基于地统计学的哈尼梯田土壤微生物生物量碳时空分布特征

为探讨哈尼梯田生态系统土壤微生物生物量碳(MBC)的空间分布格局,采用氯仿熏蒸法测定了研究区0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm 3个土层的土壤MBC含量,利用经典统计学和地统计学方法分析了其空间变异特征。结果表明,哈尼梯田生态系统水源区土壤MBC含量的变动范围为24.16～514.64 mg kg^-1,梯田区土壤MBC含量的变动范围为16.52～257.00 mg kg^-1,不同土层不同季节的变异系数都属中等变异性;0～20 cm土层夏季、20～40 cm土层春季、40～60 cm土层秋季和40～60 cm土层冬季的块金系数大于25%,说明其有中等的空间自相关性;其它土层季节块金系数都小于25%,说明其有很强的空间自相关性;水源区不同土层土壤MBC含量呈现从山顶往下逐渐减少的趋势,梯田四季不同土层土壤MBC含量分布不均;各个土层夏季土壤MBC含量普遍高于其它季节,各个季节都呈现随土层深度的增加土壤MBC含量逐渐下降的趋势。土壤MBC含量在哈尼梯田生态系统植被状况、地形地貌、土壤性质等因子的相互作用下表现出一定的特征,其空间分布...     

全福庄小流域不同土地利用类型地表水氮浓度动态特征

为定量研究元阳梯田"四素同构"生态系统不同土地利用类型地表水氮浓度的动态变化特征,以元阳县全福庄小流域为研究对象,于2016年11月—2017年10月,连续定位观测林地、村庄、梯田、河流4种土地利用类型地表水中总氮(TN)、硝态氮(NO-3-N)和氨态氮(NH+4-N)浓度的动态变化,分析了各形态氮浓度的时空分布及其季节性变化。结果表明:(1)4种土地利用类型下TN和NO-3-N浓度的最大值均出现在6月,最小值均出现在12月—翌年2月,梯田和河流的NH+4-N浓度较高,且最大值均出现在5月,梯田中NH+4-N浓度的最小值出现在7月。(2)TN,NO-3-N和NH+4-N浓度均表现出村庄最高,其次为梯田和河流,最低为林地的分布特征。林地、梯田和河流中TN和NO-3-N浓度均为夏季>春季>秋季>冬季的变化规律,林地、梯田和河流中NH+4-N浓度呈现为春季>冬季>秋季>夏季的变化规律。     

哈尼梯田生态系统森林土壤水源涵养功能分析

位于云南省哀牢山区红河南岸的红河哈尼稻作梯田系统是全球重要农业文化遗产之一,自上而下形成了垂直分布的“森林、村庄、梯田、河谷”四素同构的良性原始农业生态系统,使得该系统成功地抵御了多年的连续干旱。以哈尼梯田的核心区域撒马坝梯田上方的典型森林为对象,对其土壤水源涵养功能进行了系统分析和评价。结果表明,研究区平均土壤容重为1.09 g/cm³,总孔隙度为65.1%,非毛管孔隙度为18.7%,平均土壤蓄水容量达2 589 t/hm²,土壤滞留贮水量达739 t/hm²,表层土壤平均初渗率达13.57 mm/min,稳渗率达7.22 mm/min,充分说明了该区域的土壤水热交换条件和土壤渗透性都十分良好。与我国其他区域森林相比,哈尼梯田森林具有很高的土壤水源涵养能力,是其适应极端干旱气候的重要保障,其模式可为我国适应极端气候变化减少农业经济损失提供重要的经验借鉴。     

