丹江水源区小流域土壤有效铁空间分布特征

土壤有效铁含量对生态环境和农作物生长有重要影响,本研究对鹦鹉沟小流域土壤有效铁含量的空间分布特征进行分析,以期为该流域养分资源管理提供参考。通过网格法和分层法对0~10cm、10~20cm、20~40cm三个土层分别采样,并借助传统统计学和地统计学的方法,对鹦鹉沟小流域农地、林地和草地三种土地利用类型土壤有效铁含量的空间分布特征进行了研究。结果表明:1在0~40cm土层范围内,土壤有效铁含量随土层深度先减少后增加,且土壤有效铁含量均值表现为林地农地草地;20~10cm、10~20cm和20~40cm土层有效铁含量变化的最优模型分别为球状模型、指数模型和线性模型,均具有中等空间相关性;33个土层土壤有效铁含量与海拔呈现出极显著相关性(p0.01)或显著相关性(p0.05);4研究区不同土地利用下0~40cm每平方米有效铁含量为林地农地草地。     

土壤颗粒组成及土壤容重对土地利用变化的响应

通过野外考察、典型剖面采样及室内实验,研究了黄土高原洛川塬典型耕地转变为苹果园后土壤颗粒组成和土壤容重等土壤物理属性的变异特征.研究结果表明:耕地改为苹果园地后,在0~20cm土层中,土壤粘粒含量显著增加(P0.01),其他土层没有显著变化;在0~60cm土层中,土壤容重显著降低(P0.01);在60~100cm土层中,没有显著性变化.在剖面垂直方向上,耕地颗粒含量从表层向下随着深度增加呈现先升高再降低的趋势,在20~40cm土层粘粒含量最高(17.18%),容重最大(P0.01),而苹果园0~60cm土层粘粒含量大于60~100cm土层,土壤容重则随着土层深度的增加有降低的趋势.可见,土壤容重和土壤颗粒中的粘粒含量均对土地利用变化表现出一定的敏感性.     

基于地统计学和GIS的辽河上游区域土壤养分空间分异研究

利用3S技术,结合地统计学方法,对辽河吉林省段土壤总氮、总磷含量的空间变异特征和分布规律进行了研究.结果表明:研究区土壤总氮、总磷含量范围分别为0.33~3.21g/kg,0.18~0.78g/kg,变异系数分别为58.08%和41.5%,均为中等程度变异.土壤总氮、总磷的最优半变异函数模型分别为高斯模型和球状模型,空间预测模型以各向异性模型最佳.经Kriging插值分析,总氮、总磷含量为林地>旱田>水田>草地,呈纵向阶梯式变化趋势.土壤总氮密度变化主要受土地利用类型的影响,而总磷密度变化受农业活动的影响较大.区内总氮、总磷总储量分别为3 874.686t,1 136.49t,不同土地利用类型的总氮、总磷储量均表现为旱田>林地>水田>草地.     

不同尺度不同土层土壤盐分的空间变异性研究

利用传统统计学和地统计学方法研究不同尺度不同土层土壤电导率的空间变异性及其与土壤基本物理特性的相关性.结果表明:随尺度增大,不同土层土壤电导率的变异程度由弱变异变为中等变异,空间相关范围增加,0~20cm土层空间相关性由中等变为强烈,20~40cm土层空间相关性均为中等.随土层深度增加,不同尺度20~40cm土层土壤电导率的空间相关范围均大于0~20cm土层,田间尺度上不同土层空间相关性均为中等,区域尺度上空间相关性由强烈变为中等.区域尺度上0~20cm土层土壤电导率分布比较离散,20~40cm土层自西向东先降后增.不同尺度上0~20cm土层土壤电导率与土壤基本物理特性的相关性不显著,20~40cm土层土壤电导率在田间尺度上与粗粉粒和砂粒含量的相关性显著,在区域尺度上与粗粉粒和粘粒含量的相关性显著.     

