“城郊乡”梯度下土壤Cu、Zn、Pb含量的空间变异特征

为揭示城市化、工业化等人为活动对土壤环境质量的影响,选择能反映上海城郊乡梯度差异的中心城区、城郊结合部和远郊,采用地统计学方法对表层土壤样品Cu、Zn、Pb的空间变异结构和分布特征进行了对比分析。结果表明:城市土壤Pb、Cu、Zn的变异系数范围为0.24~0.62,均属中等变异强度。徐汇区土壤Cu、Pb、Zn符合正态分布,闵行区土壤Cu、Pb和Zn符合对数正态分布,奉贤区土壤Zn呈正态分布,土壤Cu、Pb符合对数正态分布。由中心城区到远郊,城市土壤Cu、Pb、Zn的各项统计特征值和变异系数均有较大差异,存在明显的空间分布差异。半方差函数分析结果表明,徐汇区作为中心城区,土壤Cu、Pb、Zn符合球状模型,土壤Cu、Zn具有强烈的空间相关性,土壤Pb具有明显的空间自相关。奉贤区以农业用地为主,土壤Pb符合线性模型,土壤Cu符合高斯模型,土壤Zn符合指数模型,具有强烈的空间相关性。闵行区地处城郊结合部,土壤Cu、Pb、Zn的半方差拟合模型均为线性模型,表现为纯块金形式,以随机变异为主,空间相关性弱。采用Kriging最优内插法进行无偏估值,绘制了表层土壤重金属含量的空间分布图,中心城区、城郊结合部、郊区土壤重金属的空间分布受城市化、工业化、城市交通等因素的影响,均表现出不同的空间分布规律。     

上海城郊土壤重金属含量的空间变异与分布特征

为揭示城市化、工业化等人为活动对土壤环境质量的影响，选择上海城郊结合部为研究区域，采用地统计学方法对表层土壤样品Cu、Zn、Pb、Cr、Mn 5种重金属的空间变异结构和分布特征进行了分析。结果表明：土壤Cu、Cr、Mn、Pb、Zn均属中等变异，土壤Mn含量服从正态分布，土壤Cr、Cu、Pb、Zn含量服从对数正态分布；半方差函数模型拟合结果显示土壤Mn符合指数模型，土壤Cr、Cu、Pb、Zn符合线性模型、其中土壤Cu、Pb、Zn为纯块金效应模型，反映了城郊结合部土壤污染空间变异的复杂性。通过泛克里格插值可直观反应表层土壤重金属含量空间分布特征，发现土壤Cr、Mn呈岛状，土壤Cu、Pb、Zn呈多岛状分布的特点，工业和交通污染源是影响土壤重金属空间分布的重要因素     

丰乐河流域表层土壤有机碳空间变异特征研究

土壤有机碳含量空间变异特征的研究对于区域土壤资源的可持续利用具有重要意义。在ArcGIS技术的支持下对丰乐河流域表层土壤(0~20 cm)有机碳（SOC）含量的空间变异特征进行了研究。结果表明：丰乐河流域SOC含量为1431±4.50 g·kg-1，不同土地利用类型下SOC含量差异显著（p<001）。其中，林地SOC含量的均值最大，为1558±593 g·kg-1；水田和旱地次之（分别为1539±309 g·kg-1、1146±304 g·kg-1）；园地最小(1109±348 g·kg-1)。流域SOC含量变异系数（CV）为3144%，属中等变异程度。其中，林地的CV为3806%，在4种土地利用类型中为最大；园地、旱地的CV分别为3138%、2652%；水田的CV最小，为2007%，表明人类活动影响表层土壤有机碳含量的变异程度。研究区表层SOC半方差模型为球状模型，块金效应小于25%，存在强烈的空间自相关性，且空间变异主要由结构性因素引起。SOC含量空间分布的各向异性显著，在南北方向上变异程度最为剧烈。SOC含量空间分布表现为东北部、西南部较高，西北部偏低，总体呈斑块状分布     

江西省不同地貌单元耕地土壤有机碳空间变异的尺度效应

运用地统计学、地理信息系统、方差分析和回归分析相结合的方法，研究江西省不同地貌单元耕地土壤有机碳空间变异的尺度效应，尺度分为省域尺度、完整地貌单元尺度和完整地貌单元相对应的县域尺度。结果表明：(1)不同尺度下耕地土壤有机碳均值差异显著，变异系数基本不变；(2)从县域尺度到地貌单元尺度再到省域尺度，块金效应值和空间自相关距离呈增大趋势；(3)不同尺度土壤有机碳空间分布级别和面积比例差异明显，小尺度插值图信息更丰富；(4)方差分析和回归分析结果表明秸秆还田、成土母质、土壤类型、高程和土壤侵蚀对土壤有机碳空间变异存在显著影响，但不同尺度下影响程度有所差异。秸秆还田和土壤类型对土壤有机碳空间变异的影响不存在尺度效应，成土母质、高程和土壤侵蚀对其影响存在尺度效应。结果可为详细地理解不同尺度下土壤有机碳空间变异及估测土壤有机碳密度提供一定的参考依据。     

