江西省耕地土壤碳氮比空间变异特征及其影响因素

以江西省2012年测土配方施肥项目采集的16 582个耕地表层(0~20 cm)土壤样点数据,运用普通克里格和回归分析方法,对江西省土壤碳氮比(C/N)空间变异特征及其影响因素进行分析.结果表明江西省土壤C/N在2.98~52.67之间,平均值为11.72,变异系数为25.17%,呈中等变异性.经半方差分析,土壤C/N的块金效应为88.44%,其空间变异受结构性和随机性因素共同影响,但随机性因素的影响更大.土壤C/N空间分布较为平滑,高值区主要分布在九江市彭泽县、萍乡市上栗县和抚州市乐安县.地形因子、耕地利用方式、成土母质、土壤类型和氮肥施用量对土壤C/N空间变异影响均显著(P0.05),但影响程度不一.地形因子可解释0.3%的土壤C/N空间变异,耕地利用方式的独立解释能力为1.4%,成土母质的独立解释能力为2.4%,土类、亚类和土属的独立解释能力分别为2.7%、3.6%、5.5%.氮肥施用量对土壤C/N空间变异的独立解释能力最高,为33.4%,是引起江西省土壤C/N空间变异最主要的因素.     

黄土高原沟壑区小流域土壤养分空间变异特征及其影响因素

了解表层土壤有机质与全量养分的空间变异规律及其影响因素,能够为黄土高原生态脆弱带的土壤养分管理提供参考。基于王东沟的93个野外采样点,综合多种地统计学方法,分析了土壤养分的空间变异特征及其影响因素。结果表明:研究区表层土壤养分含量处于中等水平,空间变异大小依次为全磷>全氮>有机质>全钾,均由结构性因素主导;有机质、全氮较全磷、全钾变异尺度小、空间自相关性弱、空间复杂程度高。有机质、全氮的分布格局为南高北低,主要影响因素包括海拔、坡度、曲率和土地利用;全磷呈现相反的北高南低分布,海拔、坡度、土地利用、土壤机械组成和人类活动对其影响较大;全钾则为内部高四周低,分布较破碎,坡向和土壤机械组成作用较强。据此建立了9个环境因子与土壤养分之间的回归预测模型,以期为研究区土壤资源的可持续利用提供数据支持。     

成都平原西部土壤氮素空间变异特征及影响因素

为探究成都平原西部土壤氮素的空间异质性及其影响因素,基于134个耕层土壤采样点,运用经典统计学和地统计学方法揭示w（TN）和w（AN）（AN为碱解氮）的空间变异特征,并利用方差分析和回归分析,研究不同因素对其空间变异的影响程度.结果表明:研究区土壤w（TN）为0.81~3.50 g/kg,平均值为1.94 g/kg;w（AN）为44.42~263.99 mg/kg,平均值为138.70 mg/kg.半方差分析显示,土壤w（TN）和w（AN）的块金效应分别为52.41%和63.92%,具有中等程度的空间自相关,表明其空间分布受结构性和随机性因素共同影响.土壤氮素空间分布特征均呈现由东北向西南逐渐递增趋势.回归分析结果表明,成土母质能独立解释14.8%和9.4%的w（TN）和w（AN）空间变异;土壤类型（土类、亚类和土属）对研究区w（TN）和w（AN）空间变异的独立解释能力分别在3.6%~17.2%和5.7%~17.2%之间.各土地利用方式下,土壤w（TN）、w（AN）平均值均表现为耕地>农林用地>园地,土地利用方式对土壤w（TN）空间变异的独立解释能力仅5.8%,对w（AN）无显著影响.研究显示,成都平原西部土壤氮素含量总体处于丰富水平,其中温江-郫县一带含量相对较低,高值区在金马河以南区域.成土母质和土壤类型对土壤氮素空间变异的影响总体高于土地利用方式.      