云南绿春哈尼梯田湿地水稻土基本养分特征

选取了云南绿春县规东河片区、松东河片区、二号桥河片区为样区,分析了样区未发生土壤冲蚀、发生土壤冲蚀后修复1a,修复8a的梯田湿地水稻土表层土壤pH值、有机质、碱解氮、速效磷和速效钾特征。结果表明,(1)绿春哈尼梯田湿地水稻土pH值在5.21～6.79之间,呈微酸性;土壤有机质含量在3.80～47.14g/kg之间;土壤碱解氮含量在39.51～137.47mg/kg之间;土壤速效磷含量在1.29～13.31mg/kg之间;土壤速效钾含量在33.32～178.90mg/kg之间。从空间上看,绿春哈尼梯田湿地水稻土基本养分在同一地方相同片区较稳定,变异不大,但是不同地方之间有一定差异。(2)未发生土壤冲蚀的梯田水稻土基本养分显著高于发生土壤冲蚀后修复的梯田水稻土基本养分。经过修复和田间管理,梯田湿地水稻土养分含量有所升高,发生土壤冲蚀后修复8a在0.05水平上显著高于发生土壤冲蚀后修复1a。(3)绿春哈尼梯田同一山麓不同海拔高度土壤有机质含量基本稳定,变化较小。土壤速效养分含量在不同海拔高度变化较大,随着海拔高度的升高或者降低,养分并没有表现出明显的垂直变化特征。     

哈尼梯田遗产核心区土地利用信息图谱及地形梯度效应

地形因子深刻制约山地型遗产区土地利用时空变化和资源配置。基于Google Earth 0.55m×0.55m 高精度历史影像,目视解译更新和野外验证得到哈尼梯田遗产核心区2005、2010、2015、2020年4期土地利用数据,通过计算转移矩阵、信息图谱、分布指数、地形位指数（TI）、面积-高程积分指数（HI）、坡长坡度指数（LS）、地形湿度指数（TWI）,以期从较长时间尺度和完整空间范围揭示区内土地利用时空变化特征及地形梯度效应。结果表明：1）研究区土地利用类型以乔木林和水田为主,平均占比分别为33.79%、25.28%,从2005－2020年,园地、水域、道路、人工林、房屋建筑、乔木林面积持续增加,增长率分别为148.32%、147.27%、138.76%、118.68%、70.58%、12.73%,减少最多的是裸地,其次是草地、旱地、水田和灌木林地,减少率分别为-54.01%、-29.58%、-28.56%,-16.56%、-10.87%。2）土地利用信息图谱类型以稳定型、持续变化型和反复变化型为主,占比分别为37.43%、25.36%、18.41%,对应的最大图谱类型分别为水田→水田→水田→水田、草地→草地→灌木林→乔木林、水田→旱地→水田→水田。3）研究区土地利用图谱在表征地表演化动力、侵蚀强度和潜在土壤水分空间分异的HI、LS、TWI指数上具有显著地形梯度效应,有效揭示了地形梯度影响土地利用信息图谱的动力机制。结合土地利用信息图谱的地形梯度效应特征,未来应进一步引导遗产区土地利用类型向增强\     

畦灌撒施与液施硫酸铵地表水流和土壤中氮素时空分布特征

分析不同灌溉施肥方式下氮素时空分布特征可为改进畦灌施肥技术与方法提供科学依据。该研究基于冬小麦返青灌溉开展的不同入畦流量下撒施和液施硫酸铵时获得的畦灌试验观测结果,分析2种不同施肥方式下地表水流和土壤中氮素时空分布规律,讨论不同施肥方式下影响灌后土壤氮素空间分布均匀性的要素。结果表明,施肥方式对地表水流和土壤中氮素分布影响显著,入畦流量对其影响不显著。液施下地表水流中氮素时空分布差异不显著,撒施下具有明显时空变异性;液施能明显改善灌后土壤氮素空间分布均匀性,灌后1 d 1m土层内氮素空间变异系数为0.07,明显小于撒施。土壤氮素增量分布均匀性在液施下主要与灌水量分布有关,撒施下则与地表水流中氮素分布和灌水量分布有关。液施在提高施肥均匀性和减小灌溉期间肥的损失方面优于撒施,且更易于水肥联合管理。     

