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。     

小流域土壤有机碳密度空间变异特征的尺度效应研究

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Arc GIS空间分析工具相结合的方法研究流域内土壤有机碳密度的多尺度空间变异特征以及其影响因素。结果表明,土壤有机碳密度的空间变异性具有明显的多尺度效应,随着研究尺度的增大,土壤有机碳密度的块金系数逐级减小,小尺度下土壤有机碳表现为中等程度空间相关性;大、中尺度为强烈空间相关。结构性因素对土壤有机碳的空间变异作用逐渐增强,而同时削弱随机因素对其变异所产生的影响。地形因子与NDVI对土壤有机碳密度均有显著影响,大尺度的研究中,环境因子与有机碳密度的相关性由大到小表现为海拔坡度NDVI坡向;中、小尺度的研究则表现为NDVI海拔坡度坡向。     

高寒山区地形序列土壤有机碳和无机碳垂直分布特征及其影响因素

地形、生物气候条件具有明显差异的青藏高原约占我国陆地面积的五分之一,开展该地区土壤有机碳和无机碳分布特征的研究对于理解青藏高原土壤碳循环过程与陆地碳库的精确预测以及应对全球气候变化具有重要意义。研究选取位于祁连山中段的阴、阳坡地形序列土壤,分析了不同坡向间以及同一坡向内随海拔高度变化土壤有机碳和无机碳的垂直分布特征及其影响因素。结果表明:阴、阳坡有机碳含量均随土壤深度增加而下降,但阳坡下降的速率(66%~91%)明显高于阴坡(31%~77%);阴坡土壤中碳酸钙基本淋失,通体无机碳含量较低(5.0 g kg-1),阳坡B层土壤无机碳含量是A层的2倍,表现为明显富集。阴坡和阳坡1 m土体总碳密度相当(分别为16.1~33.9 kg m-2和11.8~32.8 kg m-2),其中,阴坡以有机碳为主(占总碳密度的82%~99%),而阳坡有机碳和无机碳密度变化均较大(分别占总碳密度的27%~81%和19%~73%)。因此,坡向是影响高寒山区土壤碳垂直分布和组成的重要因素。此外,降雨量和植被类型对地形序列土壤有机碳和无机碳含量的空间变异也具有重要影响:降雨量每增加1 mm,表层(0~20 cm)土壤有机碳含量增加0.4 g kg-1,而淀积层(40~80 cm)土壤无机碳含量下降0.2 g kg-1;植被类型在一定程度上影响了土壤有机碳的富集程度。本研究揭示了青藏高寒山区土壤碳循环及其碳库预测应充分考虑微地形对坡面尺度下土壤碳垂直分布、碳库组成和空间变异的影响。     

半干旱区县域农田土壤有机碳固存速率及影响因素——以甘肃庄浪县为例

通过对甘肃省庄浪县梯田土壤采样分析,结合第二次土壤普查及庄浪县耕地质量评价数据,估算梯田土壤固碳速率并分析其影响因素。结果表明: 1）该县农田土壤沟谷台地的有机碳含量最高,沟谷、 梁峁坡地次之,沟谷川坪地有机碳最低,不同地形有机碳含量差异显著（P0.05）; 2）80% 的样点土壤有机碳含量在6.0~11.0 g/kg之间,总体上020 cm农田土壤有机碳含量呈现正态分布,剖面有机碳含量从上至下呈逐渐递减规律; 3）现阶段庄浪县020 cm农田土壤有机碳密度为20.02 t/hm2,低于全国耕层土壤有机碳密度平均水平（33.45 t/hm2）,近30年020 cm 土壤固碳速率为C 63 kg /(hm2a),近5年固碳速率为 C 26 kg /(hm2a); 4）在半干旱区县域尺度上,地形部位可解释43%的有机碳变异性,有机肥、 坡向和田面坡度三者之和可解释47.1% 的有机碳变异性,土壤类型可解释9.9% 的有机碳变异性。综合分析表明,庄浪县农田土壤有机碳密度在过去30年间呈增加趋势,可能与庄浪县在60年代开始的大规模梯田建设和水土流失治理有关。     

