祁连山排露沟流域土壤有机碳空间变异性研究

为研究小流域尺度下土壤有机碳的变异规律,运用地统计学方法对研究区0—10,10—20,20—40 cm土壤有机碳含量的空间变异性进行了研究。结果表明:流域内不同土层有机碳含量属于中等强度变异,具有强烈的空间自相关性;土壤有机碳含量在0,135°方向上空间变异程度明显,空间分布的各向异性显著;克里格插值结果显示流域内阴坡土壤有机碳含量明显高于阳坡,高海拔区域土壤有机碳含量高于低海拔区域;不同土层间,土壤有机碳含量均表现为青海云杉灌丛草地,表明不同植被类型对土壤有机碳含量和分布有着重要影响。土壤有机碳含量的空间变异性特征,与土壤性质、地形因子等结构性因素有关,为研究祁连山小流域土壤信息差异性的测量和描述提供科学依据。     

杭州湾南岸土壤有机碳空间异质性研究

应用地统计学与地理信息系统相结合的方法,研究了杭州湾南岸慈溪市域内不同土层(0～20、20～40、40～60、60～80、80～100、0～100 cm)的土壤有机碳含量空间变异特征。结果表明:研究区各土层土壤有机碳平均含量变化范围为3.49～7.95 g kg-1,变异系数介于54.51%～67.34%之间,属中等程度变异;地统计分析得出块金效应变化范围为0.141～0.372,表现为较强空间自相关性;自表层至底层最优半方差模型依次为高斯、指数、指数、高斯和球状模型;Kriging插值结果显示各土层土壤有机碳含量自滩涂向内陆呈递增趋势,其中0～20 cm土层土壤有机碳含量呈平行于海岸线的带状分布;土壤有机碳含量随剖面深度增加呈递减规律;不同土地利用方式和不同围垦时期均增加了土壤有机碳的空间变异性。从研究结果看,慈溪市土壤有机碳空间异质性主要由结构性因素引起,研究结果可为了解杭州湾南岸土壤有机碳分布特征提供参考。     

高寒草甸典型小流域雨后土壤水分空间变异特征

利用地统计学的Kriging空间内插法研究寒区典型小流域雨后土壤水分空间变异及分布情况;分析了0～50 cm土壤层的平均土壤水分与剖面土壤水分的空间分布特征。结果表明：0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm和40～50 cm五层土壤水分和流域平均土壤水分最佳拟合模型为球状模型;在小流域尺度范围内,五层土壤水分具有中等空间变异性,其块金系数为43.7%、58.9%、53.0%、71.6%和68.1%,流域平均土壤水分的块金系数为38.4%,0～10 cm1、0～20 cm、20～30cm三层土壤水分相关度明显小于30～40 cm和40～50 cm两土层土壤水分,说明表层土壤水分受降雨因素干扰明显,而深层土壤含水量相关性比较稳定。通过分析,得出雨后流域土壤水分空间分布主要受水分入渗、地形、植被覆盖、海拔等因素的影响。利用半方差函数分析得出流域土壤水分的有效变程在938～1469 m之间,40～50 cm土层土壤水分变程最大,为1469 m;10～20 cm土层土壤水分变程最小为938 m。通过确定半方差函数、比较变量的空间变异性及空间变异程度,得出在小流域内土壤水分半方差函数模型总体上拟合效果较好。     

水力侵蚀对砒砂岩区土壤有机碳空间变异性的影响

以侵蚀剧烈的砒砂岩区为研究对象,应用地统计学Kriging插值法准确描述水力侵蚀下土壤有机碳空间动态迁移过程来探究侵蚀与碳平衡的关系并为有效治理砒砂岩区坡面水土流失提供科学的参考。结果表明：（1）降雨前后各土层有机碳均随着土层增加而减少,表现为中等变异、空间自相关均为正相关且0—10 cm土层自相关性最大。降雨后0—20 cm土层有机碳含量减少而20—40 cm土层增加,且各土层变异程度均较雨前减弱。（2）降雨前后土壤有机碳分别与高斯模型,球状模型较为拟合,且变程值均随土层增加而增大。降雨前后0—10 cm土层表现均为强烈空间相关性且雨后结构比增大,而10—40 cm均为中等相关性雨后结构比减小。（3）降雨后空间异质性减弱斑块面积变大,总体表现为同一土层坡上侵蚀坡下沉积,而不同土层下0—20 cm土层表现为侵蚀,20—40 cm土层表现为沉积。（4）降雨前后土壤有机碳均与黏粒呈现较显著正相关,其中降雨前0—10 cm土层有机碳与黏粒为极显著正相关,降雨后各土层相关性增强均为极显著正相关。但降雨前后土壤有机碳与粉粒相关性均较小且不显著,与砂粒则基本表现为负相关。     

