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.     

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.     

紫色土小流域不同土地利用类型的土壤氮素时空分异特征

以紫色土区12.10 km²的万安小流域为研究区域,于2011年4月(旱季)和8月(雨季)小麦和玉米收获期共采集552个表层土壤(0~15 cm)样品,利用传统统计学和地统计学相结合的方法对流域土壤全氮和硝态氮的时空变异特征进行研究.结果表明,不同土地利用类型土壤全氮含量差异显著,并呈以下顺序:水旱轮作田>林地>旱地;同一土地利用类型旱季、雨季土壤全氮含量不存在显著差异.其中,4月和8月林地、旱地、水旱轮作田土壤全氮含量分别为1.16、0.90、1.21 g·kg^-1和1.13、0.94、1.29 g·kg^-1.但旱季和雨季土壤硝态氮含量差异显著,其中,4月和8月林地、旱地、水旱轮作田硝态氮含量分别为12.08、24.22、31.22 mg·kg^-1和3.98、11.18、2.27 mg·kg^-1,表现出土壤硝态氮旱季累积、雨季流失的特点;受到内部因素和外部因素共同作用,旱地、水旱轮作田土壤全氮空间分布具有中等空间相关性,而林地土壤全氮的强烈空间相关性主要受到内部因素的影响.本研究分析了紫色土区不同土地利用类型条件下的流域土壤氮素的时空变异特征,将会为流域土地资源管理和环境修复提供较好的科学依据.     

基于随机森林与地统计预测城市土壤PAHs分布

收集南京城区采样点位置信息和环境变量等数据,应用地统计和随机森林方法,以及两种方法相结合分别预测土壤多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs）含量,并比较不同方法预测精度.结果表明：随机森林与地统计方法结合能大幅度提高城市土壤污染物制图精度,整合克里金与随机森林预测残差模型拟合优度R²相比克里金插值法提高74.8%.PAHs空间制图结果能够较好拟合污染物的变化范围,识别污染高值区与低值区的空间分布.随机森林输出特征重要性发现影响南京城区土壤PAHs分布的主控因子为土壤碳和土壤粒度以及工厂密度.本研究可为城市污染物高分辨率和高精度制图以及污染防控治理提供参考.     

中国森林生态安全空间关联的网络特征及其驱动机制

提高森林生态安全的整体水平,是生态文明建设和林业可持续发展的必然选择。在对2009—2018年中国省际森林生态安全进行定量测度的基础上,利用修正的引力模型计算省际间的空间关联关系,并运用社会网络分析法探究其网络特征及驱动机制。结果表明：（1）中国森林生态安全的空间关联网络整体具有较好的通达性和显著的等级性,但关联强度和稳定性较低。（2）中国森林生态安全空间关联网络呈现出明显的“中心—外围”格局,山东、河南、湖北、湖南等省份处于网络中心位置,发挥重要的中介作用。（3）中国森林生态安全的空间关联网络可划分为经纪人、净溢出、净受益、双向溢出四个板块,并呈现板块内集聚为主、板块间关联为辅的空间关联特征。（4）经济发展差异、林业产业结构差异、城镇化水平差异、林业生态建设投入差异、森林资源禀赋差异对中国森林生态安全空间关联网络的形成具有弱负向的驱动作用,地理邻接关系对其具有强正向的驱动作用。     

广州森林碳储量时空演变及异质性分析

利用1990年、1997年和2004年3个时相的Landsat TM数据,基于CART分析算法,提取广州森林分类信息.利用样方调查与同期TM数据的光谱响应数据,分别建立了阔叶林、针叶林、园地的逐步回归模型,计算了广州森林碳储量,绘制了碳密度分布图.结果表明,广州森林覆盖率1997年比1990年显著增加,而2004年比1997年略有减少.3个时期广州森林碳储量、碳密度分别为5.93×106t、7.07×106t、7.64×106t与22.1t·hm-2、22.7t·hm-2、24.7t·hm-2,均呈上升趋势.3个时期均有40%以上的森林碳密度低于25 t·hm-2,80%以上森林碳密度低于50t·hm-2;但总体趋势是低碳密度森林比重减少,高碳密度森林比重增加,森林碳密度结构朝良性发展.在广州碳储量估算的基础上,计算Moran I系数与Geary C系数,表明研究区森林碳密度3个时期都存在正的自相关性,且分布格局由随机离散分布趋向于聚集分布.进一步利用半变异函数,对碳密度分布格局异质性进行分析,表明3个时期森林碳密度的空间分布格局异质性差异不大,1997年略强于其它时期;空间结构上均属于高度相关;空间自相关因素是森林碳密度空间异质性的主要因素;从1990～2004年,相关尺度增加,引起空间异质性的随机因素所占比重减少,自相关因素所占比重增加.     