菜地旱地交错分布区土壤有机碳和有效态微量元素的空间变异性—以山东寿光古城镇为例

基于GIS和地统计学方法,以山东寿光古城镇为例,分析了两种利用方式下（大棚蔬菜和小麦玉米轮作）表层（020 cm）土壤有机碳的空间变异特征及其影响因素,并分析了土壤有机碳含量与有效态微量元素含量之间的相关性。结果表明,研究区内大棚菜地有机碳平均含量高于小麦玉米轮作农田,两者变异程度均为中等,受施肥、温度、灌溉、翻耕等人为因素的影响显著。菜地耕层土壤有机碳的变程（749 m）小于农田（1460 m）,说明菜地有机碳空间变异程度高,这与菜地中施肥管理措施变异度更大有关。轮作区土壤有机碳空间分布模拟结果表明,研究区中部土壤有机碳含量较高,中东部和西部较低。大棚菜地土壤有机碳空间模拟结果表明,土壤有机碳较高值分布于研究区的东北、西北和东南区域,较低值分布在中西部北边位置。小麦玉米轮作农田中有机碳存储量与有效Fe、Cu、B含量呈极显著正相关,与有效Mn呈极显著负相关;菜地土壤有机碳与微量元素有效态之间的相关性不明显。     

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。     

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。     

黄土丘陵区人工柠条恢复为主小流域土壤有机碳空间变异性及其影响因素

柠条是黄土丘陵区人工植被恢复生态环境的重要树种。为进一步研究大面积种植柠条对小流域土壤有机碳空间分布的影响,选择人工柠条种植为主的宁夏固原市上黄村火岔湾小流域为研究区域,分析了其土壤有机碳的空间变异特征及其影响因素。基于野外取样和室内分析,利用地统计学和ArcGIS空间分析,分析了小流域0—40 cm土层土壤有机碳的空间分布与变异性,不同土地利用方式以及地形和整地方式等对其的影响。结果表明:(1)不同土地利用方式对小流域土壤有机碳含量有显著影响,表现为林地灌木地农地草地,分布范围为8.78～29.81 g/kg,变异系数为19.03%～21.80%,属中等程度变异。(2)小流域各土层有机碳的最优拟合模型均为球面模型,具有强烈的空间分布相关性,并以结构性因素引起的变异为主。(3)小流域土壤有机碳含量呈斑块状空间分布,以人工种植柠条为主的区域整体土壤有机碳含量较高。(4)坡位和整地方式对整个小流域土壤有机碳含量有显著影响(p0.05),地形对不同土地利用方式的有机碳含量影响不大,但整地方式对柠条灌丛地土壤有机碳含量有显著影响(p0.05)。研究结果总体说明,以人工柠条种植为主的植被恢复方式促进了黄土丘陵区小流域土壤有机碳的积累,但小流域土壤有机碳空间分布及其变异性也受土地利用方式及其坡位和整地方式的重要影响。在实际区域土壤有机碳研究中有必要将整地方式和植被类型相结合进行综合研究。     

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。     

川北山区坡耕地土壤活性有机碳对土壤侵蚀的响应

为探明侵蚀对坡耕地土壤活性有机碳的影响,利用137 Cs示踪技术,并结合土壤理化分析,研究了川北山区坡耕地土壤侵蚀所引起的土壤再分配对土壤有机碳与活性有机碳空间变异性的影响。结果表明,川北山区坡耕地土壤侵蚀是水蚀和耕作侵蚀共同作用的结果,强烈的耕作导致坡上部发生严重的土壤侵蚀;侵蚀对坡耕地土壤有机碳与活性有机碳分布影响较大,土壤有机碳与活性有机碳含量与137 Cs含量呈显著正相关,坡上部土壤有机碳与活性有机碳含量贫瘠,而在坡下部相对富集。因此,山区坡耕地土壤肥力的空间分布特征在今后的土地施肥管理中应引起关注。     