基于GWR模型的秭归县柑橘园土壤有机碳空间异质性分析

研究柑橘园土壤有机碳空间异质性及其与土壤理化性质、地形特征和气候变量之间的关系，为提升经济林生态系统服务提供科学依据。在秭归县柑橘分布区内进行野外采样，基于随机森林和地理加权回归模型并结合8个地形因子、2个气候因子和13个土壤变量，建模分析了土壤有机碳的主要影响因素，并进行了土壤有机碳含量的空间分布预测。结果表明：研究区0～20 cm(表层)和20～40 cm(下层)土壤有机碳含量平均值分别为11.95和9.01 g·kg^-1,长江北岸(9.24和7.56 g·kg^-1)土壤有机碳含量低于长江南岸(14.48和10.36 g·kg^-1),但长江北岸(0.53和0.66)变异系数高于长江南岸(0.45和0.58)。影响因素对土壤有机碳含量空间分布的相对贡献在土层间存在差异，表层为全氮(53.0%)>全钾(11.9%)>碱解氮(11.4%)>年均降水量(7.6%)>土壤含水量(7.3%)>年均温度(5.1%)>海拔(3.7%),下层为全氮(69.7%)>碱解氮(14.2%)>容...     

环鄱阳湖区农田土壤有机碳影响因素空间分布格局分析及制图研究

利用地理加权回归(Geographically Weighted Regression,GWR)模型,对环鄱阳湖区农田土壤有机碳(Soil Organic Carbon, SOC)影响因子的空间分布格局进行系统分析,结合克里格插值方法进行土壤有机碳制图研究,同时综合比较了地理加权回归方法(GWRK)与回归克里格(Return Kriging,RK)方法在预测土壤有机碳储量结果之间存在的差异。结果表明:(1)根据Pearson相关性分析结果,所选取的各环境影响因素均与土壤有机碳具有相关性(P0.01)。(2)通过GWR模型对各影响因素空间分布格局的分析,发现SOC与坡向、年均温度和年均降水呈正相关,与坡度、植被覆盖度呈负相关。(3)GWRK法得到的土壤有机碳含量变化范围为6.35～31.93g·kg~(-1),接近采样点的实测值;RK方法得到的土壤有机碳含量变化范围在7.41～25.76 g·kg~(-1),总体空间分布特征与GWRK的结果相似,但RK方法预测的结果较为平滑,与SOC储量实际状况还存在一定差异。(4)GWR的拟合优度R~2(0.50)明显高于RK中的R~2(0.20); GWRK方法的均方根误差(RMSE)为4.58,小于RK方法的均方根误差5.35,且通过GWRK方法得出的预测结果在制图上结合采样点位置信息,使成图效果更加精细。     

“城-郊-乡”土壤环境磁学特征及其空间分布研究

为探讨"城-郊-乡"梯度上城市土壤磁性特征及其空间分异规律,对上海市徐汇、闵行、奉贤3区进行系统的磁学测定分析,结果表明研究区土壤磁性明显增强且处于较高污染水平,受外源输入影响较大。土壤磁性主要受低矫顽力软磁性的亚铁磁性矿物控制,磁性矿物颗粒较粗,以多畴MD和粗粒SSD为主。不同磁学参数χ_(lf)、SIRM、χ_(arm)、HIRM呈现相似的空间变化特征,出现明显高值区,分别位于徐汇区北部、闵行区东南和西南以及奉贤区北部和南部。磁性增强高值点均位于工业区,城市土壤磁性增强主要受人类活动中的现代工业活动影响,并以污染型企业为源点使污染范围向外扩散。     

城市化过程及其绿地储碳研究——以上海“城-郊-乡”样带为例

城市化会影响城市生态系统的结构和功能,基于航空遥感影像,选取了上海市典型的"城-郊-乡"样带,利用地理信息系统(ArcGIS9.3)和景观格局分析(Frastates3.3)软件,选用6个城市化指标,基于主成分分析(PCA)和多元线性回归分析,在对研究区域城市化水平进行评估的基础上,结合植物相关生长方程和城市绿地冠层面积,对研究区域绿地系统碳储量的空间分异性进行研究。结果表明:(1)所选用的城市化物理指标和景观指数,能够快速地用于评估城市化水平;(2)"城-郊-乡"样带上,总的碳储量为4 475 410.7 Mg C,碳密度为71.1Mg C/hm2;(3)城市绿地系统碳储量空间分异性明显,绿地碳储量大小表现为城市化水平高的市中心、城市化水平相对较高的郊区以及城市化水平最低的乡村依次升高,主要原因是由于市中心绿地分散且面积较小,而在农村和郊区其面积较大的生产绿地较多。     

