森林土壤养分空间异质性研究进展_郑姗姗
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天目山常绿阔叶林土壤养分的空间异质性
杜华强;汤孟平;崔瑞蕊
【期刊名称】《浙江农林大学学报》
【年(卷),期】2011(028)004
【摘要】采用地统计相关原理分析了天目山国家级自然保护区常绿阔叶林土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾的空间异质特征。
研究发现:①土壤有机质具有较强的空间自相关性,而碱解氮、全氮和有效磷空间自相关为中等程度;速效钾在不同的步长和间距范围下,揭示其空间变异特征的模型不同,其空间变异比较复杂,在不同尺度下空间格局存在差异;②决定土壤养分空间格局的尺度以碱解氮最大,为4.21~169.50 m,而有效磷的空间异质性尺度最小,为4.21~50.20 m;③分形维数大小定量反映了不同营养成分空间格局差异及尺度依赖特征,速效钾分形维数较大,尺度依赖性强,空间格局复杂;有机质分形维数最小,空间相对简单;全氮、有效磷、碱解氮分形维数相差不大,其空间分布格局类似,但分形维数的细微变化也揭示了空间格局的在局部范围上的差异。
【总页数】7页(P562-568)
【作者】杜华强;汤孟平;崔瑞蕊
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】S714.8
【相关文献】
1.天目山常绿阔叶林优势种群胸径的空间连续性分析
2.天目山常绿阔叶林土壤养分的空间异质性
3.天目山常绿阔叶林空间结构动态变化特征
4.天目山常绿阔叶林空间结构与地形因子的关系
5.天目山常绿阔叶林空间结构与地形因子的关系
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广西森林土壤主要养分的空间异质性王淑彬;徐慧芳;宋同清;黄国勤;彭晚霞;杜虎【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2014(034)018【摘要】通过对广西区7大森林片区的11个主要森林类型样地土壤养分含量进行分析,利用地统计学方法,研究了广西区森林主要土壤养分的空间变异状况及分布格局,探讨了其相关的生态学过程,以期为广西区森林分区与林间采取不同措施管理提供科学依据.结果表明:广西区森林土壤主要养分基本属于中等变异,速效养分变异大于全量养分,其中AP、AK变异程度最大;广西森林土壤主要养分的半变异函数均表现出一定的空间结构特征,TN、TP、AP表现为中等强度的空间自相关,TK、AN、AK表现为强烈的空间自相关;不同土壤养分空间结构不同,Kriging等值线图表明广西区氮素含量比较丰富、K含量中等、P含量较少,北部片区土壤养分含量普遍大于南部片区,这可能与气候、降雨、人工种植森林树种、地形、林地管理措施等有关.【总页数】8页(P5292-5299)【作者】王淑彬;徐慧芳;宋同清;黄国勤;彭晚霞;杜虎【作者单位】江西农业大学作物生理生态与遗传育种江西省/教育部重点实验室,南昌330045;江西农业大学作物生理生态与遗传育种江西省/教育部重点实验室,南昌330045;中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室,长沙410125;中国科学院环江喀斯特生态系统观测研究站,环江547100;中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室,长沙410125;中国科学院环江喀斯特生态系统观测研究站,环江547100;江西农业大学作物生理生态与遗传育种江西省/教育部重点实验室,南昌330045;中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室,长沙410125;中国科学院环江喀斯特生态系统观测研究站,环江547100;中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室,长沙410125;中国科学院环江喀斯特生态系统观测研究站,环江547100【正文语种】中文【相关文献】1.广西木论喀斯特森林土壤养分水平与植被及地形的关系 [J], 何加林;曹洪麟;张燕婷;叶万辉;李武军;吴林芳2.森林土壤物理性质的空间异质性研究 [J], 王政权;王庆成3.费县大青山省级自然保护区森林土壤大量养分空间分布特征研究 [J], 陈世豪;张广娜;王芸;林祥杰;孙会兵;霍宪启;于军香;瞿晓明;杨东晓;4.广东省森林土壤养分异质性析因 [J], 刘晓彤;李海奎;曹磊;张逸如5.基于地统计学和GIS的江西省森林土壤养分空间分布特征 [J], 张志坚;刘苑秋;吴春生;李晓东;刘亮英;李应文因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
第39卷第5期生态科学39(5): 227–232 2020年9月Ecological Science Sep. 2020 郑姗姗, 蔡丽平, 邹秉章, 等. 森林植被恢复与环境生态因子互作关系研究进展[J]. 生态科学, 2020, 39(5): 227–232.ZHENG Shanshan, CAI Liping, ZOU Bingzhang, et al. Research progress on interaction between vegetation restoration and environmental ecological factors[J]. Ecological Science, 2020, 39(5): 227–232.森林植被恢复与环境生态因子互作关系研究进展郑姗姗1,2, 蔡丽平1,2, 邹秉章3,吴鹏飞1,2,*1. 福建农林大学林学院, 福州 3500022. 南方红壤区水土保持国家林业和草原局重点实验室, 福州 3500023. 福建省上杭白砂国有林场, 福建上杭 364205【摘要】植被恢复是遏制生态环境恶化、改善脆弱生态系统的有效措施。
植被同环境之间的关系极为复杂, 森林植被群落的恢复与重建, 在一定程度上改善了原有生境条件, 而不断被改变的环境生态因子反过来又影响着森林植被群落类型的演变。
从土壤、群落、小气候3个方面综述了森林植被恢复与环境生态因子的互作关系, 针对现存问题, 认为今后应将微观的机理研究与宏观的动态研究相结合, 从不同尺度增强对植被退化、土壤、群落、小气候环境等因子互作关系的内在调控机理研究。
关键词:植被恢复; 小气候; 土壤环境; 森林生态系统; 互作机制doi:10.14108/ki.1008-8873.2020.05.027 中图分类号:Q948.1 文献标识码:A 文章编号:1008-8873(2020)05-227-06 Research progress on interactions between vegetation restoration and environmental ecological factorsZHENG Shanshan1,2, CAI Liping1,2, ZOU Bingzhang3,WU Pengfei1,2,*1. College of Forestry, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou, Fujian 350002, China2. Key Laboratory of State Forestry and Grassland Administration on Soil and Water Conservation of Red Soil Region in Southern China, Fuzhou, Fujian 350002, China3. Baisha National Forest Farm, Shanghang,Fujian 364200, ChinaAbstract: Vegetation restoration is an effective measure to curb the deterioration of ecological environment and improve the fragile ecosystem. The relationship between vegetation and environment is extremely complex. The restoration and reconstruction of forest vegetation communities improve the original habitat conditions to certain extent, meanwhile the constantly changing environmental and ecological factors in turn affect the evolution of forest vegetation community types. In this review, the interactions between vegetation restoration and environmental ecological factors from soil, community