中亚热带森林土壤有机碳的海拔梯度变化

气候过渡区的山地森林土壤有机碳对气候波动的响应敏感,探讨气候过渡区森林土壤有机碳的海拔格局,是推演区域土壤碳库时空动态的关键内容。在南亚热带向中亚热带的气候过渡区江西九连山国家级自然保护区,根据不同土壤类型的海拔分布格局,沿海拔采集20个土壤剖面,分析土壤有机碳含量和土壤碳密度的海拔分布格局。结果表明：（1）不同土壤类型和深度均对土壤有机碳含量有影响,山地草甸土有机碳含量更高,有39.72 ± 19.14 g·kg-1,土壤有机碳主要集中在0 ~ 40 cm,深度分布表现出“表聚现象”;（2）不同层次土壤有机碳含量对海拔的响应方式不一,上层土壤对海拔梯度变化响应更敏感,上层0 ~ 40 cm土壤有机碳随海拔升高而增加,下层40 ~ 100 cm土壤有机碳含量随海拔升高而降低;（3）土壤碳密度为10.64 ± 0.72 kg·m-2,但不同海拔的土壤碳密度无显著差异。海拔对土壤有机碳含量分布产生影响,但随着土层深度增加,海拔对土壤有机碳含量的影响变小;而海拔对土壤有机碳密度格局无显著影响,并依此估算九连山自然国家级自然保护区森林土壤有机碳储量为1.426 ± 0.096 Pg。     

农业开垦对中国土壤有机碳的影响

以中国土种志资料为基础,分析了耕地和非耕地表层土壤有机碳含量的变异性,以及各大区域土壤有机碳含量在耕地和非耕地、水田和旱地之间的差异;同时结合非耕地有机碳含量和耕地面积数据,估算了由于耕地的开垦而导致的土壤表层有机碳贮量的变化。结果表明,耕地土壤有机碳含量的变异性小于非耕地,水田小于旱地;耕地土壤有机碳含量明显低于非耕地土壤,平均减少了51.5%,水田却明显高于旱地;水田和旱地的开垦分别导致土壤表层有机碳贮量减少了0.67,3.63 Pg,共计4.3 Pg。最后还分析了土壤有机碳库减少量的空间分布格局,探讨了东北和华北这两大区域土壤有机碳贮量下降程度最大的原因,是由于黑土、黑钙土、暗棕壤等富含有机碳的草原草甸和湿地土壤大量开垦以及耕作管理措施粗放所致。     

攀西植烟土壤有机质和全氮空间变异性研究

采用地统计学和GIS技术,研究攀西植烟土壤有机质和全氮空间变异特征及其影响因素,为烤烟种植规划及平衡施肥提供依据。结果表明,研究区植烟土壤有机质和全氮含量变化范围分别为5.00～59.63g.kg-1和0.40～3.16g.kg-1,变异系数分别为38.66%和39.26%,均具有中等程度的空间变异性。半方差分析表明,土壤有机质的块金系数为0.578,具有中等程度的空间相关性,其空间变异性受土壤类型、地形条件等结构因素和施肥、管理水平等随机因素的共同影响;土壤全氮的块金系数为0.221,具有较强的空间相关性,其空间变异性受土壤类型、地形条件等结构因素的影响。空间插值结果得出,北部有机质含量高于南部,东部全氮含量则略高于西部;研究区内有24.57%的区域土壤有机质处于较低水平,39.72%的区域土壤全氮含量属于较丰富水平。不同县域应针对各自不同海拔和土壤类型的养分现状,合理调控有机肥和氮肥的施用。     

