民勤绿洲农田生态系统能值空间分异特征

利用能值分析方法对2011年民勤绿洲18个乡镇农田生态系统的环境资源条件、投入产出结构和可持续性进行了系统分析,构建了反映民勤绿洲农田生态系统综合水平的能值指标体系,运用主成分分析方法对其进行了综合评价和排序。结果表明：民勤绿洲农田生态系统可持续性强的是夹河乡,其他乡镇农田生态系统为消费型生态经济系统,可持续性弱;民勤绿洲农田生态系统能值综合水平存在着明显的地域差异,呈现东北片高于西南片、绿洲边缘带高于中心带的地理分布特征;民勤绿洲农田生态系统总体上不具有可持续性,不协调发展型区域和极不协调发展型区域农田面积占民勤绿洲农田总面积的73.68%,强、中、弱协调发展型区域只占26.32%。因此,目前民勤绿洲农田生态系统面临的不可持续性应当引起相关部门的高度重视。     

小流域土壤水分空间分异特征及时稳性分析

利用常规统计方法对川中丘陵区盐亭县截流小流域土壤水分空间监测资料进行了分析。结果表明,小流域土壤水分空间分异明显,且主要受地形和微地貌控制,台地水分含量明显高于坡地;土壤剖面垂直变化复杂,水分分层不明显;流域多级台地中,中、高台位土壤水含量大于低台位,中台位大于高台位;土壤水分随坡向的分异规律有:北向坡>南向坡>西向坡;同台林地水分含量大于农地;土壤水分空间分异随时间变化小,具有时稳性。研究还表明,流域内存在可反映流域表层土壤平均水分状况的均值点,可作为流域平均土壤含水量的监测点。     

古尔班通古特沙漠腹地春季土壤水分空间分异研究

土壤水分条件是古尔班通古特沙漠荒漠植被发育的最主要的制约因子，春季土壤水分对该区植被发育更具决定作用。通过野外标定，利用中子水分仪对原始沙丘、工程扰动沙丘不同地貌部位土壤水分动态进行系统监测，结果表明：春季土壤水分受地貌部位和人为干扰等因素影响而出现明显的空间分异，整体表现为垄间低地高于垄顶，人为扰动沙面又高于有植被覆盖的沙面。春季土壤水分的时间变化表现为初春(3—4月)土壤水分的补给期和春末夏初(5—6月初)的土壤水分损耗期。认为植被状况、降雨、地形和人为扰动等因素对土壤水分影响较大。     

渭北旱塬土壤水分空间变异性

渭北旱塬是陕西省重要的苹果生产基地，探讨该区不同土地利用的土壤水分时空变异特征，对农业生产布局、种植业结构调整和减少径流、控制侵蚀具有特殊的现实意义。本文用地统计学的理论和方法，分析了渭北旱塬区3种主要土地利用类型农地、苹果地和苜蓿地3个土层深度(0～20cm、60～80cm、280～300cm)的土壤水分空间变化趋势。变异函数分析结果表明，3种土地利用类型的土壤水分具有明显的空间变异特性。在0～20cm土层，空间变异性尺度为9～16m，60-80cm土层为5～12m，280-300cm土层深为5～10m，空间变异性程度随尺度变化。自相关尺度为1～17m，自相关部分的空间变异性在0～20cm、60～80cm和280-300cm分别占总空间变异性的90．0％～94．0％、84．0％～98．0％和85．0％～94．0％，明显大于随机部分的空间变异性。从苜蓿地、苹果地到农地，空间自相关的尺度逐渐增大。各向异性分析表明，农地和苜蓿地在表层(0～20cm)具有明显的各向异性，而苹果地的土壤水分含量接近各向同性。     

石羊河下游民勤绿洲地下水矿化度的时空变异

结合地理信息系统,运用地统计学方法研究石羊河下游民勤绿洲近15年来的地下水矿化度的时空变异规律及其与土地利用变化的关系。结果表明:(1)在1987年和2001年的两个时期地下水矿化度的实验变异函数值与理论变异函数拟合较好,F检验达到极显著水平;(2)地下水矿化度在4km以下小尺度上的随机变异SHR特别小,而在4～40km的中尺度上的结构性变异SHA达99.9%,可以认为研究区域内地下水矿化度在整个尺度上具有恒定的变异;(3)Kriging插值及其与同期的绿洲景观类型图进行叠加运算表明,在变化趋势上,除坝区东南部略有下降外,整个绿洲地下水矿化度都增大,北部湖区最显著;在变化面积上,地下水矿化度在3.0g/L以下的面积从1987年的75.26%降到了2001年的58.54%;而其>4.5g/L的绿洲主要集中在湖区。地下水矿化度较低区域的耕地面积减少,而地下水矿化度3.0g/L以上的耕地面积从7.03%增加到了14.32%,特别是湖区,地下水的矿化已严重威胁到了耕地的存在。     

