黄土高原丘陵区地形和土地利用对土壤有机碳的影响

土壤有机碳(SOC)作为土壤中重要的组成部分及植物生长的主要元素,在地球生态系统中起着举足轻重的作用,是全球环境尤其是气候变化的重要影响因素。以黄土高原王茂沟小流域为研究对象,通过间隔为150m经纬网格分5层采集0～100cm土壤样品,采集土壤样品包括4种地形(坡顶、坡上、坡中、坡下)和5种土地利用类型(坡耕地、林地、草地、灌木、梯田),共采集土壤样品1 540个,探讨地形和土地利用方式对黄土丘陵沟壑区小流域SOC含量和分布影响,并通过Kriging插值计算流域内SOC空间分布。结果表明,黄土丘陵第一副区王茂沟小流域在0～100cm土层中,SOC平均含量坡上(4.49g·kg~(-1))和坡中(4.30 g·kg~(-1))含量最高,其次为坡下(3.97 g·kg~(-1)),坡顶SOC含量最低(3.34g·kg~(-1));坡耕地SOC含量最低。林地(4.31 g·kg~(-1))、梯田(4.25 g·kg~(-1))、草地(4.12 g·kg~(-1))和灌木(3.82 g·kg~(-1))分别较坡耕地(3.47 g·kg~(-1))SOC含量增加24.2%、22.4%、18.7%和10.1%。表层SOC更易受到环境因子的影响,梯田等水土保持措施可明显固存深层(20cm)SOC。方差成分估计表明,土地利用、地形、深度以及土地利用与地形的交互作用对流域剖面SOC含量空间分布有着极显著的影响(P0.01),其中地形对SOC含量的贡献率最高(32.50%)。土地利用与地形的交互作用在各因子的交互作用中表现出对SOC含量变异解释度最高(7.4%)。流域SOC在空间上呈斑块分布,随着深度的增加,流域SOC的空间分布向均一性发展。研究结果为黄土区水土保持措施规划及退耕还林的固碳效益评价提供了科学依据。     

不同植被恢复措施下剖面根系与SOC的分布特征

根系是影响水土流失和土壤有机碳（SOC）变化的重要因素。在水土流失区,研究不同植被恢复措施下,根系生物量和土壤有机碳的分布特征对了解区域土壤碳循环具有重要意义。在水土流失严重的黄土丘陵沟壑区的燕沟小流域,选择地形条件类似的梁峁坡,采集了10种不同植被治理恢复措施下的剖面（0—100 cm）根系和土壤样品,研究了根系生物量和SOC在剖面的分布特征。结果显示:不同治理措施下的SOC呈现出灌木 > 乔木 > 灌草 > 草本的趋势,而根系生物量呈现出乔木 > 灌木 > 灌草 > 草本的趋势;SOC和细根生物量都随土层深度的增加呈对数递减趋势,但同一土层SOC和细根生物量的分布不一致,且根系比SOC的分布浅。     

雅安紫色土小流域土壤有机碳及碳组分分布特征

以四川省雅安市和平小流域紫色土为研究对象,研究不同侵蚀强度紫色土小流域土壤有机碳分布特征。结果表明:自小流域上部向下部土壤侵蚀强度逐渐降低,土壤有机碳含量逐渐升高,且下部与上部和中部相比差异性极显著（P<0.05）;小流域内同一坡面不同坡位土壤总有机碳及碳组分含量均呈现坡脚>坡顶>坡中这一分布特征。小流域内阴坡和阳坡在土壤总有机碳及碳组分含量上有显著差异,具体表现为阳坡<阴坡。小流域内不同土层深度土壤总有机碳及碳组分含量均随土层的加深而降低。研究土壤碳的空间分布规律对该区退耕还林还草工程具有重要的指导意义。     