南水北调中线工程水源地土壤有机碳密度空间分异及驱动因素研究

【目的】通过分析中国南水北调中线工程水源地较大空间尺度土壤有机碳密度(SOCD)的空间分布及驱动因素,为该区域的土地资源合理利用及土壤有机碳(SOC)管理提供科学依据。【方法】在考虑海拔、土壤类型、土地利用等空间因素的基础上布设样地,通过野外取样和室内分析,借助GIS研究区域土壤有机碳密度空间分布格局,利用地理探测器模型分析各影响因子对土壤有机碳密度的解释力及各因子之间相互作用程度的差异,判定影响研究区SOCD空间分布的主要驱动因子,揭示其空间差异及随海拔、土壤类型、土地利用及森林类型的变化规律。【结果】①南水北调中线工程水源地0~20 cm与≥20~40 cm土层的SOCD分别为4.18和2.67 kg/m²,其中0~20 cm土层SOCD比全国平均水平(2.67 kg/m²)高出56.55%。②SOCD呈现南北林区高、中间农田和草地低的格局,SOCD大于10 kg/m²的集中在海拔≥1 000~2 000 m的林地,小于1 kg/m²的集中在海拔<500 m的草地。在海拔上,SOCD随海拔梯度升高先增大后减小,0~20 cm与≥20~40 cm土层SOCD均在海拔≥1 500~2 000 m出现峰值(7.32 kg/m²,4.94 kg/m²);在土壤类型上,SOCD最大的是石灰(岩)土,最小的是褐土,黄棕壤和棕壤在0~20 cm土层SOC储量最高,分别为2.005 Pg和0.815 Pg,二者占总储量的72.83%;在土地利用类型上,林地和农田是主要的土地利用方式,0~20 cm与≥20~40 cm林地土层SOCD分别为4.87 kg/m²和3.05 kg/m²,农田分别为2.75 kg/m²和2.00 kg/m²(比林地分别下降77.09%和52.50%);林地碳储量占87.48%,农田占12.02%。③对SOCD空间分布解释力较大的是海拔(0.25)和土地利用(0.20),其次是土壤黏粒(0.11)。不同驱动因子在交互作用下的解释力明显高于单因素的解释力。【结论】海拔和土地利用是影响南水北调中线工程水源地SOCD空间格局的主导因子,不同驱动因子交互后呈现双因子协同增强效应。农田SOCD明显低于林地,因此,应加强生态工程建设,进行林地保护和植被恢复,提高该区域土壤碳固存能力。     

伏牛山北坡栓皮栎天然次生林不同生长阶段土壤碳储量研究

为开展栓皮栎林的碳储量估算做一些前期的探索研究工作,选择伏牛山国家级自然保护区北坡浅山丘陵区3种不同生长阶段的天然次生林栓皮栎林群落,调查研究了土壤层碳储量的分配特点及变化规律,并对3种不同生长阶段样地的实地调查以及实验测定的碳含量的分析.研究结果表明:1)栓皮栎林不同生长阶段土壤容重均表现为从表层到土壤深处随深度增加而逐渐增加的趋势;同时随着土层深度的增加,不同生长阶段土壤有机碳含量急剧下降,以土壤最底层(30~50 cm)的有机碳含量最低.2)对于同一生长阶段的生长阶段而言,在土壤垂直剖面上,土壤有机质随着土壤深度的增加呈现逐渐减小的趋势,且林地土壤表层(0~10 cm)的土壤有机质明显大于其他层次.3)栓皮栎林不同生长阶段林分土壤各层次的碳储量都随着土层深度的增加而降低,以地表0~10 cm的土壤碳储量最大.幼龄林土壤在0~50 cm碳储量为43.49 t·hm~(-2),中龄林为83.67 t·hm~(-2),成熟林为67.53 t·hm~(-2).     

晋西黄土区土地利用方式对土层有机质变异的影响

为揭示晋西黄土区不同土地利用方式下有机质的土层变异特征及其影响因素,选取刺槐林地、油松林地、荒草地和农田(玉米)坡地4种样地,分析土地利用方式、坡位、土层深度和土壤水分含量对土壤有机质含量的影响。结果表明,不同土地利用方式下土壤有机质含量大小顺序为:油松林地>刺槐林地>荒草地>农地; 坡位对土壤有机质含量及变异系数的影响复杂,难以出现一致性规律; 随土层深度增加,不同土地利用方式下土壤有机质含量差异显著,但均随着土层深度的增加而不断减小且变异性减弱; 两种林地和草地32～160 cm土层土壤水分与有机质含量呈显著正相关关系,而对于表层土壤和农地二者关系不密切。逐步回归分析表明,土层深度对土壤有机质空间变异影响最大。研究结果对晋西黄土区水土保持中林草措施的配置和生态环境建设有一定的参考价值。     

