不同取样尺度下华北落叶松人工林土壤呼吸的空间变异性

基于在3个取样尺度(4、2、1 m)对庞泉沟自然保护区的落叶松人工林(L_arix principis-rupprechtii)土壤呼吸速率(Rs)以及生物和非生物因子的观测数据,对不同取样尺度Rs的空间变异性进行了研究,分析了不同取样尺度下5、10和15 cm深度的土壤温度(T_5、T_(10)、T_(15))、10 cm深度的土壤水分(Ws)、土壤全氮(N)、全碳(C)、碳氮比(C/N)、全硫(S)、凋落物量(L_w)和凋落物含水量(L_m)对Rs空间变异的影响,并计算了3种尺度各变量在不同置信水平与估计精度下的最佳采样数量.结果表明,1除4 m取样尺度的C/N比、2 m的Ws和1 m的T_10、T_15的空间变异属于弱变异外,Rs及其它相关因子的空间变异均属于中等变异;Rs、C/N比和S的变异系数随着取样尺度的增大而减小,N、C、Ws、T_5、T__(10)、T__(15)、L_w和L_m则相反.2随着取样尺度的减小,Rs、Ws、T_5、T_(10)、T_(15)、L_w和L_m的空间自相关性减弱,而C、N和C/N比的空间自相关性增强,S则随着取样间距的减小空间自相关性先减弱后增强.3不同取样尺度下影响Rs空间变异的关键因子不同,在较大的尺度上土壤温度是影响Rs空间变异性的主要因素,而在较小的尺度上则受C、L_m和L_w的共同影响.4随着置信水平和估计精度的减低,R_s及其影响因子的合理取样数目逐渐减少;Rs、C/N比和S的取样数目随着取样间距的减小而增加,而N、C、Ws、T_5、T_(10)、T_(15)、L_w和L_m的取样数量则减少.     

不同取样尺度和数量下针阔混交林土壤呼吸的空间异质性

区域土壤呼吸通量估算大多用样地尺度的测定结果进行外推,因此对样地尺度土壤呼吸(Rs)及其影响因子的空间关系和取样尺度、取样数量对测定结果的准确性进行评价非常重要.以山西省庞泉沟自然保护区针阔混交林作为研究样地,运用传统统计分析与地统计分析相结合的方法,分析了4、2、1 m取样尺度下土壤水分(Ws)、土壤温度(T10)、凋落物量(Lw)、凋落物含水量(Lm)、土壤全碳(C)、全氮(N)和全碳/全氮(C/N)对土壤呼吸速率(Rs)空间变异的影响.结果表明3个取样间隔下,Rs的均值没有显著差异,但其变异程度随着取样尺度的增大而增加,变异系数在16%~22%之间.在4 m取样间隔下,Rs与Ws、Lw、C、C/N呈极显著正相关(P0.01),与N呈显著正相关(P0.05);在2 m取样间隔下,Rs与T10呈极显著负相关(P0.01),与其他因子相关不显著;在1 m取样间隔下,Rs与其他影响因子的相关性都不显著.随着取样尺度的减小,Rs的空间自相关性逐渐减弱,由高度自相关变为弱相关,表明随着采样距离的减小,结构因素对Rs的作用减弱,随机因素的作用逐渐增大.同一置信水平下相同取样数量随着取样尺度的减小,估计误差降低.95%置信水平下,2 m和1 m取样尺度时9个样本产生的Rs误差在±12%左右,而4 m尺度的误差为±16%;90%置信水平下,2 m和1 m取样尺度时9个样本产生的误差在±10%以内,4 m尺度则为±13%.研究结果可以为样地尺度进行Rs季节测定样点的科学布设提供依据.     