坡向和坡位对小流域梯田土壤有机碳、氮变化的影响

坡向和坡位是影响土壤有机碳（SOC）和全氮（TN）变化的两大重要地形因素。研究其对小流域梯田SOC和TN变化的影响,对预测黄土高原地区坡改梯条件下土壤碳汇变化具有重要意义。本文以黄土丘陵沟壑区高泉沟小流域为例,区分东、西两种坡向,再根据海拔区分上（2220～2326 m）、中（2130～2220 m）、下（1938～2130 m）三种坡位,共采集213个土壤样品,研究坡向、坡位对梯田耕层（0～20 cm）SOC和TN的影响。结果表明,西向坡SOC和TN含量分别比东向坡高22.8%和13.6%（p0.1）,东西向坡的中、下坡位SOC和TN含量均大于上坡位。在西向坡,SOC含量下坡位（8.78 g/kg）最高,中坡位（7.82 g/kg）次之,上坡位（7.46 g/kg）最低;与上坡位相比,中坡位和下坡位的TN含量提高了12.1%,24.2%。在东向坡,SOC含量中坡位（7.15 g/kg）最高,下坡位（6.28 g/kg）次之,上坡位（5.37 g/kg）最低;与上坡位相比,中坡位和下坡位的TN含量提高了37.3%,29.4%。坡向与坡位的交互作用对流域SOC的空间分布影响显著（p0.1）。坡向、坡位对土壤碳氮比值（C/N）也有显著影响（p0.1）。这一结果对准确估算流域梯田SOC和TN的变化提供了参考。     

基于小流域松散固体物空间分布的泥石流堆积扇形态特征参数估算

以岷江流域上游地区的汶川县映秀镇附近5条泥石流小流域的SPOT遥感影像为基础,获取泥石流沟内“5·12”地震诱发的崩塌滑坡松散固体物质信息,并应用GIS技术对小流域内松散固体物分布进行空间分析,建立小流域松散固体物空间分布函数T(s)和相对空间分布函数F(x),计算其分布积分W和相对分布积分D,将积分值作为泥石流小流域松散固体物空间分布定量化参数,尝试应用于泥石流堆积扇的最大堆积长度L和最大堆积宽度B 的参数估算.结果表明:5条泥石流沟内松散固体物较多分布于流域高程中值以下区域;相对于泥石流沟沟口,其松散固体物更加集中在泥石流主沟道附近;引入小流域松散固体物空间分布定量化参数(W和D),泥石流堆积扇形态参数(L和B)的估算值在该区域逼近于实测值.     

三峡库区腹地流域类型与土壤侵蚀的关系

[目的]探讨三峡库区腹地流域类型与土壤侵蚀之间的关系,为保障该区防洪和生态安全提供依据。[方法]以三峡库区腹地中的开县、云阳县、奉节县、巫山县和巫溪县5个县作为研究区,基于遥感和地理信息系统技术,探讨小流域类型划分及其与土壤侵蚀之间的关系。[结果]研究区小流域类型可分为3种:(1)第一分水岭外已建坝小流域主要分布在800~1 200m,15°~35°的石灰岩分布区;(2)第一分水岭内小流域高程主要集中在300~800m高程带,15°~35°坡度段的泥页岩、泥岩及砂岩上,土壤侵蚀强度正在逐渐增加;(3)第一分水岭外未建坝小流域主要分布在800~1 200m,15°~35°坡度带的泥灰岩、泥岩上。[结论]第一分水岭外已建坝小流域其土壤侵蚀综合指数呈下降趋势,第一分水岭内小流域是需要重点关注和治理的地带,第一分水岭外未建坝小流域是进行水土流失治理的关键地带。     

基于环境变量的中国土壤有机碳空间分布特征

研究中国土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)的空间分布特征对SOC储量估算以及农业生产管理具有重要意义。以全国第二次土壤普查2473个土壤典型剖面的表层(A层)SOC含量为研究对象,探寻地形、气候和植被等环境因素对SOC空间异质性分布的影响;以普通克里格法为对照,利用地理加权回归、地理加权回归克里格、多元线性回归和回归克里格模型建立SOC空间预测模型;并分别绘制了中国SOC的空间分布预测图。结果表明:(1)SOC含量与年均降水量、年均温、归一化植被指数、高程以及地形粗糙指数呈极显著相关关系;(2)平均绝对估计误差、均方根误差、平均相对误差和皮尔逊相关系数等模型验证指标表明地理加权回归的预测精度优于其他模型,可以更好地绘制SOC在大尺度上的空间分布特征;(3)较高SOC含量主要分布在研究区东北部、西南部以及东南部,而西北部SOC含量普遍偏低。本文以期从大尺度上探讨土壤属性与环境变量之间的相关关系,为全国土壤属性的空间制图提供一定的解决方案和思路。     