丹江口库区小流域土壤磁化率变异特征及影响因素研究

土壤磁化率是表征土壤侵蚀特征的重要指标。本文以丹江口库区五龙池流域土壤为研究对象,沿坡位选取18个条带共采集85个表层(0～10 cm)土壤样品,通过对不同土地利用类型及景观位置的土壤磁化率分析以及与粒度关联分析,揭示小流域土壤磁化率变异特征并评估其影响因素。结果表明:1)土壤质量磁化率、频率磁化率平均含量分别为34. 4×10-8m3/kg、9. 69%,二者均呈中等的空间自相关,其值分别为0. 59、0. 51; 2)不同土地利用类型中,土壤磁化率差异显著,其中质量磁化率为坡耕地梯田灌木林地用材林地;频率磁化率为坡耕地梯田用材林地灌木林地;不同景观位置上,土壤磁化率坡顶最低,中部最高,坡底居中; 3)土壤磁化率与黏粒、粉粒含量存在显著正相关关系,与砂粒含量呈显著负相关关系。研究结果为间接监测流域土壤迁移与环境演变过程提供了依据,增加对流域内生源元素伴随土壤侵蚀迁移的演变历史和过程的理解,对于保护库区水环境和生态安全有重要意义。     

川中丘陵县域土壤氮素空间分布特征及其影响因素

根据四川仁寿县555个表层土壤样点数据,采用地统计学和回归分析方法,对该区土壤全氮和碱解氮的空间变异特征进行分析,并探讨了不同因素对其空间变异的影响程度.结果表明,研究区土壤全氮(TN)含量在0.34~2.57 g·kg-1之间,平均值为1.12 g·kg-1,处于中等水平;碱解氮(AN)含量在25.86~184.17 mg·kg-1范围内,平均值为74.35 mg·kg-1,处于较缺乏水平.土壤TN和AN的块金效应分别为0.608和0.790,TN具有中等空间相关性,受结构因素与随机因素共同影响,而AN则主要受随机因素影响.空间上,TN和碱解氮均表现出北高南低趋势.成土母质可独立解释6.3%和1.0%的TN和AN空间变异;土壤类型对研究区TN和AN的空间变异的独立解释能力分别在26.5%~36.1%和27.7%~28.7%之间;地形条件对TN、AN空间变异的独立解释能力分别为5.5%、6.1%;土地利用方式对TN、AN空间变异的独立解释能力分别为37.7%、40.0%.土地利用方式对氮素空间变异的独立解释能力最高,是引起研究区土壤氮素空间变异最主要的因素.     

基于Cokriging的土壤重金属空间变异研究——以昆山市为例

土壤重金属来源及空间分布是土壤学及环境学研究的热点问题。地统计学是土壤元素空间变异研究的有效方法以昆山市土壤重金属分布为例,先利用多元回归分析方法,提取与重金属含量显著相关的因子,再利用协同克里格方法研究了土壤理化性质和土壤重金属含量的相互关系,最后比较协同克里格与普通克里空间预测的精度。研究表明Hg、As、Cu、Pb的精度分别提高了2.75%、2.13%、0.17%和0.43%,cr、Zn和Cd 3种元素空间预测精度没有显著提高。     

黑土丘陵区小流域土壤有机质空间变异及分布格局

土壤有机质的空间变异和分布格局是土壤科学领域研究的热点.在经典统计学和地统计学的基础上,结合"3S"技术,对黑土丘陵区海沟河小流域土壤表层(0~20 cm)中有机质的空间变异、分布特征及影响因子进行深入探讨.结果表明,海沟河小流域土壤有机质含量在黑土区处于较低水平,变异程度为中等变异,且存在空间自相关性;土壤有机质的空间变异受人类活动、耕作措施等随机因素影响很小,受结构性要素影响较大,空间上各向异性显著;土壤有机质含量从东向西逐步减小,以高程为协变量的协同克里格插值能够提高空间插值精度.土壤有机质空间分布受地形地貌等自然因素以及受其制约的土地利用的影响较大,受交通道路、居民点等要素的影响较小;采样点周边环境会增加有机质的空间变异和分布的不确定性.以流域为单元,进行SOM的空间变异、分布及影响因子研究具有重要意义和科学价值.     