and microclimate are summarized, and the existing problems and future research directions are proposed, which includes the integration of microscopic and macroscopic dynamic research, and multiscale enhancement of internal regulation mechanism research on the interactive relationship among vegetation degradation, soil, community, microclimate environment and other factors.Key words:vegetation restoration; microclimate; soil environment; forest ecosystems; interaction mechanism收稿日期:2019-08-30; 修订日期: 2019-09-16基金项目:国家自然科学基金(31870614); 福建省林业科技项目(闽林科便函﹝2018﹞26号); 福建农林大学林学高峰学科建设项目(118-71201800716)作者简介:郑姗姗 (1989—), 女, 福建漳州人, 博士研究生, 主要从事水土保持与荒漠化防治研究,E-mail:****************通信作者: 吴鹏飞, 男, 博士, 教授, 博士研究生导师, 主要从事森林培育与理水研究,E-mail:*******************228 生态科学39卷0 前言自然界中, 植被是生态系统中物质循环与能量流动的重要枢纽, 可有效防止生态系统退化。
恢复生态学论文土壤水分空间异质性研究进展11级生科2班学号:201314010003姓名:李敏土壤水分空间异质性的研究进展李敏,刘蕊,马次香(昆明学院生命科学与技术系11级生科2班)摘要:土壤的形成过程包括物理过程、化学过程和生物过程。
由于不同地区在气候、母岩、地形、植被和动物等方面的不同,形成了各种土壤类型,导致土壤性质存在明显的差异。
即使在同一土壤类型,不同的时间和不同的空间上土壤的某些性质仍然不同。
土壤水分的空间分布格局及其影响因素,调查表明土壤具有时间上和空间上变化的特点。
在进行土壤调查时,同一土壤类型上不同的空间位置取样所测定的土壤养分和水分等因子常常具有较大的差别,除去取样和测定过程中的误差外,还存在着土壤本身的变化,这种变化称为土壤空间异质性或空间变异性。
土壤空间异质性是土壤重要的属性之一。
根据不同的地形研究土壤水分空间异质性。
又因我们条件有限只能查阅相关资料结合自己的想法做出推理验证。
关键词:土壤水分,不同的地形,土壤水分空间异质性与不同地形的分析,研究进展The research progress of soil moisture spatial heterogeneityLi min, Liu rui, Ma cixiang(kunming college of life science and technology of class 2 grade 11 raw) Abstract: the formation of soil including physical process, chemical process and biological process. Due to different regions in climate, parent rock, topography, vegetation, and the different animals and so on, has formed a variety of soil types, there are significant differences in soil properties. Even in the same soil type, different time and different space on certain properties of soil is different. Spatial distribution pattern of soil water and its influencing factors, the survey shows that the soil has the characteristics of the change in space and time. When soil survey, the same soil types in different space sampling determination of soil nutrients and moisture factor often has a larger difference, eliminate the error in the process of sampling and measurement, there is the change of the soil itself, this change is called the spatial heterogeneity of soil or spatial variability. Soil spatial heterogeneity is one of the important attribute. According to the different terrain research on soil moisture spatial heterogeneity. And because we only limited access to relevant information combined with his own thoughts to make reasoning test and verify.Key words: soil moisture, different terrain, soil moisture spatial heterogeneity and different terrain analysis, are reviewed土壤水分是连接大气圈与生物圈的重要纽带,是气候系统中不可或缺的一个关键参数,其在空间上的分布受到植被或土地利用、剖面曲率、高程、气象因素、地形、土壤、人为活动等多因子综合作用2]-[1。
山西农经//2020年14期5讨论在受活动影响较小的情况下,黔中马尾松成熟林土壤养分具有空间分布特征。
郑姗姗等(2014)[8]、吕贻忠(2005)等[9]、王琳等(2004)[10]在不同地区的森林土壤空间研究表明,土壤养分的空间分布规律具有明显垂直分布特征,受海拔、坡向、坡度等环境因子影响。
本次研究与之前的研究相符,探明了黔中马尾松成熟林土壤养分存在一定空间异质性,对森林可持续经营决策的确定具有一定指示作用。
此次研究属于小尺度研究,土壤养分空间分布呈带状、呈斑块状或环状分布,且变化过渡缓慢平稳,过渡距离小,数值分布均匀。
Johnn R 等(2007)[11]和Yavittn Jn B 等(2009)[12]从不同的研究尺度出发,探明了土壤养分的理化性质及其土壤空间异质性会受影响,在一定程度上,研究尺度是影响土壤异质性的重要因素之一。
此次研究仅探讨小尺度上土壤空间的异质性,大尺度、植被、土壤母质、地形、地貌等众多环境因子对土壤空间异质性的影响尚待进一步研究。
参考文献:[1]Zhangg Cg S ,Mcgrathg D.g Geostatisticalg andd GISg analysesg onsoilg organicg carbong concentrationsg ing grasslandg ofgsoutheasternIrelandg fromg twod differentd periodsd [J ].d Geoderma ,2004(3):261-275.[2]陈春燕,杜兴端,李晓莉,等.基于GIS 的九寨沟县域土壤养分空间变异特征[J ].湖北农业科学,2015(21):5277-5280.[3]沈凌,丁贵杰,李默然.一二代马尾松林土壤养分特点及其对幼苗生长的影响[J ].贵州农业科学,2012(5):153-156.[4]宋曰钦,乔春华,刘丹丹,等.黄山市屯溪区马尾松林土壤养分的异质性[J ].贵州农业科学,2015(6):92-94.[5]颜耀.套种阔叶树种对红壤侵蚀区马尾松林生态功能的提升效果[D ].福州:福建农林大学,2017.[6]中国科学院南京土壤研究所土壤物理研究室.土壤物理性质测定法[M ].北京:科学出版社,1978.[7]邵方丽,余新晓,杨志坚,等.北京山区典型森林土壤的养分空间变异与环境因子的关系[J ].应用基础与工程科学学报,2012(4):581-591.[8]郑姗姗,吴鹏飞,马祥庆.森林土壤养分空间异质性研究进展[J ].世界林业研究,2014(4):13-17.[9]吕贻忠,张凤荣,孙丹峰.百花山山地土壤中有机质的垂直分布规律[J ].土壤学报,2005(3):277-283.[10]王琳,欧阳华,周才平,等.贡嘎山东坡土壤有机质及氮素分布特征[J ].地理学报,2004(6):1012-1019.9[11]Johng R ,Dallingg Jg W ,Harmsg Kg E ,etg al.g Soilg nutrientsg influenceg spatialg distributionsg ofg trpicalg treeg speicesg [J ].gProceeding ofg theg Nationald Academyd ofd Sciencesd ofd thed Unitedd Statesd ofd America ,2007(3):864-869.[12]Yavittd Jd B ,Harmsd Kd E ,Garciad Md N ,etd al.d Spatiald heterogeneityd ofd soild chemicald proper-tiesd ind ad lowlanddtropicald moistd forest ,Panamad [J ].d Australiand Journald ofd Soild Research ,2009(7):674-687.d (编辑:郭颖)动态新闻重庆市涪陵区国家现代农业产业园管委会与四川省眉山市东坡区国家现代农业产业园管委会签订战略合作协议,双方将在原料供应、生产加工、科技研发、产品市场等方面加强互通合作,协同做强川渝地区酱腌菜区域性产业,打造国家级酱腌菜高地。