小流域宏观布局的现状及发展对策

<正> 自70年代末提出小流域治理的概念以来,我国的水土保持事业进入了一个快速发展的时期.在第六次全国水土保持工作会议上,国家又确定了在“九五”期间建设1000条高产、优质、高效小流域的目标,这为今后小流域的建设指明了方向.小流域的宏观布局设置是关系到这一目标能否实现的关键.本文问题的提出,是基于在单元行政区划系统内,一般以地市或县为单位,以相应的水保主管部门为对象,科学、合理地在本区域进行小流域的宏观布局,从而使小流域的建设在整体上和个体上都达到高产、优质、高效的目标,实现最佳效益.1 小流域布设的现状和存在的问题当前,各地小流域从布局、选点、规划、设计到运行管理,正不断地走向科学化、标准化、规范化的轨道,但有些地方在小流域的宏观布局上,认识不够,方法简单,总体把握不住,主要表现是:(1)缺乏整体意识,布设零乱,功能不明确.     

红壤丘陵景观表层土壤有机碳空间变异特点及其影响因子

为探究景观尺度上土壤有机碳(SOC)空间格局与变异特点,选择典型红壤丘陵景观采样,分析表层SOC空间分布及其影响因子。结果显示红壤丘陵景观SOC平均含量为12.7gkg-1,变异系数为31.3%,属于中等程度变异;SOC半方差模型为指数模型,具有强烈的空间自相关性(块金/基台值为6.3%);SOC空间分布呈现明显的条带状和斑块状格局,与景观单元内地形和土地利用方式高度一致。SOC含量随高程和坡度的增加而降低;四类利用方式下SOC含量顺序为水田(16.0gkg-1)旱地(11.2gkg-1)果园(9.5gkg-1)林地(8.4gkg-1)。空间可视图显示利用方式对SOC含量的影响大于高程。研究表明利用方式和地形(高程和坡度)是亚热带典型红壤丘陵景观SOC空间变异的主要原因。     

安徽省皖南山区农田表层土壤有机碳空间变异及其影响因素——以宣州区为例

以安徽省皖南山区宣城市宣州区为代表,运用统计学方法、地统计学方法和GIS技术研究了农田表层(0~20 cm)土壤有机碳(SOC)含量的空间分布及其影响因子。统计结果表明:研究区SOC含量为7.69±3.07 g kg-1,SOC变异系数为39.88%,属于中等变异程度。地统计分析结果表明,研究区SOC半方差模型为球状模型,存在中等的空间自相关性,随机性因子和结构性因子对其空间变异的影响同样重要。SOC含量在空间分布上表现为由东北向西南递减,大致呈斑块状分布。地形、土壤颗粒组成和秸秆还田是影响SOC空间变异的主要因素。     

黄土高原沟壑区小流域土壤水分空间分布特征

以长武王东沟小流域为研究对象 ,研究了黄土高原沟壑区小流域的土壤水分分布特征。结果表明 :在王东沟小流域内 ,土壤剖面中 0— 2 m的土层经过一个雨季之后 ,土壤水分得到了部分的恢复 ;2 m以下土层 ,由于没有水分补给 ,相对比较干燥。该流域内农地的土壤贮水量高于草地 ,草地高于果园地 ,林地的土壤贮水量最低。而在同一地理位置 ,土壤的水分分布又受坡度、坡向、坡位、植被类型、植被密度和生物量的影响 ,表现出一定的空间变异特性     