三峡库区森林土壤有机碳空间分布模型的建立

森林土壤有机碳(SOC)深度分布模式影响其稳定性,一般下层SOC较上层稳定。笔者选取三峡库区秭归县马尾松林地、退耕林地、针阔混交林地等3类森林类型的黄壤、黄棕壤、石灰土、紫色土等4类土壤类型共12种组合,通过典型地段取样法构建研究区SOC密度的深度分布模型,确立模型参数与土壤性质的回归关系,确定土壤传递函数(PTFs)方程式。结果表明:森林类型仅在土壤表层影响SOC密度,土壤类型对SOC密度影响不显著,土壤质地对各深度层SOC密度影响显著; 黏土表层SOC密度比砂质土高,SOC密度随深度下降的速率受土壤质地和森林类型的影响,黏土SOC下降速率高于砂质土; 通过森林类型和土壤质地信息,构建的模型可以预测SOC深度分布模式; 运用构建的模型估算出三峡库区黑沟小流域30 cm土层内SOC储量约为(5 290.32±74.85)t,0～100 cm土层SOC储量约为(8 280.87±120.98)t,0～30 cm土层SOC储量约占整个剖面层的63.89%。     

滇池流域土壤养分分布及其对水体富营养化的影响

在滇池松华坝小流域(SHB)和上游小流域(SY)选取荒地、林地和草地3种土地利用方式,分别采集0~40 cm土壤样品.测定样品中总有机碳(TOC)、总氮(TN)和总磷(TP)含量,对比不同土地利用方式下土壤营养盐分布差异,并对流域内土壤营养盐负荷及其对水体富营养化的潜在影响进行评价.结果表明,(1)SHB小流域:TOC、TN和TP的含量均为草地最高,分别为16.88、1.77和0.42 mg/g;TOC含量:林地荒地,TN和TP在林地和荒地中的含量差异不明显;(2)SY小流域不同土地利用方式下营养盐含量与SHB小流域呈现类似的特征:TOC、TN和TP的含量均为草地最高,荒地最低,其中TN和TP的含量3种土地利用方式下差异不显著;(3)对比土壤剖面,2个小流域表层土(0~20 cm)中营养盐含量明显高于20~40 cm层,SY小流域草地表层营养盐含量明显高于荒地;(4)2个小流域3种类型土壤均为TN重度污染,水体富营养化潜势高,表明控制小流域氮素输入是关键.荒地的OI和TP污染程度低于林地和草地,0~20 cm土壤3项污染指数都相对较高,具有较大的生态风险.     

厚荚相思人工林碳素贮量及其空间分布

对7年生厚荚相思人工林生态系统的碳素含量、贮量及其空间分布特征进行了研究。结果表明:厚荚相思不同器官碳素含量为470.1~533.8 g/kg,排序从大到小依次为树叶、树枝、树干、树根、树皮。灌木层、草本层和凋落物层碳素含量分别为465.4、425.7和478.3 g/kg。土壤(0~80 cm)平均碳素含量为12.94 g/kg,随土层深度的增加,各层次土壤碳素含量逐渐减少。厚荚相思人工林生态系统总碳贮量为141.05 t/hm2,其中乔木层为46.97 t/hm2,占整个生态系统碳贮量的33.30%;灌草层为2.07 t/hm2,占1.47%;凋落物层为4.49 t/hm2,占3.18%;林地土壤(0~80 cm)为92.01 t/hm2,占65.23%。厚荚相思各器官碳贮量与其生物量成正比例关系,树干的碳贮量最高,占乔木层碳贮量的52.20%,树枝、树叶、树皮和树根等碳贮量共占乔木层的47.80%。7年生厚荚相思人工林乔木层年净生产力为20.06 t/(hm2·a),碳素年净固定量为9.86 t/(hm2·a)。     