砍伐干扰对华北落叶松林下土壤有效氮含量空间异质性的影响

为揭示砍伐干扰对森林土壤有效氮(NO3--N和NH4+-N)含量空间异质性的影响,并为进一步认识森林生态系统N素循环及森林系统结构和功能提供基础依据.选取华北落叶松砍伐干扰林分(样地A)和未砍伐干扰林分(样地B),采用基于地统计学中区域化变量理论的格局分析方法.对样地林下土壤(0～30cm)有效氮含量的空间异质性特征进...     

中国表层土壤有机质空间分布模拟分析方法研究

气候变化背景下,对土壤有机碳的研究是目前大尺度上土壤性质研究的热点。基于第二次全国土壤普查5 374个典型土壤剖面数据,分析表层土壤有机质(20 cm)与环境因素的相关关系,利用多元回归模型和HASM模型结合的方法模拟中国国家尺度上表层土壤有机质含量的空间分布格局,探讨该方法的模拟误差,为国家尺度上有机碳的估算提供方法参考。研究结果表明,对350个检验点模拟结果的平均绝对误差和平均相对误差为15.61 g.kg-1和56.59%,与普通克里格法相比分别降低了1.61 g.kg-1和20.84%;对样点分布较少以及无样点的西北地区和台湾省的模拟结果也更符合实际情况。建模样点减少一半的情况下,模拟结果的平均绝对误差和平均相对误差仅分别增加了0.14 g.kg-1和1.07%。因此,论文方法可作为模拟国家尺度上有机质空间分布相对有效的方法,同时如何使模型解释更多的土壤有机质空间变异将是进一步提高模拟精度的关键。     

Fluxes of CH4 and N2O from soil under a tropical seasonal rain forest in Xishuangbanna, Southwest China

CH4 and N2O fluxes from soil under a tropical seasonal rain forest in Xishuangbanna, Southwest China were measured for one year using closed static chamber technique and gas chromatography method. Three treatments were set in the studied field: (A) litter-free,(B) with litter, and (C) with litter and seedling. The results showed that the soil in our study was a sink of atmospheric CH4 and source of atmospheric N2O. The observed mean CH4 fluxes from treatments A, B, and C were -50.0±4.0, -35.9±2.8,-31.6±2.8 μgC/(m2·h),respectively,and calculated annual fluxes in2003 were -4.1,-3.1,and -2.9kgC/hm2,respectively.The observed mean N2O fluxes from treatments A,B,and C were 30.9±3.1,28.2±3.5,50.2±3.7μgN/(m2·h),respectively,and calculated annual fluxes in 2003 were 2.8, 2.6, and 3.7 kgN/hm2, respectively. Seasonal variations in CH4 and N2O fluxes were significant among all the three treatments. The presence of litter decreased CH4 uptake during wet season (P ＜ 0.05), but not during dry season. There was a similar increase in seedlings-mediated N2O emissions during wet and dry seasons, indicating that seedlings increased N2O emission in both seasons. A strong positive relationship existed between CH4 fluxes and soil moisture for all the three treatments, and weak relationship between CH4 fluxes and soil temperature for treatment B and treatment C. The N2O fluxes correlated with soil temperature for all the three treatments.     

黄土高原半干旱区侧柏林群落土壤呼吸日变化及季节动态变化特征

Desertification is one of the most serious eco-environmental problems around Qinghai Lake. Based on GIS and RS, GIS analysis was used to obtain the information of spatial-temporal change and different pattern of desertification in each county around Qinghai Lake in four phases of 1976, 1987, 1995 and 2006. Using the function of intersect and overlay supported by ARCGIS, with analyzing attributes of vector RS images, we obtained transition data and established transfer matrix of land-use types in recent 30 years, besides, protracted land-use transition maps of all desertification classes. In further, we analyzed transition quantity and direction of desertification in each county, moreover, reconstructed the process of spatial-temporal evolution of desertification. The results are showed below: (1) it′s the transition between desertified land and others but not in the desertified that played the main role in Gangcha and Gonghe County, while the transfer between desertified lands were greater than that with other land-use types in Haiyan County. (2) Extremely severe desertified land mainly distributes in Ketu and Sand Islands that belongs to Haiyan County, and moderate desertified land in riversides of Gangcha County, also, the light desertification expanded too rapidly to become the most desertified land-use type in the surrounding of Qinghai Lake since 1976. (3) By using relative change rate of desertified land, the regional variability rank from top to toe was Gangcha, Haiyan and Gonghe.     

