鄂西北山区耕层土壤pH值空间变异特征及其影响因素研究

土壤pH值是耕地质量表征的重要指标之一,精确估算土壤pH值具有重要意义。以鄂西北山区十堰市为研究区,采集了701个耕作层土样,测定分析土壤pH值,运用地统计学方法和GIS技术探讨了鄂西北耕层土壤pH值的空间变异特征,利用方差分析和回归分析对其主要影响因素进行量化分析。结果表明:研究区土壤pH值为6.46±0.84,变异系数为13.00%,属中等变异强度。全市土壤pH值空间分布总体特征表现为低值区主要分布在研究区中部和西南部,高值区主要分布在北部和东南部;整体上呈现从东北向西南逐渐降低的空间分布格局,通过回归分析得出成土母质是研究区土壤pH值空间变异的主控因素,能够独立解释空间变异的13.6%,其次是海拔高度,独立解释能力为6.30%,较弱的是土地利用方式,独立解释能力仅为1.4%,坡度几乎没有独立解释能力。说明目前影响研究区耕层土壤pH值空间变异的主要影响因素是结构因素,土地利用方式和生产方式将是研究区土壤pH值进一步变化的重要驱动因素。     

苏南山丘区小流域土壤养分特性空间分布

采用地统计学与GIS相结合的方法，以苏南山丘区邓下小流域为研究区，研究了表层土壤(0~20 cm)的pH值、全氮、全磷和速效钾等4种养分的空间变异特征。结果表明：(1)土壤养分的变异系数大小是全磷＞速效钾>全氮＞pH值，存在中等程度的空间变异性。土壤pH的半方差函数理论模型为线性模型，全氮、全磷和速效钾均为指数模型。土壤全氮、全磷和速效钾具有强烈的空间相关性，结构性因素是影响其空间变异的主要因素。土壤pH值存在中等的空间相关性，随机因子引起的空间变异性所占比重较大。(2)土壤pH值自北部向东南部总体趋势递减，中部波动较大。全氮条带状分布明显，自北部向东南部递减。全磷含量具有南北部低，中部较高的趋势，中部波动较大，高值中心出现在这一区域。速效钾在研究区波动较大，高值区域主要集中在中北部，低值区域主要分布在中南部。研究结果可为小流域综合治理中土壤养分管理与植被恢复提供理论依据.     

川中丘陵县域土壤pH空间变异及影响因素分析——以四川仁寿县为例

利用2012年在仁寿县采集的555个表层土样(0~20cm),应用地统计学方法分析了该县域尺度表层土壤pH值的空间变异特征;并采用方差分析和回归分析量化主要影响因素对土壤pH值空间变异的影响程度。结果表明:研究区土壤pH值在4.02~8.14之间,平均为6.80,总体上以中性和碱性土壤为主;变异系数为14.48%,属中等程度的空间变异性。地统计分析表明,研究区土壤pH值变异函数的最佳理论模型为球状模型,具有中等程度的空间自相关性,且空间自相关范围较大。方差分析和回归分析表明,土壤类型、成土母质和土地利用方式是显著影响土壤pH值的主要因素。其中,成土母质和土地利用方式分别能独立解释76.2%和4.8%的土壤pH值空间变异。土壤类型的解释能力与分类级别有关,土类、亚类和土属可分别独立解释41.3%、57.3%和83.7%的土壤pH值空间变异,因而能反映成土过程和母质特性的土属是研究区土壤pH值空间变异的主控因素。研究结果可为川中丘陵县域尺度土壤pH空间变异分析及区域生态环境管理与建设提供有益参考。     

长江上游地区土壤可蚀性空间分异特征

研究土壤可蚀性K值有助于宏观判断和定量分析长江上游地区土壤侵蚀的空间分布特征。利用第二次土壤普查资料建立了长江上游土壤的理化性质数据库，通过三次样条插值对土壤质地进行转换，采用EPIC模型计算出各土种的可蚀性K值，采用面积加权的方法，求得各亚类的可蚀性K值，将其链接至长江上游土壤图的属性表，得到土壤可蚀性空间分布图，进而探讨土壤可蚀性的分布特征。结果表明：长江上游土壤可蚀性以较低可蚀性、中等可蚀性和较高可蚀性为主，横断山区、云贵高原和三峡库区区域土壤可蚀性明显高于四川盆地地区；高可蚀性土壤主要分布在嘉陵江上游和横断山区的低海拔谷地；平均K值为0239 0，最大值041，最小值007土壤可蚀性高低与土壤侵蚀强度、海拔高度和坡度在空间分布上具有一定的规律性     