哈尼梯田水源区不同景观类型土壤水分的入渗特性及影响因子

[目的]揭示不同景观类型土壤水分入渗特性及影响因子的差异,为红河哈尼梯田世界遗产的保护及持续发展提供参考。[方法]选择草地、林地、旱地和茶园等景观类型的7个样地,用Hood IL-2700土壤水分入渗仪测定样地土壤水分入渗参数,并分析枯落物持水性能和土壤物理性质因子对土壤水分的影响。[结果]在人为影响程度不同的森林和草地生态系统内部,土壤水分入渗能力表现为:原始林次生林人工林,荒草地蕨草地。在研究区的4种景观类型水平上,土壤水分入渗能力表现为:园地(翻耕)草地森林耕地(未翻耕),说明人为活动对土壤水分入渗效率影响显著。不同景观类型的土壤水分入渗特征值与影响因素的相关分析显示,除园地外的其他景观类型土壤水分入渗值与土壤枯落物特征、土壤物理性质中的多个指标具相关性。[结论]人为活动影响下的4种景观类型的土壤入渗能力差异明显,枯落物特性和土壤物理性质是关键因素。     

蒲河流域氮污染负荷模拟及时空分布

目前世界上许多国家仍面临严重的非点源污染问题,其中氮素污染负荷仍是水资源研究与环境治理方面的重点问题。利用SWAT模型,结合地形地貌、土地利用、气候条件等因素对氮污染负荷进行模拟及时空分布研究,对非点源污染治理具有重要意义。在辽宁省沈阳市蒲河流域基础资料搜集基础上,应用GIS结合SWAT构建模拟研究数据库,根据蒲河水系分布将流域划分为23个小流域215个水文响应单元,分别对氮素形态、氮污染负荷贡献率、氮污染关键区以及流域氮污染的时空分布等进行模拟研究。结果表明:1)氮以有机氮、NH4+-N、NO3--N、NO2--N的形式存在于水体中,NO3--N含量最高。2)时间上,TN量在年内各月呈波动变化,且TN流失具有明显滞后性。3)空间上,流域有机氮和NO3--N整体呈现由东北向西南扩散,上游及中游地区含氮量高于下游地区,1号子流域为氮素污染关键区,3、9、10号为次要关键区,TN贡献区主要集中在流域出口至马家窝棚水域。     

元阳梯田空间分布特征研究

通过野外调查和GIS地形分析,获取元阳梯田的基本分布特征,旨在为进一步明晰元阳梯田的分布和形成格局,为现代梯田的管理和保护提供理论参考和指导。结果表明:元阳梯田现有面积26 363.02 hm²,集中在1 hm²左右,尤以小于1 hm²的分布最为常见,梯田常见分布在海拔1 000～1 300 m,坡度为15°～25°的西北、东北和北向山地。哀牢山特有的植被垂直分布特征和当地少数民族生存地分布特征,造就了元阳梯田的空间分布特征;低纬度干热河谷区常年出现的高温和高山“阴湿高寒区”受到冷气团的冷却和压迫,进而保障了元阳梯田水源充足,两者的结合造就了哈尼梯田特有的农耕文化景观。     

不同氮肥水平下寒地粳稻器官不同形态氮含量变化特征研究

以寒地粳稻松粳6号和松粳9号为试材,研究了氮素用量对寒地粳稻植株营养性氮素（AN）、功能性氮素（FN）和结构性氮素（SN）形成积累及其变化的影响。结果表明,施氮水平对两品种功能叶片和茎秆AN和SN含量影响较大,且品种间影响程度不一致; 而子粒AN和SN含量对施氮量反应不敏感。施氮量对两品种功能叶片和子粒FN含量影响较大,而对茎秆FN含量影响较小。两品种功能叶片和茎秆AN含量随着生育进程的推进呈单峰曲线变化,均在灌浆期达到峰值; 子粒AN含量随生育进程推进呈高低高的变化趋势。两品种各器官FN含量均随生育进程而升高,在灌浆后期叶片和茎秆FN含量逐渐下降,子粒FN含量则小幅升高; 松粳9号子粒FN含量大于松粳6号。两品种叶片和茎秆SN含量（除松粳9号N0、N100和N200处理外）表现为先上升后下降,开花期最高; 子粒SN含量自开花到成熟均呈缓慢下降趋势; 松粳9号叶片和茎秆SN含量大于松粳6号。相关分析可知,功能叶片和茎秆（除孕穗期外）各时期AN含量与产量呈显著或极显著正相关关系; 子粒SN和FN含量分别与产量呈显著和极显著正相关关系。     

