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。     

基于地统计学的北运河下游土壤养分空间分布

通过对北运河下游土壤的取样,采用地统计的方法分析北运河流域农田土壤pH、碱解氮、有效磷、速效钾和有机质五种养分的空间分布规律,结合武清区土壤类型和其他的相关资料的数据进行分析,结果表明:土壤类型对土壤pH、有效磷分布有影响,对土壤pH影响尤为明显;北运河流域的水系对碱解氮、有机质空间分布影响较大,水系发达的区域含量明显高于水系不发达的区域;速效钾多是由其他因素引起。     

西宁曹家堡机场飞行区土壤养分特征的初步研究

通过对西宁曹家堡机场飞行区随机分区采集的土壤进行分析测定,阐明在经过严重人为扰动后的土壤养分特征。养分属性的变异分析表明：该机场飞行区的土壤除了pH值和全磷为弱变异外,有机质、全氮、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾均属中等变异;与机场附近的全国第二次土壤调查同类土壤养分均值比较,除pH值和全磷外,有机质和其他养分的均值明显低于机场周边,且差异显著;有植被覆盖地和裸露地土壤养分特征比较,除碱解氮外,前者的有机质和所有养分属性测试值都高于后者,前者pH值和全盐量较低,但方差分析结果显示,除全磷外,差异并不显著。     

山东青州市耕地利用方式对土壤养分状况影响研究

通过调查山东省青州市不同耕地利用方式间土壤养分数据,利用数理统计处理软件对土壤养分数据进行处理分析,对耕地利用方式与土壤养分状况之间的关系进行了系统探讨。结果表明,不同耕地利用方式对土壤中有机质、大量元素以及中量元素都有显著的影响。对有机质和大量元素的影响程度为碱解氮>有效磷>全氮>速效钾>缓效钾>有机质;对中量元素的影响程度为交换性钙>交换性镁>有效硅>有效硫;土壤中的微量元素除有效锌、硼在不同耕地利用方式间有差异性外,耕地利用方式的变化对有效锰、铜、铁以及氯离子均没有显著的影响。     

煤矸石山不同植被恢复模式对土壤养分的影响——以山西省河东矿区1号煤矸石山为例

对2009-2011 年山西省河东矿区不同植被恢复模式下土壤养分进行了检测分析,并对其环境影响因子进行了研究.结果显示：(1) 随着矸石山植被恢复年限的增加,煤矸石山地温显著降低,植物多样性增加,盖度和生物量不同程度提高.(2) 经过3 年植被恢复的矸石山土壤速效磷和速效钾的改良效果达到全国土壤普查3 级水平;恢复土壤碱解氮和有机质含量为11.94 mg·kg^-1和7.69 g·kg^-1,改良效果不显著.紫穗槐模式对土壤速效磷的改良效果较好;紫穗槐-高羊茅-紫花苜蓿模式有利于碱解氮的积累;高羊茅-紫花苜蓿模式对速效钾和有机质的改良效果最佳.(3) 矸石山坡度和地温与土壤养分呈显著负相关;紫花苜蓿盖度与碱解氮、速效钾和有机质含量呈显著正相关;植被平均生物量和高羊茅盖度的提高有助于土壤养分的改良效果.煤矸石山植被恢复宜采取以草开路,在生态环境条件有所改善基础上,走草、灌、乔相结合的构建模式.     

辽河口湿地芦苇群落退化过程中土壤营养元素和含盐量变化

2011年8月,在辽河口芦苇(Phragmites australis)沼泽采集土壤样品,在室内对土样进行测试分析,研究芦苇群落退化演替过程中,芦苇沼泽土壤营养元素和含盐量的变化.结果表明,在芦苇群落退化过程中,土壤有机质含量先增加后减少,土壤全氮和全磷含量的变化也有相似规律,二者与土壤有机质含量呈显著正相关,说明土壤中氮和磷的来源主要是动植物残体积累;土壤速效钾和易溶盐含量呈逐渐增加的趋势;土壤营养元素和含盐量的垂直分布表明,随着土壤深度的增加,土壤有机质含量、全氮含量、速效钾含量和易溶盐含量逐渐降低,但全磷含量无明显变化.     

