江西省耕地土壤有机碳空间变异的主控因素研究

准确地获取省域尺度下土壤有机碳空间变异的主控因素对土壤碳调控以及全球环境保护具有重要意义。本文基于江西省2012年测土配方施肥项目采集的16 582个耕地表层(0~20 cm)土壤样点数据,探讨江西省耕地表层土壤有机碳空间变异的主控因素。运用普通克里格法、单因素方差分析与回归分析方法对比地形因子、耕地利用方式、成土母质、土壤类型、灌溉能力和秸秆还田方式对江西省土壤有机碳空间分布的影响。结果表明:(1)江西省土壤有机碳含量在5.22~40.31 g/kg之间,平均值为17.90 g/kg,变异系数为31.01%,呈中等程度的变异性。(2)经半方差分析,土壤有机碳的变程为30.6 km,空间自相关范围较小;块金效应值为12.49%,表明土壤有机碳空间变异受结构性因素影响大于随机性因素。(3)在空间分布上,高值区主要分布在萍乡市、新余市、南昌市、抚州市与景德镇市。(4)回归分析与单因素方差分析结果表明,地形因子、灌溉能力、成土母质、耕地利用方式、土壤类型和秸秆还田方式对土壤有机碳空间变异影响均显著(P0.05),但影响程度不一。秸秆还田方式对土壤有机碳空间变异的独立解释能力最高,为38.9%,是江西耕地表层土壤有机碳空间变异的主控因素。     

川北烟区土壤氮素空间分布特征及其主控因素

采用地统计学和回归分析方法,研究川北烟区土壤全氮(TN)和碱解氮(AN)的空间变异特征,并探讨了不同因素对其空间变异的影响程度,为改善土壤氮素环境提供依据。结果表明:川北烟区土壤TN与AN值分别在0.19~2.57 g kg-1和11.00~203.00 mg kg~(-1)之间,平均值为1.31 mg kg~(-1)和95.22 mg kg-1,均处于中等水平。土壤TN和AN块金系数分别为0.655和0.682,均属于中等空间自相关,变异主要受随机因素与结构因素共同影响。空间上来看,研究区域土壤TN和AN含量分布具有较好的相关性,相似度达到0.871。土类、亚类对TN、AN的独立解释能力分别是23.5%、22.1%和25.1%、22.4%;土壤质地可以独立解释11%和10.5%的TN与AN空间变异;土体结构对TN及AN空间变异的独立解释能力只有4.2%和1.9%;前茬作物对土壤TN及AN空间变异的独立解释能力最高,是引起川北烟区土壤氮素空间变异最主要的因素。     

徐淮黄泛平原土壤有机质空间变异特征及主控因素分析

土壤有机质含量是估算土壤碳储量、评价土壤肥力和质量的重要指标,精确估算土壤有机质含量具有重要意义.本研究在徐淮黄泛冲积平原西北部选取了一个24 km×24 km方形区域为研究区,按照套合采样方法,采集了168个耕作层土样,测定分析土壤有机质含量和机械组成,运用地统计学方法和GIS技术研究了徐淮黄泛平原区表层土壤有机质含量的空间变异特征,利用方差分析和回归分析定量分析了区域内土壤有机质空间变异的影响因素.统计结果表明,研究区土壤有机质含量为21.80-7.43 gkg-1,属中等水平,变异系数为34.08％,属中等变异强度;地统计分析表明,研究区具有强烈的空间自相关性,结构变异占主导作用,各向异性显著,在45°方向上变异程度最剧烈,土壤有机质呈条带状分布,自东北向西南呈递减趋势;方差分析和逐步回归分析表明,土壤机械组成是研究区土壤有机质空间变异的主控因素,能够独立解释空间变异的64.9％,其次是土地利用、成土母质、土壤类型,四个因子对土壤有机质空间变异的综合解释为74.6％.     