基于地貌单元的安徽省耕地土壤pH空间变异及其驱动因子分析

pH值是土壤重要的化学性质,是衡量土壤质量的重要指标之一.为了解安徽省耕地土壤pH空间差异,本研究从不同地貌单元视角进行pH空间异质性分析,并利用最优参数地理探测器对其驱动因子进行探析.结果显示：安徽省耕地土壤pH为4.13～9.43,均值为6.61,整体呈中性,其中,皖西大别山区、皖南山地丘陵和江淮丘陵等海拔较高区域土壤pH显著低于皖北平原和皖江平原等低海拔区域;土壤pH呈中等程度的空间变异,其空间异质性表现为平原>丘陵>山地,整体随海拔的升高而降低;土壤pH空间变异的驱动因子排序为潜在蒸散发>降水>土地利用方式>土壤岩性>土壤类型>气温>地貌类型>蒸汽压>坡度>灌溉方式>熟制,其中,潜在蒸散发对江淮丘陵、皖西大别山和皖南山地丘陵区土壤pH空间变异影响最大,降水和土地利用方式分别是皖北平原与皖江平原区土壤pH空间变异的主导因子;各因子交互作用主要表现为非线性增强和双因子增强,其中,潜在蒸散发∩降水的空间解释力最大,表明气候因子是影响安徽省耕地土壤pH空间变异的主导驱动因素.     

贵阳市花溪区表层土壤硒空间分异特征及其影响因素

探究区域性土壤硒的空间分异特征及其变化规律,分析不同环境因素对土壤硒水平空间分异的影响,对于增强富硒优质资源的精准管理、预防土壤硒环境问题等方面具有重要意义.以贵阳市花溪区2019个表层土壤（0~20 cm）样品为对象,综合运用全局Moran''s I指数、冷热点分析、半方差函数和克里金插值等方法,从不同角度揭示花溪区土壤硒的空间结构特征和分布规律,并通过方差分析和地理探测器,系统分析了环境因子对其空间分异特征的影响.结果表明：①花溪区土壤硒含量为0.121~8.180 mg·kg^-1,平均值为0.643 mg·kg^-1,变异系数为56.9%,具有中等程度变异性;依据不同土壤硒含量分级标准,研究区土壤均以富硒为主.②土壤硒在全局空间上呈聚集性分布,局部区域中热点（高值）区集中分布在西北部、北部、西南部、南部;块基比（20.6%）表明土壤硒在空间上具有强烈的空间自相关性,结构性因素是主要影响因素.③在空间分布上,除东北部、东南部集中分布含硒土壤外,其余乡镇均分布大面积的富硒土壤,共计面积占比87.7%,其中特级、一级土壤资源主要分布在西北部、北部;北部及东南部零星分布着硒过剩土壤.④地理探测器结果表明,不同环境因子对土壤硒的空间变异解释能力从大到小依次为：土壤类型（11.7%）＞母岩类型（8.1%）＞有机质含量（6.4%）＞海拔高度（3.5%）＞pH（1.1%）＞土地利用方式（0.8%）,并且土壤类型和母岩类型与其他因子交互作用的q值均较大,因此土壤类型和成土母岩是引起花溪区土壤硒空间变异的主控因子.     

