东北黑土区近半世纪土地利用变化时空特征分析

东北黑土区作为世界四大黑土区之一,分布着肥沃、珍稀的黑土资源,它的保护和利用历来备受关注。土地利用/覆盖变化影响生态系统的结构、功能和健康,对实现土地资源的可持续利用具有重要意义。本文选取1970年、1995年、2010年和2020年四期土地利用/覆盖数据,应用土地利用转移矩阵、综合动态度、空间变化模型等方法分析东北黑土区近半世纪以来的土地利用变化时空特征,发现:①近半世纪以来东北黑土区建设用地、耕地及草地面积总体增加,湿地、林地及未利用地面积总体降低,地类变化主要集中于三江平原、松嫩平原西北部及西辽河平原地区;②各地类变化均以交变量占主导优势,存在大量空间位置转移;③土地利用程度呈逐年小幅增长的趋势,但仍低于全国水平,土地开发利用的潜力巨大。未来,应进一步研究东北黑土区土地利用变化时空特征、机制及其对生态环境、生态服务功能、碳收支平衡的影响,优化国土空间布局,实现“把黑土地用好养好”。     

基于CryoSat-2卫星测高数据分析南极海冰厚度的时空变化

利用卫星测高数据能够获取大尺度、长时序的海冰厚度信息。相较于北极,目前南极海冰厚度特别是近期变化信息仍很缺乏。基于2013-2018年的CryoSat-2卫星测高数据,采用最低点高程法和静力平衡方程模型反演了近6年逐月平均海冰厚度并分析其时空变化规律。结果表明：2013-2018年南极海冰厚度整体呈现先上升后下降的趋势,其中,2014-2017年年平均海冰厚度表现为快速变薄。南极较厚的海冰集中在威德尔海西南海域,最大值出现在该海域2014年的7月（6.27 m）。年平均海冰厚度在2017年达到最低值。南极海冰厚度的时空变化研究可为深入研究海冰变化与全球变化的关系提供参考。     

宁东北部 NDVI 时空变化及其影响因素

为探究宁东北部植被指数的变化及其影响因素,明确NDVI的时空变化规律及其与地下水位埋深、气温、降水量和蒸发量等水文气象因素之间的响应关系,应用MODIS NDVI数据结合同时期气象和区域地下水位埋深数据进行统计分析。结果表明：2000—2019年宁东北部植被指数整体呈现增长趋势（68.41%增长率）;区域内植被指数由东南向西北逐渐变大,西北部NDVI大于0.3的面积增加了15.63%;NDVI与气温和降水量呈正相关关系,与地下水位埋深和蒸发量呈负相关关系,在地下水位埋深为3～4 m时,植被指数达到最大。研究区植被指数变化受地下水位埋深和气候因素的共同影响,各因素对NDVI的影响程度表现为蒸发量>地下水位埋深>降水量>气温。     

祁连山森林覆盖区河川径流组成与时空变化分析

利用祁连山水源林生态系统定位研究站长期（２２ａ）观测资料,对其河川径流组成及时空变化分析表明,祁连山河川径流一个水文年可划分为枯水径流期,雪融水径流期和洪水径流雨３个时期。发源于祁连山高海拔森林覆盖区的河流均有混合补给型河流,水源补给主要有地下径流,雪融水径流,降水径流（地表径流,表层潜流,壤中流）和冰川融水径流,径流组成受水源补给影响,径流分配降受降水影响外还受到高山冰川,积雪和森林的影响,同时     

吉林中部黑土区土壤硒元素土壤地球化学研究

通过对吉林中部黑土区土壤和玉米植物中硒元素的地球化学研究,分析了元素Se在土壤--植物之间的转化--吸收机制。研究结果表明:吉林黑土区土壤中Se的含量为0.126~0.408μg/g,高于吉林省土壤元素环境背景值,略低于全国土壤元素背景值;吉林省黑土区土壤中Se的含量存在空间差异;土壤Se元素有效态转化程度较低,玉米对Se元素表现为极弱吸收;有效Se与土壤Se全量无密切关系,而有效Se与有效Ca、pH呈极显著的正相关;土壤中Cr、Fe、Mg、Mn、Ni和Zn有效量对Se转化有明显的负作用;玉米籽实中Se含量与土壤中Se全量、有效量、土壤pH值及其他元素有效量均无显著的相关性。     

东北典型黑土区有机碳遥感定量反演研究

利用多元逐步回归分析法,结合Landsat8 OLI遥感数据对该地区土壤有机碳进行定量反演.试验采集了164个土壤样品,通过3倍标准差准则对样品进行奇异点去除及数据集划分,其中120个样品作为训练集,44个样品作为验证集,建立土壤有机碳的多元逐步回归预测模型.结果表明：有机碳与Landsat8各波段反射率均显著相关;黑土有机碳光谱预测最优模型以倒数为自变量模型最优,决定系数R2=0.180,均方根误差RMSE=0.558,海伦地区适于Corg含量遥感反演,预测模型稳定性好,可以用于揭示黑土典型区Corg含量的空间分布特征.同时认为在不对土壤进行地面光谱测试的情况下,直接采用化学分析数据与遥感卫星相关联的方法预测模型拟合度有限,光谱对有机碳可解释性较低.     