长沙城市景观破碎化空间异质性研究

景观破碎化表现为景观由单一、均质、连续趋于复杂、异化离散状态.空间异质性是空间景观格局产生的原因.不同尺度下景观破碎化空间异质性表现为不同的特征.遵循"尺度——格局——过程"的思路,以长沙市2005年、2010年遥感影像为数据源,针对都市区空间异质性对不同粒度和幅度水平的响应得到合适的分析尺度,进而对长沙市景观破碎化的空间格局和空间异质性展开研究,最后剖析了景观破碎化与城市生态系统的耦合过程.研究表明:(1)长沙都市区研究中,60 m粒度是一个本征观测尺度,1200 m幅度是理想特征尺度;(2)都市区景观破碎化空间格局复杂;(3)景观破碎化空间异质性受人为因素干扰影响大,随经济社会发展呈正相关关系.     

基于分形理论的农村居民点空间特征研究——以北京市平谷区为例

空间结构与空间形态相互联系、相互作用,共同构成农村居民点空间特征,对二者的综合分析可更好地考察农村居民点用地布局特点。基于分形理论,在总体与部分两个层次上对2004-2012年北京市平谷区农村居民点空间结构与形态特征及其动态变化进行综合分析,并提出空间结构合理优化及空间形态稳定性提高相关对策。研究表明,平谷区农村居民点空间结构和形态分形特征显著。全区尺度上,聚集维数、关联维数随时间变化而减小,形态维数值持续增大,农村居民点空间结构呈聚集发展态势,空间结构自组织不断优化,但形状特征日趋复杂,稳定性降低;分乡镇尺度上,部分乡镇存在空间结构松散、关联性较弱等问题。未来需加强交通等基础设施建设,增强居民点体系内各要素关联度,促进空间结构优化;并科学编制乡村土地利用规划,降低土地利用空间发展的随意性。研究可为优化农村居民点布局,科学指导农村居民点用地调整提供参考。     

两种土壤粒径分形模型的对比研究

本文从两种土壤粒径分布分形模型的推导入手,分析得出的土颗粒质量-粒径分布分形模型(模型二)仅是在土颗粒密度相同的假定条件下对土颗粒数量-粒径分布分形模型(模型一)的近似替代,并以某滑坡滑带土为例,分别运用这两种模型对该滑带土样进行粒度分形特征的试验研究,结果表明:由模型二计算的粒径分布分维数和相关系数均比模型一的小,其误差产生的原因是土颗粒密度由于矿物成分的不同而存在差异;但是模型二的计算结果可以较好地反映试样的分形特征,其原因是各粒组的各种矿物的相对含量相差不大,土颗粒的平均密度近似相等,假定条件适应性较好。     

莲花湖库区落叶松水源涵养林土壤入渗 性能的空间分布特征

以莲花湖库区落叶松水源涵养林为研究对象,由入渗速率拟合入渗模型,运用地统计学理论与方法对模型参数进行空间异质性分析。结果表明:采用Philip公式对入渗过程进行数学模拟最佳,模型参数吸渗率和稳渗率均服从对数正态分布,空间相关性强,结构比分别为0.867、0.759,变程分别为29.13 m、6.16 m,分维数分别为1.786、1.970。两者块金值都很小,小尺度内非连续性变异不明显,空间分布格局相类似,空间自相关范围内呈极显著正相关关系,相关系数R为0.48。二者相比,吸渗率空间自相关尺度大,空间分布较简单;稳渗率均一性差,空间分布复杂,破碎化程度高。     

