石羊河流域平原区土壤入渗特性空间变异的研究

在野外原位入渗试验的基础上,建立了简化Philip入渗模型及其土壤转换函数,借助ARCVIEW软件生成了石羊河流域平原区土壤入渗特性参数的空间分布图,并分析了入渗特性的空间变异特征。研究表明,简化Philip入渗模型是点面转化中比较理想的模型,模型参数α的土壤转换函数可以简便地估算土壤入渗特性,两者的结合是研究大尺度土壤入渗空间变异的一种有效方法。     

湖南省汨罗市耕地土壤养分空间变异特征研究

土壤养分的空间分布特征是合理平衡施肥及实现特色优质农业的重要依据.通过对湖南省汨罗市耕地区土壤进行1:5万土地质量地球化学调查,分析了土壤的pH值、有机质(OM)、全氮(N)、全磷(P)、全钾(K)等养分要素,采用地统计学方法与GIS相结合的方法对土壤养分要素空间分布特征及其变异规律进行研究.结果表明:汨罗市耕地区土壤整体呈弱酸性(pH值<7),有机质和氮含量相对富集;各项指标中磷含量变异系数最大,pH值的变异系数最小.地统计学方法表明,钾的空间相关性极强,其余养分要素空间相关性中等,空间变异程度依次为:K>pH>N>OM>P.综合分析成土母质、土壤类型、土地利用类型等因素,GIS空间分析解析出了土壤养分空间分布规律:有机质与氮空间分布情况相近,呈现出西部和中部城区分布较高,其余地区较为均衡;pH值与磷在地域上呈一定的均匀分布;钾分布具有较强的规律性,中西部含量较高,向东南逐级递减.     

典型岩溶峰丛洼地坡面土壤水分空间变异性

采用网格法测量典型坡面上旱季（12月）和雨季（5月）的表层(0~5 cm)土壤含水量,以地统计学方法分析其空间变异性,结果表明:（1）与单一土地利用坡面相比,人为扰动强、土地利用多样的岩溶峰丛坡地表层土壤含水量表现为坡上未被扰动的自然植被区明显高于坡下人为改造的区域;旱季时坡地林地表层土壤平均含水量（32.8%）明显高于位于坡下的梯田空闲地（24.2%）、梯田橘园（20.0%）、梯田菜园（22.0%）、坡地裸地（23.5%）;雨季时,坡地裸地（30.2%）和梯田橘园（32.1%）有明显增大,梯田空闲地（17.8%）剧烈减小,坡地林地（32.2%）土壤含水量依然最高;（2）旱、雨季整个坡面上空间结构比分别为21.0%、8.7%,表现为雨季的空间相关性更好;旱、雨季表层土壤含水量变异系数分别为20.1%和31.7%,属中等程度变异;雨季表层土壤含水量的变程（77.5 m）显著高于旱季（8.0 m）,雨季的土壤含水量具有较好的空间变异结构;（3）裸岩周围空间的土壤含水量随与裸岩的距离增大而减小,梯田石坎周围空间的土壤含水量随与梯田石坎的距离增大而递减。      

土壤呼吸作用和全球碳循环

土壤呼吸作用是全球碳循环中一个主要的流通途径 ,导致土壤碳以CO2 形式流向大气圈。全球土壤中碳贮存量的增加有助于缓和人为CO2 的进一步释放 ,而土壤CO2 的流失则显著地加剧大气CO2 的升高和增强温室效应。文章简单评述了土壤呼吸作用、大气CO2 升高、全球温度升高三者之间的关系 ,并提出 :改进的管理实践能减少农业土壤中CO2 净流失 ,增加有机碳贮存。减缓土壤呼吸作用的一项简单措施是减少土壤耕作。土壤扰动最小的耕作实践称为免耕作。实践证明 ,当实施免耕作时 ,土壤有机质的流失明显降低。     

彭州市水田土壤有机质近25年时空变异特征

采用地统计学与GIS相结合的方法,分析了彭州市1982年至2007年25年间水田土壤有机质含量的时空变异特征。研究表明,彭州市水田土壤有机质含量总体明显提高,平均含量从25.65g/kg变为33.04g/kg,等级由Ⅲ级变为Ⅱ级含量;就空间分布上分析,水田土壤有机质分布格局发生明显的改变,其含量的相对高值区从东南转向了中部,相对低值区从东北转向了西南,水田土壤有机质含量增加区域占94.2%,而减少区域占5.8%。     