鲁中南药乡小流域林地土壤有机碳空间分布特征

土壤有机碳库是全球碳循环和气候变化研究的核心内容,以鲁中南山区药乡小流域林地土壤为研究对象,应用地统计学和GIS技术,研究林地土壤有机碳的空间异质性分布特征。结果表明:1)土壤有机碳和全氮、全磷质量分数随土壤层深度增加而减小,土壤有机碳质量分数在0~10和10~30 cm土层之间差异极显著;全氮和全磷质量分数在0~10和10~30 cm土层之间差异显著。2)0~10 cm土层的有机碳质量分数与全氮质量分数、海拔呈极显著正相关,与全磷质量分数呈显著正相关;在10~30 cm土层有机碳质量分数与全氮质量分数、海拔呈显著正相关。3)土壤有机碳质量分数的半方差函数模型属于高斯模型,0~10 cm土层有机碳质量分数具有强烈的架构化区域模式;10~30 cm土层有机碳质量分数表现为中等强度的空间自相关性。4)土壤有机碳质量分数是流域的东部和西北部较高、中南部较低;有机碳质量分数分布由东部和西北部向中南部递减,基本与药乡小流域DEM趋势一致。5)0~10 cm土层的土壤有机碳质量分数分形维数较小,土壤有机碳空间格局较简单;10~30 cm土层的有机碳质量分数分形维数较大,土壤有机碳空间格局较为复杂。不同方位的土壤有机碳质量分数分形维数表明,东-西方向是药乡小流域林地土壤有机碳分布的优势格局。     

博尔塔拉河流域土壤有机碳的空间结构分析

利用描述性统计分析和地统计分析,对博尔塔拉河流域0—20cm深度土壤有机碳的空间分布特征进行了研究。结果表明:博尔塔拉河流域土壤有机碳符合正态分布;半方差函数分析表明,博河上部和下部有机碳较好地符合高斯模型分布,中部有机碳符合线型模型分布。块金值与基台值的比值表明博河上部土壤有机碳含量的空间相关性很弱,说明随机性因素(如施肥、耕作措施、种植制度等各种人为活动)引起的空间变异起主要作用;中部和下部土壤有机碳含量表现为中等空间相关性,表明结构性(如气候、母质、地形、土壤类型、自然因素等)因素和随机因素共同起作用。Kriging插值表明:(1)博尔塔拉河流域土壤有机碳的空间分布特征主要以斑块状为主,基本与耕地分布相吻合;(2)全流域最大值出现在下游,可能与耕作模式以及河流从上游携带大量营养物质,通过灌溉在下游土壤沉淀累积有关;(3)博乐市周边土壤有机碳含量最低,这可能主要与博乐市周围为城市和工业用地有关。     

小流域土壤有机碳含量的空间变异特征研究——以内蒙古赤峰市黄花甸子流域为例

选择内蒙古赤峰市敖汉旗黄花甸子流域为研究对象,运用地统计学和ArcGIS空间分析工具相结合的方法研究流域内土壤有机碳含量的空间变异特征以及地形因子对其的影响,旨在为半干旱区土壤碳库的研究提供参考。结果表明:研究区表层（0—20 cm）与全剖面（0—100 cm）土壤有机碳平均含量分别为7.54 g/kg和6.19 g/kg,二者块金基台比均较小,为22.77%～28.36%,说明流域土壤有机碳的空间变异主要是由结构性因素引起的,随机因素对其变异影响较小。地形因子对土壤有机碳的影响表现为:土壤有机碳含量随坡度的增加而降低;不同坡向土壤有机碳含量由高到低呈现出阴坡 > 半阴坡 > 半阳坡 > 阳坡的明显分布规律;土壤有机碳含量随海拔增加呈现先增加后降低的抛物线走势。     