喷灌条件下农田土壤水分的空间变异性研究

本试验对喷灌区不同水分处理的麦田进行取样分析,分别测定0～10、10～20、20～40、40～60cm四个层次的土壤水分。应用传统统计学的方法对所取的数据进行了分析,结果表明10～20cm土层受降雨、蒸散和根系等因素的影响最大。通过地统计学的半方差函数分析,发现不同处理的同一层次、同一处理的不同层次的空间相关性均存在差异以及喷灌对土壤水分空间相关性的影响。比较各处理相应层次的变程,其随灌水量的增大而增大,表明喷灌区灌水多的处理水分分布更均匀。所得结论可用于提高水分利用效率和精确农业(灌水)的研究和实践。     

科尔沁不同类型沙地土壤水分在降水后的空间变异特征

采用地统计学的方法,研究了科尔沁沙地受轻度干扰的沙质草场、禁牧半流动沙地和受重度干扰的丘间低地在降水后的土壤含水量空间变异性。结果表明,土壤含水量变异幅度是丘间低地>半流动沙地>沙质草场。半流动沙地和丘间低地的表层与亚表层土壤水分空间结构差异较小,但土壤水分空间变异性都要高于沙质草场表层。沙质草场表层与亚表层空间结构差异明显,两层土壤含水量变程分别为181.80 m4、.55 m,分维数为1.91、1.99,表层变异性小,亚表层变异性大。半流动沙地表层、亚表层的土壤含水量由随机因素引起的空间变异性,分别占各自总空间变异性的50%和48%,主要表现在1 m以下的小尺度范围内。丘间洼地两层土壤含水量变异特征差异较小,空间变异性大,土壤水分空间格局图表现出由洼地中心向四周递减的分布趋势,但存在一定的尺度范围。由于自然环境的改变和人类活动的干扰,影响着沙地植被、地形小尺度分布格局在大尺度上的配置格局,降水后的沙地土壤水分格局也发生相应的变化,而地形状况、植被条件和小尺度的人为局部干扰在该变化中有着深远的影响。     

民勤绿洲盐碱化退耕地植被自然演替及土壤水分垂直变化研究

采用时空互代的方法,对民勤绿洲盐碱化退耕地21个样地105个样方的自然恢复植被以及土壤水分进行调查,并对各植被群落特征和土壤水分垂直变化进行统计分析。结果表明,退耕后50 a的植被演替过程中,调查样方内共出现植物22种,分属于11科21属;退耕地植被自然恢复的过程大致经历了田旋花、独行菜、骆驼蒿、苏枸杞和盐爪爪5种群落类型的演替;在整个演替过程中,植被恢复大体分为迅速恢复期（1～2 a）、初始更替期（3～8 a）、高级更替期（9～28 a）和缓慢恢复期（29 a以后）4个阶段,同时,Margalef指数、Simpson指数和Shannon-wiener指数均呈现出波动式减小的变化趋势,Monk指数、Pielou指数和Alatalo指数则呈现出波动式增大的变化趋势。此外,不同时间退耕地土壤水分垂直变化差异显著,随着退耕时间的不断延长,土壤水分整体经历了先急剧减小后缓慢递增的变化趋势;根据其含水率大小大致分为3组:土壤含水率较低者（20世纪70年代、1978年和1999年退耕）,大部分土壤含水率低于10%;土壤含水率较高者（20世纪50年代、60年代和2004年退耕）,土壤含水率绝大部分大于10%;土壤含水率最高者（2007年退耕）,土壤含水率大部分大于20%。     

陕北黄土区土壤水分养分空间分异规律

黄土高原生态脆弱，沟壑纵横，水土流失非常严重。西部大开发，黄土高原被建设要先行。植被建设又受当地土壤水分、养分等条件的制约。坡向、坡位对水分、养分的分布有重要影响，因而研究陕北黄土高原土壤水分、养分的空间变异规律，对于黄土高原植被建设具有重要意义。本文通过研究黄土高原不同坡向、坡位土壤水分、养分的空间变异规律，为西部大开发和黄土高原植被建设和规划提供理论和实践依据。     