不同取样尺度下亚高山草甸土壤呼吸的空间变异特征

基于对4个取样尺度(10、5、2.5、1.25 m)下亚高山草甸土壤呼吸速率的观测,对不同尺度土壤呼吸的空间变异特征进行了研究,分析了不同尺度土壤全氮、有机碳、碳氮比、全硫、土壤温度和土壤水分对土壤呼吸空间异质性的影响,并对各尺度不同置信水平与估计精度下的必要采样数量进行了计算.结果表明:除1.25 m和2.5 m尺度上土壤温度的空间变异属于弱变异外,土壤呼吸及其相关因子的空间变异均属于中等变异,土壤呼吸和土壤温度的变异系数随着取样尺度的增大而增大,而土壤全氮、有机碳、全硫和土壤水分的变异系数随着取样尺度的增大均有减小的趋势;不同取样尺度,影响土壤呼吸的关键因子不同.在10 m尺度,土壤呼吸与土壤全氮、有机碳呈极显著正相关,与土壤温度呈显著正相关,与土壤全硫、碳氮比和土壤水分相关性不显著;在5 m尺度,与土壤全氮和有机碳呈极显著正相关,与土壤全硫、碳氮比、土壤水分和土壤温度相关性不显著;在2.5 m尺度,与土壤有机碳、全氮和土壤水分呈极显著正相关,与土壤全硫、碳氮比和土壤温度相关性不显著;在1.25 m尺度,与土壤全氮、有机碳和土壤水分呈极显著正相关,与碳氮比呈显著负相关,与土壤温度呈极显著负相关,与土壤全硫相关性不显著.随着取样尺度的减小,土壤水分所起的作用逐渐增大,相关系数从0.27~0.49,土壤温度与土壤呼吸的相关性由显著正相关向极显著负相关变化;4个取样尺度95%置信水平误差在10%和20%内必要采样数量分别为28、21、18、14个和7、5、4、4个,随着取样尺度的减小,必需的采样数量减少.     

莲花湖库区红松水源涵养林土壤水分-物理性质的空间分布特征

运用地统计学对莲花湖库区红松水源涵养林表层土壤水分-物理性质进行了空间异质性分析。研究结果表明: 土壤含水量、土壤密度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度等因子均服从对数正态分布;毛管孔隙度最优拟合模型是球状模型,其它因子均为指数模型。土壤含水量、土壤密度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度块金值、变程、结构比、分数维和空间自相关系数最大值分别为0.311、0.297、0.192、0.293,6.87 m、10.29 m、8.31 m、8.88 m, 0.690、0.694、0.814、0.707,1.968、1.939、1.937、1.945,0.111、0.200、0.246、0.157。可见以上4个因子空间自相关性均较强,随着空间距离的增大,其相关性逐渐减弱。其中毛管孔隙度均一性程度较高;土壤含水量空间分布形态较复杂,破碎化程度高。     

基于变维分形理论的滑坡空间分布特征研究

为了对滑坡的空间分布特征进行定量的研究,以香溪河流域高阳—官庄坪段为例,基于变维分形理论对滑坡空间分布的分形模型进行了优化,定量地得到了各影响因子与滑坡空间分布之间的敏感性关系,同时对滑坡空间分布的成因进行了定性分析,结果与利用分形理论得到的定量敏感性关系相一致,表明优化的分形模型具有可靠性。     

新疆鸟类和哺乳动物物种丰富度空间异质性及其多尺度效应

基于新疆维吾尔自治区鸟类和哺乳动10km×10km物种空间分布数据及1km×1km土地利用数据,引入NDVI、海拔和地理纬度等辅助数据,分别对物种和土地利用数据进行尺度变换,计算分析了1～10km尺度下的景观指数,并进一步在生态系统层面进行尺度效应研究,以探究表征物种多样性空间异质性的合理尺度.结果表明:新疆总体的景观...     

小流域土壤矿质氮与地形因子的关系及其空间变异性研究

为掌握小流域土壤特性与地形因子的关系及其空间变异规律,采用经典统计学与地统计学相结合的方法,对黄土高原水蚀风蚀交错带小流域土壤矿质氮与地形因子的关系及其空间变异性进行了系统研究,结果表明:①硝态氮的变异程度为强变异性,铵态氮、坡度、坡向则为中等变异性,土壤类型、土地利用对矿质氮的变异程度有极显著影响;②各研究特性在采样尺度内表现出不同程度的空间依赖性,铵态氮、海拔为强烈的空间依赖性,而硝态氮、坡度及坡向则为中等的空间依赖性;③分维数与空问异质比所揭示的结果具有一致性,各变量的分维数从大到小依次为:硝态氮(1.982 6)＞坡向(1.976 7)＞坡度(1.9420)＞铵态氮(1.879 1)＞海拔(1.746 1);④硝态氮在0°与90°,45°与135°方向上具有各向同性结构,而海拔为各向异性结构,其余的研究特性则表现出微弱的各向异性;⑤海拔、铵态氮具有很强的空间自相关性,硝态氮则为空间不相关;硝态氮与铵态氮、坡度与坡向之间具有极显著的正相关性,而铵态氮与海拔、坡度与海拔之间则为显著的负相关,表明在水蚀风蚀交错带铵态氮和坡度的空间分布具有海拔梯度性.     