基于碳稳定同位素的滨岸草地生态系统土壤有机碳贡献研究

通过测定4种长三角地区常见的滨岸草本植物（百慕大、白花三叶草、高羊茅与白茅）所在样地中不同形态的土壤碳库含量及土壤有机碳稳定同位素丰度来探索该区域土壤碳库及碳稳定同位素分布特征，并利用稳定同位素混合模型，研究滨岸草地生态系统对土壤碳库的贡献。结果表明：（1）土壤中总碳、有机碳、溶解性有机碳含量随着深度的增加而逐渐降低。总碳、有机碳、溶解性有机碳在4种植物样带的表层土壤中，平均含量分别为2211、1144、5395 mg·kg-1;而深层土壤中则仅为1557、707、1947 mg·kg-1，远低于表层土壤中的含量。且土壤总碳、有机碳及溶解性有机碳两两之间存在极显著的正线性相关；（2）土壤有机碳稳定同位素在垂直方向上表现出C3植物δ13C值随深度增大而增大、C4植物δ13C值随深度增大而减小两种特征。两类植物的平均土壤有机稳定碳同位素δ13C值分别由表层土壤中的-2524‰、-2233‰变化为深层土壤中的-2435‰、-2327‰；（3）借助稳定同位素混合模型计算后发现：不同植物对土壤有机碳的贡献率及有机碳累积速率完全不同。其中百慕大贡献率为1219%、累积速率为6279 g·m-2·a-1；白花三叶草贡献率1434%、累积速率为7534 g·m-2·a-1;高羊茅贡献率为3595%、累积速率为18184 g·m-2·a-1；白茅贡献率为1851%、累积速率为9770 g·m-2·a-1。     

上海土壤有机碳储量及其空间分布特征

区域土壤碳库的估算不仅是陆地土壤碳循环研究的重要内容，同时也可为国家尺度的土壤碳库的估算提供更多的数据支持。利用上海第二次土壤普查资料，结合GIS技术对上海土壤有机碳储量、碳密度及其空间分布格局展开研究，结果表明，上海地区0～100 cm深度的土壤有机碳总储量为576×107 t，占全国的0.062 6%，0～100 cm的平均土壤有机碳密度为1055 kg/m2，高于全国平均值，反映出上海土壤具有较高的碳蓄积能力。各类土壤中，水稻土的土壤碳储量最大，其次是灰潮土和滨海盐土，而黄棕壤由于面积狭小，所以土壤碳储量最小。各类土壤0～100 cm土壤有机碳密度的大小顺序依次为水稻土>灰潮土>黄棕壤>滨海盐土。从空间分布格局来看，上海土壤碳密度呈现为西高东低，在局部范围内还表现出高低相间，错综复杂的局面，这种分布规律在一定程度上体现了地形、微地貌、母质、土地利用方式等因素的影响。而快速的城市化引起的土地利用变化造成了土壤碳库的净碳损失量为39244万t，相当于2000年化石燃料产生的碳排放的9.86%，这表明在经济和城市快速发展地区，土地利用变化已经成为影响土壤碳库的重要驱动力。     

川中丘陵紫色土区农田土壤有机碳储量及空间分布特征

土壤有机碳在陆地生态系统碳循环中起着举足轻重的作用。针对农田区域内典型县域尺度有机碳储量及其空间格局特征的研究,可以为区域农田土壤固碳提供参考,为研究我国土壤有机碳储量提供基础数据支持。基于2012年农田土壤有机碳分析调查数据,结合GIS和GPS技术对川中丘陵区盐亭县土壤有机碳密度和储量及空间格局进行了估算和分析。结果表明:其主要土壤类型的0~20 cm耕层土壤有机碳密度为111~426 kg/m2,平均值为266 kg/m2,水田和旱地耕层土壤有机碳密度分别为345和234 kg/m2,均低于全国平均值;全县20 cm深度土壤有机碳总储量250×109 kg C,紫色土类土壤有机碳储量最大,为153×109kg C,水稻土次之,有机碳储量0.93×109kg C,两者占据了农田土壤有机碳储量约98%,冲积土和黄壤土类由于面积小,有机碳储量也最低。各土壤类型有机碳储量丰度指数(RI)值都较低,碳存储能力处于中下水平。在县域农田尺度,有机碳空间格局与气候差异、植被类型关系不大,土壤类型空间差异和地形差异是有机碳空间格局形成的主要原因。     