土壤异质性土壤异质性.底土在氧气上比表土通常是少。
不仅是水含量通常更高(在潮湿气候),而且总孔隙,以及大孔隙空间,通常低在更加深的土层。
另外,气体扩散的通道到和在土壤外面里在更深的土层是更长。
然而,如果有机基底基板培养基在底土的低供应,它也许仍然是有氧的。
对于这个原因,某些最近被充斥的土壤是绝氧的在上部50到100 cm并且下面是有氧的。
1(大南沟土壤物理属性与环境因子的分析在大南沟流域取样分析的基础上,进行了土壤容重、孔隙度、团稳性和湿土粘结力等4种土壤物理属性与土地利用等环境因素的地统计学分析,主要结论有:(1)土壤容重、孔隙度、团稳性和湿土粘结力等土壤物理性质的空间相关范围变化较大(67~340m),土壤容重、孔隙度的变程较小(67m,110m),而团稳性和湿土粘结力的变程较大(309m,340m)。
由于变程反映其空间自相关范围,对土壤物理性质空间取样的有效性具有一定的指导意义。
如为分析不同土地整理项目或土地整理前后的土壤属性比较,土壤容重的取样间隔要大于67m,孔隙度、团稳性、湿土粘结力则应分别大于110m,309m和340m。
如果为土地整理项目区的土壤制图服务,则取样的距离应分别小于其空间变程,因为大于变程的任何取样距离对于空间内插和制图均无效。
(2)土壤物理性质空间异质性的内在关联。
4种土壤物理性质的空间异质性可以分为两组,土壤容重和孔隙度为一组。
这两者属于中等强度的空间自相关,由随机性因素引起的空间异质性占较大比例,分维数高,变程小。
表层土壤团稳性、湿土粘结力为一组。
由随机性因素引起的空间异质性所占比例小,分维数小,空间自相关范围较大,属于强烈的空间自相关。
由于土壤容重和孔隙度、团稳性和湿土粘结力具有空间上的相似性,在进行土地整理对比分析或制图时,一定程度上土壤容重反映了孔隙度的空间分布,团稳性反映了湿土粘结力的空间分布,这样在具体制图时可以降低成本。
(3)土壤物理性质空间异质性与土地利用格局的关系。
第20卷第6期2000年11月生 态 学 报A CTA ECOLO G I CA S I N I CAV o l 120,N o 16N ov 1,2000森林土壤物理性质的空间异质性研究王政权,王庆成(东北林业大学,哈尔滨 150040)基金项目:国家自然科学基金资助项目(39570586)收稿日期:1998208201;修订日期:1999212201作者简介:王政权(1956~),男,黑龙江省哈尔宾市人。
博士生导师。
主要从事森林墙育与森林生态学研究。
摘要:土壤空间异质性是土壤的重要属性之一。
采用地统计学的理论和方法,研究了阔叶红松林上层土壤物理因子的空间异质性。
变异函数分析结果表明,土壤水分、容重、毛管持水量和孔隙度具有明显的空间异质性。
在0~10c m 土层深,空间异质性尺度为11~13m ,11~20c m 土层深为6~8m ,空间异质性程度随尺度变化。
自相关部分的空间异质性在0~10c m 和11~20c m 土层深为5219%~7317%和6913%~9316%,明显大与随机部分的空间异质性。
各向异性分析表明,在空间上水分和孔隙度具有明显的各向异性,而容重和毛管持水量接近各向同性。
另外,在空间自相关范围内,土壤各物理因子的空间异质性有重要的密切关系。
关键词:土壤物理因子;空间异质性;变异函数;阔叶红松林The spa ti a l heterogene ity of so il physica l properties i n forestsW AN G Zheng 2Q uan ,W AN G Q ing 2Cheng (N ortheast F orestry U n iversity ,H a rbin ,150040)Abstract :Spatial heterogeneity is one of i m po rtant p roperties in so il 1W e use the p rinci p le and m ethods of geo statistics to study spatial heterogeneity of so il physical p roperties under o ld grow th ko rean p ine fo rests 1T he results of sem ivari ogram analysis show that there are h igh degrees of spatial heterogeneity inso il mo isture ,bulk density ,cap illary mo isture capacity and po ro sity 1In 0~10c m laryer ,the scale of spatial heterogeneity is 11~13m ,and that is 6~8m in 11~20c m layer 1T he degrees of spatial heterogeneity changes w ith th is scales 1T he nugget variance to sill rati o show s that spatial heterogeneity of autoco rrela 2ti on in to tal spatial heterogeneity are 5219%~7317%(0~10c m layer )and 6913%~9316%(11~20c m layer )respectively ,Bo th so il mo isture and po ro sity have a stronger aniso trop ic structure in E 0°and N 90°directi ons ,bulk density and cap illary mo isture capacity in the sam e directi ons are clo se to iso tropy 1T he sem ivari ogram s of these physical facto rs have a clo se relati onsh i p s and effect on each o thers 1Key words :so il physical facto rs ;spatial heterogeneity ;sei m vari ogram ;ko rean p ine fo rests 文章编号:100020933(2000)0620945206 中图分类号:Q 145 文献标识码:A 土壤的形成过程包括物理过程、化学过程和生物过程。
森林与水——土壤中水和养分的变化
有光一登;赵宝珠
【期刊名称】《甘肃林业科技》
【年(卷),期】1990(000)001
【摘要】前言降水通过森林流到地面形成径流,有的从斜坡上直接流走。
但是,剩余的浸入到土壤中,被保存在土壤中的孔隙内,或者在孔隙内流动,成为土壤中的径流,或形成地下水流到河川里。
进入土壤中的这些水,一部分被树木和草根吸收后蒸腾,另一部分从地
【总页数】4页(P41-44)
【作者】有光一登;赵宝珠
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】S7
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5.变化环境中的森林与水国际研讨会 [J],
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武夷山不同森林类型土壤微生物分布状况的研究
陈仁华
【期刊名称】《福建林业科技》
【年(卷),期】2004(31)4
【摘要】对武夷山3个不同森林类型的土壤微生物数量和类群组成变化进行了定位研究和观察.结果表明:不同森林类型土壤异养微生物数量和组成比例都有明显差异,即使在同一森林类型条件下土壤剖面的不同层次都有其优势和特殊的细菌属、真菌属以及相对密度.