滇中尖山河小流域不同土地利用类型土壤活性有机碳分布特征

土壤活性有机碳对土地利用方式最为敏感,定量分析不同土地利用方式对土壤活性有机碳分布特征的影响对流域的土壤碳循环研究具有重要意义。从滇中尖山河小流域坡耕地、荒草地、林地、园地4种不同土地利用类型角度,系统地分析了0—10,10—20,20—30 cm土层土壤有机碳（SOC）、微生物有机碳（MBC）、易氧化有机碳（EOC）及可溶性有机碳（DOC）的分布特征及其相关性。结果表明:不同土地利用类型下土壤SOC,MBC,EOC,DOC整体均表现为园地 > 林地 > 坡耕地 > 荒草地;4种土地利用类型MBC,EOC,DOC整体上随着土层深度的增加而逐渐降低,且主要分布在0—20 cm土层,在20—30 cm土层含量较低（低于30%）;4种土地利用类型下SOC和MBC,EOC,DOC呈极显著正相关关系,MBC,EOC,DOC两两之间也表现出极显著正相关。综上,退耕还林以及在荒草地种植人工林可作为提高土壤有机碳及活性有机碳含量的有效措施,并将在减少流域水土流失和面源污染、改善土壤质量、恢复土壤肥力等方面起到重要作用。     

浑善达克沙地踏郎再生沙障研究

踏郎属多年生豆科植物,在沙地缓冲区用踏郎建立沙障,控制流沙向内部蔓延。浑善达克沙地东缘小流域内广泛分布有斑状沙地。由于风水交互侵蚀作用,给小流域治理带来了极大的困难。采用踏郎再生沙障技术,可提高小流域内的固沙效益,加快斑状沙地的植被营造速度,为该地区水土保持生态建设提供科技支撑。     

江淮丘陵区农田表层土壤有机碳空间变异——以定远县为例

以安徽省江淮丘陵区农业大县滁州市定远县为代表,运用统计学方法、地统计学方法和GIS技术研究了农田表层(0~20 cm)土壤有机碳(SOC)含量的空间分布及其影响因子。统计结果表明:研究区2011年SOC含量为(10.96±3.63)g/kg,变异系数为33.12%,属于中等变异程度。地统计分析结果表明,研究区SOC半方差模型为指数模型,存在强烈的空间自相关性,SOC含量在空间分布上表现为由东至西先递减后递增,大致呈带状分布。土壤颗粒组成和秸秆还田是影响SOC空间变异的主要因素。     

闽北小流域综合治理的效益和体会

闽北是福建省水土流失新区.其特点是流失区分散、分布范围广,流失地类集中,程度较轻,流失发生时间短,60%处于发展阶段.根据这个特点,1985年,我市就提出从单一的点上治理转向推广以小流域为单元的综合治理,在我市的松溪县郑墩镇双源流域建立了第1个小流域试点,1986年又在延平区塔前镇西洋小流域建立了第2个试点,逐步形成了以西洋小流域为代表的"西洋小流域综合开发治理"模式,并很快在全市推开为闽北闯出了一条"水土保持发展生态农业致富之路".     

云南省土壤有机碳储量估算及空间分布

根据云南省第二次土壤普查资料,采用土壤类型法估算了云南省主要土壤类型的有机碳(SOC)密度和储量,并对云南省土壤有机碳密度的空间分布差异和影响土壤有机碳储量的主要因子进行了分析。结果表明,云南省0-20 cm土层平均SOC密度为59.77 t/hm²,SOC储量为2.30×10⁹ t;0-100 cm土层平均SOC密度为159.95 t/hm²,SOC储量为6.15×10⁹ t,占全国储量的7.28%,占全球陆地生态系统SOC储量的0.41%;其中SOC储量占前4位的土壤类型为红壤、黄棕壤、赤红壤、棕壤,不同深度下4者之和约占云南省总储量的60%。在土壤有机碳密度空间分布上,SOC密度分布最高的区域为云南省西北部和东北部地区,其次是西部的横断山脉和东部的云南高原地区,而以紫色土为主的中北部地区SOC密度则最低。由于降雨量、温度、海拔和土地利用类型的共同影响,导致了区域内的SOC密度分布不均,其中降雨量、温度和海拔等自然因素是影响SOC密度分布的主要因子。     