35年来东北松辽平原耕地土壤全氮时空变化

1研究目的(Objective)作为土壤肥力的重要组成部分,植物生长对氮(N)的需求量很大。然而,土壤中过量的氮会导致土壤压实,富营养化,酸化和一系列污染问题。在我国,特别是在20世纪80年代实施家庭责任制之后,农田经常施用大量的氮肥。一旦N水平超过作物吸收和土壤固定的能力,可能降低氮利用效率,从而增加农业生产成本,并污染环境。因此对土壤中氮元素的研究就显得非常重要,研究土壤中全氮的时空分布有助于N污染的管理和预防。     

季节冻土区黑土耕层土壤冻融过程及水分变化

利用黑龙江省水利科学研究院水利试验研究中心综合实验观测场2011年11月-2012年4月整个冻结融化期的实测野外黑土耕层土壤温度和水分数据, 对中-深季节冻土区黑土耕层土壤冻融过程中冻结和融化特征分阴、阳坡进行了分析, 研究了冻融过程中不同深度土壤水分的变化情况, 并探讨了降水对不同深度耕层土壤含水量变化的影响. 结果表明:黑土耕层土壤冻结融化过程分为5个阶段, 历时164 d, 约5.5个月. 阶段I, 秋末冬初黑土耕层土壤开始步入冻结期; 阶段II, 黑土耕层土壤整日处于冻结状态, 阴坡比同样深度的阳坡土壤温度低; 阶段III为黑土耕层土壤稳定冻结期; 阶段IV, 黑土耕层土壤步入昼融夜冻的日循环交替状态, 冻融循环的土层逐渐向深部发展, 阳坡比阴坡融化得更深、更早, 阴坡比阳坡经历冻融循环次数更多; 阶段V为稳定融化期, 在融化过程不存在冻融交替的现象, 直到整个冻层内的土壤全部消融. 各深度位置阴坡土壤温度的最高值出现时间比阳坡晚约0.5 h. 经过整个冻结融化期后, 阴、阳坡各层土壤含水量均大于冻结前, 阴坡土壤含水量比阳坡整体偏低. 在整个冻结融化期, 阳坡地下1 cm、5 cm、10 cm 及15 cm处含水量最大值出现在地下5 cm; 阴坡的含水量整体趋于平稳且在融化期受降水影响明显.     

祁连山区1961—2014年冻融指数时空变化特征

冻融指数不仅对冻土研究具有重要意义,而且是反映气候变化的有用指标。利用祁连山区11个主要气象站点的逐日温度观测值计算了1961—2014年的年大气及地面冻融指数,分析了这些指数的统计与分布特征,并通过非参数Mann-Kendall检验法、Sen斜率估计法及相关性分析法分析了年冻融指数的时空变化趋势。结果表明：祁连山区近54年来冻结指数呈显著下降趋势,融化指数呈显著上升趋势,多年平均大气冻结指数、大气融化指数、地面冻结指数和地面融化指数大致分布在994.3～1 540.9℃·d、1 828.2～2 376.6℃·d、744.7～1 287.3℃·d、2 706.0～3 542.6℃·d之间;其气候倾向率分别为-6.5、6.5、-7.7、9.1℃·d·a^-1。从西北向东南方向,冻结指数表现出中部高,往东西方向逐渐降低的分布特征,而融化指数则相反;冻融指数除了受海拔和纬度综合影响外,还受台站地的坡向、周边地形、积雪深度以及人类活动等因数的影响。冻融指数时间序列的突变点发生在1994—1995年,与其气温的突变相对应;在突变点以后,大气和地面融化指数的增长速率和地面冻结指...     

东北黑土地中碳赋存形态分析方法研究

应用高频红外碳硫仪研究了东北黑土地中碳的赋存形态（全碳、有机碳）,实验优化了样品称样量、纯铁纯钨助熔剂加入量等测试条件.结果表明：当样品称样量在0.05 g、纯铁助熔剂加入量为0.5 g、纯钨助熔剂加入量为1.0 g时,黑土地中碳形态分析测试效果最佳.用该方法对有证土壤标准物质进行分析,结果均在不确定度范围内,测量值与标准值相对误差在-5.00%~+2.69%之间,相对标准偏差（RSD）小于6.29%.应用该方法与地质矿产行业标准方法（DZ/T0279.27-2016）对黑土实际样品进行比较分析,测试结果基本一致,此方法适合东北黑土地中碳的赋存形态分析研究.     