【总页数】4页(P44-47)
【作者】陈仁华
【作者单位】武夷山国家级自然保护区管理局,福建,武夷山,354315
【正文语种】中文
【中图分类】S714.4
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不同类型樟子松林分土壤养分空间变异性的初步研究郑鑫【期刊名称】《防护林科技》【年(卷),期】2011(000)005【摘要】Content characteristics of major soil nutrients of pure forest of Pinus sylvestris var.mongolica,mixed forest of Pinus sylvestrisvar.mongolica larch were studied.Variability of soil nutrient content under different forest types correlation of every index of soil were discussed.Spatial distribution certain various laws of soil nutrients for forest ecosystem in research area were revealed.Result shows that:coefficient of variation of soil pH value of pure forest of Pinus sylvestris var.mongolica mixed foresrt of Pinus sylvestris var.mongolica larch is about 4.22-5.90,being weak variability;the coefficient of variation of available phosphorus content of subsoil of pure forest of Pinus sylvestrisvar.mongolica reached 90.97%,being strong variability;other indicators of the measured coefficient of variation of soil nutrients are about 16.83%-50.89%,belonging to the moderate variability.%就樟子松纯林和樟子松落叶松混交林下的土壤主要养分的含量、性质进行研究,探讨不同林型下土壤养分含量的变异性以及土壤各指标之间的相关关系,揭示研究区域内森林生态系统土壤养分空间分布特征和变异的某些规律。
小尺度草地土壤植被空间变异性研究
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【总页数】4页(P173-175)
【关键词】小尺度;草地;土壤;植被;空间变异
【作者】徐冰;陈亚新;郭克贞
【作者单位】内蒙古农业大学水资源与水工程研究所,呼和浩特010018;水利部牧区水利科学研究所,呼和浩特010010
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5.小尺度温室土壤含水率空间变异性及水分迁移研究 [J], 李建波; 王卫华
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广西不同森林类型土壤有机碳的空间异质性宋敏;彭晚霞;徐庆国;曾馥平;杜虎;张浩;曾昭霞【摘要】采用经典统计学和地统计学相结合的方法,研究广西10类主要森林类型不同土层(0~10、10~20、20~30、30~50、50~100 cm)土壤有机碳含量的空间异质性.结果表明:广西森林不同土层土壤有机碳平均含量变化为8.01~29.78 g·kg-1,变异系数在50.27%~74.89%之间;10~20 cm土层土壤有机碳的半变异函数符合球状模型,其余土层符合指数模型,且拟合效果均较好;各土层土壤有机碳半变异函数的块金效应为16.75%~49.33%,表现为强烈或中等强度的空间自相关性;Kriging 插值结果显示,不同森林各土层土壤有机碳含量的分布具有一定相似的空间分布特征,总体表现为北高南低,最高和最低值分别出现在东北和东南;广西不同森林类型不同土壤深度土壤有机碳含量和变异系数不同,0~100 cm土壤有机碳平均含量的大小顺序为硬阔>杉木>石山林>软阔>竹林>八角>桉树>油茶>栎类>松树,总体上土壤有机碳含量随土壤深度的增加而降低,变异系数则相反.广西森林土壤的空间异质性受结构性和人为因素的共同制约,其中结构性因素起主导作用.因此,加强自然林封育和人工林保育、优化调控桉树林和经济林种植规模是提高广西森林固碳潜力的重要措施.%By combination of classical statistics, geostatistics and geographic information system, the spatial heterogeneity of soil organic carbon (SOC) in different layers (0-10, 10-20, 20-30, 30-50 and 50-100 cm) of ten kinds of major forest types in Guangxi were studied. Soil samples were collected from 115 sampling locations and 345 plots (50 m × 20 m), according to 10 km × 10 km grid. The results show ed that the average content of SOC in different forests in Guangxi ranged from 8.01 to 29.78 g·kg-1 and the coefficient of variation (CV) ranged from 50.27% to 74.89%. Thesemivariagram of SOC in 10 - 20 cm soil layer was best fitted with exponential model whereas those in other soil layers were best fitted with spherical model. The nugget effect of semivariagram of SOC in all soil layers ranged from 16.75% to 49.33%, indicating a strong or a moderate spatial autocorrelation. Kriging interpolation results showed characteristics of spatial distribution of SOC in different soil layers were similar, i.e., higher in the north while lower in the south, and the maximum and minimum occurred in the northeast and the southeast of Guangxi, respectively. The average of SOC and its CV varied with forest type and soil layer, and the average of SOC in 0 -100 cm layer followed the order:Castanopsis >Cunninghamia lanceolata > Cyclobalanopsis glauca > Liquidambar > Bambusa multiplex > Octagon > Eucalyptus > Camellia oleifera > Quercus > Pinus. On the whole, SOC decreased with increasing soil depth, while the CV exhibited an opposite trend. The spatial heterogeneity of SOC in forest of Guangxi was synthetically influenced by structural and human factors, while the structural factors played a dominant role. It is suggested that expanding the area of natural forests and plantations like Cunninghamia lanceolata while reducing the area of Eucalyptus and certain economic forests like Camellia oleifera will help increase carbon sequestration potential in forest of Guangxi.