广西土壤有机质空间变异特征及其影响因素研究

基于广西第二次土壤普查的270个土壤剖面资料,结合1∶50万数字化土壤类型图、土地利用类型图和气象监测数据等资料,利用地统计学和逐步回归分析等方法对广西表层土壤有机质空间变异特征及其影响因素进行了探究。结果表明：广西表层土壤有机质平均含量为3.11±2.19%,变异系数为70.72%,空间分布呈北高南低的趋势。广西表层土壤有机质空间分布受到自然和人为因素的共同影响,土壤类型、成土母质、海拔、土地利用、气候和坡度6个环境因子对全区土壤有机质含量变异的综合解释能力为47.9%。其中,土壤类型是最重要的影响因素,能独立解释其变异的36.0%,海拔和成土母质分别能独立解释28.5%和15.8%。气温对广西土壤有机质空间分布的影响比降水量更加显著,从而造成了广西土壤有机质整体呈南低北高的趋势。同时,土壤有机质对气温的敏感性在一定程度上受到降雨量的制约。此外,研究区农业耕作管理等因素对土壤有机质的影响也不容忽视。     

黄河三角洲湿地土壤质量综合评价

将山东黄河三角洲国家级自然保护区湿地分为新生湿地、退化湿地、天然稳定湿地和耕作区湿地。采用土壤质量指数法,利用GIS技术,对黄河三角洲湿地土壤质量进行综合评价及土壤质量分区。结果可见,湿地土壤质量总体较低,土壤有机质和全氮含量平均值分别低于全国第二次土壤普查养分的分级标准6 g/kg和0.5g/kg,属于最差等级。土壤盐度和有效磷含量空间变异性很高(变异系数100%)。从14个土壤理化指标中筛选出全磷含量、全氮含量、盐度、铵态氮含量和全硫含量,构成最小数据集,用于计算土壤质量综合指数;耕作区湿地的土壤质量最高,新生湿地和天然稳定湿地土壤质量居中,退化湿地土壤质量最差。基于克里金(Kriging)空间插值,将研究区湿地的土壤质量分为4个区域,结果与4种湿地类型的分布基本一致。对于新生湿地,2012年的土壤质量综合指数高于2007年,表明土壤质量明显提升。     

宁夏盐池沙地3种植物群落土壤表层养分的空间异质性

采用经典统计学和地统计学方法,通过半变异函数及其模型、克里格局部插值估计、空间分布图及分形维数等对宁夏盐池沙地3种植物群落(牛枝子、牛枝子-黑沙蒿、黑沙蒿)土壤表层养分的空间异质性进行了研究。结果表明:0~5 cm土壤有机质、全氮、速效磷含量的空间自相关尺度分别是67 m、519 m、143 m;结构方差比分别为0.558、0.882、0.514,说明结构性因素和随机性因素在0~5 cm土壤有机质和速效磷的空间分布中共同发挥作用。全氮表现出较强空间自相关性,在空间分布上具有明显的结构特征,表明结构性因素在其空间总变异中发挥主导作用。空间格局图反映出0~5 cm土壤有机质、全氮含量表现为牛枝子群落较高,经牛枝子-黑沙蒿群落,含量逐渐减少,至黑沙蒿群落含量又有所增加;0~5 cm土壤速效磷含量表现为牛枝子群落和黑沙蒿群落含量较高而牛枝子-黑沙蒿群落含量较低的趋势。反映出研究区从牛枝子群落经牛枝子-黑沙蒿群落至黑沙蒿群落,植被从以草原种为主的群落,逐渐灌木化,植物群落结构组成由复杂到简单的过程,深刻影响了土壤养分的分布格局,导致了土壤“肥力岛”的形成和发展,又反作用引起研究区植物群落的进一步灌丛化,并逐步向沙漠化的方向发展的趋势。     