丹江鹦鹉沟小流域土壤全磷空间分布及流失特征

磷是植物生长和水体富营养化的主要限制因子。本文选取南水北调中线工程丹江水源区的鹦鹉沟小流域作为研究区域,通过采集土壤样品和监测不同土地利用类型的土壤磷素流失状况,采用经典统计学与地统计学相结合的方法,研究了流域土壤全磷的空间异质性,结合不同土地利用方式下的土壤全磷含量与流失浓度分析其流失特征。结果表明:鹦鹉沟流域土壤深度0~10 cm(A_1)、10~20 cm(A_2)、20~40 cm(A_3)和40~60 cm(A4)的全磷含量平均值分别为0.54 g/kg、0.49 g/kg、0.48 g/kg和0.51 g/kg,经ANOVA检验,不同深度的土壤全磷含量存在显著性差异(P0.05);Kriging插值表明流域土壤全磷的空间分布呈现斑块状特征,其分布斑块随土壤深度增加逐渐由大变小。不同土地利用方式下园地、草地与耕地的土壤全磷含量存在显著性差异(P0.05);耕地中花生、玉米、萝卜、豆角、辣椒的总磷流失浓度均高于草地,而草地的速效磷流失浓度高于玉米、豆角和花生。     

广州市土壤与植被碳蓄积及其空间格局分析

以广州市为研究区,在遥感与GIS技术的支持下,基于广东省第2次土壤普查数据和2000年ETM+遥感数据,提取广州市土壤数据和遥感影像数据,采用土壤类型法和植被指数法分别计算广州市的土壤与植被碳蓄积,并分析其空间格局及相关性.结果表明:1广州市土壤有机碳储量0~20 cm为2.16×107t,0~100 cm为6.40×107t;广州市土壤有机碳平均密度0~20 cm为32.06 t·hm-2,0~100 cm为94.91 t·hm-2.2广州市植被碳储量为5.75×107t,平均碳密度为160.92 t·hm-2;不同植被类型平均碳密度:针叶林(178.00 t·hm-2)阔叶林(164.68 t·hm-2)园地(106.23 t·hm-2)灌木(8.04 t·hm-2)草地(0.13 t·hm-2).3广州市土壤有机碳密度南部高于中部和北部,土壤有机碳储量则呈现北高南低的分布特征;广州市植被碳密度较高的区域位于植被保护较好的风景区和郊区,中心城区土壤有机碳库和植被碳库都较低.4土壤有机碳储量与植被碳储量在空间上具有正相关关系,植被碳储量高的区域,其土壤有机碳储量也高.表层(0~20 cm)土壤有机碳储量与植被碳储量的相关性大于深层(0~100 cm)土壤.     

江西省森林土壤有机碳储量研究

根据江西省第2次土壤普查资料,结合“十五”期间(2001—2005年)江西省森林资源二类调查资料,采用GIS技术和国际上常用的土壤分类系统对江西省森林土壤有机碳密度和碳储量进行了估算,并分析其空间分布特征。江西省森林总面积为1 004.32万hm2,其0~20 cm和0~100 cm土层有机碳储量分别为4.01×108 t和1.03×109 t。总体上看,从中北部平原向外至山地,土壤有机碳密度水平呈递增趋势,表现出受气候、植被和地形影响的地带性分布特征。森林土壤0~20 cm土层的平均有机碳密度(以面积加权)为3.89 kg/m2,低于我国自然土壤表层平均有机碳密度值(570 kg/m2),略高于全国耕作土壤平均有机碳密度值(3.00 kg/m2);在0~100 cm土层的平均有机碳密度为10.21 kg/m2,略高于近年来中国土壤平均有机碳密度的估算值(5.46~9.60 kg/m2)。     