高寒草甸区典型景观单元土壤养分空间变异性研究

应用GIS技术和地统计学空间内插法,对黄河源区达日县跨热洼尔玛流域高寒草甸小流域典型景观单元土壤有机质、全氮和全磷的空间分布特征进行了研究.结果表明: 高寒草甸土壤养分(全氮、有机质、全磷)最佳拟合模型为球状模型;在小流域尺度范围内,土壤养分空间变异性依次为: 全氮＞有机质＞全磷;其中高寒草甸土壤全氮含量具有强空间变异,块金系数(C0/(C0 C))为23.5%,有机质和全磷属于中等空间变异,其块金系数(C0/(C0 C))分别为35.9%、41.7%;全氮、有机质和全磷的有效变程分别为2 133 m、1 412 m和1 239 m.区域土壤养分影响因素分析显示: 不同植被覆盖下土壤有机质和养分的积累和平衡状况存在差异,其空间变异主要受海拔、地形、坡度、植被、根系分布状况等因素影响.     

喀斯特峡谷区不同经济林地土壤水分变化特征——以贵州花江示范区为例

选择喀斯特高原峡谷关岭—贞丰花江示范区为研究对象,在2018年5-9月采用土壤水分传感器对0~40 cm土层的土壤含水率进行监测,以分析花椒地、金银花地、火龙果地3种不同经济林地土壤储水量的季节变化特征及土壤含水量的剖面变化特征。结果表明:（1）3种经济林地土壤储水量随着降雨的季节变化明显,与降水随时间的变化趋势一致,但在时间上滞后于降水量。在观测期内不同经济林地0~40 cm土层土壤储水量表现为火龙果地（478.97 mm）>金银花地（372.64 mm）>花椒地（322.15 mm）;（2）随着土层的加深,含水率总体呈增加趋势,观测期火龙果地、金银花地、花椒地的土壤含水率分别为35.97%、27.36%、23.55%,整体变异系数分别为9.64%、19.53%、24.27%,火龙果地为弱变异,花椒地和金银花地为中等变异。火龙果地的持水效果最好,金银花地和花椒地次之,因此在贵州省花江喀斯特高原峡谷区的石漠化治理过程中可适量种植火龙果以达到生态恢复效果,并推动当地产业发展。      

土壤入渗特性的空间变异性及土壤转换函数

以在杨陵一级阶地上进行的入渗试验为基础,利用多重分形和联合多重分形方法,研究分析了土壤入渗特性在多尺度上的空间变异性及与土壤物理特性的相关性,并在此基础上建立了土壤入渗特性的土壤转换函数。研究表明:土壤入渗特性具有多重分形特征,观测尺度上,稳定入渗率、前30 min累积入渗量的空间变异都主要由粗粉粒和粘粒含量的空间变异造成。在多尺度上,稳定入渗率的空间变异受土壤容重、粗粉粒和粘粒含量的空间分布影响显著,前30 min累积入渗量的空间变异受粗粉粒和粘粒含量的空间分布影响显著,与观测尺度上的影响因素相同。基于联合多重分形分析建立的稳定入渗率的土壤转换函数的计算误差较小,前30 min累积入渗量的土壤转换函数的计算误差较大。     

土壤水力特性空间变异的试验研究进展

土壤水力特性的空间变异是影响土壤中水分及溶质运移动态的主要因素.70年代以来国内外有关学者就土壤水力特性空间变异进行了大量的试验研究,通过对试验结果分析,得出了许多可供参考的结论,如水力特性空间变异尺度随研究区域尺度的增大而增大,且两者呈一定的比例关系,大多数水力特性遵从对数正态和正态分布,这些结论对于研究区域溶质(污染物)的迁移动态以及区域水盐动态预报十分重要的参考价值.     