季节性冻融格局变化对高山森林土壤氮素淋溶损失的影响

气候变化情景下冻融格局的改变可能导致寒冷生物区土壤氮的淋溶损失,从而改变土壤养分循环和森林溪流的水体环境.因此,为了解季节性冻融循环及其变化对高山森林土壤氮淋溶损失的影响,于2010年5月到2012年4月期间,采用土柱培养实验,利用海拔形成的温度差异模拟气候变暖过程,将高山森林(海拔3600 m)土壤分别培养在海拔3600 m(A1)、3300 m(A2)和3000 m(A3)的森林地表,研究了生长季节与冻融季节不同关键时期的土壤氮淋溶特征.结果表明:川西高山森林土壤氮素淋溶损失随着海拔增加而增加,其损失量为(1.85±0.39)kg·hm-2·a-1(A3)(1.87±0.34)kg·hm-2·a-1(A2)(2.94±0.73)kg·hm-2·a-1(A1),其中,62%以上的氮损失发生在季节性冻融期间.冻融季节高山森林土壤氮素淋溶流失的主要形式为铵态氮和硝态氮,且铵态氮的淋溶损失量高于硝态氮,而生长季节土壤氮素淋溶损失的主要形式是可溶性有机氮.这意味着冻融循环格局在很大程度上控制着高山森林土壤氮素淋溶损失特征,未来气候变暖可能降低高寒森林土壤氮素肥力,增加森林溪流中的氮含量.     

Soil enzyme activities and their indication for fertility of urban forest soil

To reveal the biological characteristics of urban forest soil and the effects of soil enzyme on soil fertility as well as the correlation between physicochemical properties and enzyme activities, 44 urban forest soil profiles in Nanjing were investigated. Basic soil physicochemical properties and enzyme activities were analyzed in the laboratory. Hydrogen peroxidase, dehydrogenase, alkaline phosphatase, and cellulase were determined by potassium permanganate titration, TTC (C₁₉H₁₅N₄·Cl) colorimetry, phenyl phosphate dinatrium colorimetry, and anthrone colorimetry, respectively. The result showed that soil pH, organic carbon (C), and total nitrogen (N) had great effects on hydrogen peroxidase, dehydrogenase, and alkaline phosphatase activities in 0–20 cm thick soil. However, pH only had great effect on hydrogen peroxidase, dehydrogenase, and alkaline phosphatase activities in 20–40 cm thick soil. Hydrogen peroxidase, dehydrogenase, and alkaline phosphatase were important biological indicators for the fertility of urban forest soil. Both in 0–20 cmand 20–40 cmsoil, soil enzyme system (hydrogen peroxidase, dehydrogenase, alkaline phosphatase, and cellulase) had a close relationship with a combination of physicochemical indicators (pH, organic C, total N, available K, available P, cation exchange capacity (CEC), and microbial biomass carbon (C_mic)). The more soil enzyme activities there were, the higher the fertility of urban forest soil. __________ Translated from Urban Environment & Urban Ecology, 2007, 20(4): 4–6, 9 [译自: 城市环境与城市生态]     

Trend surface analysis of forest landscape pattern in Guandishan forest region of Shanxi,China

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＡｌｍｏｓｔａｌｏｆｌａｎｄｓｃａｐｅｓａｒｅｓｐａｔｉａｌｙｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｍｏｓａｉｃｓｏｆｌａｎｄｃｏｖｅｒｏｒｈａｂｉｔａｔ（Ｆｏｒｍａｎ，１９９５）．Ｔｈｅｓｐａｔｉａｌａｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｒｓｐａｔ...     

Effects of acid rain on forest ecosystem in Southwestern China

The study of effects of acid rain in Southwestern China on forest ecosystems .has been inrestigated since 1984. The results have shown that the ecosystem of Pinus massoniana forest has been damaged severely by acid rain. Comparing the areas where the annual mean pH value is lower than 4.5 with that higher than 4.5, the productivity of the ecosystems decreased 50 percent. Both the percentages of the green leaves and the content of chlorophyll cut down; the acidity of soil increased a bit and the fertility showed the tendency to lower. The microbial population components in surface soil were changed and the total number of soil microbes reduced from 63.5 to 92.6 percent. Besides the direct effects of acid rain, the insect pest, especially, Blastophagus piniperdoz and Monochamus galloprovincialis, seized the opportunity to enter and reproduce in it so as to aggravate the forest dieback of P.massoniana in the areas where the annual average pH value is lower than 4.5.Additionally, the simulation study on the     

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.     