新疆耕地土壤养分时空变化

土壤养分状况是土壤肥力的重要标识,并决定着农作物产量高低,对其进行调查分析可以为今后土壤养分资源的综合评价和科学施肥管理提供基础资料。采用Meta-analysis方法,通过对1999-2005年期间有关新疆耕地土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾的研究文献的收集分析,并与20世纪80年代全国第二次土壤普查数据对比分析,研究了近20多年来新疆耕地土壤养分的时空变化。结果表明耕地土壤有机质、速效磷和碱解氮总体呈现增加的趋势,土壤肥力在不断提高,全氮含量略有下降趋势,速效钾含量下降明显,但存在区域差异,准噶尔盆地北部区和伊犁地区具有较高的土壤肥力,塔里木盆地区域土壤肥力较低。分布于新疆的7种主要耕地土壤类型,其养分含量变化总体表现为与全疆耕地土壤养分相似的变化趋势。人类的施肥、耕作措施的改变及土地利用变化是引起土壤养分变化的主要原因。     

吉林省德惠市土壤特性空间变异特征与格局

基于区变量理论,通过地统计学的半变异函数定量研究吉林省中部德惠市土壤有机质、全氮、速效钾和速效磷的空间异质性特征。表明土壤有机质的理论模型属于球状模型、全氮和速效钾的理论模型为指数模型、速效磷则属于有基台值的线状模型。空间结构上,有机质具有很强的空间相关性,全氮和速效钾的空间相关性属于中等程度,而速效磷则具有弱相关性。四种土壤养分的空间自相关范围具有明显的差异,有机质和全氮的有效变程最大,速效钾次之,速效磷的有效变程最小。受研究区形状、地形及土壤母质区域性差异的影响,速效磷各向同性显著,其他养分各向带状性比较明显。根据空间分异的分析结果,在GIS支持下,采用Kriging和IDW两种插值方法,分析研究区土壤养分的空间格局,表明土壤有机质、全氮、速效钾均自东北向西南有规律地分布;速效磷分布的随机性较强,较前三者结构性特征不明显。     

豆禾牧草间作根际土壤养分、酶活性及微生物群落特征

西北半干旱地区生态系统脆弱,土地养分流失严重,而过量施肥和连作会导致土壤性状恶化。为了满足当地饲草需求及改善土壤状况,本研究对紫花苜蓿和玉米进行连续间作,研究其对根际土壤养分、生物活性及稳定性的影响。结果表明:根际土壤pH在间作下较单作大幅降低。间作根际土壤有机质、有效磷和速效钾含量均显著大于玉米单作,根际土壤碱性磷酸酶活性显著大于紫花苜蓿单作,而过氧化氢酶活性则表现相反。间作土壤脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性显著大于玉米单作。细菌/真菌数量在间作根际土壤中显著大于单作。间作根际土壤细菌、放线菌数量及细菌序列数显著大于玉米单作,拟杆菌门和疣微菌门相对丰度显著大于紫花苜蓿单作,土壤绿弯菌门和放线菌门相对丰度显著大于玉米单作。土壤酶活性和细菌数量均与pH呈极显著负相关,而与有机质、全氮、碱解氮含量极显著正相关;拟杆菌门与pH呈极显著负相关,与有机质、碱解氮及速效钾含量极显著正相关;酸杆菌门、疣微菌门与pH显著正相关,而与有机质、全氮、碱解氮及速效钾含量极显著负相关。紫花苜蓿/玉米间作可改善根际土壤碱性条件及微生物环境,同时改善玉米根际土壤养分。紫花苜蓿/玉米间作是防止西北半干旱区土壤退化、改善土壤稳定性的有效措施。     

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。     

气候变化和人类活动对南方红壤丘陵区森林生态系统影响模拟研究——以江西泰和县为例

在全球气候变化和人类活动的影响下,森林生态系统结构、功能以及空间格局都将发生不同程度的变化。明晰景观尺度上未来森林的动态变化,对森林可持续发展具有重要意义。选择江西省泰和县为研究区,综合利用土地利用模型（CA-Markov）和森林景观动态模型（LANDIS-II）,并结合生态系统过程模型（PnET-II）,模拟气候变化、土地利用、采伐以及综合情景下未来40年（2010-2050年）阔叶林、针叶林的面积及生物量变化。结果表明：① 气候变化对森林面积影响较小,采伐使森林面积显著减少,土地利用变化使森林面积的变化更加剧烈;② 针叶林和阔叶林对不同干扰方式的响应表现出较强差异,针叶林对采伐的响应更加剧烈;③ 多模型综合模拟方法有助于区域森林管理,为南方红壤丘陵区森林结构优化和功能提升提供科学建议。     