【期刊名称】《广西植物》【年(卷),期】2017(037)011【总页数】10页(P1418-1427)【关键词】土壤有机碳;空间异质性;Kriging;森林类型;广西【作者】宋敏;彭晚霞;徐庆国;曾馥平;杜虎;张浩;曾昭霞【作者单位】湖南农业大学农学院,长沙 410128;中国科学院亚热带农业生态研究所重点实验室,长沙 410125;中国科学院环江喀斯特农业生态系统研究观测站,广西环江 547200;中国科学院亚热带农业生态研究所重点实验室,长沙 410125;中国科学院环江喀斯特农业生态系统研究观测站,广西环江 547200;湖南农业大学农学院,长沙 410128;中国科学院亚热带农业生态研究所重点实验室,长沙 410125;中国科学院环江喀斯特农业生态系统研究观测站,广西环江 547200;中国科学院亚热带农业生态研究所重点实验室,长沙 410125;中国科学院环江喀斯特农业生态系统研究观测站,广西环江 547200;中国科学院亚热带农业生态研究所重点实验室,长沙410125;中国科学院环江喀斯特农业生态系统研究观测站,广西环江 547200;中国科学院亚热带农业生态研究所重点实验室,长沙 410125;中国科学院环江喀斯特农业生态系统研究观测站,广西环江 547200【正文语种】中文【中图分类】Q948.1在人类活动的影响下,全球碳循环发生了显著改变,因大气CO2等温室气体浓度持续增加而导致的温室效应增强、气候变暖、大气环流变化等一系列生态环境问题受到了国际社会高度的关注(丁仲礼等, 2009)。
浙江省森林表层土壤基本化学性质和有机碳储量的空间变异叶玲燕;傅伟军;姜培坤;李永夫;张国江;杜群【摘要】The paper is to study spatial distribution of forest soil pH, available phosphorus (AP) , available potassium (AK), alkali-hydrolyzable nitrogen (AN), and organic carbon (OC) across Zhejiang Province using geographical information system (GIS) technology, geostatistical analysis methods, and a correlation analysis. Results indicated that, AP fit a Gaussian model; AN fit a spherical model; and OC, AK, and pH fit an exponential model. Geography spatial analysis distribution, the result maps of soil organic carbon (SOC) and AN revealed strong spatial similarity with high concentrations mainly located in Chun'an County and Lishui City. The correlation analysis further confirmed a highly significant correlation(P<0.01) between SOC and AN. [Ch, 3 fig. 5 tab. 25 ref.]%采用地理信息系统(GIS)与地统计学相结合的方法,对浙江省森林表层土壤(0~10cm)有效磷、速效钾、碱解氮、有机碳和pH值的空间变异性进行研究.结果表明:全省表层土壤基本化学性质和有机碳数据通过对数转换基本符合正态分布;在空间分布研究上,有效磷符合高斯模型,碱解氮符合球状模型,有机碳、速效钾、pH值符合指数模型;在全省表层土壤基本化学性质和有机碳的克里格插值结果中,有机碳与碱解氮的空间分布图高值分布区在空间地理位置上较相似,集中分布在海拔较高的淳安、丽水地区,有效磷、速效钾、pH值空间分布图高低值区域差异较大,有机碳与碱解氮呈极显著正相关性(P<0.O1).【期刊名称】《浙江农林大学学报》【年(卷),期】2012(029)006【总页数】8页(P803-810)【关键词】森林土壤学;地统计学;基本化学性质;有机碳;空间变异;浙江省【作者】叶玲燕;傅伟军;姜培坤;李永夫;张国江;杜群【作者单位】浙江农林大学浙江省森林生态系统碳循环与固碳减排重点实验室,浙江临安311300;浙江农林大学环境与资源学院,浙江临安311300;浙江农林大学浙江省森林生态系统碳循环与固碳减排重点实验室,浙江临安311300;浙江农林大学环境与资源学院,浙江临安311300;浙江农林大学浙江省森林生态系统碳循环与固碳减排重点实验室,浙江临安311300;浙江农林大学环境与资源学院,浙江临安311300;浙江农林大学浙江省森林生态系统碳循环与固碳减排重点实验室,浙江临安311300;浙江农林大学环境与资源学院,浙江临安311300;浙江省森林资源监测中心,浙江杭州310020;浙江省森林资源监测中心,浙江杭州310020【正文语种】中文【中图分类】S714.5土壤作为历史自然体,受气候、生物、母质、地形、成土时间等成土因素的影响,具有复杂性和时空变异性[1],在特定范围内其属性特征变化是连续的[2]。
摘要:本文基于文献计量学方法,结合 CiteSpace 软件,分析了 2016 年国内外土壤学及环境科学领域中与土壤有关论文的关键词,揭示了 2016 年环境土壤学的研究热点和方向,其结果在一定程度上也反映了农业环境科学领域关注的一些重点问题。
我们以 Soil 为关键词,在 Web of Science 上检索到环境科学和土壤科学SCI论文11747篇。
关键词的聚类结果显示2016年的研究热点是“重金属污染与生物累积效应”、“土壤有机污染与生物降解”、“土壤管理与元素循环”、“土壤固碳与全球气候变化”。
中国、美国发文量名列前两位,国内中国科学院和西北农林科技大学位列发文量前两位。
在CNKI数据库中共检索到2936篇核心期刊论文,关键词共现图谱显示“土壤微生物与环境污染”、“土壤理化性质与水盐运移”、“土壤有机碳与环境效应”、“土壤区域环境与空间变异”为国内期刊论文的主要研究热点。
引言“:土壤与人类生存密切相关,土壤在粮食安全与生产、环境保护、全球气候变化等领域发挥重要的作用。
土壤学是一门历史悠久的学科,其经历几个世纪的发展,理论与方法构建日渐成熟,各分支学科不断创新演进。
在宋长青等著《土壤科学三十年:从经典到前沿》中,回顾了土壤学 4 个分支学科,土壤地理学、土壤物理学、土壤化学和土壤生物学,近 30 年的发展特征、研究方向的演进等,发现土壤学服务农业生产是永恒主题,土壤污染与修复研究成为重要方向,土壤学与全球气候变化联系更加紧密,土壤多学科、交叉学科创新不断涌现等基本发展态势;还通过定量与定性综合分析,阐明了各分支学科面临的挑战与机遇等。
随着人类社会的发展,在城市化进程推进及资源开发与利用中,土壤环境问题日渐突出,在《土壤学若干前沿领域研究进展》一书中,宋长青等基于文献计量学对土壤重金属污染与修复,土壤有机污染与修复,纳米颗粒、抗生素及抗性基因等新兴污染物等环境科学领域研究进展做了相关分析,目前土壤环境问题较为严重,污染物层出不穷,科学研究手段不断更新,成果显著,学科交叉明显,推动了环境土壤学的进展。
第29卷 第9期V o l .29 No .9草 地 学 报A C T A A G R E S T I A S I N I C A2021年 9月S e p. 2021d o i :10.11733/j.i s s n .1007-0435.2021.09.022毛乌素沙地南缘不同固沙灌木下土壤养分的空间异质性赵朋波1,邱开阳1*,谢应忠1,赵香君2,陈 林3,刘王锁1,李海泉1,孟文芬1,虎学琴1,何 毅1,黄业芸1,李亚园1(1.宁夏大学农学院,宁夏银川750021;2.宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区管理局,宁夏灵武7504003.宁夏大学生态环境学院,宁夏银川750021)收稿日期:2021-04-09;修回日期:2021-06-22基金项目:宁夏重点研发项目(引才专项)(2019B E B 04011);高层次留学人才回国资助项目(人社厅函[2019]160号);宁夏自然科学基金项目(2020A A C 03273)资助作者简介:赵朋波(1996-),男,陕西富平人,硕士研究生,主要从事草地生态㊁资源与环境研究,E -m a i l :z h a o pb o @163.c o m ;*通信作者A u -t h o r f o r c o r r e s p o nde n c e ,E -m a i l :k a i y a n g qi u @n x u .e d u .c n 摘要:土壤养分空间异质性的研究对于土壤管理㊁生态恢复及可持续发展都具有重要的意义㊂本文采用描述性统计和地统计学方法研究了宁夏白芨滩国家级自然保护区沙地扎设草方格后种植不同固沙灌木[柠条(C a r a ga n a k o r s h i n s k i i )㊁杨柴(C o r e t h r o d e n d r o n f r u t i c o s u m v a r .m o n g o l i c u m )㊁柠条-花棒(C o r e t h r o d e n d r o n s c o p a r i u m )混交㊁柠条-沙拐枣(C a l l i g o n u