川北烟区土壤有效磷空间变异特征及主控因素

为明确川北烟区土壤磷素环境特征,采用地统计学方法和GIS技术研究了川北植烟土壤有效磷空间变异特征,并运用回归分析定量分析了区域内土壤有效磷空间变异的影响因素。结果表明,川北烟区土壤有效磷含量变化介于0.5~34.3 mg·kg~(-1)之间,平均值为11.72 mg·kg~(-1)。土壤有效磷变异系数为57.94%,属于中等变异程度;有效磷块金系数C0/(C0+C)为40.3%,区域内存在中等程度的空间自相关性,受结构性因素和随机性因素的共同作用且更倾向于受结构性因素影响。空间上,全区表现出由西南向东北方向递减,且多呈现片状分布。亚类、土类对土壤有效磷空间变异的独立解释能力分别为28.8%、26.1%,是结构性因素中的主控因子;土壤质地与p H的独立解释能力次之,分别为18.3%和17.5%;地形地貌的独立解释能力最低,仅为0.7%。本研究结果为川北烟区烤烟平衡施肥及种植规划提供了理论依据。     

江西省耕地土壤氮磷生态化学计量空间变异特征及其影响因素

基于江西省2012年测土配方项目采集的16 582个耕地表层(0~20 cm)土壤样点数据,探讨省域尺度下耕地土壤氮磷生态化学计量空间变异特征及其影响因素。运用相关性分析、回归分析、方差分析和普通克里格法分析了成土母质、土壤类型、耕地利用方式、秸秆还田方式和氮肥施用量对耕地土壤氮磷生态化学计量空间变异的影响。结果表明,土壤氮磷比(N/P)在0.28~13.63之间,均值为3.38,变异系数为45.56%,呈中等程度的变异。空间分布上,高值区主要分布在海拔相对较低或鄱阳湖平原地区,低值区主要分布在九江市。成土母质、土壤类型、耕地利用方式、秸秆还田方式和氮肥施用量对江西省耕地土壤N/P空间变异影响显著(p0.01),但影响程度有所不同。氮肥施用量能影响27.2%的土壤N/P空间变异,是引起江西省耕地土壤氮磷生态化学计量空间变异的主要因素。     

四川省仁寿县土壤有机碳空间分布特征及其主控因素

准确地获取区域尺度内土壤有机碳含量信息对土壤碳调控及全球环境变化具有重要意义。本研究基于野外实地采集的555个表层(0~20 cm)土样,探讨四川省仁寿县土壤有机碳空间分布特征及其主控因素。运用方差分析和回归分析对比了成土母质、土壤类型和土地利用方式对仁寿县土壤有机碳空间分布的影响。结果表明:研究区表层土壤有机碳含量为3.36~37.10 g·kg-1,平均13.46 g·kg-1,变异系数为48.87%,属中等强度的空间变异性。块金效应C0/(C0+C)为66.7%,空间分布受结构性因素和随机性因素的共同影响,总体呈现北高南低的趋势。土地利用方式和土壤类型对土壤有机碳的影响极显著(P0.01),而成土母质的影响不明显(P=0.256)。土类能够独立解释23.7%的土壤有机碳空间变异;亚类和土类的解释能力接近,分别为27.0%和27.1%,土壤亚类可作为探讨该区域土壤有机碳空间变化的最小土壤分级单元。土地利用方式能独立解释53.0%的土壤有机碳空间变异,远大于土壤类型,是研究区土壤有机碳空间分布的主控因素。     

菜地土壤养分的空间变异特征

通过地统计学、空间分析方法及结合农户施肥调查,对菜地土壤养分的空间变异特征进行研究。结果表明,农户施肥水平差别较大,整体上施磷相对过多,施钾相对较少,土壤OM、NH4+-N、P、K、Ca、Mg和S的变异系数在28.4%～69.2%之间。土壤各养分的空间变异结构有较大区别,土壤OM及NH4+-N的变异具有强烈空间相关性,土壤P、K、Ca、Mg和S养分含量的变异为中等空间相关性。土壤养分的等值线图显示,OM在空间的分布与土壤质地渐变规律相关,NH4+-N呈现南北向的带状分布,P、K、Ca、Mg和S趋于小块状分布。总的来说,施肥等人为因素加剧了土壤矿质养分的空间变异。     

长期定位试验地耕层土壤氮素空间变异性及其应用

采用地统计学与经典统计学相结合的方法,对中国科学院沈阳生态实验站长期定位试验地耕层土壤全N和碱解N空间变异性特征进行分析的结果表明,在30m×42m的田间尺度下土壤全N和碱解N在0～10cm和10～20cm两个层次的空间变异主要受结构性因子的影响,在135°方向的变异相对较强,说明观测试验地较为均一的田间管理使得随机因子引起的空间变异所占比例大大减弱。根据变异系数和分形维数分析结果,可以认定试验地能够达到长期定位监测的要求。相对误差为5%时采集17个和29个土样可分别达到95%和99%的置信水平,结合克里格插值得出的土壤N素空间分布图,可以确定更为理想的取样方案。     