新疆昌吉州耕地开垦轨迹对土壤肥力变化的影响

定量刻画区域尺度耕地开垦轨迹（初始地类、初始土壤类型和耕作年限）对土壤肥力变化的影响,对指导区域农业施肥管理措施、提高农田土壤肥力具有重要意义。本文以新疆昌吉州为研究区,通过叠加5期土地利用数据来识别耕地开垦轨迹,基于1980年和2018年两期大量样点数据,分析耕地开垦前的土地利用方式和土壤类型以及开垦后耕作年限的差异对土壤肥力变化的影响。结果表明：① 1980—2018年间新开垦耕地面积的90.12%来源于草地,9.88%来源于未利用地。在此期间除碱解氮含量降低之外,其他土壤肥力指标含量均增加。② 高覆盖度草地被开垦会造成土壤有机质的损失,草地（高、中、低覆盖度草地）和未利用地（盐碱地和裸土地）被开垦会降低土壤碱解氮含量,增加有效磷和速效钾含量。③ 随耕作年限增加,土壤有机质呈现缓慢的增加态势并逐步趋于平稳;而速效养分含量短期内增加,当耕作年限达到中长期（19~28年）后趋于稳定或开始下降,存在阈值效应。④ 草地开垦造成的有机质损失在耕作年限达到中长期之后逐渐得以恢复。草地和未利用地开垦造成的碱解氮损失在耕作38年之后仍未得到恢复。⑤ 初始土壤类型为草甸土和灌漠土的现状土壤肥力较高,棕钙土和灰漠土的肥力较低。建议随耕地经营年限的增加,合理配比氮磷钾肥,改善重氮肥轻磷钾肥的现状,增加磷钾肥施用量,少量多次施用氮肥。     

基于遥感数据分析山西省土壤有机质空间分布

本文利用TM影像分析山西省土壤有机质含量的空间分布,将山西省根据地形地貌划分成四个区域,在对影像进行预处理后,利用SAS分别建立四个区域土壤有机质含量的反演模型,通过计算得到2008年山西省的耕地土壤有机质空间分布。结果显示,山西省的土壤有机质含量多数介于3.42g/kg~29.62g/kg之间,而且呈现出从北向南、从西向东逐渐升高的趋势。     

山坡土壤化学性质的空间变异影响

选取太湖源头和睦桥小流域为研究对象,通过90个点的土壤现场采样及室内化学性质分析,旨在揭示其空间分布规律及相关地貌影响.35个代表性采样点的分析表明,在山区小流域尺度上,多数点位土壤pH值介于4.03～4.62之间,近似正态分布,其空间变异较小,土壤全氮和全磷的空间变异居中,土壤有机质和碱土金属(钾、钠、镁、钙)的空间变异性最大.此外,土壤有机质和全氮还具有一定的空间关联性,相关性系数为0.49.地形地貌对土壤化学性质的影响程度不一:随高程增加,土壤中有机质和全氮的含量明显增加,而高程对土壤pH值、全磷及碱土金属的影响则较小;地形坡度对其空间分布的影响较小,而坡向对土壤养分的空间分布有显著影响,偏西及偏北方向的山坡中土壤有机质、全氮和全磷含量要明显高于偏东和偏南的山坡;最后,山坡曲率对土壤有机质的影响也很显著,发散型山坡以及凹型山坡的土壤有机质含量较高,沿山谷线一带土壤有机质的含量亦较高.     

