田土壤N2O累积排放量比草地和裸地分别高出35%和9%,草地、裸地和农田的N2O平均排放通量分别为16.56、20.36、21.44 μg N·m-2·h-1。草地和裸地中,土壤N2O排放通量与土壤温度和土壤水分（充水孔隙度,WFPS）相关性均不显著,但在农田中,土壤N2O排放通量与土壤温度（5 cm和10 cm）和土壤水分（5 cm）均呈显著正相关（P<0.05）。另外,土壤N2O累积排放量与土壤硝态氮和矿质氮含量均呈正相关关系。研究表明,黑土草地开垦可促进土壤N2O的排放,且不同土地利用方式下土壤N2O排放的主要影响因子不同。     

典型旅游区景观格局演变研究——以广西阳朔县为例

基于1973-2014年4期遥感影像数据,综合运用3S技术,分析阳朔县景观格局演变特征及与旅游业发展的关系。结果表明:1973-2014年阳朔县林地先减后增,农田和裸地先增后减,建设用地持续增加,水体和草地不断减少;旅游接待人次与建设用地、林地呈显著正相关,与农田、水体呈显著负相关;1973-2000年整体景观的破碎化程度增加,2000年后景观趋向集中连片,破碎化程度降低;从景观类型水平上看,林地优势景观的地位不断强化,连接度增加,农田破碎化加剧,趋向分散经营,建设用地复杂性增加,后期趋向于集中分布,水体和草地破碎化程度降低,复杂性减弱,裸地零散分布为主,破碎化降低、复杂性增加;1973-2000年景观变化主要受农林业种植活动以及城乡开发建设影响,2000-2014年受阳朔旅游产业大发展以及旅游城镇化影响,各景观类型主要向林地和建设用地转化。研究结果可为阳朔县景观格局优化调控和旅游可持续发展提供数据支持和科学参考。     

西藏农牧交错带农田与相邻草地土壤含水量空间分布特征

【目的】为阐明西藏高原农牧交错带不同土地利用方式对表层土壤含水量的影响。【方法】以拉萨市林周县农田和相邻草地为研究对象,使用土壤水分测定仪测定表层0～5 cm土壤含水量,并采用统计学方法研究土壤含水量的统计特征及空间分布模型。【结果】①土壤含水量表现为草地显著高于农田(P0.01),农田和草地均属于中等变异,变异系数分别为26%和25%;②农田和草地土壤含水量分别符合球状模型、指数模型,模型块金值/基台值分别为3.68%和6.58%,均具有高度的空间依赖性;农田-草地土壤含水量符合球状模型,块金值/基台值为34.57%,具有中等程度的空间依赖性;农田和草地具有相似的有效变程(Range),而农田-草地有效变程则显著高于单一土地利用方式,值分别为9.43、10.65和39.42 m;③从克里格插值分布图来看,农田和草地土壤含水量均表现为中部较高,边界较低,整体呈自中部向周边减少的趋势。【结论】结果可以为高寒农牧交错带土地的合理利用,及对土壤含水量的科学预测提供参考。     

艾比湖地区荒漠草地、胡杨林地土壤甲烷排放日变化规律及其环境影响因子研究

[目的]定量分析艾比湖地区荒漠草地和胡杨林地土壤甲烷排放通量的日变化,探讨影响土壤CH4排放的主要环境因子,为该地区环境因子对荒漠生态系统土壤CH4排放的影响提供一定的数据支持.[方法]采用静态暗箱法结合Li-7 700快速CH4分析仪测定荒漠草地和胡杨林地土壤生长季的甲烷排放通量,同步进行气温、风速、大气相对湿度等环境因子的观测.[结果]观测期内荒漠草地的平均通量为2.19μg/(m2·s),最大值为48.96 μg/(m2·s),最小值为-38.58 μg/(m2·s);胡杨林地的平均通量为-0.96μg/(m2·s),最大值为36.15 μg/(m2·s),最小值为-16.82 μg/(m2·s).荒漠草地CH4排放具有较明显的昼夜变化,呈双峰曲线;胡杨林地则不明显.荒漠草地、胡杨林地土壤CH4通量排放与不同深度土壤温度之间没有固定的关系.荒漠草地甲烷通量与不同深度土壤温度的相关性高于胡杨林地,且呈极显著相关(P＜0.01),而地表温度与甲烷通量相关性不强;大气相对湿度和风速与甲烷通量日变化之间相关均不显著.[结论]观测时间内的甲烷排放通量几乎为负通量,表明土壤以吸收CH4为主,故荒漠草地和胡杨林地均是甲烷的吸收汇.     