农田大尺度土壤水空间变异试验研究

为了解半干旱地区农田大尺度土壤水空间变异性特征,文章利用传统统计学和地统计学方法对清水河平原105个土壤剖面的6个水平层面的土壤水分进行了分析。发现旱作农田土壤水垂向分布与灌溉农田有较大区别。同一置信水平和精度要求下,同一深度上旱作农田土壤含水量观测试验的合理取样数目明显高于灌溉农田;深层的合理取样数目明显高于浅层。区域土壤水具中等偏弱空间相关性,土壤水高值区与灌溉区具有一致性。结果表明:在半干旱地区,农田类型(灌溉与旱作)是影响农田大尺度土壤水空间变异的重要因素,多年灌溉农田土壤水空间变异性弱于旱作农田;区域土壤水空间变异性浅层弱于深层;土壤水空间分布与农田类型具有一致性。     

土地利用对溶丘洼地土壤容重、水分和有机质空间异质性的影响——以南洞流域驻马哨洼地为例

为了探究溶丘洼地土壤空间异质性及其影响因素,本文以驻马哨溶丘洼地为研究对象,利用经典统计学和地统计学的方法,从不同土地利用、坡度、坡向、土壤深度分析土壤容重、水分及有机质的空间异质性。结果表明:（1）土壤有机质为强变异,变异系数为0.71,容重和水分变异系数分别为0.15、0.11,属中等变异,土壤容重和水分呈极显著负相关,和有机质呈显著负相关,相关系数分别为-0.609、-0.581;（2）块基比介于0.78~0.97,随机部分引起的空间变异程度较大,空间自相关较小,且模型拟合较好。（3）耕地土壤有机质、水分含量最低,容重最大,而灌木土壤反之;（4）北坡土壤容重高于南坡,变异系数小于南坡;而土壤水分、有机质低于南坡,变异系数高于南坡。从不同坡位、坡向的比较中,皆体现了土地利用对土壤空间异质性的影响。在土地利用作为主要因素的影响下,驻马哨洼地土壤水分、容重、有机质由随机部分引起的空间变异增加,空间自相关减小。      

黄土丘陵小流域地形和土地利用对土壤水分时空格局的影响

采用1982～1985年和2002年两个时段的定点观测数据,系统分析了小流域尺度地形和土地利用类型对土壤水分时空格局的影响.结果表明:1)土壤水分变化特征为所有年份农地土壤水分都最大,灌木林地和荒草地较低,林地居中;不同坡向间以阴坡土壤水分最大;而不同坡位间以坡中部土壤水分最大.受降雨和植被耗水的影响,所有土地利用类型中土壤水分在整个生长期表现为降低型.2)在年尺度上表现为干旱年份土地利用类型和坡向对土壤水分的影响较大;而在湿润年份,其影响程度减弱;坡位在干旱和湿润年份对土壤水分的影响都较小.湿润年份,降雨量的增大弱化了地形和土地利用类型对土壤水分时空格局的影响;而干旱年份正好相反.3)在季节尺度上表现为在生长季节的中后期,土壤水分的变异格局主要受坡向影响;而在生长季节的中期,主要受土地利用类型影响;坡位在整个观测时段内影响都较小.4)在不同土壤层次方面特征为土地利用类型对0～20em层次影响较小,而对其他4个深度较大的层次(20～100cm)影响较大,并且5个层次中以40～60cm层次的差异最大;坡向对5个层次土壤水分的变异格局均有明显影响,并呈现随着深度的增加,其影响减弱的趋势;坡位对5个层次的土壤水分变异格局影响均较小.     

河南南阳盆地东南耕区表层土壤养分地球化学综合评价及影响因素

为了全面加强河南南阳西南耕区土地资源的利用、开发和管理工作,充分了解当地土壤的养分状况,通过实地调研、样品采集、实验分析等手段对研究区内各乡镇耕地土壤的pH值及养分(TN、TP和K)的空间分布特征进行研究,讨论不同土地利用方式下pH值及养分数据之间的差异及其各自的影响因素。半方差分析结果表明,TP最佳拟合模型为指数模型,TN、pH值、K含量以及有机质为球状模型。研究区pH、养分均表现出较弱的空间相关性,反映其受到人类活动的影响较为强烈。研究区土壤pH平均值为5.44,偏酸性,总体上呈现南高北低的空间分布特征。养分等级评价显示:TN、TP、K含量较为丰富,而有机质较为缺乏,分别为分级标准中的Ⅲ级、Ⅲ级、Ⅱ级和Ⅳ级。土壤养分地球化学综合等级评价显示,全区养分等级总体上以中等为主,占总点位的69.1%,全区广泛分布。Pearson相关性分析发现研究区内土壤pH与有机质、TN弱负相关,与K显著正相关;有机质与TN表现为显著正相关,与K为负相关。不同土地利用方式下土壤各因子差异显著,旱地土壤pH值、TN、有机质以及K含量的平均值均小于灌木林地,而TP则相反。此外,区内作物调查显示玉米种植区平均pH值低于花生种植区。施肥方式、用量及种类、作物类型、土地管理、种植结构和土壤背景是造成全区养分及pH值分布差异的主要原因。     