云南陆良植烟土壤粒径分布及其分形维数空间变异研究

采用GPS定位技术,在陆良烟区采集土壤样品341个。采用经典统计学、地统计学和分形数学相结合的方法研究了土壤粒径分布及其分形特征的总体特征、空间变异特征,同时分析了土壤粒径分形维数与土壤颗粒组成及土壤养分的关系,以及土壤粒径及其分形维数的影响因素。结果表明,土壤颗粒含量及其分形维数在不同质地土壤间存在显著或极显著水平差异;粘粒含量和分形维数表现为轻粘土重壤土中壤土轻壤土,砂粒和粉粒含量则相反;土壤颗粒质量分形维数在2.524~2.928之间,平均为2.823;土壤颗粒分形维数与土壤粘粒含量呈极显著正相关关系,与粉粒及砂粒含量呈极显著负相关关系;土壤颗粒分形维数可直观地反映土壤粒径分布;土壤颗粒含量和土壤粒径分形维数均具有中等的空间相关性,其空间变异是由结构性因素和随机性因素共同决定的结果,变程仅为0.12~0.27 km,表明其空间自相关范围较小,空间分布主要呈东西向变化趋势,高低值区域分异和明显;土壤粒径分形维数D值与全氮、全磷、全钾、碱解氮和速效钾呈极显著正相关,与有效磷含量呈极显著负相关,土壤分形维数可用于表征土壤养分状况;海拔高度、有机质、土壤类型、地形、轮作模式均对土壤颗粒含量和土壤粒径分形维数有显著影响。     

基于定性和定量辅助变量的土壤有机质空间分布预测——以四川三台县为例

准确获取土壤性质的空间分布信息,是区域土壤资源优化利用和土壤环境保护的需要。以川中丘陵区三台县为案例区,运用人工神经网络模型,构建融合区域定性及定量辅助变量的空间预测方法,模拟三台县土壤有机质的空间分布格局。结果表明,研究区土壤有机质在4.20~47.60 g kg^-1之间,平均为17.97 g kg^-1;变异系数为36.89%,属中等程度变异。土壤有机质的块金值与基台值之比为0.742,变程为7.0 km,即空间自相关性较弱。不同土壤类型间有机质含量差异显著;土属的空间分布较土类能更好地揭示研究区土壤有机质含量空间分布格局的差异。除土壤类型因素的影响外,坡度、地形湿度及植被盖度是研究区土壤有机质空间变异的主要因子。融合土壤类型因素和地形植被因子的神经网络模型预测结果,比普通克里格法、回归克里格法以及神经网络结合普通克里格的方法,更符合研究区地学规律和实际情况;其预测结果的平均绝对误差、平均相对误差和均方根误差较其他3种方法均降低幅度显著。同时,该方法对极值有较好的预测能力。研究为复杂环境条件下准确获取区域土壤性质的空间分布信息提供了较可行的方法。     

橡胶园土壤养分精准管理合理取样数目的确定（英文）

实施合理的养分综合管理是提高橡胶树生产力的重要手段。养分精准管理的前提是详细了解橡胶园土壤属性空间分布特征。本文应用地统计学方法对海南典型丘陵区橡胶园土壤的全氮、有机质、速效磷和速效钾进行空间变异分析,结果表明在该尺度上橡胶园土壤养分属性均属于中等变异程度,但速效磷和速效钾的变异程度明显大于全氮和有机质。从土壤养分属性的空间分布特征来看,除了速效钾外,高程和修筑等高梯田明显影响橡胶园土壤性质的空间异质性。为了获得更好的取样精度,应沿着高程落差和垂直等高梯田方向上布置较多取样样点。应用克里格方法指导土壤属性的取样效率比传统统计学方法提高约2～5倍。     

基于GIS和地统计学的土壤养分的空间异质性研究:以红河县迤萨镇为例(英文)

云南红河哈尼稻作梯田系统是全球重要农业文化遗产保护试点之一。土壤养分是土壤肥力的重要标志,对遗产地土地的可持续利用具有重要作用。运用GIS和地统计学相结合的方法,对红河县迤萨镇的土壤p H、有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾的空间变异及分布特征进行了分析。研究结果表明,该区域内的土壤p H、有机质、全氮、碱解氮、速效钾显示出中等变异,其变异系数分别为12.54%、40.14%、40.00%、34.89%、50.48%;有效磷显示出强变异,其变异系数为102.13%;土壤p H、有机质、全氮和速效钾的理论模型为指数模型,有效磷的理论模型为球状模型;土壤全氮、有效磷和速效钾的空间分布状况主要受结构性因子的影响,p H、有机质和碱解氮的空间分布状况受结构性因子和随机因子的共同影响;Kriging插值图较为直观地描述了迤萨镇土壤养分的空间分布状况。通过对土壤各种养分的空间分布状况,对于及时调整施肥等农业管理措施具有一定的指导作用,是进行精准施肥研究的基础工作。     