基于土地利用的北方农牧交错区碳固定和土壤保持时空变化

为探讨农牧交错区土地利用变化及其对生态系统服务的影响,以内蒙古达茂旗为研究区,通过土地利用转移矩阵和变化动态度的计量,采用模型模拟生态系统服务碳固定、土壤保持功能的方法,分析2000—2015年该旗碳固定和土壤保持演变特征。结果表明：草地、未利用地和耕地是主要的土地利用类型,16年间,草地、建设用地、未利用地、林地面积明显增加,耕地面积显著减少。土地利用类型变化主要是从耕地向草地、从草地向建设用地转移。2000—2015年,全旗碳固定量从183.25万t减少到181.65万t,土壤保持量从170.58万t减少到107.32万t,这一变化主要是由于研究区草地质量的降低使得单位面积提供的生态系统服务减少。各土地利用类型提供的碳固定和土壤保持均表现为草地 > 耕地 > 未利用地 > 建设用地 > 灌木林 > 林地 > 盐碱地 > 水域 > 沙漠。综上,在今后的生态治理中,应考虑在扩大草地面积、保护农田的基础上,适度利用草地、农田等生产生活用地,提高草地质量,科学优化土地利用结构,保障生态系统良性演化,提高生态系统服务功能。     

辽河保护区不同土地利用方式下土壤的有机碳含量特征

基于野外调查采样和室内分析,研究辽河保护区3种土壤类型(草甸土、潮土和沼泽土)、4种土地利用方式(旱田、水田、林地和草地)下土壤总有机碳、溶解性有机碳和微生物生物量碳的含量特征。结果表明,辽河保护区不同土地利用方式下土壤的总有机碳、溶解性有机碳和微生物生物量碳含量差异显著(P0.05),旱田和水田土壤的总有机碳和微生物生物量碳含量均显著高于林地和草地的,草地土壤溶解性有机碳含量显著高于旱田、水田和林地的。草甸土不同土地利用方式下土壤的总有机碳含量、溶解性有机碳含量和微生物生物量碳含量均随剖面深度(0~60 cm)的增加呈逐渐降低的趋势。相关性分析结果表明,土壤总有机碳含量与微生物生物量碳含量呈极显著正相关(P0.01),二者与土壤溶解性有机碳含量的相关性无统计学意义。结果表明土地利用方式的改变将影响到辽河流域土壤有机碳的存在形态和含量。     

农牧交错带退耕还草的生态经济效益与技术措施的探讨

根据在农牧交错带退耕还草的试验结果,结合国内外相关研究,探讨了农牧交错带退耕还草的生态、经济效益,归纳提出了农牧交错带退耕还草的4项关键技术措施。     

黄旗海流域景观格局动态分析

农牧交错带处于气候上的过渡区和生态系统上的脆弱地带,在气候变化和人类活动双重影响下,土地景观格局发生了巨大变化。利用1976、1987、1993、1999、2006和2010年遥感影像,运用ENVI 4.7、ArcGIS 9.3 和FRAGSTATS 3.3,分析农牧交错带黄旗海流域景观格局变化及其驱动力。结果表明,1976—2010年间,耕地和建设用地等人工景观的面积不断扩增,草地和湿地等自然景观面积大量萎缩,其中,湿地面积从193.5 km²减为52.9 km²,减少了73%。在景观水平上,选取斑块密度、景观形状指数、蔓延度和香农多样性指数分析景观格局。34年间流域景观形状变得复杂,异质性程度增加,景观破碎化加剧,作为优势景观类型的草地对整个景观的控制作用减小。人类活动是黄旗海流域景观变化的主要驱动力。人口增加和农牧业发展使建设用地和耕地大规模扩增,经济增长需要消耗大量水资源,人工水利设施的建设改变了流域水资源的自然配置,使得湿地资源大量消失。     