近30 a玛纳斯县北部土壤有机碳储量变化

研究玛纳斯县北部土壤有机碳时空变异特征,可以为当地土壤肥力管理提供理论依据。本文采用地统计学和GIS相结合的方法,研究了玛纳斯县北部地区1980-2011年间土壤有机碳的时空变异特征。研究结果表明:研究区32a来1m深土体土壤有机碳密度和储量呈现增加的趋势,分别较1980年二次土壤普查时增加1.81kg/m2和7.7×106kg;2011年0～20、>20～60和>60～100cm土壤有机碳质量分数平均值为5.74、4.44和2.17g/kg;0～20cm和>20～60cm土壤有机碳含量符合正态分布特征,相应土壤有机碳变异函数理论模型分别符合指数和球状模型;0～20cm土壤有机碳和>20～60cm土壤有机碳均具有中等程度的空间变异性,土壤有机碳的空间分布受土壤母质、地形等结构因素和耕作、施肥等随机因素的共同影响并呈现出南部和东北部高,中部地区偏低的分布特征;>60～100cm土壤有机碳呈现出南部高北部低的空间分布特征。本文获取了玛纳斯县北部地区土壤有机碳时空变异特征,该结果对研究区域土壤肥力管理具有重要意义。     

农业开垦对中国土壤有机碳的影响

以中国土种志资料为基础,分析了耕地和非耕地表层土壤有机碳含量的变异性,以及各大区域土壤有机碳含量在耕地和非耕地、水田和旱地之间的差异;同时结合非耕地有机碳含量和耕地面积数据,估算了由于耕地的开垦而导致的土壤表层有机碳贮量的变化。结果表明,耕地土壤有机碳含量的变异性小于非耕地,水田小于旱地;耕地土壤有机碳含量明显低于非耕地土壤,平均减少了51.5%,水田却明显高于旱地;水田和旱地的开垦分别导致土壤表层有机碳贮量减少了0.67,3.63 Pg,共计4.3 Pg。最后还分析了土壤有机碳库减少量的空间分布格局,探讨了东北和华北这两大区域土壤有机碳贮量下降程度最大的原因,是由于黑土、黑钙土、暗棕壤等富含有机碳的草原草甸和湿地土壤大量开垦以及耕作管理措施粗放所致。     

南岭山地土壤有机碳及组分海拔梯度变化特征

  目的  为了解我国亚热带山地土壤有机碳及组分海拔梯度变化规律及影响因素。  方法  以南岭国家级自然保护区不同海拔（400? ~ 1650?m）山地土壤为研究对象,调查了土壤有机碳及组分在不同土层深度的分布及密度特征,分析了土壤理化因子的影响。  结果  （1）总有机碳、易氧化碳、颗粒有机碳、惰性有机碳含量在相对较高海拔土壤中的含量整体更高,并在针阔混交林土壤中出现最大值,而水溶性有机碳含量则在低海拔的沟谷常绿阔叶林土壤中最高。（2）有机碳及组分含量随土层深度的增加呈明显下降趋势,随海拔变化幅度最大的组分为水溶性有机碳,随深度变化幅度最大的为颗粒有机碳,不同组分占总有机碳的比例在不同海拔和深度上的变化规律有所差异。（3）南岭山地土壤有机碳密度范围为8.81 ~ 26.59?kg m?2,整体略高于与其位置相近的山地土壤,有机碳及组分密度随海拔变化趋势与各自在土壤中的含量分布规律较为类似。（4）pH、黏粒含量、全氮与有机碳及组分含量的相关性较好,RDA分析结果表明全氮、全磷与土壤含水率对有机碳及组分变化的解释量占比较高。  结论  南岭山地土壤有机碳及组分具有明显的海拔梯度变化特征,土壤理化性质是影响有机碳及组分分布的重要因素。     

东北红松阔叶林土壤有机碳空间分布异质性研究

红松阔叶林是北方森林系统的一种典型类型,在北方森林结构与功能中占有重要的地位。为了解红松阔叶林土壤有机碳空间分布规律,试验采用样线法调查了红松阔叶林土壤有机碳在剖面层次、坡向以及海拔高度方面的异质性。结果表明,红松阔叶林土壤有机碳存在明显的剖面、坡位垂直分异性和坡向水平分布异质性。随剖面深度加深有机碳含量逐渐减少,腐殖质层土壤有机碳对剖面土壤有机碳贡献率达44.2%~68.4%;土壤有机碳含量受山体坡位和坡向综合影响,阳坡腐殖质层和淀积层有机碳含量分布按坡位由高到低为:坡中部坡上部坡下部,而阴坡腐殖质层有机碳含量则在坡下部最高,坡中部最小;阳坡有机碳密度表现为坡中部坡下部坡上部,而阴坡有机碳密度随海拔升高呈显著下降趋势。     