mm o n g o l i c u m )混交和花棒-沙拐枣混交]经长期生态恢复后对土壤养分空间异质性特征的影响㊂结果表明:研究区土壤有机碳㊁全氮和速效磷空间分布拟合均符合高斯模型,均有中等程度的空间自相关性,其块金系数分别为0.612,0.612和0.503;速效钾的空间分布拟合为球状模型,具有强空间自相关性,其块金系数为0.887㊂有机碳㊁全氮㊁速效磷和速效钾4种土壤养分呈现出明显的空间分布特征㊂综上所述,种植不同固沙灌木与沙地土壤养分及其空间异质性之间有一定的关系,含柠条的固沙灌木混交林更有利于沙地土壤肥力的恢复㊂关键词:固沙灌木;土壤养分;空间异质性;空间分布;草方格固沙中图分类号:Q 948.113 文献标识码:A 文章编号:1007-0435(2021)09-2040-09S p a t i a lH e t e r o g e n e i t y o f S o i lN u t r i e n t s u n d e rD i f f e r e n t S a n d -f i x i n gS h r u b s i nS o u t h e r n M uU s S a n d y La n d ,C h i n a Z H A OP e n g -b o 1,Q I U K a i -y a n g 1*,X I EY i n g -z h o n g 1,Z H A OX i a n g -j u n 2,C H E NL i n 3,L I U W a n g -s u o 1,L IH a i -q u a n 1,M E N G W e n -f e n 1,HU X u e -q i n 1,H EY i 1,HU A N G Y e -y u n 1,L IY a -yu a n 1(1.S c h o o l o fA g r i c u l t u r e ,N i n g x i aU n i v e r s i t y ,Y i n c h u a n ,N i n g x i a 750021,C h i n a ;2.N i n g x i aL i n g w uB a i ji t a nN a t i o n a lN a t u r eR e s e r v e A d m i n i s t r a t i o n ,L i n g w u ,N i n g x i a 750400,C h i n a ;3.S c h o o l o f E c o l o g y a n dE n v i r o n m e n t ,N i n g x i aU n i v e r s i t y ,Y i n c h u a n ,N i n gx i a 750021,C h i n a )A b s t r a c t :T h e s t u d y o f t h e s p a t i a l h e t e r o g e n e i t y o f s o i l n u t r i e n t s i s o f g r e a t s i g n i f i c a n c e f o r t h e s o i lm a n a ge -m e n t ,e c o l o g i c a l r e s t o r a t i o na n ds u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n tof s a n d y l a n d .I nt h e p r e s e n t s t u d y ,m e t h o d so f d e s c r i p t i v e s t a t i s t i c s a n dg e o s t a t i s t i c sw e r e u s e d t o s t u d y th e e f f e c t s o f p l a n ti n g d i f f e r e n t s a n d -f i x i n g s h r u b s (C a r a g a n ak o r s h i n s k i i ,C o r e t h r o d e n d r o n f r u t i c o s u m v a r .m o n g o l i c u m ,C a r a g a n ak o r s h i n s k i i m i x e d w i t h C o r e t h r o d e n d r o n s c o p a r i u m ,C a r a g a n a k o r s h i n s k i i m i x e dw i t h C a l l i g o n u mm o n g o l i c u m ,a n d C o r e t h r o d e n -d r o n s c o p a r i u m m i x e dw i t h C a l l i g o n u mm o n g o l i c u m )w i t h s t r a wc h e c k e r b o a r d o n t h e s p a t i a l h e t e r o g e n e i t y c h a r a c t e r i s t i c s o f s o i l n u t r i e n t s a f t e r l o n g -t e r me c o l o g i c a l r e s t o r a t i o n i n t h e s a n d y l a n do f B a i ji t a nN a t i o n a l N a t u r eR e s e r v e o fN i n g x i a .R e s u l t s i n d i c a t e d t h a t t h e s p a t i a l d i s t r i b u t i o n f i t t i n g o f s o i l o r ga n i c c a rb o n ,t o -t a l n i t r o g e na n d a v a i l a b l e p h o s p h o r u s i n t h e s t u d y ar e a c o n f o r m e d t o t h eG a u s s i a nm o d e l ,a n da l l o f t h e m h a dm o d e r a t e s pa t i a l a u t o c o r r e l a t i o n ,t h e s t r a c t u r a l v a r i a n c e r a t i o o fw h i c hw a s 0.612,0.612,a n d 0.503,r e -s p e c t i v e l y .T h e f i t t i n g m o d e l o f a v a i l ab l e p o t a s s i u mf o l l o w e dt h eS p h e r ic a lm ode l a n dh a ds t r o n g s pa t i a l a u t o c o r r e l a t i o n ,a n d i t s s t r a c t u r a l v a r i a n c e r a t i oo fw h i c hw a s 0.887.T h e f o u r s o i l n u t r i e n t s (o r ga n i c c a r -b o n ,t o t a l n i t r o g e n ,a v a i l a b l e p h o s p h o r u sa n da v a i l a b l e p o t a s s i u m )s h o w e da no b v i o u ss pa t i a l d i s t r ib u t i o n p a t t e r n .I nc o n c l u s i o n ,t h e r ei sac e r t a i nr e l a t i o n s h i p b e t w e e nd i f fe r e n t p l a n t i n g m o d e so fs a n d -f i x i n gs h r u b s a n ds o i ln u t r i e n t sa n ds p a t i a lh e t e r o g e n e i t y i ns a n d y l a n d ,a m o n g w h i c h m i x e ds h r u b sc o n t a i n i n gCopyright©博看网 . All Rights Reserved.