Utility of semivariogram for spatial variation of soil nutrients and the robust analysis of semivariogram

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＧｅｏｓｔａｔｉｓｔｉｃｓｈａｓｐｒｏｖｅｎｕｓｅｆｕｌｆｏｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｉｎｇａｎｄｍａｐｐｉｎｇｔｈｅｓｐａｔｉａｌｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ (Ｗｅｂｓｔｅｒ,1985;Ｔｒａｎｇｍａｒ,1985;Ｇｏｏｖａｅｒｔｓ ,1999) .Ｍｏｓｔｐｒｅｖｉｏｕｓｇｅｏｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｓｔｕｄｉｅｓｆｏｃｕｓｅｄｏｎｔｈｅｄａｔａｏｆａｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｓｍａｌｌｓｐａｔｉａｌｓｃａｌｅ(Ｃｈｉｅｎ ,1997) .Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｇｅｏｓｔａｔ…     

中国亚热带地区2000-2014年林火排放颗粒物时空动态变化

林火是森林生态系统重要干扰因子并对大气环境和人类健康有显著影响.该研究基于2000-2014年中国亚热带地区卫星火点数据,结合林业统计年鉴,估算各区域林火燃烧生物量,运用排放因子法,估算15年间中国亚热带地区林火排放颗粒物总量.研究结果表明,亚热带地区林火存在季节性差异,福建、广东、广西、湖南和江西林火主要集中在春、秋两季;贵州和云南林火主要集中在春季;浙江林火集中在春、夏两季.亚热带地区森林可燃物总燃烧量为333.92 Mt,污染物PM_2.5、OC、EC和TC总量分别为：698.33、338.18、40.04和378.22 kt,此外,各污染物排放在时间和空间上不均衡,各污染物排放量多集中在云南南部和东南部,湖南、贵州和广东交汇处,广东东南部和福建中部等区域;PM_2.5、OC、EC和TC在浙江、云南、贵州、湖南和江西呈显著增长趋势.林火释放PM_2.5与工业粉尘的排放比变化趋势总体呈上升趋势,说明森林火灾导致的颗粒物排放对大气环境影响力呈逐年增长趋势.该文通过对中国亚热带地区林火释放污染物的时空变化研究,为深入揭示林火对区域环境的影响提供数据支持.     

平原丘陵过渡带土壤有机碳空间分布及环境影响

为定量分析景观过渡带中土壤有机碳空间分布及环境影响,将环境因子纳入空间自回归模型与地理加权回归模型分析比较,并以普通最小二乘回归模型作对照.结果表明:土壤性质指标中,容重及有效铁与土壤有机碳存在极显著相关关系;地形及区位因子中,纬度、高程、坡度、粗糙度等稳定性因素与土壤有机碳存在极显著相关关系;土壤有机碳的局部集聚性多发生在核心景观过渡带;空间回归模型的拟合优度均优于普通最小二乘回归模型,估计值的空间自相关变化趋势与实测值一致,残差的空间模式显著减弱;能够灵活调整权函数与带宽的地理加权回归模型能够更好地分析土壤有机碳的空间变异.模型评价方面,GWR-1和GWR-2的残差平方和较OLS分别降低了20.717%和8.799%; SLM、SEM、GWR-1、GWR-2的AIC值较OLS分别减小了5.108、5.391、19.887和11.751.除本身存在的空间自相关外,模型中土壤性质指标及环境因子能大幅解释土壤有机碳的异质性.本研究引入辅助变量,运用空间回归模型分析了平原丘陵过渡带土壤有机碳的空间变异,可为生态恢复、环境变化指示及研究区典型柑橘区的区划提供依据.     

福建西部山地水土流失区土壤呼吸的空间异质性

土壤呼吸(Rs)作用的空间异质性对于准确估算水土流失区碳收支具有重要意义.通过对长汀县河田镇59个样地的土壤呼吸及土壤全氮(TN)、碳氮比(C/N)、有机碳含量(SOC)、叶面积指数(LAI)、土壤温度(T_(10))、土壤湿度(W)等影响因子测定的基础上,运用传统和地统计学的方法分析了土壤呼吸及其影响因子的空间异质性.结果表明,Rs及其影响因子的变异程度大小依次为:LAISOCTNRsC/NT_(10)W;Rs与T_(10)呈极显著正相关(P0.01),与TN呈显著正相关(P0.05),与其他因子的相关性不显著(P0.05);TN、SOC和T_(10)这3个因子可以解释土壤呼吸27%的空间变化.地统计学分析结果表明:Rs具有中等程度的空间自相关性,结构性因子引起的空间异质性占52.89%,与随机因素的占比(47.11%)相当;Rs及其影响因子的分维数大小依次为:RsLAIC/NT_(10)SOCWTN;Rs的空间分布格局与TN和T_(10)的空间分布格局较为一致,而与C/N、SOC、LAI的空间分布格局不同.在95%置信水平和90%估计精度下,Rs的合理采样数量为62个.