兰州市耕地表层土壤重金属的积累特征及其影响因素分析

以兰州市耕地表层土壤中的As、Cd、Cr、Hg和Pb为研究对象,运用描述性统计、单因子积累指数、综合积累指数、地统计学方法和地理加权回归模型（GWR）相结合的方法,探究其积累现状、空间分布和其影响因素,为研究区重金属积累风险的精准管控提供科学依据.结果表明：①单因子积累指数显示,研究区Hg和Cd的积累程度最大,其次为Pb和As,Cr的最小;综合积累指数显示,重金属的积累率高达98.11%,其中54.81%为轻度积累,43.30%为中度和以上积累;可见,虽然兰州市耕地表层土壤不存在重金属污染问题,但是普遍存在积累现象,少部分地区有潜在的污染风险.②空间自相关分析显示,Cr、Hg和Pb单因子积累指数的空间自相关性中等,表明其受随机性因素和结构性因素的共同影响;其它2种重金属的空间自相关程度弱,表明其主要受随机性因素的影响,其中人为因素的影响较大.As和Cr单因子积累指数由西向东递减,Cd则由西向东递增,Hg单因子积累指数中间高四周低;综合累积指数从西北向东南增加,从中间向两边降低.③GWR分析表明,海拔高度、坡长、距河流距离、土壤有机质（SOM）含量、降水量、气温和地表温度都表现为正向驱动作用,其余因子都表现为负向驱动,并表现出显著的空间异质性和不稳定性（P<0.05）.因子影响的大小依次为：土壤特征>地形特征>气候特征>位置特征>社会经济特征>植被特征,其中SOM含量的贡献率最大,海拔高度和气温的次之,NDVI值的最小;与其它特征因子相比,位置特征因子影响的空间异质性更强.     

成都平原核心区土壤砷空间变异特征及影响因素

掌握土壤污染物的空间变异特征及其影响因素是开展土壤污染防治的前提.基于189个表层(0～20 cm)土壤样品,运用经典统计学和地统计学方法分析了成都平原核心区土壤中w(As)的空间分布特征,并探讨了成土母质、水系和土地利用方式对土壤中w(As)的影响.结果表明:①研究区土壤中w(As)在3.74～35.32 mg/kg之间,平均值为14.64 mg/kg其中超过GB 15618—2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》风险筛查值的采样点仅占总采样点的7.53%.②地累积指数分析结果表明研究区土壤As处于无污染至轻度污染状态.③研究区土壤中w(As)总体呈西高东低的趋势,高值主要分布在都江堰市的南部、崇州市的东北部以及邛崃市与新津县接壤处.土壤As的块金系数为26.60%,属于中等程度变异,受结构性因素和随机性因素的共同影响.④由于人类活动的增强,成土母质对土壤中w(As)的影响已经不显著.距水系越近,土壤中w(As)越高.土地利用方式对土壤中w(As)空间变异的影响程度最大,不同土地利用方式下土壤中w(As)差异显著表现为园林地>农林地>水稻-小麦轮作&g...     

不同土地利用方式下土壤呼吸空间变异的影响因素

为研究不同土地利用方式下土壤呼吸空间变异的影响因素,进行野外观测试验,测定了土壤呼吸及相应的环境、植被、土壤因子,分析了土壤呼吸的空间变异性及其与这些因子之间的内在联系.结果表明,土地利用方式对土壤呼吸具有重要影响,不同土地利用方式下,土壤呼吸存在显著性差异(P<0.001),土壤呼吸速率在1.82～7.46μmol·(m2.s)-1范围内,最高值与最低值相差5.62μmol·(m2.s)-1.在本研究中,土地利用方式对土壤呼吸的影响作用大于土壤温度、湿度等环境因子.土壤有机碳是影响土壤呼吸空间变异性的关键因子,在所有观测的生态系统中,土壤呼吸与有机碳含量之间的关系均可用幂函数描述.在森林生态系统中,土壤呼吸与观测地点树木胸径(DBH)之间的关系可用对数方程描述.胸径大小体现了树木生长时间的长短.综合土壤有机碳含量(C,%)、有效磷含量(AP,g·kg-1)及胸径(DBH,cm)这3个因子的模型可模拟森林土壤呼吸(Rs)92.8%的空间变异.     

陆地生态系统土壤呼吸时空变异的影响因素研究进展

土壤呼吸是碳循环中的1个重要过程,土壤呼吸作用的过程及其影响因子对理解陆地碳循环极为关键.本文对迄今为止国内外关于土壤呼吸时空变异性影响因素的一些研究进行综述,分析了气候、植被、土壤因素对土壤呼吸变异性的影响规律.以往的研究表明,气候因素中对土壤呼吸具有重要影响的因子为气温和降水,植被因素中对土壤呼吸具有重要影响的因子...     