三峡库区草堂河流域土壤pH空间分布预测制图

以三峡库区草堂河流域为研究区,利用网格布点,共采集102个土壤样点,分析测定土壤的pH值,结合成土母质和地形等10个环境因子,以样点总数的85%作为训练集进行预测模型构建,15%作为验证集检验模型精度,利用随机森林(Random Forest, RF)模型对研究区土壤pH进行空间分布预测并制图。结果表明:土壤pH与谷深、坡长呈显著正相关,与海拔、距河网垂直距离、坡高呈显著负相关。三叠系大冶组灰岩发育的土壤pH值高于三叠系须家河组石英砂岩发育的土壤pH值。基于环境因子的RF预测模型,平均绝对误差(MAE)为0.47、均方根误差(RMSE)为0.59、决定系数(R~2)为0.85,能解释研究区土壤pH值85%的空间变异。对土壤pH值产生主要影响的环境因子为成土母质和海拔。可见,基于环境因子的RF预测模型,预测精度高,可以作为土壤pH空间分布预测的有效方法,能为流域尺度下其他土壤属性的空间分布预测提供依据和借鉴。     

区域土壤质量对土地利用变化响应研究——以土壤氮元素为例

选取长江三角洲典型地区--原锡山市作为研究区域,以1982和2005年土壤全氮和速效氮作为研究对象,探讨区域土地利用变化对土壤氮含量的影响。通过统计分析表明,20年来原锡山市土壤全氮含量降低016 g/kg,速效氮含量降低763 mg/kg。通过变异函数分析,20年来原锡山市全氮和速效氮的变异函数理论模型呈指数型,但块金方差与基台值的比值、自相关阀值发生了较大变化;Kriging插值分析结果表明,1982年全氮和速效氮分布较简单,2005年全氮分布较复杂,速效氮分布较简单,同时kriging插值分析还表明,20年来原锡山市土壤全氮含量降低,空间变异变化显著;土壤速效氮含量变化较小,空间差异变化明显。     

鄂西北山区耕层土壤有机质空间变异及影响因子分析

为揭示鄂西北山区耕层(0～20 cm)土壤有机质的空间变异特征及其影响因子,以十堰市为研究区,基于地统计学方法,分析耕层土壤有机质含量空间变异规律,并结合地理探测器进一步探讨土壤有机质空间变异的影响因子及其之间的交互作用.结果 表明:研究区土壤有机质平均含量为17.48 g/kg,总体上处于缺乏状态;变异系数为45.59％,属于中等变异强度;块金系数为0.496,存在中等程度的空间自相关;空间变异各向异性显著,在45°方向上变异程度最剧烈.土壤有机质含量呈现随高程降低而不断减小的趋势.年降水量、种植制度和高程对研究区土壤有机质空间分布的解释力最强,是决定十堰市耕层土壤有机质空间分布格局的主导因子,而成土母质和土地利用解释力相对较弱,各环境因子两两之间为非线性增强或者双因子增强.土壤有机质含量的空间变异性是各影响因子共同作用的结果,揭示了耕层土壤有机质含量空间异质性影响因子的多样性和复杂性,研究结果可为研究区土壤有机质的精准管理、耕地土壤改良、耕地质量的提升及促进农业生产等提供理论依据.     