东北地区黑土退化地球化学指示与退化强度

利用东北地区土地质量地球化学调查数据,分析探讨了黑土不同退化类型的地球化学指标变化,并与20世纪80年代对比分析了黑土下降的面积和强度.结果显示,有机质下降和盐碱化是黑土退化的关键因素,在有机质缺乏区和碱性土壤区,土壤C/N值均小于10.0,且全氮、全磷、全硫、有机碳等指标间呈现弱相关性,而代表黏粒的铝、铁氧化物或指标与易被这些物质吸附的微量元素仍保持“生命共同体”特点.对比海伦及公主岭地区不同时期土壤锌、钼等微量元素含量,显示锌、钼等微量元素含量10年来均明显下降,表明在黑土有机质流失以及土壤盐碱化过程中土壤全氮、全磷、全硫以及锰、锌等营养元素在一定程度上随之流失.自20世纪80年代以来,松辽平原区土壤有机碳减少面积达54.45%,有机碳减少了131 Mt,其中向大气释放碳数量为26.2 Mt.在开垦相对较晚的黑龙江省,黑土有机碳下降程度最强,由北向南随着开垦程度增强,有机碳下降程度反而相对较小,体现随着开垦程度增强,有机碳不断趋于平稳的过程.通过统计及对比研究认为,在研究黑土退化及黑土开发保护过程中既要重视人为活动导致的土壤养分流失,也要重视黑土向强酸、强碱化发展的趋势.     

东北平原土壤碳库构成及其与土壤性质的关系

东北平原土壤碳库构成具有典型特征:土壤有机碳密度(SOCD)由西部盐碱化、沙化平原向东部低山丘陵增高的趋势,由南向北显示增高趋势,无机碳密度(SICD)具有由西部盐碱化、沙化平原向东部低山丘陵降低的趋势; 土壤碳库仍以有机碳为主,不同土壤类型中有机碳密度占总碳密度的56.14% ~94.03%,有机碳和无机碳所占比例差别较大; 有机碳与总氮呈明显的线性关系,无机碳与CaO呈较强相关性,二者与SiO2均呈较强的负相关性,表明土壤碳库受土壤组成及类型控制最为明显; 土壤质地、pH值及其他土壤性质对土壤碳库也具有较大影响,有机碳及无机碳含量与pH值关系的散点图表现为"马鞍型",但是形状存在微小差别,土壤无机碳含量受碱性条件控制更为明显。     

东北黑土地地球化学调查研究进展与展望

东北黑土地是世界四大黑土区之一,以高有机质和高肥力而著称,在保障国家粮食安全中具有举足轻重的地位.东北平原大地构造位置上属于欧亚板块大陆边缘活动带,经历了多期复杂地质作用和环境演化过程,逐渐形成如今的黑土地.黑土矿物组分主要包括伊利石、蛭石、高岭石和蒙脱石.黑土地被开垦后农田化过程中存在黑土退化、地质调查方法不统一、基础地质研究薄弱、综合研究不足等主要地质问题.目前主要通过土地质量地球化学调查、遥感等技术手段,已在黑土地质量状况、土地质量限制因子及其交互作用机理、黑土形成时代及其环境、黑土地关键带天-空-地一体化调查方法、富硒土地资源筛选等领域取得重要研究进展.今后地质工作者应在长观基地监测与国际联合公关、黑土地修复地质方案研究与实践、元素地球化学循环机制研究、黑土形成演化理论、土地资源“双评价”技术方法等方面加强探索及综合研究,确保黑土可持续利用.     

东北地区土壤有效硅的时空分异及其对芦苇植硅体形成的影响

在东北地区按温湿差异选取12个芦苇样点, 对其芦苇植硅体、芦苇中有效硅和土壤有效硅进行研究, 分析土壤有效硅对植硅体形成的影响, 对于植硅体形成机理和古环境重建具有重要意义。结果表明, 土壤有效硅含量和植硅体浓度在样点间存在明显差异。在芦苇的不同生长期, 土壤有效硅含量差异不明显, 芦苇中有效硅含量差异明显。7、8月时, 植株吸收的有效硅主要用于植硅体的形成, 植硅体浓度较高, 且易受到土壤与芦苇有效硅含量比值的影响。9、10月植硅体浓度较低, 可能由于成熟期芦苇叶片中硅含量较少而形成较少植硅体。土壤和芦苇有效硅含量的比值约为4时, 硅吸收方式可能从主动逐渐转变为被动。此外, 芦苇中多数形态的植硅体浓度和土壤与芦苇有效硅含量的比值呈负相关, 说明土壤有效硅含量的变化对芦苇植硅体的形成有着一定影响。