县域农田土壤有机质空间变异及其影响因素分析

研究县域农田空间变异特征可以为培肥地力,增加作物产量提供指导。本文运用地统计学和 GIS相结合的方法,研究了四川省双流县土壤有机质的空间变异特征及其影响因素。结果表明： ①研究区域土壤有机质含量处于中等偏高水平,平均值为 29.72 g/kg,变异系数为 30.11%,属中等变异强度。②有机质变异函数的理论最佳模型为球状模型,块金值与基台值之比为12.67%,表明有机质含量具有强烈的空间相关性,空间相关距离为 91.10 km,普通Kriging插值表明土壤有机质含量呈现北部向东南部减少的趋势。③影响有机质空间变异的主要因素为土壤类型、地貌类型等结构性因子,而土地利用方式、施肥等随机性因子也对有机质空间变异产生重要影响,其中秸秆还田是有机质含量普遍升高的原因。     

胜利矿区土壤养分空间变异特征与影响因素

研究矿区土壤养分空间变异特征对矿区土地复垦与生态保护具有重要意义。选取胜利矿区土壤作为研究对象,基于地统计学和GIS技术分析土壤养分的空间变异性,并探讨地形因子和土地利用类型对其影响。结果表明:研究区土壤pH、有机质、速效氮、有效磷、速效钾平均含量分别为8.07、21.59 g/kg、82.91 mg/kg、8.21 mg/kg、257.34 mg/kg;除pH属于弱变异外,其他养分均属于中等强度变异;各项养分指标均具有一定的趋势效应。pH的最适模型是球面模型,有机质、速效钾的最适模型是线性有基台模型,速效氮、有效磷的最适模型是指数模型。pH、有机质、速效氮表现为中等空间自相关性;有效磷、速效钾呈弱空间自相关性。pH由中部向四周逐渐降低;有机质、速效氮高值区集中在西部高程较大的位置,低值区分布在受人类扰动较强的中东部;有效磷、速效钾没有呈现一定的分布规律。坡度、坡向、高程、地形湿度指数是造成土壤养分格局差异的主要地形因子;从土地利用方式看,采矿扰动是养分含量较低的重要原因,矿业用地养分含量显著低于耕地和草地。     

江西省耕地压力时空差异分析及预测

根据最小人均耕地和耕地压力指数模型,结合GIS软件,分析了1981年以来江西省耕地压力时空变化规律,并运用平滑预测理论,对2007-2015年人均耕地面积、最小人均耕地面积以及耕地压力指数进行了预测.结果显示:1981-2006年江西省耕地压力指数呈波动式上升趋势,耕地压力地区差异明显:未来9年内,人均耕地面积继续减少,耕地压力指数随之进一步增加,到2015年人均耕地面积将减少到0.0306 hm2/人,耕地压力指数随之达到1.61,耕地压力更加明显,粮食安全受到威胁.限制非农占用耕地、优化用地结构、增加复种指数、提高耕地效益,是降低耕地压力、减缓人地矛盾的有效对策.     

江西省油菜土壤碳氮磷生态化学计量学空间变异性及影响因素

运用经典统计学和地统计学分析方法,探讨了江西省油菜种植区土壤碳氮磷生态化学计量特征的空间变异性及影响因素。结果表明:江西省油菜土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)平均含量分别为16.99,1.44,0.50g/kg,土壤C∶N、C∶P和N∶P平均值分别为12.28,38.31和3.27,土壤总体C∶N∶P为33.86∶2.88∶1,整体处于相对较低水平,表现出中等程度的变异性和空间自相关性,其空间变异特征受到结构性因素和随机性因素的共同影响,但受结构性因素影响更大。从空间分布规律看,土壤SOC、TN和TP含量均表现出东北高西南低的空间分布格局。土壤C∶N高值区主要分布在赣北地区,分布面积较小,低值区主要分布在赣西、赣西北、赣西南以及赣东等地区。土壤C∶P与N∶P高值区零星分布在赣西南、赣东北等区域;低值区主要分布在赣西北及赣南地区。回归分析表明,成土母质、土壤类型、地形因子、气候条件、种植制度和氮肥施用量对研究区土壤C∶N、C∶P和N∶P空间变异特征有极显著影响(P0.01);成土母质对土壤C∶N、C∶P和N∶P空间变异的独立解释能力分别为16.6%,3.7%和7.0%,地形因子的独立解释能力分别为3.5%,2.9%和4.2%,种植制度的独立解释能力分别为9.7%,4.4%和7.6%,氮肥施用量的独立解释能力分别为3.9%,4.4%和7.6%,土壤类型和气候条件独立解释能力最高,分别为16.8%,5.1%,9.0%和13.4%,9.8%,15.2%,是调控江西省油菜土壤C∶N、C∶P和N∶P空间变异最主要的影响因素。     