梨园土壤水分时空分布特征研究

2005年4~8月期间,利用Trime水分速测系统,采用网格化取样方式对烟台农科院梨园的土壤（0~30cm）水分的90个样点进行了四次取样,并运用传统统计学和地统计学方法对土壤水分的数据统计特征、半方差函数和分维数及其时空分布规律进行了分析。结果表明,土壤水分具有明显的空间变异性,测量期内土壤水分变异系数CV分别为0.088 9,0.247 9,0.129 1和0.219 1,半方差函数的变程分别为27.25 m,4.25 m,9.73 m和5.32m,分维值依次为1.842,1.957,1.926和1.929。降雨后测量（第一次测量和第三次测量）的土壤水分变异系数和分维数偏低且变程偏大,说明降雨使得土壤水分的空间依赖性增强,分布趋于均匀,而随后的土壤蒸发则有减弱土壤水分的空间依赖性和促使分布不均匀的效应。     

陕西省养殖业畜禽粪便氮磷耕地负荷的时空分布

[目的]探明畜禽粪便资源对耕地土壤和环境造成的潜在污染风险,为评价和防治畜禽养殖业造成的面源污染提供科学依据。[方法]以陕西省为研究区,通过计算陕西省畜禽粪便中氮磷耕地负荷,分析了其时空变化特征。[结果](1)陕西省各市区畜禽粪便氮磷耕地负荷从2006—2007年达到最大,到2008年急剧下降为最低,之后逐年增加。2008—2010年,氮负荷平均值增加了73.0%,磷负荷增加了59.4%;2008—2010年,延安、渭南两市畜禽粪便氮磷耕地负荷虽然居于全省最后,但增长率最快。(2)对比2008年和2010年的畜禽粪便氮磷耕地负荷空间分布变化,汉中市氮磷耕地负荷最大,延安市和渭南市最小。2010年各市畜禽粪便氮负荷平均值依次为:汉中安康榆林宝鸡咸阳商洛铜川西安延安渭南;磷耕地负荷平均值依次为:汉中商洛宝鸡榆林咸阳西安安康铜川延安渭南。[结论]针对陕西省畜禽粪便氮磷耕地负荷的时间、空间分布变化,应加大汉中、安康、商洛、宝鸡、榆林等区域畜禽粪便的处理力度,降低畜禽粪便造成水土资源污染的风险。     

陇西县土壤氮储量的空间分布特征及其影响因素研究

以陇西县600份土壤全氮含量数据为基础,应用地统计学研究陇西县土壤氮素的空间分布特征并计算了该区域的氮储量,采用相关性分析、主成分分析等方法探讨了影响全氮空间分布的影响因素。结果表明,陇西县土壤全氮含量为（0.734±0.306） g/kg,变异系数属于中等程度变异;氮密度平均值为0.091 kg/m²,氮储量为7.6×10⁶ kg,其中0—10,10—30,30—50 cm土层氮储量分别占到0—50 cm土层氮储量的35.97%,7.06%,56.97%。陇西县土壤全氮含量及氮储量空间分布相似,主要呈斑块状分布,高值区主要集中在研究区南部的首阳镇、和平乡,低值区主要集中在研究区东部的权家湾乡;从垂直分布来看,土壤全氮含量随着土层深度的增加而减小。土壤表层10 cm的全氮含量与纬度、高程、坡向、坡度、降雨、地温、气温呈极显著或显著相关,但随着土层深度的增加,土壤全氮含量与环境因子相关性逐渐减弱;主成分分析表明,经度、纬度、降雨、地温、气温、相对湿度、蒸发量是影响土壤全氮含量的重要环境因子;通过聚类分析可以把陇西县土壤分成5类,除第Ⅳ类土壤全氮含量极显著高于其他4类土壤外,其余4类土壤全氮含量均无极显著差异,土壤全氮含量属于第五类标准的土壤占到了全部样地的70.35%。     

Temporal and Spatial Variations of Inorganic Nitrogen Levels in Surface and Groundwater Around Hanoi,Vietnam