三峡库区林地土壤有机碳含量特征及效应

对三峡库区典型林分林地土壤有机碳（SOC）含量特征及对土壤物理性质、土壤结构和土壤养分效应进行研究，以期为三峡库区生态环境建设提供依据。结果表明：SOC含量表现为表层（A层）土壤（12.06～45.18 g/kg）明显大于下层土壤，大一个数量级。从土壤表层到底层，SOC含量呈明显下降趋势。由相同立地条件的灌木林改造而来的农地土壤（改造年限8 a）各层土壤SOC含量都有所降低，土壤表层SOC含量降低了10%，土壤平均有机碳含量降到为灌木林地的66%。三峡库区SOC含量与土壤物理性质直接相关，SOC含量与土壤容重和土壤毛管孔隙度存在最为明显的线性关系〖WTBX〗（R2=0.83，0.83，n=19，p<0.01）。土壤有机碳直接参与了土团聚体的形成，SOC含量与土壤团聚度和土壤团聚状况均有较好的相关关系（R2=0.62,0.76，n=19，p<0.01）。各林地土壤中氮元素含量最高，速效氮含量约为速效磷的6倍，为速效钾的2.5倍。SOC与土壤主要营养元素（N，P，K）关系中，对N元素作用最明显，特别是速效氮〖WTBX〗（R2=0.66,n=19，p<0.01），对磷的矿化起主要作用，与钾元素关系不明显。土壤有机碳是决定N和P矿化的主导因子，从土壤表层到底层C/N比值呈下降趋势，C/P值约为C/N值的6倍。阳离子交换量（CEC）与土壤团聚度之间有明显的相关关系〖WTBX〗(R2=0.49,n=19，p<0.01〖WTBZ〗)。SOC对CEC的作用主要通过改变土壤结构而实现。     

Biogeochemical C and N cycles in urban soils

The percentage of urban population is projected to increase drastically. In 2030, 50.7 to 86.7% of the total population in Africa and Northern America may live in urban areas, respectively. The effects of the attendant increases in urban land uses on biogeochemical C and N cycles are, however, largely unknown. Biogeochemical cycles in urban ecosystems are altered directly and indirectly by human activities. Direct effects include changes in the biological, chemical and physical soil properties and processes in urban soils. Indirect effects of urban environments on biogeochemical cycles may be attributed to the introductions of exotic plant and animal species and atmospheric deposition of pollutants. Urbanization may also affect the regional and global atmospheric climate by the urban heat island and pollution island effect. On the other hand, urban soils have the potential to store large amounts of soil organic carbon (SOC) and, thus, contribute to mitigating increases in atmospheric CO(2) concentrations. However, the amount of SOC stored in urban soils is highly variable in space and time, and depends among others on soil parent material and land use. The SOC pool in 0.3-m depth may range between 16 and 232 Mg ha(-1), and between 15 and 285 Mg ha(-1) in 1-m depth. Thus, depending on the soil replaced or disturbed, urban soils may have higher or lower SOC pools, but very little is known. This review provides an overview of the biogeochemical cycling of C and N in urban soils, with a focus on the effects of urban land use and management on soil organic matter (SOM). In view of the increase in atmospheric CO(2) and reactive N concentrations as a result of urbanization, urban land use planning must also include strategies to sequester C in soil, and also enhance the N sink in urban soils and vegetation. This will strengthen soil ecological functions such as retention of nutrients, hazardous compounds and water, and also improve urban ecosystem services by promoting soil fertility.     

不同水土保持林地土壤有机碳研究

研究了重庆四面山低山丘陵区不同水土保持林地0~20、20~40 和40~60 cm的土壤有机碳含量及不同深度的土壤有机碳密度。结果表明：0~20、20~40 和40~60 cm土层中土壤有机碳含量的平均值分别为3309、751和321 g/kg；0~20 cm的土壤有机碳密度介于497～1431 kg/m2，而0~60 cm的土壤有机碳密度介于784～1794 kg/m2，均值为1278 kg/m2；土壤有机碳含量和有机碳密度随土壤深度增加而显著减少，但其减少程度随水土保持林树种组成不同而异；不同水土保持林地60 cm深度的土壤有机碳密度存在显著差异，表现为：天然次生林>人工林>农耕地，其中，天然阔叶混交林土壤有机碳密度最大，为1794 kg/m2，农耕地的最小，仅为784 kg/m2。人工水土保持林中，阔叶混交林的土壤有机碳密度最大。从增加土壤碳的角度，建议营造阔叶混交林