祁连山中段土壤有机碳剖面垂直分布特征及其影响因素

以2012—2013年调查的我国西北祁连山中段97个代表性土壤剖面为对象,分析了土壤有机碳(SOC)含量的剖面垂直分布模式,计算了1 m土体内各层次SOC相对含量及其与环境因素(年均降水、年均温度、海拔、坡度、坡向、NDVI)和土壤因素(颗粒组成、体积质量)之间的关系。结果表明:(1)SOC含量剖面垂直分布模式可分为均一分布型、表层聚集型、普通递减型、不规则分布型4个类型,SOC含量剖面垂直分布模式与选取的环境因素和土壤颗粒组成之间没有明显的关系;(2)SOC含量的变异较大,随着深度的增加从中度变异过渡到强度变异;(3)NDVI和年均降水是影响表层土体SOC含量的主要因子,而黏粒和砂粒是影响下层土体SOC含量的主要因子。     

长武王东沟小流域土壤墒情影响因素与分布特征

黄土高原一个小流域内,因坡向、坡度和小地形的明显地貌分异,导致土壤墒情分布的差异,进而影响土地生产力。本文通过不同地类、不同利用下35个测点实测资料,就小流域土壤水分性质、土壤墒情分类、墒情与地类的关系,影响墒情优劣的因素、林网墒情效应等方面阐述了小流域内土壤墒情分异的某些规律性。     

人工柠条灌丛行间距对荒漠草原土壤有机碳含量空间分布的影响

以天然荒漠草原(CK)为对照,在6m行间距(BD),3m行间距(MD),1.5m行间距(SD)人工柠条灌丛水平方向上按照灌丛根围、灌缘和灌丛间取样,垂直方向上按照0-10cm,10-20cm,20-40cm,40-60cm,60-80cm,80-100cm取样,系统开展土壤有机碳(SOC)空间分布格局研究,探讨不同行距人工柠条灌丛对荒漠草原SOC空间分布的影响。结果表明:4种样地SOC含量垂直方向分布格局均表现为先上升后下降,而且SOC含量在80-100cm土层最低,但是BD和MD人工柠条灌丛均以40-60cm土层SOC最高,而SD和对照样地在20-40cm土层最高,3种不同行间距柠条灌丛SOC主要存储于20-60cm土层中,天然荒漠草原SOC主要存储于0-40cm土层中,0-100cm土层SOC平均含量为SDMDBDCK,分别比对照高16.13%,14.64%和12.41%;水平方向分布格局为0-20cm土层3种柠条灌丛根围、灌缘、灌丛间的SOC含量低于对照,SD和MD柠条灌丛表层根围土SOC含量高于对照,20cm土层以下3种不同行间距柠条林根围、灌缘和灌丛间SOC均明显高于对照。上述结果说明,人工柠条灌丛能够增加荒漠草原SOC含量,随行间距的增大其增加效果减弱,垂直方向的增加效应集中在柠条灌丛20cm土层以下,同层相比水平方向增加效应表现为根围灌缘灌丛间,根围土增加效果最为显著,1.5m小行距柠条灌丛无论在水平方向还是在垂直方向上影响最大。     

坡耕地黑土有机碳空间异质性及其格局

在250m×100m研究区域上以10cm间隔网格采样,用地球同步技术卫星自动聚焦水准仪测定采样点位置及坡度,用重铬酸钾—硫酸容量法测定SOC含量。用地统计学理论(半方差函数及Kriging插值)对SOC数据进行分析,结果表明坡耕地SOC在不同方向上存在很大的空间异质性。不同土层SOC的空间相关性存在很大的差异,随着土壤深度增加空间相关性减弱,主要原因是土壤发生因素,尤其是地形因素起着决定性作用。施肥,纵向打垄及耕翻等土壤管理方式降低了SOC空间的相关性,使其随机性增强,SOC呈均一化方向发展。用克立格(Kriging)插值法绘制坡耕地SOC含量分布图,发现SOC含量与地形及土壤发生过程尤其是土壤再分布过程密切相关。坡肩部位侵蚀最为严重,SOC含量最低;坡度相似的坡顶和坡背SOC含量相近。就整个研究区来看,高含量的SOC转变为中等含量和低含量的SOC,充分揭示SOC在量上的变化机理。