Abstract

Pollution of surface and groundwater by inorganic nitrogen (N) was assessed in farm villages of northern Vietnam. The pH and ammonium‐N and nitrate‐N concentrations were monitored at three communes near Ha Noi in the Red River Delta in March and September 2003, following monitoring in October 2002. In each monitoring time, ammonium‐N concentrations exceeded the Vietnamese water standards applicable to surface and groundwater, whereas the nitrate‐N concentrations were relatively low and below the corresponding standards. Neither spatial nor temporal variation was found in the ammonium‐N and nitrate‐N concentrations of the surface water. A temporal increase in the ammonium‐N concentration was statistically confirmed in the groundwater. Intensively applied fertilizer‐N and disposed animal/human wastes were thought to be sources of ammonium‐N. Ammonium‐N originating from those sources was seen to accumulate steadily in the groundwater through percolation from the surface water and surrounding land. A spatial variation of the nitrate‐N concentration was observed in the groundwater. The nitrate‐N concentration in the groundwater was particularly low in communes located in lowland areas with alluvial soils. The suppression of nitrification or promotion of denitrification was considered to be responsible for the low nitrate‐N concentration. A spatial variation was also found in the groundwater pH. Therefore, variation of the pH may be linked to variation of the nitrate‐N concentration in the groundwater.     

花江峡谷不同植被类型下土壤水分时空分布特征

花江峡谷是一个严重石漠化的喀斯特峡谷,水分是花江峡谷植物生长发育的主要限制因子,故在花江峡谷区如何选择适当的植被类型是充分利用降水和防止水土流失的一个重要环节。通过研究花江峡谷区不同植被类型下土壤水分的时空分布特征,探讨适合该区生态修复的植被类型,为峡谷区生态建设与水土保持提供依据。研究结果表明:(1)在空间分布上,多年生的柚木对土壤深层水分的影响较大;花椒树(特别是长势好的花椒树木)对土壤水分的保持具有明显作用。(2)在时间分布上,各种植被类型下的土壤含水量均随降雨量的多少而升降,但进入12月份在降雨量最低的情况下,花椒的土壤含水量甚至出现升高的现象,反映了花椒特有的保持水土、涵养水源的作用。研究结果证明大面积种植花椒树有利于提高研究区的生态、经济效益。     

广东省裸地和草地地表温度时空分布特征

利用广东省86个站点裸地和草地2006-2008年自动观测资料,分析了两种下垫面地表温度日、年变化特征及其空间分布规律。结果表明：（1）裸地和草地温度（0cm）的日变化趋势一致,其日最高温度出现时间较日最高气温分别提前1.18±0.95h和1.37±1.05h,日最低温度出现时间比日最低气温分别提前0.20±0.66h和0.45±0.80h。（2）裸地和草地作为透水性下垫面,其日平均温度、日最高温度、日最低温度和日较差具有相同的温度变化趋势,但草地有草皮覆盖,日较差低于裸地。（3）广东裸地和草地日平均温度、日最高温度和日最低温度均有明显的纬向分布特征,日平均温度和日最高温度在夏半年由南向北递增,冬半年相反;受城市热环境的影响,广州及其附近的站点裸地和草地的温度指标也相应高于周边地区。     

闽江河口互花米草入侵过程对短叶茳芏湿地土壤氮矿化的影响

对闽江河口湿地互花米草入侵对土壤氮矿化影响进行时空变化研究,选择闽江口鳝鱼滩湿地互花米草入侵斑块中央(A)、互花米草入侵斑块边缘(B)及未被入侵的短叶茳芏沼泽群落(C)为研究对象,探讨互花米草入侵过程对土壤氮矿化的影响,并对其进行原因分析。结果表明:互花米草入侵闽江河口短叶茳芏湿地后,从时空两个方面均改变了原有湿地土壤氮的矿化水平,总体上互花米草入侵在一定程度上增强了土壤的矿化作用。从季节上来看,春夏秋冬4个季节互花米草入侵斑块中央(A)矿化速率变化范围分别为(-2.50~6.25),(-5.0~8.5),(-0.35~0.9),(-0.37~0.22)mg/(kg·d);互花米草入侵斑块边缘(B)分别为(-3.37~6.25),(-7.5~5.5),(-0.15~0.55),(-0.25~0.21)mg/(kg·d);未被入侵的短叶茳芏沼泽群落(C)分别为(-5.8~3.6),(-5.7~5.4),(-0.12~0.55),(-0.13~0.09)mg/(kg·d)。互花米草入侵对土壤氮矿化速率的影响随着季节变化表现出显著的规律,即入侵过程中3种不同土壤类型均表现为夏季春季秋季冬季;相同季节3种样地同层土壤氮矿化速率总体表现为ABC。从土壤分层来看,在培养时期内各土层土壤氮矿化速率总体呈现出随着培养时间的增加而降低的趋势;在同一培养时期内,不同土层土壤矿化速率总体呈现出随土层深度的增加而降低的现象。这主要是由于互花米草入侵对闽江口湿地土壤温度、湿度、微生物活动、植物的生长周期以及生长特性等因子随时空变化的改变有关。     