江西省耕地的动态变化及驱动因子

利用江西省1990—2009年耕地变化数据以及社会经济资料,分析了该区域耕地动态变化的时空特征,并将主成分分析和多元线性回归分析相结合,揭示了江西省耕地数量变化的主要驱动力。结果表明,江西省耕地数量变化在时序上呈现出先减少后增加的趋势;在空间上区域差异性较大,不同时期各市耕地利用动态度波动较大;江西省耕地动态变化的主要驱动因子包括经济增长、社会发展和农业科技提高3个主要类别,总体上,耕地数量变化与人口、GDP、全社会固定资产投资、3大产业、耕地产出率以及农机机械总动力之间存在着显著相关性,在第1主成分中经济和人口两大因子是主要的驱动因素,第2主成分中农业科技进步是主要因子。     

江西省耕地利用与环境协调发展测度及提升策略

[目的]测度江西省2001—2015年的耕地环境效率,以此来衡量耕地利用与环境协调发展程度,并提出相应的改进策略。[方法]基于江西省2001—2015年11个地级市耕地投入产出的面板数据,运用松驰模型(slack-based model)方向性距离函数测度耕地环境效率。[结果](1)总体来看,江西省耕地利用与环境处于较为协调发展阶段,协调发展呈现"上升—下降"趋势;(2)各地市耕地利用与环境协调发展呈现出不同的状态和趋势。赣州市和九江市常年处于极不协调发展状态,是政府着力监管的重点区域。(3)各地市耕地利用与环境协调发展改进的潜力主要在于非期望产出的减少和耕地投入冗余的降低,且改进策略存在地区差异。[结论](1)提高耕地利用效率,减少耕地污染,改善耕地质量,倚重技术效率与技术进步的"内涵式"耕地利用模式转变。(2)设计和完善相关针对耕地面源污染薄弱环节的政策。(3)探索耕地休养生息制度。(4)各地市应有侧重地促进耕地利用与环境协调发展,并加强地市间的交流与合作。     

山东省南四湖流域耕地集约利用空间分异特征

在分析耕地集约利用内涵的基础上,以山东省南四湖流域28个县(市、区)为评价单元,采用熵值法、综合指数法和GIS相结合的方法对2011年该流域耕地集约利用空间差异进行了分析。结果表明,山东省南四湖流域耕地集约利用水平受区域自然、经济和社会条件的差异影响,具有明显的区域空间分异特征,表现为湖东低山丘陵区耕地集约利用水平明显低于湖西黄泛平原区;耕地集约利用水平不同的县(市、区),其提高耕地集约利用水平的措施也不相同。     

基于GIS和地统计学的甘肃省白龙江流域土壤氮素空间变异分析

[目的]分析甘肃省白龙江流域土壤氮素(全氮、硝态氮和铵态氮)空间变异规律,为土壤氮素管理与流域综合生态系统调控提供科学依据。[方法]采集0—20cm土壤氮素样点,室内试验得到样本土壤氮素含量,利用ArcGIS 10.2和地统计学方法等探讨研究区内土壤氮素的空间异质性和分布格局。[结果]土壤全氮、硝态氮和铵态氮都属于中等强度变异,变异系数范围在35%~90%之间;土壤氮素半方差模型的块基比在25%~75%之间,具中等强度的空间相关性,空间变异受到结构性因素和随机性因素共同影响;土壤全氮、硝态氮和铵态氮的最佳拟合模型均为高斯模型。总体上,土壤全氮和硝态氮含量主要由西北向东南逐渐降低;铵态氮含量整体分布表现为西北低,东南高的趋势。[结论]土壤全氮和硝态氮在不同土地利用类型和海拔高度间呈极显著或显著差异;土壤铵态氮在不同土地利用类型和海拔高度间差异不明显。