民勤绿洲边缘荒漠植被滴灌恢复试验研究

应用滴灌技术对民勤绿洲边缘退化植被梭梭、白刺进行灌溉恢复试验研究。结果表明:(1)滴灌条件下,退化植被梭梭、白刺生长良好,可使梭梭新稍增长1.3~1.5倍,新梢数目增多1.1~1.2倍,新梢生物量增加1.5~1.8倍;使白刺冠幅增大1.9~2.8倍,叶片数增多1.6~2.2倍,叶生物量增大2.8~6.5倍。(2)滴灌植物梭梭、白刺光合生理作用强。相对免灌对照,梭梭在100 m³.hm^-2和150 m³.hm^-2的灌溉定额下光合速率(CO2)提高1.30 μmol.m^-2.s^-1和3.42 μmol.m^-2.s^-1,白刺在200 m³.hm^-2和300 m³.hm^-2的灌溉定额下光合速率提高0.76 μmol.m^-2.s^-1和1.35 μmol.m^-2.s^-1,滴灌植被光合速率随灌溉量的增加而增大。(3)灌溉林地土壤水分状况得到较大的改善,在0~250 cm土壤层次内,梭梭林地水分为3\^07%~3\^34％,相对对照林地提高了1.0~1.3百分点;白刺林地水分为2.76%~4.43％,相对对照提高了0.7~2.3百分点。     

地下水深埋区咸水灌溉对土壤盐渍化影响的初步研究——以民勤绿洲为例

 针对民勤绿洲近几十年来大量开采地下水造成地下水位急剧下降,同时大规模开采地下劣质咸水用于农业灌溉的现状,采用咸水沟灌大田试验,就绿洲地下水深埋区（＞5 m）咸水灌溉对土壤盐渍化的影响进行了研究。结果表明,在地下水深埋区,灌溉水带入的盐分是土壤表层盐分积累的主要来源;播种前大定额淡水灌溉,土壤明显脱盐,但随着生长季内咸水灌溉及灌溉定额的减少,土壤开始返盐,到生长季末,根区土壤显著积盐,2 g·L-1和5 g·L-1咸水灌溉下土壤的积盐率分别为22.67%和35.30%;高垄覆膜种植方式下,膜上沟灌对沟下土壤盐分淋洗明显,但是在行间非覆膜区盐分强烈聚集;咸水灌溉导致根区土壤pH值升高,碱化度增大,绿洲土壤存在着明显的碱化趋势。     

猫头刺群落对土壤养分空间异质性的响应

选择腾格里沙漠边缘内蒙古阿拉善左旗境内的猫头刺群落为研究对象,探讨了猫头刺群落植物属性和土壤属性随尺度变化\,空间异质性的变化以及植物属性对土壤属性空间异质性的响应。结果表明,尺度从800 m2增加到1 600 m2,土壤有机质和土壤全氮的空间异质性减小,全磷和有效磷的空间异质性增加,有效氮空间异质性不变,而群落内3种植物密度和叶量的空间异质性基本都趋于增加,说明全磷和有效磷是目前猫头刺群落存在的主要限制因素,尤其是多年生草本植物骆驼蓬。进一步分析表明,这种现象是由于荒漠地区的灌丛“沃岛效应”和植物耗用有效磷以增大吸水力的补偿机制所致。     

民勤绿洲外围不同林龄人工梭梭林的土壤水分特征

 2009年6月到9月,每月中旬在民勤绿洲边缘不同林龄(2 a,5 a,10 a,20 a,30 a)的人工梭梭林内测试不同深度(20 cm,30 cm,50 cm,100 cm,150 cm和200 cm)的土壤含水量变化情况。分析结果表明,不同林龄的梭梭林内土壤含水量与时间和深度有关。土壤表层含水量主要受自然降雨控制,8月底发生比较大的自然降雨后,9月不同林龄梭梭林内20 cm和30 cm的含水量显著高于其他3个月。土壤50 cm以下的含水量比较稳定,当降雨少,土壤表层含水量低时,可以作为梭梭利用的水分来源。在7月和8月,5 a梭梭林内土壤含水量最低,表明梭梭对土壤水分的消耗最多,栽植密度过大,因此,需要间伐减少植株数量才能维持其稳定性。     

干旱和半干旱区油蒿对土壤空间异质性的响应

空间异质性影响种群的分布和波动。在对数据进行归一化处理的基础上,应用地统计学方法研究干旱和半干旱区两个气候带内油蒿对土壤空间异质性的响应。结果表明：在中等尺度（500 m样线,间隔10 m取样）上,腾格里沙漠沙坡头固定沙地土壤水分的空间异质性大于毛乌素沙地芹河半固定沙地,相应地,沙坡头地段油蒿密度、有机质、全氮和有效磷含量的空间异质性大于芹河地段,因而认为,土壤水分的空间异质性决定油蒿密度的空间异质性,进而又反作用于土壤养分的空间异质性。结合油蒿生物量的空间异质性分析认为,土壤水分的空间异质性并不总是能够影响植物生物量的空间异质性。进一步分析表明,对于沙坡头地区,适当进行放牧或者其他干扰,将有助于增大土壤属性的空间异质性,以促进油蒿植被的持续存在。     