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.     

山东淄博玉米产区土壤砷含量空间变异研究

采用地统计及地理信息(GIS)技术研究了山东省淄博玉米产区土壤砷含量空间变异性及其分布特点.淄博玉米产区土壤砷监测数据呈正偏态分布,为实现数据集正态化及降低偏大值对预测结果的影响,对原始数据集进行了自然对数变换.结果表明,变换后数据集的经验半变异函数存在明显各向异性,在北偏东70°方向上变异性最弱.应用指数模型拟合经验半变异函数,采用普通克里格法预测砷元素的空间分布状况.研究表明,本区域土壤砷含量存在明显的空间异质性,污水灌溉是引起土壤砷元素空间变异最主要的因素,监测区内土壤As元素含量存在实际“亏损”状况.     

庞泉沟自然保护区土壤呼吸空间分异性影响因素探测

土壤呼吸是维持全球碳平衡的重要过程.以庞泉沟自然保护区为研究区域,基于实地测量的土壤呼吸（R_s）数据,结合海拔（ELE）、土壤温度（T）、土壤水分（SWC）、归一化植被指数（NDVI）、坡度（slope）、土壤全碳（C）、总氮（N）和土壤容重（BD）,运用地理探测器模型分析了R_s空间分异的主要驱动力及其交互作用.结果表明：①研究区R_s及其影响因子的空间变异均为中等变异.R_s与NDVI、T和土壤N呈极显著正相关（P<0.01）,与ELE、slope和SWC呈极显著负相关（P<0.01）,R_s与BD显著负相关（P<0.05）,与C相关性不显著（P>0.05）.②NDVI和T构成的多元线性模型可以解释R_s空间分异的64.3%.③ELE、T和NDVI为研究区R_s空间分异性的主导驱动力,可以解释64%、59%和48%的空间变异.④双因子的交互作用均能增强对R_s空间分异性的解释力,最大交互因子分别为ELE∩BD （q=0.73）和T ∩ slope （q=0.74）.因此,在R_s的估算过程中,结合地形及环境条件,应考虑多种因子之间的交互作用.     

污水灌区汞、镉在土壤中的纵向迁移及影响因素研究

汞、镉是环境中普遍存在的重金属污染元素,在污水灌区被Hg、Cd污染的土壤所占比重较大。本文采用模拟试验与实地调查相结合的方法研究了太原污水灌区土壤中重金属Hg、Cd的纵向分布特征及在剖面中迁移的影响因素。     

城市污水回用于山地绿化灌溉土壤重金属的空间变异性

新疆乌鲁木齐市雅玛里克山国家级绿化示范基地的灌溉用水为雅玛里克山污水厂一级出水(乌鲁木齐生活污水出水). 在面积为59 hm2的污灌区布设了61个采样点,测定了表土(0～20 cm)中Cu,Zn,Ni,Cr,Pb,Cd的含量和pH,有机质(OM)含量,阳离子交换量(CEC)等土壤理化参数,并在此基础上进行了尼梅罗综合污染指数评价和基于地理信息系统(GIS)及地统计学的研究. 结果表明,6种重金属的平均含量均低于国家二级标准(GB15168-1995)限值;采样区的土壤重金属总体上属于轻度污染. Zn,Cr,Pb和Cd含量变异函数曲线的理论模型符合指数模型;Ni和OM含量及CEC的理论模型表现为高斯模型;Cu含量和pH的理论模型为球状模型. Pb,Ni,Cr,OM含量和pH,CEC表现为中等强度的空间自相关,Cu,Zn和Cd含量均表现出强烈的空间自相关. 重金属a值最大的是Pb (450 m),而其他重金属的a值多集中在100～200　m,采用普通克立格最优内插法对未测点重金属,pH,OM含量和CEC进行最优估计,绘制了空间分布图,更直观地反映出了重金属元素及土壤理化参数的空间变异特征.