第9期赵朋波等:毛乌素沙地南缘不同固沙灌木下土壤养分的空间异质性C a r a g a n a k o r s h i n s k i i a r em o r e c o n d u c i v e t o t h e r e s t o r a t i o no f t h e s o i l f e r t i l i t y o f s a n d y l a n d.K e y w o r d s:S a n d-f i x i n g s h r u b;S o i ln u t r i e n t;S p a t i a lh e t e r o g e n e i t y;S p a t i a ld i s t r i b u t i o n;S a n df i x a t i o n w i t h s t r a wc h e c k e r b o a r d土壤在形成过程中受到自然因素和人为因素的共同作用,但自然因素和人为因素在空间上具有不均一性和变化性[1],从而导致土壤存在空间异质性㊂土壤养分作为衡量土壤质量的重要指标[2],其中的碳㊁氮㊁磷和钾等营养元素不仅代表了土壤肥力状况[3],也是植物生长发育的必需营养元素㊂在沙地生态系统中,植物群落组成和演替受到土壤养分异质性的强烈影响[4],因此研究其空间分布格局有利于土壤管理㊁生态恢复和保护及可持续发展㊂土壤养分的空间异质性为土壤养分在空间上的复杂性和变异性[5-6]㊂大量研究表明,土壤养分的空间异质性受到植物群落㊁土壤动物㊁枯落物㊁土壤母质㊁地形㊁气候环境和人为干扰等因素的驱动[4,7-12],它们在不同的空间上土壤养分的影响存在差异,进而影响土壤养分的空间分布㊂目前国内外对土壤养分空间异质性的研究主要集中在盆地[13]㊁台地[14]㊁森林[15-16]㊁山地[17]㊁农田[18-19]㊁矿区[3,7]和喀斯特地区[10,20]等生态系统中,而对于荒漠生态系统中的土壤养分空间异质性的研究相对较少㊂固沙灌木对于荒漠化防治和土壤改良有着举足轻重的作用[21]㊂草方格结合固沙灌木的治理措施能够有效遏制荒漠化的发展,减少风沙侵蚀,有效促进生态系统修复,进而直接影响土壤养分含量及其空间分布,对土壤进行改良[22],促进土壤质量和养分含量提升[23-24],达到荒漠化防治的目的[25]㊂在具体固沙实践中,草方格扎设后种植不同灌木具有随机性和主观性㊂目前,对于不同固沙灌木对土壤养分含量及其空间异质性影响的相关研究甚少,因此,何种灌木种植模式有利于土壤养分的提高和沙地恢复尚有待研究㊂宁夏白芨滩自然保护区地处毛乌素沙漠南缘和灵武市内的黄河东岸,保护区的生态保护修复和环境治理有利于加强黄河流域生态保护㊁促进黄河流域高质量发展和保障黄河长治久安,对于宁夏建成黄河流域生态保护和高质量发展先行区具有重要的意义㊂因此本研究以宁夏白芨滩国家级自然保护区不同固沙灌木影响下的土壤为对象,采用描述性统计和地统计学方法分析了沙地经草方格扎设后种植5种固沙灌木进行长期生态恢复后的土壤有机碳㊁全氮㊁速效磷和速效钾的空间分布格局,探讨不同固沙灌木群丛对土壤养分空间异质性的影响,以期为荒漠地区植被种植方式提供理论依据,达到荒漠防治与恢复的目的,从而推动黄河流域生态保护和高质量发展先行区的建设㊂1材料与方法1.1研究区概况宁夏白芨滩国家级自然保护区地处宁夏回族自治区灵武市境内,位于毛乌素沙地西南缘,处于黄河东岸,距黄河5~10k m,地理坐标为106ʎ21'33ᵡ~ 106ʎ37'00ᵡE,37ʎ48'28ᵡ~38ʎ20'12ᵡN㊂保护区南北距离61k m,东西距离20~30k m,总面积70921 h m2㊂该区属于中温带干旱气候区,具有典型的大陆性气候特征,年均气温为10.4ħ,1月平均气温最低,约为 6.7ħ,7月平均气温最高,约为24.7ħ,年均降水量为209.7m m,多集中于7 9月㊂保护区全年盛行北风,年均风速为1.8m㊃s-1㊂研究区主要土壤类型为风沙土㊂保护区地貌形态主要有低山丘陵㊁低缓丘陵和沙漠低山丘陵,主要植被类型有草原㊁荒漠及草原-荒漠过渡带㊂研究区植被组成由猫头刺(O x y t r o p i s a c i p h y l l a)㊁沙冬青(A m m o p i p t a n t h u s m o n g o l i-c u s)㊁柠条(C a r a g a n ak o r s h i n s k i i)和黑沙蒿(A r t e-m i s i a o r d o s i c a)等建群种构成,同时也分布有通过草方格固沙和造林形成的以柠条㊁沙拐枣(C a l l i g o-n u mm o n g o l i c u m)㊁杨柴(C o r e t h r o d e n d r o n f r u t i c o-s u m v a r.m o n g o l i c u m)和花棒(C o r e t h r o d e n d r o n s c o p a r i u m)等为建群种的人工沙漠灌丛,人工灌木沙生植被主要包括柠条单优群丛㊁柠条花棒群丛㊁柠条沙拐枣群丛㊁花棒沙拐枣群丛和沙拐枣单优群丛等[26]㊂1.2样地设置和土壤样品采集选取2002年建立的草方格灌木固沙恢复区作为研究样地,于2019年8月26日至8月28日采集土壤样品㊂2002年,该样区扎设草方格后种植不同的固沙灌木,包括柠条㊁杨柴㊁柠条-花棒混交㊁柠条-沙拐枣混交㊁花棒-沙拐枣混交㊂2019年8月在研究区分别选取上述5种灌木种植方式的样地各3个,不同灌木种植方式的样地之间具有基本一致的1402Copyright©博看网 . All Rights Reserved.草 地 学 报第29卷灌木行株距㊂在每个样地内设置5个10ˑ10m 的连续样方(图1)㊂在每个样方内,按照五点取样法在每个点上采集0~10c m 土层的土壤样品,把每个样方内5个点采集的土壤样品充分混合均匀成一个样品,以备用于土壤养分分析㊂图1 研究样点分布示意图F i g .1 D i s t r i b u t i o nd i a g r a mo f r e s e a r c hs a m pl e p o i n t s 1.3 土壤样品分析方法土壤有机碳(S o i l o r g a n i c c a r b o n ,S O C )采用重铬酸钾容量法;全氮(T o t a l n i t r o g e n ,T N )采用凯氏定氮法;速效磷(A v a i l a b l e p h o s ph o r u s ,A P )采用0.5m o l ㊃L -1N a H C O 3法;速效钾(A v a i l a b l e p o -t a s s i u m ,A K )采用N H 4O A c 浸提-火焰光度法进行测定[27]㊂1.4 数据分析数据分析采用经典统计学和地统计学方法完成㊂利用S P S S19计算土壤养分含量的平均值㊁标准差及变异系数(C v )㊂变异系数大小可反映特征变量的空间变异程度,C v <0.1时弱变异,0.1<C v <1.0时中等变异,C v >1.0时强变异㊂将经纬度转化为笛卡尔坐标后利用G e o s t a t i s -t i c s f o r t h e e n v i r o n m e n t a l s c i e n c e s (G S +)9.0软件进行地统计学分析㊂半方差函数是地统计学中用来研究土壤空间变异的函数,其表达式为:γ(h )=12N (h)ðn (i =1)[Z (x i )-Z (x i +1)]2(1)式中,γ(h )为半变异函数,h 是两样点间空间间隔距离,n (h )为间隔距离h 时的样点对的总数,Z(x i )㊁Z (x i +1)分别是区域化变量在空间位置x i 和x i +1的实测值㊂地统计学中的基本参数是基台值㊁变程和块金系数㊂块金值(C 0)表示随机变异,基台值(C 0+C )表示总的变异程度,其值越高,总的变异程度越高㊂当块金系数(C /C 0+C )>75%时,表示系统空间自相关性很强;当比值在25%~75%时,空间自相关性处于中等程度;当比值小于25%,则说明空间自相关性较弱㊂使用块段克里格(B l o c kk r i g i n g )对土壤养分进行局部插值估计,进行交叉证实检验,绘制研究区土壤养分的空间格局分布图㊂2 结果与分析2.1 土壤养分含量的描述性统计分析及正态分布检验研究区土壤有机碳㊁全氮㊁速效磷㊁速效钾的变异系数在0.18~0.56之间,都属于中等程度变异㊂其中,变异系数最大的是土壤有机碳,为0.56,土壤速效钾的变异系数最小,为0.18(表1)㊂4种土壤养分各自的平均值和中位数都比较接近,说明各养分都呈现出较好的中心趋向分布㊂4种土壤养分的偏度值均为大于0(表1),说明它们的正态分布图都呈现为向左偏斜(图2)㊂土壤有机碳㊁速效磷和速效钾的峰度值均为正值(表1),说明它们的数据分布比标准正态分布的峰高(图2a ,图2c ,图2d ),而土壤全氮的峰度值为负值,说明全氮的数据分布比标准正态分布峰低(图2b )㊂K-S 检验的结果表明,4种土壤养分的显著性值均大于0.05,数据分布类型均为正态分布,下一步可以进行地统计学分析㊂2.2 不同固沙灌木对不同土壤养分含量的影响柠条-沙拐枣混交林与柠条林的土壤有机碳之间显著差异(P <0.05),柠条-沙拐枣混交林下的土壤有机碳含量最大,为(2.21ʃ1.37)g ㊃k g -1㊂柠条-花棒混交林和柠条-沙拐枣混交林与其他灌木林之间的全氮含量存在显著差异(P <0.05),柠条-花棒混交林下的土壤全氮含量最大,为(0.096ʃ0.035)g ㊃k g -1㊂土壤速效磷和速效钾的最大值均为柠条-花棒混交林样地,土壤速效磷的最大值为(1.09ʃ0.40)m g ㊃k g -1,土壤速效钾的最大值为(98.33ʃ18.89)m g ㊃k g -1(表2)㊂2402Copyright©博看网 . All Rights Reserved.