中国东北地区20世纪末土地利用变化的土壤碳源汇效应

土地利用变化是土壤有机碳库变化的重要原因之一。文中选择中国东北地区,利用多目标区域地球化学调查数据,结合20世纪80年代和2000年土地利用数据,分析了不同土地利用方式下土壤有机碳密度分布特征,以及由于土地利用方式变化形成的土壤碳源汇效应。结果发现：（1）不同土地利用下土壤表层有机碳密度（SOCD）差异较大,沼泽地、有...     

Effects of land use on spatial patterns of soil properties in a rocky mountain area of Northern China

In the rocky mountain area of North China, soil fertility has decreased with severe soil and water losses under various land uses. Land use has been proven to affect soil fertility spatial distribution patterns at larger scales. However, less information is available about these effects in field scale plots. Soil samples were collected at 2-m intervals by grid sampling from an area (18?×?18 m) within three land use types (poplar woodland, rotation cropland with peanut and sweet potato, and peach orchard). Soil properties including soil particle composition, soil organic matter, total nitrogen (TN), nitrate nitrogen (NO₃ ^?-N), total phosphorus (TP), and available phosphorus (AP) were measured for each sample. The spatial variability and spatial pattern of the soil properties were assessed for the three contrasting land use types. NH₄ ⁺-N, NO₃ ^?-N, and AP in the peach orchard and NO₃ ^?-N in the poplar woodland exhibited strong variation (coefficient of variance >100 %). Other properties showed moderate variations. With annual plowing and fertilization, soil properties in the rotation cropland had less variability and greater spatial autocorrelated ranges. The spatial dependences of sand content, TN, NO₃ ^?-N, and SWC in both the peach orchard and the rotation cropland were weaker than those in the poplar woodland, but the spatial dependences of TP and AP in the peach orchard were stronger than those in either the rotation cropland or the poplar woodland. Human activities such as plowing, fertilization, and harvesting had obvious effects on the spatial variability and spatial pattern of soil properties.     

Deforestation effects on soil properties,runoff and erosion in northern Iran

Improper cultivation practices are seriously degrading native forest ecosystems in northern Iran. Hence, the objectives of this study are to compare selected soil properties, runoff amount, erosion and also introducing equations to predict the runoff and soil erosion in three types of land use (forest, garden and cultivated). A simple portable rainfall simulator has been set in 90 random points to create experimental rainfall. Result showed that changes in natural forest led to a significant clay, organic carbon of soil, total N and antecedent soil moisture decrease and sand, pH and bulk density increasing. The rainfall runoff experiments indicate that runoff content of the natural forest soils was 35 % and respectively 38.45 % higher than the garden and cultivated land soils .This result could be related to the higher antecedent soil moisture in natural forest compared with the other land uses. According to the obtained results, garden soil erosion and cultivated land was 1.351 and respectively 1.587 times higher than the forest. The correlation matrix revealed that runoff content was positively correlated with antecedent soil moisture, bulk density and silt, and negatively with soil organic carbon, total N and sand. Also, soil organic carbon, total N, clay and sand showed negative correlation with soil erosion, while there is a positive correlation between erosion and silt, bulk density, pH and antecedent soil moisture. The results of multiple linear regression showed that runoff in forest, garden and cultivated land can be predicted with correlation coefficient of 0.637, 0.547 and 0.624, respectively. The correlation coefficients of 0.798, 0.628 and 0.560 in equations indicate their moderate potential in simulating soil erosion.     