长江中游下荆江段漫滩系统土壤氮空间分布特征研究

【目的】对比研究河段尺度土地利用方式与水文地貌单元不同组合模式下土壤氮分布的差异性。【方法】选取长江中游下荆江段7种典型组合模式下的15个样地,0~20cm土层每隔5cm环刀采样,然后测定土壤的全氮含量及容重,并计算土壤氮密度和储量。【结果】0~20cm土层的土壤全氮含量及氮储量在芦苇地中较在薏杨林地中高,且在江心洲人工芦苇地中最大,在堤岸薏杨林地最小。不同地貌单元0~20cm土壤全氮含量及氮储量的对比则是同为芦苇地以在江心洲最高,然后依次是河漫滩、堤岸;同为薏杨林地以在故道中最高,然后依次是河漫滩、堤岸。在土壤全氮含量及氮密度的垂向分布上,农林活动增强了0~10cm土层土壤氮的相对富集、加大了垂向变异,江心洲人工芦苇地的垂向分布特征体现了大洪水间歇期土壤氮的阶段性累积过程,不同组合模式下土壤氮的差异性在0~10cm土层较大、10~20cm土层较小。【结论】河流漫滩系统土壤氮不仅受到土地利用的影响,还与水文地貌性质如洪水脉冲、侵蚀与堆积特性等有关。     

长汀红壤侵蚀退化地植被恢复对土壤团聚体有机碳含量及分布的影响

植被恢复对土壤有机碳库的稳定和全球碳平衡产生重要影响.以马尾松(Pinus massoniana)人工林土壤为研究对象,采用湿筛法分离团聚体并测其有机碳含量,探讨植被恢复对土壤团聚体的影响.结果表明裸地的植被恢复显著促进了土壤表层有机碳的积累,尤其是在土壤0~10 cm土层,分别为未治理地(CK)的2.6~7.9倍和2.8~9.6倍.植被恢复影响团聚体有机碳分配并显著(P0.05)影响其有机碳含量.大团聚体具有有机碳富集作用,其有机碳恢复速度明显比微团聚体、粉粒与粘粒快,而增加的有机碳含量79.6%~90.4%储存在大团聚体,7.2%~14.0%储存在微团聚体,2.4%~6.4%储存在粉粒与粘粒.     

长江中游下荆江段漫滩系统土壤氮空间分布特征研究

【目的】对比研究河段尺度土地利用方式与水文地貌单元不同组合模式下土壤氮分布的差异性。【方法】选取长江中游下荆江段7种典型组合模式下的15个样地,0~20cm 土层每隔5cm环刀采样,然后测定土壤的全氮含量及容重,并计算土壤氮密度和储量。【结果】0~20cm土层的土壤全氮含量及氮储量在芦苇地中较在薏杨林地中高,且在江心洲人工芦苇地中最大,在堤岸薏杨林地最小。不同地貌单元 0~20cm土壤全氮含量及氮储量的对比则是同为芦苇地以在江心洲最高, 然后依次是河漫滩、堤岸;同为薏杨林地以在故道中最高,然后依次是河漫滩、堤岸。在土壤全氮含量及氮密度的垂向分布上,农林活动增强了0~10cm土层土壤氮的相对富集、加大了垂向变异,江心洲人工芦苇地的垂向分布特征体现了大洪水间歇期土壤氮的阶段性累积过程,不同组合模式下土壤氮的差异性在0~10cm 土层较大、>10~20cm土层较小。【结论】河流漫滩系统土壤氮不仅受到土地利用的影响, 还与水文地貌性质如洪水脉冲、 侵蚀与堆积特性等有关。
     

紫茎泽兰入侵的云南松林种群结构及其土壤种子库特征

云南松林普遍受到紫茎泽兰的入侵干扰,其林下幼苗更新困难.作者研究了云南省昆明市呼马山紫茎泽兰入侵的云南松林种群结构及其土壤种子库特征,以期揭示其天然更新差及种群衰退的原因.结果表明:0~2 cm土层、凋落物层、2~5 cm及5~10 cm土层种子储量分别为2 723.4、1 567.2、1 365.6、1 107.8粒/m2,分别占总储量的40.26%、23.17%、20.19%、16.38%.种子种类共有52种,分属25科49属.以菊科为优势科,种子储量5 475.0粒/m2,占80.94%;泽兰属为优势属,紫茎泽兰为优势种,种子储量均为5 262.5粒/m2,均占77.80%.以草本为优势生活型,共41种,种子储量6 504.7粒/m2,占总储量的96.17%;灌木种类9种,种子储量256.3粒/m2,占总储量的3.79%;乔木只有2种,种子储量3.1粒/m2,占总储量的0.05%.云南松种群结构类似倒金字塔型,为衰退型种群.紫茎泽兰与云南松种子储量分别为5 262.5粒/m2、1.6粒/m2,比值为3 368∶1.云南松林下存活种子储量极少,是其天然更新差及种群衰退的原因之一;而紫茎泽兰种子储量十分丰富,将是云南松天然更新潜在障碍之一.     