基于GIS的金沙江流域（云南段）生态潜力空间分布特征

生态潜力是衡量多种生态因子综合配合效果的指标。金沙江流域（云南段）从上游到下游地貌类型多样，地形、土壤物化特性差异明显，导致流域内各地貌单元的生态潜力值空间分布特征不一样。GIS的强大空间分析功能，为流域内复杂的生态潜力空间分布规律研究提供了快捷的分析工具。利用ArcGIS空间分析软件，在植被分类图的基础上，对金沙江流域（云南段）生态潜力进行三维透视、空间变异规律等研究。并在此基础上，选取土壤因子，分别对流域内不同地貌单元的生态潜力与土壤空间分布相关性进行了对比研究。结果表明，流域的生态潜力总体上往西北方向递增；变异函数分析得出流域内的生态潜力具有各向异性特点，且生态潜力沿流域走向具有很好的空间自相关性；土壤类型在生态潜力的空间分布特征上具有一定的控制作用。研究中所使用的GIS技术与方法，特别是三维透视与变异函数的应用，为其它地区的类似研究提供了参考；另外，计算得出的金沙江流域生态潜力的分布规律，为该区域的生态保护提供了一定的理论依据.     

合肥老城区绿地土壤pH和氮磷的空间变异特征

基于地统计学和GIS方法研究了合肥主城区一环内绿地表层土壤（0～10 cm）的pH值和全氮、速效磷、全磷3种养分要素的空间变异特征，并应用半变异函数分析了pH和各养分要素的空间异质性程度。结果表明：土壤pH变化范围和变异系数分别为67~88和50%，全氮分别为292~3 789 mg/kg和475%，全磷为147～2 470 mg/kg和687%，速效磷为56～1064 mg/kg和657%；全磷含量的变异系数最大，其空间异质性主要由结构性因素引起，pH、全氮和速效磷的空间变异则由随机性因素和结构性因素共同作用引起。土壤全氮与pH之间存在显著负相关，而土壤全磷与速效磷存在显著正相关。pH和速效磷的最佳拟合模型为球状模型，全氮和全磷的最佳拟合模型为指数模型；通过Kriging插值得到合肥市一环内土壤pH和各养分的空间分布特征     

长三角地区农田土壤养分空间变异及养分综合评价

以浙江宁波三七市镇的一块面积为 2562 hm2 的农田为研究区域,运用地统计学与GIS相结合的手段和方法对其土壤养分的空间变异特征展开研究。结果表明,5种养分要素的空间变异函数曲线的理论模型符合指数模型;速效钾、有机质和pH值的C0/(C0+C)<25%,表现出强烈的空间相关性,碱解氮和有效磷的C0/(C0+C)为25%~75%,具有中等的空间相关性。通过Kriging插值并依据养分的分级标准,所得的空间变异图能很好地反映农田土壤养分的空间变异特征和丰缺状况,几种养分要素中,碱解氮、有效磷和有机质含量总体丰富,而速效钾的含量处于中低水平,pH值较低,土壤呈现酸性。利用主成分分析结合空间插值的方法,还可以对研究区的土壤养分的综合状况进行评价。研究结果可为当地以及长江三角洲同类型地区在科学施肥、实行养分的分区管理以及农业面源污染的控制方面提供一定的科学依据和借鉴参考。     

论水稻土肥力进化与土壤质量——以太湖地区为例

太湖地区是我国古老农业区之一。在六七千年之前先民已开始种植水稻 ,随着耕作培肥措施不断加强 ,与土壤肥力进化同步伴随着耕作轮作制的不断演进 ,由轮荒———沤田———水旱轮作———三熟制的变化 ,土壤基础肥力稳步提高 ,稻麦单位面积产量逐年上升。该区水稻土历经数千年的耕肥与平田整地等人为活动 ,在起源土壤背景上发育成五类水稻土 ,这五类水稻土经过培肥改良均达到水旱轮作高产稳产阶段 ,尽管地力上还存在不同程度的差异 ,这不能不说是人为定向培育的成果。在一般情况下 ,土壤质量是由土壤肥力决定的 ,基础肥力高低是农业生产优质高产低耗的关键 ,在评价土壤质量时必需首先予以关注。当然 ,随着工业的发展 ,土壤污染所波及的农产品超标问题 ,也应在评价土壤质量时予以关注 ,并作为评价因素在综合评价体系中占有应有的份量     