基于变维分形理论的四川省低山丘陵区滑坡孕灾环境因素敏感性分析

定量分析滑坡孕灾环境因素的敏感性有利于研究滑坡的形成机制和空间分布特征。基于变维分形理论,应用累计变换和次数和分维值两个分形指标,对研究区内滑坡与孕灾环境因素的关系进行定量分析,为构建滑坡敏感性分析评价指标体系提供分形学依据。研究表明:植被覆盖、岩土类型和坡度等因素对滑坡发育的影响程度较高,是研究区内滑坡空间分布的主要控制因素;断裂构造和河流两个因素对滑坡发育的影响程度较低,对研究区内滑坡空间分布的控制能力较弱。     

甘孜—玉树断裂东南段分形特征及活动性研究

基于分形理论,使用网格法估算了甘孜—玉树断裂东南段断裂系统不同走向、不同区域断层的分维值,借助等值线图对断裂的分形特征做出分析,结合相关资料探究研究区断裂的活动性。研究结果表明:研究区断裂系统在1~10km的标度区间内具有良好的自相似性,整体断裂分维值为1.5443,NW向断层分维值远大于NE向断层,以甘孜—玉树断裂为主的NW向断裂在研究区内具有较强的控制作用;甘孜—玉树断裂SW盘分维值大于NE盘,表现出更强的活动性和更复杂的断裂分布;研究区分维值的大小能有效反映断裂的活动性及其空间分布情况,研究区内甘孜—玉树断裂尚处于发育的活跃阶段,各段均存在较大的发震可能性     

基于分形理论和形状特征的大气颗粒物研究

本研究对青岛市黄岛区的大气颗粒物进行了采集,通过CCD图像采集系统在显微镜下获得8种典型大气颗粒物的显微图像,运用差分盒维数法计算其分形维数以及图像处理技术计算其球形度等形状参数.进而研究了颗粒物分形维数与粗糙度的关系、分形维数的尺度不变性、以及分形维数和形状参数的相关性分析.研究发现不同颗粒图像的分形维数是不同的,可以运用分形维数结合长径比、庞大率等形状参数对大气颗粒物进行模式识别,为解析大气颗粒物的来源提供新的特征参数.     

中国森林土壤微生物动态变化研究进展

土壤微生物是森林生态系统的基本组成部分,在物质能量循环中起着十分重要的作用。根据目前中国森林土壤微生物的研究现状,分别在土壤微生物的分布特征、区系组成特征和动态变化影响因素等方面进行归纳和总结,以期发现森林环境下土壤微生物的动态变化规律,为今后的土壤微生物生态学的研究和发展奠定基础。     

内蒙古典型草原土壤及其水文过程对灌丛化的响应

基于野外观测和室内试验相结合的方法,研究了内蒙古典型草原小叶锦鸡儿灌丛化过程对土壤和土壤水文过程的影响,旨在为干旱半干旱区环境保护和恢复提供理论基础。结果表明,斑块尺度上,灌丛斑块土壤有机质和全氮含量分别是草地斑块的1.54倍和1.16倍;灌丛斑块平均沙粒、粉粒和粘粒含量是草地斑块的0.87倍、1.34倍和1.35倍;灌丛斑块土壤容重是草地斑块的0.97倍;灌丛斑块钙积层上表面出现深度是草地斑块的1.27倍。地形等自然条件也是形成土壤异质性的重要因子,坡面尺度上,灌丛和草地斑块土壤有机质、全氮、土壤容重、土壤钙积层上表面出现深度呈自坡顶向坡下方向增加的趋势。染色示踪实验表明,灌丛斑块土壤剖面湿润锋和土壤水分入渗速率分别是草地斑块的1.36倍和5.16倍,草地斑块0~10cm土层对水分的响应较敏感,而灌丛斑块25 cm以下土层对水分的响应较敏感。研究认为,灌丛化过程增强了土壤空间异质性,灌丛斑块能将土壤水分快速输送并存储于深层土壤中,灌丛斑块是土壤养分和水分富集区,灌木植物的定居和发展过程与土壤形态之间形成了正反馈。     