基于环境相关法的土壤属性空间分布特征研究——以黄土丘陵沟壑区小流域为例

在横山县朱家沟小流域采集111个样点,分析土壤属性与地形因子相互关系,进行空间预测分析。结果表明:土壤密度与复合地形指数CTI显著正相关,土壤有机质与复合地形指数CTI、汇流动力指数SPI、沉积物运移指数STI显著负相关,全磷只与坡度β显著负相关。多元线性逐步回归模型对于土壤密度和有机质拟合较好,而对于全磷,预测结果较差;回归-克里格预测有效地减小了残差,消除了平滑效应,预测极差更宽,对于局部的变异及地形、土地利用的关系体现更为细化,提高了预测精度。     

松嫩平原玉米带土壤有机质和全氮的时空变异特征

采用地统计学和GIS相结合的方法,研究了松嫩平原玉米带1980～2005年间土壤有机质和全氮的时空变异特征.结果表明:去除异常值后,土壤有机质和全氮均符合对数正态分布,两个时期土壤有机质的平均含量分别为2.14%和2.54%,土壤全氮的平均含量均为0.12%.通过变异函数分析,两个时期土壤有机质和全氮均符合高斯模型,1...     

黑河中游临泽绿洲农田土壤有机质时空变化特征

土壤有机质是表征土壤质量的一个重要指标,持续稳定的有机质含量是土壤维持生产能力的基础。土壤有机质的动态演变可以表征土地利用和管理水平。结合地理信息系统,运用地统计方法研究了黑河中游的临泽县绿洲农田20多年来土壤有机质含量的时空变化特征。结果表明:(1)1982年0~20 cm耕层土壤有机质含量平均为12.78±4.38 g/kg,2008年平均为13.76±4.02g/kg;从1982-2008年,有机质含量总体有所上升。(2)两个时期的土壤有机质的实验变异函数值与理论变异函数拟合均较好;克立格插值和不同时期的有机质空间分布图叠加运算表明,由于人为活动的影响,土壤有机质的结构性空间变化程度有所减弱。(3)临泽县土壤有机质含量和变化具有一定的区域性特点:南部的山前平原地区土壤有机质含量较高,呈现上升趋势;中部地势低下的区域土壤有机质相对较高,由于农田面积扩大,有机肥供应不足而下降显著;北部绿洲与戈壁交错带土壤有机质偏低。总体来看,临泽县土壤有机质含量有所上升,但局部地区的有机质发生了下降。为了防止局部区域土壤有机质下降引起土壤退化,应该采取加大有机肥投入和实施秸秆还田等措施。     

黄土高原小流域土壤养分的空间分布格局-Kriging插值分析

本文应用Kriging空间内插法,分析了黄土高原大南沟流域土壤有机质以及全N、全P、有效N和有效P等4种养分含量的空间分布格局。结果表明:土壤有机质呈现出坡上部低于坡下部的规律,其含量低于05%所占的面积最大,以耕地分布的区域为主,较高含量(06～08%)则分布在农果间作地和林地的区域;土壤全N的分布格局与土壤有机质具有相似性,只是坡下部的全N含量高于坡上部的趋势较为明显;土壤全P含量相差较小为138%,不同全P含量的空间分布面积基本相等;有效N和有效P并未表现出土地利用和景观位置控制的分布格局,有效P的空间分布较有效N更为复杂。     