古尔班通古特沙漠南缘干季土壤水分含量空间异质性

土壤水分含量是荒漠植被发育的主要制约因子。对古尔班通古特沙漠南缘个体、群落、丘间地0~100 cm干季土壤水分含量的空间异质性进行分析。结果表明：（1）同尺度下,土壤水分含量随土层深度增加呈显著升高趋势,且表层土壤水分含量的变异系数高于其他土层。（2）个体尺度,梭梭树干基部周围土壤水分含量在垂直和水平方向存在格局分异。垂直方向,土壤水分含量随土层深度增加呈升高趋势。水平方向,随距树干基部距离增加,坡顶土壤水分含量呈升高趋势,坡中和坡底土壤水分含量呈降低趋势,但没有显著差异。（3）梭梭群落尺度上土壤水分含量异质性较强,且呈斑块状分布。（4）地形是影响丘间地尺度土壤水分含量空间分异的主要因素,形成坡底土壤水分含量最高、坡中次之、坡顶最低的空间分布格局。     

古尔班通古特沙漠土壤养分空间分异与干扰的关系

对干扰条件下古尔班通古特沙漠土壤养分空间分异特征进行了研究。分析土壤养分的变化趋势,及干扰与植被和土壤养分之间的关系。研究表明:沙漠边缘至沙漠腹地,全N、全P和全K含量、EC、总盐,可溶性离子HCO-3、SO2-4及Ca2+呈增加趋势。CO2-3、Mg2+、 Cl-、Na+4种离子含量较低,变化规律不明显。除全K含量随公路里程呈较连续的增加外,其他养分条件在公路里程25—75 km ,80—125 km和大于125 km的范围内的变化趋势都呈现高\?低\?显著增高的波动过程,分析表明这种波动性的变化是由干扰造成的。干扰因子数与生物结皮盖度呈显著负相关,但与植物种类与植物盖度都达到了显著正相关的水平。除与pH值呈正相关外,干扰因子数与土壤养分指标都呈负相关,其中与全K、全P、全N和EC的负相关接近于显著或极显著水平。随公路里程增加,生物结皮呈现从地衣苔藓藻类地衣地衣苔藓的过渡,这与土壤养分条件和干扰因子数相对应。人类活动是导致彩克沙漠公路里程80—125 km范围沙漠土壤养分条件的降低的主要原因,受水源和居住地的影响,该段沙漠人类放牧活动影响的最大范围为里程125—145 km之间。人类在沙漠活动的加强会增加沙漠生态干扰源和干扰强度,最终降低沙漠土壤的养分条件。     

区域尺度土壤养分空间变异及其影响因素研究

江苏北部5市土壤表层(0~20cm)全氮含量连云港东北部、淮安南部和盐城西部显著高于其它地区;全磷含量呈现由北到南、自西向东升高的趋势;速效磷含量高值区位于北部的灌云县和南部的金湖县;速效钾含量东部沿海高于其它地区。土壤类型和成土母质对土壤养分产生显著影响:对于土类而言,沼泽土和水稻土养分较高;各成土母质中,湖相沉积物发育的土壤养分含量最高。在研究区1:5万尺度范围内,土壤类型对全氮和全磷的变异起主导作用,而速效磷受成土母质的影响较大,土壤类型和成土母质对速效钾的影响较小,土壤类型和成土母质对全量养分的影响要大于速效养分。     

民勤绿洲不同土地利用类型下土壤水盐的空间分布特征分析

以石羊河流域下游——民勤绿洲为研究区域,通过野外采样、实地调查和实验分析,对不同土地利用类型下(耕地、林地、草地、湿地、盐碱地、撂荒地和荒漠)土壤的水盐特征进行研究,结果表明研究区土壤含水率整体偏低,范围为5.35%～20.58%,土壤含盐量的平均值为47.02 g·kg^-1,盐渍化程度严重。土壤含水率和含盐量表现为中等变异性,说明其易受到气候、地形、水文地质以及人为活动的影响。不同土地利用类型下土壤水盐的垂直分布差异显著,土壤含水率在垂直方向上的变化特征较为复杂,但含盐量在垂直方向上主要表现为"表聚型"和"振荡型"。民勤绿洲各土层土壤水盐的水平分布均呈条带状分布,土壤含水率整体表现出西高东低,南高北低,而土壤含盐量则表现出相反的趋势。