成都典型区轮作与土壤特征类型对有机碳密度影响力比较研究

研究分析轮作制度与土壤特征类型对农田土壤有机碳密度变异的主导作用程度,对提高农田土壤固碳潜力具有重要意义。基于2010年在新都区和郫县采集的土壤样点数据,利用方差分析和逐步回归分析方法研究分析土壤特征类型(土壤质地、土壤亚类、成土母质)和轮作制度对成都平原典型区农田土壤有机碳密度(SOCD)变异的影响,比较土壤特征类型与轮作制度对土壤有机碳密度变异的影响力。结果显示:土壤特征类型和轮作制度均对SOCD的变异具有显著影响,特别是土壤质地类型,其中黏粒含量与各土层的SOCD之间均存在极显著正相关性(P0.01);与轮作制度影响力比较,土壤特征类型对SOCD变异性影响起主导作用,能够分别解释SOCD在0~40、0~20和20~40 cm土层变异性的35.9%、43.0%和16.8%;而轮作制度对SOCD变异性影响表现在0~40和0~20 cm土层,SOCD逐步回归解释能力在土壤特征类型基础上仅增加2.2%和4.5%,轮作制度影响力不足以改变土壤特征类型对区域土壤有机碳密度变异的影响地位。研究和揭示区域农田土壤有机碳密度变异及其驱动力,更应注重土壤特征的影响力,轮作制度影响力可以被忽略。     

武夷山不同海拔梯度毛竹林土壤有机碳特征及影响因素

以武夷山自然保护区的毛竹林土壤(海拔范围为250～1 500 m)为研究对象,选取5个海拔梯度的15块样地,分析了毛竹林土壤有机碳沿海拔梯度的分布特征,探讨了土壤有机碳含量与地形因子、土壤性质的相关关系,并构建了土壤有机碳的回归模型。结果表明:①武夷山毛竹林土壤有机碳含量变化范围为13.29～70.68 g/kg,且海拔500m土壤有机碳的分布具有明显的表聚现象;②同一海拔高度内,毛竹林土壤有机碳含量呈现随土层深度的增加而逐渐降低的趋势,且其降幅也随之变小;③同一土层深度的土壤有机碳含量大体呈现随海拔的升高而增加的趋势,而其增幅则随之变小;④不同土层土壤有机碳含量与海拔均呈显著或极显著正相关、与容重均呈极显著负相关,而仅表层(0～10 cm)土壤有机碳含量与坡度呈显著负相关;⑤土壤有机碳多元线性回归模型的拟合优度高于一元线性回归模型,不同因子组合对不同土层有机碳含量变异的解释量介于59%～83%。     

黄土高原沟壑区小流域土壤有机碳空间变异

通过对砖窑沟流域不同地貌部位62个点的取样分析,运用地统计学方法研究了流域土壤有机碳的空间变异性特征,初步探讨了影响空间变异的复杂因素。结果表明:流域内土壤有机碳非常低,存在土壤养分贫瘠化现象。各层土壤有机碳含量的变异为中等程度,该变异主要是由空间自相关部分引起的。同层次内,沟坝地土壤有机碳含量比梁峁地高。垂直剖面上,土壤有机碳含量随深度增加而减少,表层含量值明显高于下部各层,60cm以上含量值随深度增加递减迅速,60cm以下含量值变化不大。不同地貌部位剖面土壤有机碳含量的变幅是:在80cm以上,沟坝地明显大于梁峁地;80cm以下,二者大体相当。土壤有机碳含量在空间上的分异主要受土壤动植物在土体中的分布、土壤含水量、水土流失及人类生产活动等因素的影响。