黄土高原草地土壤有机碳分布及其影响因素

以黄土高原水平方向的4种主要草地类型为研究对象,分析了不同草地类型土壤有机碳(SOC)的分布特征及其影响因素。结果表明:土壤有机碳含量随土壤深度的增加而降低,其中0～20 cm土壤有机碳含量与20～40、40～60、60～80、80～100 cm有机碳含量差异显著。4种草地类型土壤有机碳含量分布规律:0～40 cm为高山草甸草原>典型草原>森林草原>荒漠草原,40～100 cm为高山草甸草原>森林草原>典型草原>荒漠草原;4种草地类型中各土层土壤有机碳含量最高的是高寒草甸,其空间变异最大,最小的是荒漠草原,其变异最小。黄土高原上高寒草甸草原、森林草原、典型草原土壤有机碳均集中分布在浅表层0～40 cm,分别占0～100 cm的71%、50%、46%,而荒漠草原各层分布较均匀;黄土高原土壤有机碳含量与海拔高度呈显著正相关(p<0.01);0～40 cm土壤有机碳含量与土壤含水量呈显著正相关(p<0.01);与全氮有极显著的正相关性,相关系数达0.984 3;与年均温呈极显著负相关(p<0.01),几种草地类型100 cm深土壤有机碳含量与年降水量无明显相关。     

黄土区不同土层饱和导水率空间变异与影响因素

为掌握黄土区区域尺度不同土层饱和导水率(K_s)空间分布特征,在典型黄土高原地区网格布设243个样点,获取0~10 cm、10~20 cm和20~40 cm土壤K_s及相关环境因子。采用经典统计学与地统计学方法,分析了K_s的空间分布规律、变异特征及影响因素。结果表明:(1)区域尺度不同土层K_s均呈中等程度变异,K_s随土层深度增加而逐渐降低,且不同土层K_s平均值表现为林地草地农地;(2)0~10 cm、10~20 cm和20~40 cm土层K_s半方差函数最佳拟合模型分别为球状模型、高斯模型和球状模型,且均具有强烈的空间自相关性;(3)气候、土壤、地形和土地利用方式是影响黄土区区域尺度K_s空间分布的主要因素,可作为模拟区域K_s空间分布状况的预测变量。     

丹江鹦鹉沟小流域坡耕地土壤属性剖面分布研究

在丹江鹦鹉沟小流域,利用土钻对坡耕玉米地不同深度的水分含量和养分含量进行了采样测定,应用传统统计学和地统计学的方法,对不同深度土壤属性进行了分析.结果表明:总氮和土壤有机碳的均值总体上表现为随土层深度的增加而降低;土壤水分含量则随土层深度的增加而增加;总磷随土层深度的变化不明显.总氮、土壤水分含量、土壤有机碳和总磷呈中等强度变异和强空间依赖性.在4个采样深度下,半方差模型对总氮、土壤水分含量和总磷在0-10 cm和10-20 cm的空间结构有很好的模拟精度;土壤有机碳的空间结构则较差,不能用半方差模型进行很好的模拟.经Kriging插值分析,总氮、土壤水分含量和总磷在0-10 cm和10-20 cm主要呈层状分布;从0-10cm到10-20 cm,总氮平均含量由0.598 g/kg减小为0.310 g/kg,土壤水分含量和总磷的平均含量则分别从12.988％,0.229 g/kg增大到15.439％,0.366 g/kg.     

喀斯特峰丛洼地次生林土壤有机碳的剖面分布特征

采用样方法研究了喀斯特峰丛洼地八角枫(Alangium chinensis)、盐肤木(Rhus chinensis)、黄荆(Vitex negundo) 3种典型次生林群落土壤有机碳（SOC）含量、密度的剖面分布特征。结果表明,土壤有机碳含量与土壤根系生物量呈极显著正相关;不同次生林群落060 cm土壤有机碳平均含量和密度不同,依次为黄荆八角枫盐肤木,盐肤木的碳含量显著低于黄荆和八角枫群落,碳密度显著低于黄荆;3种次生林群落土壤碳含量和密度都与土壤深度有较好的线性关系,随土壤深度的增加而降低,2060 cm各层次的差异不显著,但均显著低于010 cm土层;不同次生林群落土壤各层次碳含量和密度均表现为为黄荆八角枫盐肤木,其中盐肤木群落1040 cm 3个层次的碳含量及2030 cm的碳密度显著低于另外2个群落。由此可见,喀斯特峰丛洼地退化生态系统合理的植被恢复方式是促进该区域生态重建和碳贮存的关键。     