青木关岩溶槽谷流域不同土地利用类型土壤可蚀性分析

基于土壤实地采样和理化性质测试分析,采用EPIC模型K值计算方法,分析青木关岩溶槽谷流域的土壤理化性质、土壤可蚀性及其影响因子。结果发现:（1）青木关岩溶槽谷流域表层土壤（0~10 cm）可蚀性K值介于0.037 1~0.060 5之间,均值为0.048 5,中值为0.047 5,变异系数为10.71%,偏度和峰度值小于1;（2）表土机械组成中以粉粒含量为主,土壤质地属于粉壤土;有机质含量在13.98~52.24 g.kg-1之间,均值为29.20 g.kg-1;表土可蚀性K值与砂粒含量、有机碳含量呈极显著负相关,与粉粒含量呈极显著正相关,与黏粒含量呈负相关;（3）不同土地利用类型下的表土可蚀性K值以裸土地最大,为0.058 3,耕地次之,为0.053 4,其次为园地、荒草地和竹林,分别为0.048 3、0.047 8和0.046 9,针阔叶混交林最小,为0.0427,分别存在显著差异（P＜0.05）,变异系数介于2.7%～6.1%之间;受人类活动影响强烈的裸土地和耕地是本地区主要的泥沙策源地,恢复植被能有效提高土壤抗蚀能力;（4）不同土地利用类型土壤剖面K值均值为耕地（0.056 3）显著大于荒草地（0.051 6）与林地（0.048 1）（P＜0.05）,荒草地与林地K值间差异性不显著;K值剖面分布一致表现为0~35 cm相对较小且变化较大,土下35~60 cm随着深度的增加而增大。      

湿润亚热带典型白云岩区不同土地利用的土壤CO2浓度特征及其影响因素

以中国南方岩溶施秉世界自然遗产地杉木河流域的子流域——黄洲河岩溶小流域为研究区,对3种不同利用方式土地（林地、旱地、水田）中的土壤CO2浓度进行为期一年的观测,并采集土壤样品,分析其理化性质。结果显示:（1）不同土地利用方式下土壤CO2的年平均浓度为:水田（21 008×10-6）>林地（9 038×10-6）>旱地（5 660×10-6）;（2）一年中林地与旱地的土壤CO2月浓度曲线与月均气温曲线的变化形态具有相似性,年变化规律总体上表现一致:1-7月土壤CO2浓度逐渐升高,8月浓度达到峰值,分别为16 157×10-6和13 458×10-6;（3）水田土壤CO2浓度在1-3月逐渐下降,3月出现最低值11 727×10-6,3-12月逐渐升高,8月开始波动升高,在10月达到峰值（29 993×10-6）;（4）白云岩区土壤CO2浓度有显著的季节变化规律（夏秋高、冬春低）;（5）气温、降雨对林地和旱地土壤CO2浓度有显著影响,而对水田土壤CO2浓度影响不显著;（6）土壤有机碳含量的差异对土壤CO2浓度有一定影响,且土壤pH增高,其土壤CO2浓度也随之增大。      

岩溶区土壤有机质空间变异性分析

采用GIS和地统计学研究土壤有机质（SOM）的空间分布、影响因素和预测是指导农业生产、环境治理和土壤碳储计量的重要手段。基于广西马山县北部岩溶区表层土壤 (0~20 cm)的441个SOM数据,建立普通克里格(OK)、回归克里格（RK）,以及结合辅助变量的地理加权回归克里格(GWRK)、残差均值（MM_OK）和中值（MC_OK）均一化克里格的5种模型,并比较其预测精度,旨在探讨岩溶区SOM制图中地统计学方法的适用性。结果表明:（1）SOM的变异系数为37.30%,属于中等空间变异;（2）岩溶区SOM空间变异受土地利用方式、土壤类型和地形因子等因素共同影响,SOM高值区分布在西北部、西部和东部等石灰土分布的岩溶区和水田,低值区位于北部红水河沿岸的冲积土地带;（3）RK、GWRK、MM_OK和 MC_OK对SOM解释能力均较优,可用于岩溶区SOM预测制图。结合辅助变量因子的GWRK预测模型能有效消除空间变异因素的影响,克服岩溶区SOM含量的空间非平稳性,从而提高SOM含量模型的稳定性和精度,同时MC_OK模型能提高预测的准确度。      

土地利用结构与生态过程

本文从土地利用与土壤水分、土地利用与土壤养分、土地利用与水土流失3个方面系统讨论了土地利用结构与生态过程研究的现状和特征,指出:1)土地利用结构对土壤水分的影响涉及生态系统、坡面、小流域和区域等系列尺度,土地利用的分布及景观特点影响土壤水分的时空变异;2)土地利用对土壤养分的影响表现在土地利用的镶嵌格局影响土壤养分的分布和迁移,土地利用的变化可以引起土壤养分的变化;3)土地利用与水土流失关系密切,土地利用的改变能够减少或增加径流和土壤侵蚀.尺度不同,土地利用与水土流失的机制也不尽相同.土地利用结构与生态过程的研究,还需要注重大尺度和多尺度上的综合研究.