塔里木河流域典型绿洲不同土地利用方式对土壤酶活性的影响

[目的]塔里木河流域典型绿洲,不同土地利用方式对土壤酶活性的影响.[方法]通过样区内棉田、林地、荒草地、盐碱地、沙地等不同土地利用方式下土壤过氧化氢酶、脲酶、转化酶、碱性磷酸酶活性的研究,了解其在人为影响下的变化规律.[结果]不同土地利用方式对土壤酶活性有着显著的影响,棉田的脲酶活性较高,林地、荒草地的土壤酶活性基本大于盐碱和沙地;随着土层深度的增加,过氧化氢酶、转化酶、碱性磷酸酶活性的变化规律可以表现为上层土壤酶活性较高,中间下降,下层又有所上升的趋势.[结论]研究为进一步建立土壤质量评价和预警模型、合理进行区域土地规划、优化作物栽培布局提供科学依据,贡献于当地农业可持续发展和生态环境保护.     

海拉尔区景观生态类型的特征分析

运用地理信息系统Arcinfo软件,结合野外调查资料,处理了2005年海拉尔区TM遥感数据,时海拉尔区进行景观类型的划分并绘制了海拉尔区景观类型图,选取了5个度量景观结构的定量指标对其景观结构进行了分析。研究结果表明：海拉尔区可划分出5类一级景观类型、11类二级景观类型、20类三级景观类型;一级景观面积大小依次为：草原（43．34％）〉农田（29.22％）〉湿地（18.37％）〉森林（5．37％）〉人工建筑（3．70％）;景观破碎度大小依次为：人工建筑〉湿地〉森林〉草原〉农田景观：森林景观以人工林为主．草原景观以典型草原景观占优势,其中中度和重度退化草原面积占47．79％,连续分布特征明显’农业景观中的大斑块集中分布在典型草原地带．而在草句草原景观中农田呈现小斑块状散布特征．     

不同利用方式下土壤矿物结合态有机碳特征与容量分析

【目的】土壤矿物结合态有机碳是土壤有机碳固持的重要机制之一。探讨不同利用方式下土壤有机碳及矿物结合态有机碳（＜53 µm）的含量、分配比例及其差异性特征,对于深刻认识土壤碳的固持状态、固碳潜力及其可持续管理均具有重要意义。【方法】通过从中国知网、万方、Science Direct和Springer link等4个文献数据库,设定检索条件“2000-2014年”、“中国土壤有机碳”和“＜53 µm团聚体分组”3个关键词,筛选出已发表的111篇目标文献,收集901组土壤有机碳和矿物结合态有机碳含量与比例的相关数据集。其中,土地利用方式分为4类：农田（n=580）、草地（n=98）、林地（n=193）和其他（果园、茶园等,n=31）。农田包括黑土、水稻土、棕壤、潮土、红壤和灰漠土等六大土壤类型。不同利用方式及土壤类型中有机碳含量与分配比例的差异性均采用Kruskal-Wallis H单向显著性检验。【结果】不同利用方式下土壤总有机碳和矿物结合态有机碳含量的中值均存在显著差异（P＜0.05）。其中,林地土壤总有机碳含量的中值为18.2 g·kg^-1,显著高于草地（12.0 g·kg^-1）和农田（10.3 g·kg^-1）;且林地矿物结合态有机碳含量（12.0 g·kg^-1 soil）也显著高于农田和草地（8.0-7.6 g·kg^-1 soil）。3种利用方式下土壤矿物结合态有机碳与总有机碳之间均呈现极显著的正相关关系（P＜0.001）,农田土壤矿物结合态有机碳所占比例的中值为74.8%,显著高于林地（70.3%）和草地（67.8%）。农田中不同土壤类型的矿物结合态有机碳占总有机碳的比例也存在显著差异。其中,黑土中矿物结合态有机碳的比例最高,中值为87.4%,其次是水稻土（76.7%）和红壤（74.0%）,而灰漠土最低（62.5%）。相关分析表明,土壤有机碳水平相对较高的黑土、水稻土和棕壤,矿物结合态有机碳分配比例随着土壤有机碳含量的增加而显著降低（P＜0.05）。农田、草地和林地中土壤矿物结合态有机碳含量与土壤细颗粒（＜53 µm）含量均呈极显著的正相关关系,与Six等（2002）的估算结果相比,其饱和程度分别为68.4%、58.7%和91.5%。【结论】农田和草地中,土壤矿物结合态有机碳还未达到饱和,仍有一定的提升空间,土壤细颗粒（＜53 µm）仍具有一定的固碳潜力。     