适宜超高压处理条件脱除大蒜臭味保持抗氧化和抑菌能力

为了提升大蒜头产品的品质,该研究将超高压技术应用于大蒜头产品处理中,探究了在200、300、400、500 MPa压力条件下处理10 min,大蒜风味物质,尤其是含硫挥发性化合物的变化,同时考察超高压对大蒜主要活性成分大蒜素含量、抗氧化和抑菌能力的影响.试验结果表明,超高压处理较于在95℃下60 s的蒸汽漂烫处理,不仅具有良好的杀菌作用,同时还可以去除大蒜中的刺激性风味,起到脱臭作用.大蒜经500 MPa处理后,主要蒜臭味嗅感物质二烯丙基二硫化物含量降低至30.69%,经过热处理的大蒜,二烯丙基二硫醚化合物则降低至54.68%,与超高压处理后的大蒜具有显著性差异(P<0.05).500 MPa处理后的大蒜中大蒜素浓度上升至0.079 mmol/L,高出热处理组具有显著性差异(P<0.05);铁离子还原能力较热处理组高出64.24%,具有显著性差异(P<0.05),1,1-二苯基-2-三硝基苯肼清除率高出热处理组28.68%,具有显著性差异(P<0.05);经热处理后的大蒜均丧失全部抑菌能力,而超高压处理后的大蒜对不同种的细菌仍具有一定的抑菌能力,对黑曲霉的抑菌能力与无处理组无显著差异.相关性分析结果显示,大蒜的抑菌能力与硫醚类化合物显著相关(r>0.884),与二烯丙基二硫醚、总酚含量未呈现显著相关,抗氧化能力未与硫醚类化合物含量、二烯丙基二硫醚、总酚呈显著相关趋势.研究结果为大蒜头产品的品质改良提供参考.     

灌区土壤盐分空间变异及多因素响应关系

[目的]研究土壤含盐量空间特征和分布格局,分析土壤盐分空间格局与地下水、土壤物理特性参数间的空间响应关系,为灌区盐渍化防控提供理论依据。[方法]以黄河南岸灌区吉格斯太灌域为例,网格化布点,分层采样测定土壤含盐量、表层土壤含水量、颗粒组成、干容重并换算热容量及导热率,同步监测地下水埋深及含盐量,采用经典统计方法和地统计方法分析土壤含盐量空间分布特征及其与物理特性和地下水等因素间的空间相关性。[结果]灌域处于非盐化—轻度盐化状态,土壤含盐量呈中等空间变异程度,总体呈现相对独立的随机分布,空间结构特征可以用高斯模型和指数模型描述。土壤含盐量与地下水埋深呈显著负相关,与地下水含盐量呈显著正相关,地下水埋深1.6 m区域发生轻度盐渍化风险较高。0—20 cm土壤含盐量与黏粒含量、容重、含水量、导热率及热容量显著空间正相关,相关范围约2～6 km;与砂粒含量呈显著空间负相关,相关范围约2～4 km。20—60 cm土壤盐分与0—20 cm土壤黏粒、砂粒含量、导热率、热容量及含水量呈显著相关,相关范围与土壤表层略有差异。[结论]黏粒含量较高,含水率较大,地下水埋深1.6 m的区域是灌域盐渍化防控的重点区域。     

崇明岛深层土壤有机碳空间分布及碳储存特征分析

对上海崇明岛开展5种不同种植类型(粮田、菜田、果园、生态林和湿地)1m深度土壤的碳普查,应用地统计方法分析其深层土壤有机碳含量的空间分布特征,研究不同种植类型对土壤有机碳分布和储存的影响,探明土壤碳循环规律。结果表明,崇明岛深层土壤平均有机碳含量为3.94g·kg~(-1),不同深度土壤有机碳含量在8.73~1.72g·kg~(-1),有机碳储量在2.30~0.47×10~6t,耕层土壤(0-40cm)有机碳储量占总量的65.14%。不同深度土层(0-20、20-40、40-60、60-80和80-100cm)有机碳含量空间分布图表明,各层土壤有机碳含量分布特征大致相同,仅湿地土壤有机碳含量在60cm深度以下相对其它种植类型有所提高。种植类型对深层土壤有机碳分布影响显著,土壤有机碳密度大小表现为菜田粮田果园湿地生态林,土壤有机碳储量则表现为粮田湿地生态林菜田果园。     