长江流域土壤保持能力时空特征

利用MODIS-NDVI数据、地面气象站数据等,采用通用土壤流失方程计算了长江流域2000~2010年土壤保持量,并基于GIS平台与GeoDa软件,辅以Morans I指数以及一元线性回归系数等方法分析了长江流域土壤保持能力的时空分布特征。结果表明:(1)长江源区以及中下游沿岸至长江入海口地区的土壤保持量最低(≤560t/hm2),土壤保持量高值区(≥2 400t/hm2)主要分布于上游四川盆地周围以及中下游长江以南地区;(2)长江流域土壤保持量在市域单元上存在明显的空间聚集现象,"低—低"聚集区分布在长江源区、武汉西部以及流域入海口,"高—高"聚集区主体分布在流域上游与江西南部;(3)土壤保持量年际变化呈增加趋势的区域占62%,其中呈快速增加趋势(b5)的地区分布在陕西南部、湖南西北部、江西东部以及四川东部,呈减少趋势的区域占38%,主要分布于流域上游以及中下游长江以南部分地区。     

三峡库区典型土壤酸碱缓冲性能及其影响因素研究

受酸沉降和化肥施用等外源性酸输入的影响,三峡库区土壤面临着严重的酸化威胁。通过选取三峡库区两种典型土壤(紫色土和黄壤)作为研究对象,采用酸碱滴定法对土壤酸碱缓冲性能及其影响因素进行了研究。结果表明:在一定的p H范围内,紫色土(p H 6.5~2.5、6.2~11.5)和黄壤(p H 5.6~2.8、5.5~10.7)的p H变化与外源性酸、碱加入量均呈线性相关关系。通过分段拟合获取的缓冲容量结果显示,紫色土酸、碱缓冲容量分别为101.3、34.6 mmol/kg;而黄壤酸、碱缓冲容量分别为105.3、38.0 mmol/kg。黄壤和紫色土主要受碳酸钙与阳离子交换的缓冲作用;缓冲体系及初始p H、机械组成等土壤理化性质的不同是导致库区典型土壤酸碱缓冲容量差异的主要原因,总体表现为黄壤酸、碱缓冲性能略优于紫色土。此外,由于近年来酸沉降和氮肥用量的增加,使得库区土壤面临的酸化威胁呈上升趋势。该结果对库区土壤环境容量和典型土壤酸化潜势等研究具有参考价值,还可为区域外源性酸临界值评估以及应对策略制定提供理论依据。     

三峡库首地区土壤养分状况与年际变化

三峡库区长期以来人地矛盾突出，蓄水和移民搬迁使土地资源进一步减少，过度开发引起的土壤肥力下降和生态退化问题日趋严重。通过布点调查和土壤取样，对秭归县水田坝乡区域不同海拔高度和农业土地利用管理方式土壤养分状况及其变化趋势进行分析。结果表明: 研究区域内山地农业已普遍采用梯田进行保护性耕作，海拔600~700 m区域主要开辟为脐橙园，700~900 m区域山地主要种植常规作物；研究区域土壤有明显粗骨化和沙质化特性，其肥力特征是蓄水力偏弱，持水保肥性较差，但通气和透水性好，易耕作；研究区域土壤有机质含量偏低，中高海拔区域土壤有机质、全氮含量相对较高，而低海拔区域土壤全磷、全钾含量较高；坡改梯有利于改善土壤肥力状况，提高土壤氮磷养分含量；根据2005~2010年研究结果，研究区域土壤肥力退化趋势仍未得到控制，同时因水土流失和化肥大量使用，该区域大多数土壤有机质含量、全氮、全磷和全钾含量呈降低趋势，而土壤速效养分含量有增高趋势     

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。     

成都平原西部土壤汞异常来源研究

四川唐昌地区是成都平原上典型的土壤汞含量高异常区。为研究汞异常来源，在该地区开展了多剖面地气测量，工作区面积约4 km2，布置了5条测量剖面，共121个测点，点距30 m。利用地气采样器积累式收集地气样品，采样时间为45 d，通过中子活化分析技术测试了地气样品中10余种元素。地气中As、Au、Fe、La、Sm等多个元素出现规律性异常分布，反映出该地区隐伏断裂的具体位置，断裂走向为NE 40°，宽度90～120 m。用ICP MS分析断裂上方收集的地气样品，发现含有微量的汞。成都平原西部汞异常区的分布趋势与隐伏断裂走向一致，且位置重合；而来自地下深部的汞能够随地气迁移至地表；隐伏断裂为地气迁移提供了有利通道，成为地表土壤汞异常的重要来源。成都平原西部汞异常是地球自身作用造成的.