山西高原落叶松人工林土壤呼吸的空间异质性

基于对华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)人工林样地3个取样尺度(4、2、1 m)土壤呼吸(Rs)及其影响因子的观测,运用传统和地统计学的方法分析了Rs的空间变异性及其与影响因子之间的内在联系.传统统计分析表明:Rs及其它相关因子的空间变异均属于中等变异;Rs与10 cm、15 cm深度的土壤温度(T10、T15)和全氮(N)呈极显著正相关(P0.01),与凋落物含水量(Lm)呈显著正相关(P0.05),与碳/氮比(C/N)呈显著负相关(P0.01),与5 cm深度的土壤温度(T5)、土壤水分(Ws)、凋落物量(Lw)和全碳(C)相关性不显著(P0.05);多元逐步回归分析表明:Lm、T10、N和Ws这4个因子能解释土壤呼吸空间变化的36%.地统计学分析表明:Rs具有中等程度的空间自相关性,随机部分引起的空间异质性占39.5%,结构因素占60.5%,气候、地形、土壤等结构因素起着主导作用;不同土壤指标的变程不相同,Rs和T10的变程差异不大,在25 m左右;土壤各指标的分维数大小依次为:Lw(1.95)=C/N比(1.95)N(1.91)C(1.89)Rs(1.78)Lm(1.77)Ws(1.69)T10(1.42).Rs的空间分布模式与T10、Lm、C和N的空间分布模式较为一致,而与Ws、C/N比的空间分布模式不同;在同一置信水平和估计精度下,不同土壤指标的必要采样数量不相同,取决于该指标的空间变异程度.     

村域尺度旅游效率空间分异及形成机理——以洛阳市375个旅游村为例

以“人地业”耦合协调、旅游系统为理论基础,构建了乡村旅游效率评价体系,识别并分析影响效率的因素和机理。在此基础上,结合使用洛阳市375个旅游村调研数据、地理数据、交通数据,综合运用地理探测器、Bootstrap-DEA、冷热点分析方法,围绕乡村旅游资源的配置效率、空间格局及形成机理开展实证研究。研究发现：综合技术效率平均值达到0.41,洛阳市乡村旅游效率偏低;旅游综合技术效率高值区具有显著集聚性,高值区分布具有显著的交通指向性;影响综合技术效率及空间分异的主要因素是村域人口密度、地形条件、贫困村因素。从系统论角度揭示系统要素、系统结构、系统间嵌套对村域旅游效率的影响,可为乡村旅游发展要素配置与制度安排提供科学依据。     

黄土丘陵区林草退耕年限对土壤团聚体特征的影响

随着国家退耕还林还草战略的实施、植被覆盖的变化,林、草地植被恢复进程中土壤团聚体特征的变化受到广泛关注.本研究以黄土丘陵区西部的官山林场退耕后栽植的刺槐林地、撂荒草地为对象,选取退耕年限为10、25 a的林、草地,采用湿筛法测定各样地0~30 cm土壤的水稳性团聚体组成,比较退耕还林、还草和退耕年限(10、25 a)对土壤水稳性团聚体平均质量直径(MWD)和分形维数(D)的影响.结果表明:退耕10 a的林地0~30 cm土层水稳性大团聚体含量(R0.25)、MWD和D分别为57.60%、1.91 mm和2.73;退耕25 a的林地分别为60.17%、1.88 mm和2.74;退耕10 a的草地分别为59.89%、1.82 mm和2.74;退耕25 a的草地分别为72.69%、2.71 mm和2.61.进一步分析证明,随着退耕年限的增加,土壤团聚性增强;但林草地的变化存在差异:恢复10 a阶段,土壤团聚性林地尚优于草地,25 a后草地优于林地.各样地土壤的SOC含量与R0.25呈显著正相关关系(p0.01),与D呈显著负相关关系(p0.05).退耕类型和退耕年限对土壤团聚性有显著影响.