基于FD和ESM法的黄土丘陵区典型流域土壤碳氮含量及储量研究

为准确估算黄土丘陵区典型流域土壤有机碳氮储量,基于网格法在王茂沟流域挖掘202个土壤剖面,分层采集了0～100 cm土层土壤样品,以土地利用方式为基本单元,基于固定深度法(FD)和等效质量法(ESM)分析了王茂沟流域不同土地利用方式下土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)储量特征。结果表明:流域内坡耕地转变为梯田、林地和草地后,0～20 cm土层SOC和TN含量均呈增加趋势,但增加量没有达到显著水平;坝地各土层SOC含量略小于坡耕地,但20～100 cm各土层TN含量显著高于坡耕地。基于FD法和ESM法的计算结果均表明,坡耕地转变为林地和草地后,SOC和TN储量均呈明显增加趋势,坝地SOC储量与坡耕地无显著差异,TN储量显著高于坡耕地。FD法计算的王茂沟流域总SOC和TN储量分别为694.97 Mg和24.18 Mg,而ESM法计算的流域总SOC和TN储量分别为665.03 Mg和23.30 Mg,FD法高估了流域总SOC和TN储量。该研究表明,退耕还林(草)可以在一定程度上提高土壤SOC和TN储量,坝地具有较高的土壤SOC和TN储量,尤其是TN储量。未来估算流域不同土地利用方式土壤碳氮储量时,应考虑计算方法对结果的影响。     

玛纳斯河流域不同地貌类型土壤理化性状与盐分离子组成主导因子分析

目的 为明确不同地貌类型土壤剖面理化特征及盐分离子组成的差异,以新疆玛纳斯河流域3种典型地貌类型(冲积洪积扇缘、冲积平原、干三角洲)为研究对象,方法 通过对不同地貌类型土壤样品的野外采集和室内测定,利用相关性分析和主成分分析方法,对土壤0～100 cm理化性状及盐分离子组成进行了分析。结果 由冲积洪积扇缘、冲积平原到干三角洲3种地貌,SOM和粘粒含量表现为降低趋势,但各地貌类型间差异不显著。SOM和粘粒含量分别为5.08～6.58 g·kg^-1和28.63%～39.19%。CEC在地貌类型间表现为冲积平原>干三角洲>冲积洪积扇缘,平均含量分别为23.58、19.53和19.01 cmol·kg^-1,各地貌类型间差异显著。3种地貌类型下土壤剖面中CEC和SOM含量均随着土层深度的增加而降低,粘粒含量则表现为随着土层深度的增加逐渐升高。流域土壤剖面0～100 cm土层平均盐分含量为3.481 g·kg^-1,最大值为11.81 g·kg^-1,最小值为3.06 g·kg^-1...     

三峡库区防护林土壤有机碳的累积

退耕还林等土地利用变化影响着土壤有机碳(SOC)的累积。笔者设置LA(天然马尾松林地)、LB(桤木林地,2002年营造,之前为玉米地)、LC(玉米地)3类采样区,将土样按粒径分为3类,再分离为8种土壤团聚体组分,测定所有组分SOC和δ13C值。利用土壤团聚体组分和稳定性碳同位素(13C)技术探讨三峡库区农地造林后SOC的动态累积机制。结果表明:农耕使0～10 cm土层的SOC密度降低了57.2%,≥10～30 cm土层的降低了32.2%;而退耕造林11 a后的桤木林0～10 cm土层的SOC密度增加了34.5%,≥10～30 cm土层的增加了42.9%;其中源自桤木林的"新碳"在0～10 cm土层中占48%,≥10～30 cm土层占52%,土壤原先存储的"旧碳"仅损失了9.2%,造林增加SOC含量的原因可能是增加了"新碳"的固定能力,加强了对原存贮的"旧碳"的物理保护。