黄土丘陵区不同植被类型根际土壤微团聚体及颗粒分形特征

 【目的】研究黄土丘陵区坡耕地退耕后不同植被根际土壤微团聚体及颗粒的分形特征,为该地区植被恢复中土壤质量评价和生态恢复的持续健康发展提供科学依据。【方法】通过室内分析,运用分形理论,研究黄土丘陵区墩山小流域天然草地、人工草地和人工灌木等6种植被根际土壤微团聚体以及颗粒组成的分形特征。【结果】黄土丘陵区坡耕地退耕后,不同植被对土壤微团聚体以及颗粒组成影响不同。无论是根际还是非根际,天然草地0.25—0.05 mm、0.05—0.01 mm微团聚体含量以及土壤团聚状况、团聚度均高于人工灌木和人工草地,而0.25—0.05 mm、0.05—0.01 mm土壤颗粒含量以及分散系数、分散率低于人工灌木和人工草地,根际微团聚体分形维数和颗粒分形维数高于人工灌木和人工草地。除柳枝稷外,根际土壤团聚状况和团聚度高于非根际,分散系数和分散率低于非根际;不同植被根际微团聚体分形维数和颗粒分形维数均低于非根际土。相关性分析表明,与非根际相比,根际土壤微团聚体及颗粒分形维数与土壤基本理化性质相关性更显著。【结论】黄土丘陵区坡耕地退耕后,天然草地对于土壤微团聚体的改善作用优于人工灌木和人工草地。与非根际相比,根际土壤具有更好团聚结构,而且根际土壤分形特征能更好反映土壤性质的变化规律,因此可作为该地区植被恢复过程中土壤质量评价的指标。     

东北黑土区耕地资源遥感动态监测与驱动因素分析

土地利用变化是人类活动影响自然环境程度的重要反映。在遥感和GIS技术的支持下,分析了东北黑土区1986-2000年耕地资源变化特征与空间格局。结果表明,东北黑土区耕地比例为78．14％,耕地已成为该区的本底景观。1986～2000年期间,耕地和城镇工矿地面积在增加,林地、草地、未利用地和水域面积有所减少。在研究时段内,耕地开发占用林地和草地是造成本区土地利用变化的主要原因。同时,建设用地对耕地的占用达到84．81km^2,应引起足够的重视。东北黑土区耕地资源变化受自然因素（气温显著上升）和人文因素（人口增加、粮食需求和区域经济发展）的综合影响。     

陕北农牧交错带土地利用方式对土壤物理性质及分布特征的影响

【目的】研究不同土地利用对土壤物理性质及分布特征的影响。【方法】于2010年利用野外采样和室内分析的方法研究陕北农牧交错带坡面谷子地、山杏地、苜蓿地和长芒草地之间土壤物理性质的差异及剖面分布特征。【结果】不同土地利用方式下土壤容重、毛管孔隙度和土壤持水量存在显著性差异,土壤颗粒组成和饱和导水率的差异性不显著。4种土地利用方式的土壤体积分形维数为：苜蓿地（2.490）＞山杏地（2.485）＞长芒草地（2.459）＞谷子地（2.445）,说明谷子地土壤颗粒粗化严重。田间持水量的大小表现为：苜蓿地（18.02%）＞山杏地（17.49%）＞长芒草地（17.19%）＞谷子地（14.27%）,说明林地和草地土壤的透水性、通气性和持水能力比较协调。土壤物理特性的剖面分布特征也存在明显差异,其中谷子地的土壤物理特性变化较剧烈,表现为波动性,而苜蓿地、长芒草地和山杏地的土壤容重表现为增长型,孔隙度和饱和导水率呈现出降低趋势。【结论】不合理的耕作、增强开垦强度会导致土壤孔隙性恶化、土壤结构破坏,应退耕还林还草,种植长芒草、山杏、柠条等与当地生态环境相适应的植被,促进该区域土壤质量的改善。