中国北方沙漠化过程及其防治研究的新进展

国家973项目“中国北方沙漠化过程及其防治研究”（G2000048700）恢复了过去2 ka来我国北方沙漠化过程、演变、格局和驱动机制;揭示了土壤风蚀和沙尘起动的物理机制,确定了土壤风蚀容忍量、定量评价体系,风沙电场形成机理、分布规律和影响;确定了主要沙尘源区、沙尘暴移动规律和形成机制,建立了沙尘暴监测、预报预警方法和系统;研究了土壤碳、氮衰减规律及其对沙区植被的影响,揭示了沙漠化过程中植物的受损过程、适应对策和植被恢复机理,阐明了我国近50 a沙漠化的过程、成因、现状及其发展趋势,定量给出沙漠化空间变化态势,提出了重点地区防治沙漠化、社会经济与环境协调发展的模式和对策。为国家防沙治沙和干旱地区生态环境和社会经济可持续发展战略决策提供了科学依据。发展和完善了中国沙漠与沙漠化科学。     

Understanding farmland abandonment in the Polish Carpathians

For more than 100 years, forest cover in Europe has increased substantially due to afforestation and natural forest expansion. The latter, resulting typically from farmland abandonment and subsequent secondary forest succession, has played a major role in marginal mountain areas and possesses various highly important environmental and economic consequences. In the Polish Carpathians, farmland abandonment is a spatially dispersed, locally specific process because of small farm and land parcel sizes, and its extent in the entire region is not well known. This study aims therefore to map current farmland abandonment in the Polish Carpathians and to identify its spatial determinants. To map farmland abandonment we detected secondary forest succession on abandoned fields using Airborne Laser Scanning (ALS) point clouds and topographic data in 230 sample areas (tiles) distributed throughout the Carpathian communes. To reveal the spatial determinants of current farmland abandonment, we investigated variables describing the accessibility and environmental, land cover, and socioeconomic conditions of communes, using best subset regression modelling. The results showed that 13.9% of agricultural land was abandoned and underwent secondary forest succession in recent decades. Topography (mainly slope gradients) and employment outside of agriculture were the two most important spatial determinants of farmland abandonment. Consequently, a substantial forest expansion may be observed in the coming decades throughout the Polish Carpathians if no counteractions are taken.     

西双版纳热带山地利用过程中的土壤退化

土壤养分和土壤微生物生长代谢水平的衰退是热带山地退化的重要表现形式。二者的变化基本是一致的。即从热带雨林→33a次生林→6a轮歇地→4a轮歇地→旱谷地→橡胶林→荒草坡呈降低趋势；相对于热带雨林而言，不同利用方式土壤微生物和土壤养分状况均有不同程度的下降，且随退化程度增高减幅增大，土壤微生物衰减的速率比土壤养分的衰减更快。说明山地的退化严重影响着土壤微生物的生长代谢水平以及它们之间的协同作用，从而影响土壤碳氮循环代谢途径。降低土壤肥力水平。     

针阔混交林次生演替过程中的群落组成及元素迁移特征

针阔混交林次生演替过程中的群落组成及元素迁移特征具有重要的生态学意义。本文以吉林省左家自然保护区处不同演替阶段的红松针阔混交林群落为研究对象,采用野外定点调查和室内分析方法,对杂类草、榛子灌丛、蒙古栎林、蒙古栎－黑桦林、杂木林的群落组成、凋落物和土壤A、B层营养元素迁移特征进行对比分析。结果表明:群落由杂类草演替为杂木林群落,生境发生了由干热向温湿方向的变化;元素迁移由有机质的表聚为主过渡为有机质、粘粒和营养元素明显下移,pH值由偏中性转为弱酸性。     