烟台果园表层土壤水分的时空分布及分形特征

在果树生长旺期,利用Trim e水分速测系统对果园表层土壤水分采样后,对土壤水分的数据统计特征、变异函数、分形特征、合理取样数目及其等值线分布进行了分析。结果表明:降雨后变程和基台值最大,变异系数和分维数最小,其值分别为38.09m、1.163、0.0888和1.846。在90%或95%的置信水平(Pl)和相同精度(Δ)下,降雨后土壤水分合理取样数目最少,此时土壤水分的空间等值线分布的变化程度相对也较小。这说明降雨有促使土壤水分分布趋于均匀及空间相关性增强的效应,但也可能导致在个别区域内出现明显的高低值;而随后的土壤蒸发则使土壤水分的结构性减弱,空间异质性增强。     

基于SWAT模型的根河流域蒸散量时空分布特征

为了研究根河流域38年间蒸散(ET)、潜在蒸散(PET)的年际、年内变化过程及空间分布格局,基于SWAT模型分析了各气象要素与蒸散的相互关系。结果表明:(1)根河流域1980—2017年ET值、PET值整体呈增加趋势。(2)根河流域ET与PET的年内变化总体上均呈先增大后减小的单峰型分布。(3)根河流域的ET值在空间上呈现流域上游高,中下游低的分布格局; PET值在空间上呈现西南>东北>东南的分布规律。(4)根河流域的生长期、完全冻结期、融冻期ET值均呈现增加趋势,始冻期ET值呈降低趋势,4个时期平均ET值差异性表现为生长期>融冻期>始冻期>完全冻结期。(5)根河流域多年ET值在不同土地覆被类型的大小为林地>草地>耕地>建设用地>沼泽地; 而PET的排序为耕地>建设用地>林地>草地>沼泽地。(6)根河流域蒸散量与降水量和气温呈显著正相关。研究结果对根河流域的蒸散量变化及其冻融作用对当地的影响有着重要的参考意义。     

黄淮海平原夏玉米需水量和缺水量时空分布特征

为提高黄淮海平原夏玉米的灌溉效率,优化农业资源配置,依据黄淮海平原27个站点70年的试验统计资料,在作物需水量模型、降雨频率分析、作物系数相关理论的基础上,分析不同水文年型夏玉米的需水量和缺水量(即需要补充灌溉的水量)的时空分布。首先,根据各代表点的多年降雨资料,利用皮尔逊—Ⅲ型曲线确定降雨频率分别为25%,50%,75%,95%的4种水文年型及其相应的有效降雨量;其次,利用Penman-Monteith模型计算参考作物需水量,并结合作物系数法估算作物需水量,进而求得在4种水文年型下夏玉米的需水量、缺水量和灌溉需求指数;最后,基于ArcMap 10.7软件对所得到的夏玉米各需水要素进行插值分析,直观地描述黄淮海平原地区夏玉米需水量、缺水量和灌溉需求指数的时空分布特征。结果表明,1951—2020年间,黄淮海平原夏玉米需水量的高值区分布受水文年型变化的影响不大,主要分布在平原中部呈带状分布的区域;缺水量与灌溉需求指数分布特征相似,高值区的范围随干旱程度的升高(水文年型由湿润到干旱)而扩大,且主要分布于平原中部偏北的区域;有效降雨量高值区主要集中在平原东南部,整体分布呈由南至北逐渐递减的趋...