黄淮海平原旱作农田土壤有机质含量的空间分异特征

基于空间自相关理论,探讨黄淮海平原旱作农田土壤有机质含量的空间分布结构,以及有机质与土壤黏粒含量和容重的空间相关关系。结果表明：黄淮海旱作农田土壤不同土层有机质含量区域均值分别为20.11±6.46(0～10 cm),14.76±5.11(10～20 cm),9.96±4.14(20～30 cm),8.03±3.45(30～40 cm)g·kg^-1,分别处在三级至五级水平;0～20 cm各土层中,高值区域主要分布在太行山山前平原、山东引黄灌区等传统农业生产地带,以及河南南部和安徽北部的砂姜黑土区。随着土层深度的增加,有机质含量的空间分布结构趋于明显,10～40 cm各土层中,河北平原和鲁西北地区呈现LL(低-低)/HL(高-低)型分布特征;河南和安徽地区主要为HH(高-高)/LH(低-高)型,但不同土层的具体分布差异较大。有机质含量与黏粒含量之间存在显著的数理相关关系,与容重之间关系并不明显;有机质/黏粒含量和有机质/容重的双变量局部空间自相关类型中,LL/HL型主要分布在河北平原和鲁西北地区,其中HL型在0～20cm各土层中集中分布在太行山山前平原和山东引黄灌区...     

毛竹林土壤有机碳及微生物量碳特征研究

通过对湖南会同林区集约经营毛竹林地土壤有机碳和微生物量碳进行测定,结果表明,毛竹林地土壤(0-60 cm)有机碳和微生物量碳含量平均值分别为1.727%和551.84 mg/kg,不同土壤层次有机碳和微生物量碳含量差异极显著,其中,0-20 cm土层有机碳含量平均值为2.607%,分别是20-40 cm和40-60 cm土层有机碳含量的1.67倍和2.57倍;0-20 cm土层的微生物量碳占土壤总微生物量碳的58.9%,分别是20-40 cm和40-60 cm土层的2.69倍和3.08倍。不同季节间土壤微生物量碳有明显变化规律,即土壤微生物量碳含量1-7月份呈上升的趋势,7月达到最大值,8-12月份呈逐渐下降趋势;不同季节间有机碳含量差异不显著。毛竹林地土壤表层土壤微生物量熵为1.118 6%,与40-60 cm土壤层相当,略高于20-40 cm土壤层,说明毛竹林不同土壤层次有机碳积累强度相当。     

长期稻虾共作模式提高稻田土壤生物肥力的机理

  【目的】  长期稻虾共作是提高稻田肥力的有机生态途径。研究该模式对稻田土壤有机碳库和土壤酶活性的影响,为该模式的可持续应用提供理论依据。  【方法】  基于连续10年 (2005—2015) 中稻单作和稻虾共作的田间定位试验,于2015年10月中旬水稻收获后,按照0—10 cm、10—20 cm、20—30 cm、30—40 cm 土层采集土样,分析不同土层中总有机碳 (total organic carbon,TOC)、土壤微生物量碳 (microbial biomass carbon,MBC)、可溶性有机碳 (dissolved organic carbon,DOC)、易氧化有机碳 (easily-oxidized organic carbon,EOC) 和颗粒有机碳 (particulate organic carbon,POC) 含量,测定不同土层土壤水稳性团聚体中有机碳的含量,计算了土壤碳库管理指数,同时分析了与土壤碳、氮和磷代谢有密切关系的纤维素酶、蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性。  【结果】  1) 相对于中稻单作,稻虾共作显著增加了各土层中TOC、POC和DOC含量,增加30—40 cm土层中MBC含量以及10—40 cm土层中EOC含量;2) 稻虾共作显著提高了10—30 cm土层中土壤碳库管理指数,碳库管理指数在10—20 cm和20—30 cm土层中较中稻单作模式分别提高了52.7%和58.2%;3) 稻虾共作模式下,0—20 cm土层中小于0.053 mm粉–黏团聚体的有机碳含量显著高于中稻单作模式,而在20—30 cm土层各粒级团聚体的有机碳含量均显著高于中稻单作模式;4) 与中稻单作相比,稻虾共作土壤脲酶活性在10—20 cm土层显著降低了16.7%,而在20—30 cm土层纤维素酶活性显著提高了28.0%;5) 除DOC外,TOC、POC、MBC与纤维素酶、蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性均呈显著正相关。  【结论】  长期稻虾共作提高了稻田土壤有机碳及其活性组分含量,特别是提高了20—30 cm土层纤维素酶活性,促进了根茬等有机物的分解,提高了该层次各粒级团聚体内的有机碳含量,改善了土壤结构,加大了水稻根系的下扎深度,改善了固持速效养分的能力,从而提升了稻田土壤生物肥力。