金沙江干热河谷不同植被坡面土壤水分时空分布特征

于2016年7~12月和2017年4月的旱、雨季期间,以金沙江干热河谷苴那小流域内的银合欢（Leucaena Benth）林地、车桑子（Dodonaea angustifolia）灌丛地和扭黄茅（Heteropogon cantortus）草地为研究对象,通过网格法和土钻法采集并测定了（0~100 cm）土层的土壤含水量,应用经典统计法和地统计学方法分析该区域不同林草植被下坡面土壤水分的动态变化特征。结果表明：（1）研究区土壤含水量总体较低,雨季显著大于旱季,旱、雨季均表现为灌丛地>草地>林地,呈中度至强度变异（0.07~0.28之间）。（2）不同林草植被下旱、雨季土壤水分具有相似的空间自相关性,自相关系数均由正向负转变,但由正向负转变的滞后距离有所不同,且雨季大于旱季,呈中等或强等空间自相关性。（3）不同林草植被下的土壤水分空间结构不同,林地、灌丛地和草地旱雨季最佳拟合模型均为球状模型;相同林草植被下各土层旱、雨季土壤水分的空间分布特征相似,但旱季的分布格局差异更显著,不同林草植被下深层土壤水分分布比表层土壤水分的分布更为复杂,土壤水分呈明显的斑块或条带状分布,含水量高值区和低值区位置不固定。总之不同林草植被类型会改变局部地段土壤水分空间分布,降雨会加强这种差异的趋势,但土壤水分仍具一定空间连续性。     

中亚热带山区土地利用变化对土壤CO2排放的影响

对中亚热带山区天然常绿阔叶林、次生常绿阔叶林、人工林(针叶林和阔叶林)、柑橘园和坡耕地等典型土地利用方式土壤CO₂排放连续3a定位观测,结果表明:天然林改为其它土地利用方式后,土壤CO₂排放量显著减少32%~63%,主要原因为地上凋落物归还量减少,地下细根生物量和周转下降,频繁人为干扰和严重水土流失引起土壤有机碳库数量和质量大幅下降。本区天然林改为次生(人工)林,土壤CO₂排放量减幅(32%~48%)高出热带平均水平(29%),改为农业用地,土壤CO₂排放量减幅(50%~63%)高出全球平均水平(33%)。     

中亚热带米槠次生林和杉木人工林细根养分含量特征

细根(≤2 mm)在调节森林生态系统的生物地球化学循环中起着较为重要的作用,但目前对不同土层细根化学计量的认识非常有限.本研究在福建省三明陈大国有林场内对米槠次生林和杉木人工林不同土层细根养分含量特征进行了研究.结果显示:(1)杉木人工林0～10 cm、60～80 cm土层0～1 mm细根碳浓度显著高于米槠次生林,10...     

“三北”防护林建设以来河西走廊林地变化的遥感监测

为了对中国\!三北\"防护林工程重点建设区河西走廊的防风固沙林工程建设成效进行客观评估,选取4期Landsat MSS、TM/ETM数据,在GIS技术支持下对1978-2007年期间面状林地的动态进行遥感监测。监测结果表明,整个研究区林地面积呈先下降后上升趋势,表现为1978-1990年林地面积明显减少,1990-2000年林地面积大幅度上升,2000-2007年林地呈缓慢上升状态;在不同空间范围内,山区各县林地变化较为缓和,平原区各县林地变化较为明显。在此基础上,分析不同林地变化特征,得出人为因素是本地区林地变化的主要原因。     

北方农牧交错带土地利用变化 及其生态环境效应 ——以陕北榆林市为例

基于1985~2000年间的高分辨率土地利用/土地覆盖数据,对位于农牧交错带的陕北榆林市土地利用变化及其区域生态环境效应进行定量分析。结果表明：1985~2000年,榆林市土地利用变化区域差异明显,土地利用变化多分布在北部风沙滩地区,表明这些地区的土地利用变化过程相对活跃。生态环境质量总体上得到改善,但局部地区恶化也相当严重,且在县级尺度上表现出明显的区域分异特征。在大的区域尺度上北部风沙滩地区的生态环境质量的改善程度强于南部丘陵沟壑区。导致生态环境变化(改善和退化)的主导因素是林地、草地与其它土地利用/土地覆盖类型之间的转变,其中治沙种草与防护林体系建设对该市生态环境质量改善的贡献率最高,达到74.8%。