临泽绿洲农田土壤肥力质量时空变化特征

干旱区荒漠绿洲农田土壤肥力质量的研究是绿洲功能和生产力评价的一个重要方面。通过1982年和2008年临泽绿洲农田287个样点耕层土壤（0~20 cm）有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾数据,利用地理信息系统和地统计学分析手段,研究了26 a来土壤肥力质量的变化特征。结果表明,研究区土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾的含量为13.8 g·kg-1、0.81 g·kg-1、64.4 mg·kg-1、32.3 mg·kg-1、199 mg·kg-1,较1982年分别提高了13.5%、7.8％、9.3%、225.6％和26.8％;土壤肥力指标的变异性较大,变异系数均大于25%;模糊数学综合评价方法适合研究区土壤肥力质量评价,土壤肥力质量综合值由1982年的强度空间变异发展为中等空间变异;根据全国农业地力等级划分标准,研究区土壤属于4、5、6、7级,较1982年的土壤肥力呈上升趋势。土壤肥力综合值分布图可以为该区域土壤资源的合理利用提供理论依据。     

天山北坡高山林线分布的生态地理特征

综合利用多源遥感影像和实地勘察资料识别天山北坡高山林线分布格局,结合区域气象数据和土壤理化性质,分析天山北坡林线分布的生态地理特征。结果表明:①天山北坡林线分布高度大约在2 600～2 850 m,从西向东林线分布高度呈上升趋势,奇台至巴里坤段林线高度上升最为显著;伊犁河谷段与玛纳斯段林线垂直宽度较宽。②影响天山北坡林线分布高度的关键气候因子为生长季温度（如年生物学温度3.35 ℃,最热月均温10.49 ℃,生长季均温8.26 ℃）,特别是年生物学温度,能较好的指示天山北坡高山林线分布位置,且各气候指标均在全国均值范围之内,而影响巴音布鲁克地区森林发育的主要原因为冬季低温干旱。③伊犁林线过渡带和玛纳斯林线过渡带有机质、全氮及全磷的含量最高;酸碱性大致以阜康林线为界,向西呈酸性,向东呈碱性;土壤营养物质主要分布于表层（0～10 cm）,深层(30～80 cm)含量低且变化不显著,具有明显的“表聚现象”;下层土壤pH值从西向东逐渐由弱酸性向弱碱性过渡;电导率空间变异性较强,各层变化特征不显著。     

基于Geo-SOM方法的土壤环境调查数据库探索性分析（英文）

A model integrating geo-information and self-organizing map(SOM) for exploring the database of soil environmental surveys was established. The dataset of 5 heavy metals(As, Cd, Cr, Hg, and Pb) was built by the regular grid sampling in Hechi, Guangxi Zhuang Autonomous Region in southern China. Auxiliary datasets were collected throughout the study area to help interpret the potential causes of pollution. The main findings are as follows:(1) Soil samples of 5 elements exhibited strong variation and high skewness. High pollution risk existed in the case study area, especially Hg and Cd.(2) As and Pb had a similar topological distribution pattern, meaning they behaved similarly in the soil environment. Cr had behaviours in soil different from those of the other 4 elements.(3) From the U-matrix of SOM networks, 3 levels of SEQ were identified, and 11 high risk areas of soil heavy metal-contaminated were found throughout the study area, which were basically near rivers,factories, and ore zones.(4) The variations of contamination index(CI) followed the trend of construction land(1.353) forestland(1.267) cropland(1.175) grassland(1.056), which suggest that decision makers should focus more on the problem of soil pollution surrounding industrial and mining enterprises and farmland.     

沈阳城市应急避难场所的识别、空间格局与服务功能

以沈阳市为例,运用高分辨率遥感影像识别城市应急避难场所,采用空间插值、波段集统计等方法刻画应急避难场所空间分布及其与人口的空间匹配性,通过栅格成本分析和加权Voronoi图等方法测算空间可达性并划分其服务区范围。研究表明:(1)沈阳市应急避难场所分布呈现出"小集聚、大分散"的基本格局,与人口分布的空间匹配性差;(2)应急避难场所可达性表现出空间异质性,大型用地对整体格局起到主要塑造作用;(3)研究区域可划分为14个较为明确的应急避难场所服务区,不同服务范围在空间上存在大小、数量和构成上的差异。最后,从城市安全视角对沈阳市应急避难场所的空间布局提出优化建议,为政府部门决策提供科学依据与政策参考。