第9期赵朋波等:毛乌素沙地南缘不同固沙灌木下土壤养分的空间异质性表1土壤养分描述性统计分析及K-S检验T a b l e1 D e s c r i p t i v e s t a t i s t i c s a n dK-S t e s t o f s o i l n u t r i e n t s分析项目A n a l y s i s i t e m s有机碳S O C/g㊃k g-1全氮T N/g㊃k g-1速效磷A P/m g㊃k g-1速效钾A K/m g㊃k g-1最大值M a x4.970.142.16151.11最小值M i n0.140.010.4160.60中位数M e d i a n1.560.060.9190.39平均值M e a n1.640.060.9593.47标准差S D0.910.030.3516.73变异系数C V0.560.480.360.18偏度S k e w n e s s1.2900.5311.1090.912峰度K u r t o s i s2.584 0.1921.4921.391K-S值K-Sv a l u e0.1080.0900.1280.165分布类型D i s t r i b u t i o n正态正态正态正态图2土壤养分频数分布F i g.2 F r e q u e n c y d i s t r i b u t i o no f s o i l n u t r i e n t s3402 Copyright©博看网 . All Rights Reserved.草 地 学 报第29卷表2 不同固沙灌木下的土壤养分含量T a b l e 2 S o i l n u t r i e n t c o n t e n t u n d e r d i f f e r e n t s a n d -f i x i n g sh r u b s 样地S a m pl e p l o t 有机碳S O C/g ㊃k g-1全氮T N/g ㊃k g-1速效磷A P/m g ㊃k g-1速效钾A K/m g ㊃k g-1柠条林C a r a ga n a k o r s h i n s k i i s h r ub l a n d 1.30ʃ0.72b 0.043ʃ0.031b 1.06ʃ0.48a 94.74ʃ14.78a杨柴林C o r e t h r o d e n d r o n f r u t i c o s u m v a r .m o n g o l i c u m s h r u b l a n d 1.63ʃ0.64a b 0.048ʃ0.015b 0.97ʃ0.21a 94.46ʃ13.82a 柠条-花棒混交林m i x e d s h r u b l a n do f C a r a g a n a k o r s h i n s k i i a n d C o r e t h r o d e n d r o n s c o pa r i u m 1.71ʃ0.90ab 0.096ʃ0.035a 1.09ʃ0.40a 98.33ʃ18.89a 柠条-沙拐枣混交林m i x e d s h r u b l a n do f C a r a g a n a k o r s h i n s k i i a n d C a l l i g o n u mm o n g o l ic u m 2.21ʃ1.37a 0.090ʃ0.046a 0.78ʃ0.27a 96.55ʃ20.84a 花棒-沙拐枣混交林m i x ed s h r u b l a n do f C o re t h r o d e n d r o n s c o p a r i u m a n d C a l l i g o n u mm o n go l i c u m 1.37ʃ0.49a b 0.053ʃ0.008b 0.84ʃ0.23a 83.23ʃ11.31a 注:同列不同字母表示差异显著(P <0.05)N o t e :D i f f e r e n t l e t t e r s i n d i c a t e s i gn i f i c a n t d i f f e r e n c e (P <0.05)2.3 土壤养分含量的空间异质性特征土壤有机碳㊁全氮和速效磷的半变异函数均拟合为高斯模型(图3a ,图3b ,图3c),块金系数分别为0.612,0.612,0.503(表3),表明土壤有机碳㊁全氮和速效磷均具有中等程度的空间自相关性㊂土壤速效钾的半变异函数拟合为球状模型(图3d ),块金系数为0.887,具有强空间自相关性㊂研究区域变程最小的为速效钾,为50.00,最大的是速效磷,为580.24(表3)㊂有机碳的残差平方和(R s s)最大,为0.923;全氮的R s s 最小,为2.126ˑ10-6㊂表3 土壤养分半变异函数理论模型及相关参数T a b l e 3 P a r a m e t e r s o f t h e o r e t i c a l s e m i v a r i a n c em o d e l s f o r s o i l n u t r i e n t s分析项目A n a l y s i s i t e m s 有机碳S O C全氮T N速效磷A P 速效钾*A K 模型M o d e l高斯G a u s s i a n 高斯G a u s s i a n 高斯G a u s s i a n 球状S p h e r i c a l 块金值N u g g e tC 00.367000.000500.085000.00355基台值S i l l (C 0+C)0.94600.00130.17100.0314变程R a n g eA 0/m 356.80278.86580.2450.00块金系数s t u r c t u r a l v a r i a n c e r a t i oC /(C 0+C)0.6120.6120.5030.887决定系数r20.3950.3820.5050.119残差平方和R s s0.9232.126ˑ10-60.01047.576ˑ10-4交叉检验回归系数C r o s s -v a r i a t e r e gr e s s i o n c o e f f i c i e n t 0.7360.9740.2120.505 注:*对数转换后的结果N o t e :*T h e r e s u l t o f l o ga r i t h m i c t r a n s f o r m a t i on 图3 土壤养分半变异函数图F i g .3 S e m i v a r i o gr a m s o f s o i l n u t r i e n t s 4402Copyright©博看网 . All Rights Reserved.第9期赵朋波等:毛乌素沙地南缘不同固沙灌木下土壤养分的空间异质性2.4 土壤养分含量的空间分布格局研究区的土壤养分交叉检验的回归系数分别为0.736(有机碳),0.974(全氮),0.212(速效磷),0.505(速效钾)㊂其中,有机碳和全氮的回归系数比较接近1,表示其估计值与真实值较为接近(表3)㊂各土壤养分的克里格插值主要呈块状分布,等值线过渡不平滑(图4),空间变异程度偏高,且有明显的高低差异,不同养分的斑块大小及其分布区域随着不同的固沙灌木各有不同,土壤有机碳主要呈分布格局表现为南北两侧高中间低(图4a ),全氮的分布则为西高东低(图4b ),速效磷呈现出北高南低的分布格局(图4c ),而速效钾的空间分布相对均衡,整体上高低差异较小,在局部地区出现明显的高低不一的小斑块(图4d)㊂图4 土壤养分分布格局F i g.4 D i s t r i b u t i o n p a t t e r no f s o i l n u t r i e n t s 3 讨论在地统计学中,不考虑地理条件分布情况的前提下,采样点均匀分布使克里格插值具有较高的精度[28]㊂然而,由于自然地理条件的限制和固沙灌木种植及分布的差异,使得本研究的样点分布并不均匀,从而在一定程度上降低了克里格插值的精度㊂但不均匀的样点分布对于空间异质性的研究仍具有一定的可行性㊂司建华等[29]在额济纳绿洲㊁尚白军等[30]在濒临古尔班通古特沙漠的玛依湖湖区进行的土壤养分空间异质性的研究中样点分布也并不均匀㊂因此本文对于不同固沙灌木下土壤养分空间异质性的研究有一定的意义㊂3.1 不同固沙灌木对土壤养分的影响不同不同固沙灌木对土壤养分的影响不同㊂在生态系统中,土壤和植被相互影响,相互制约㊂一方面,不同植被的生长对土壤养分的利用程度不同[31],另一方面,不同植被枯落物的生物量及其分解速率之间各有差异,因此不同固沙灌木对土壤养分的影响存在差异[32]㊂有研究表明,不同灌丛的土壤质量综合水平(评价指标为土壤p H ㊁电导率㊁有机碳和全氮)表现为柠条>花棒>沙拐枣[33]㊂土壤养分主要来自于土壤表层累积的枯落物[34],大量的枯枝落叶及根残体,有利于提高土壤养分含量,改善土壤保肥能力和土壤质量[35]㊂同时,风沙土的土壤养分含量随植物密度与盖度的增加而增加[36]㊂本研究发现,柠条 沙拐枣混交林的土壤有机碳含量高于其他灌木样地,柠条 花棒混交林的土壤全氮㊁速效磷和速效钾含量均高于其他灌木样地㊂而柠条林和杨柴林两种纯林的土壤养分含量在5种灌木样地中处于劣势,混交灌木样地的土壤养分含量优于纯种林,这与张瑞[37]等人的研究结果相吻合㊂这可能是由于单一树种的植被比较稀疏,凋落物成分单一,冠幅空隙较大,不利于凋落物的积累和风沙的防固,导致其土壤养分积累不足㊂花棒-沙拐枣混交林土壤养分含量也处于较低水平,这可能是由于花棒和沙拐枣近地面分枝较少,盖度低,其线形和披针形叶遮蔽性不够导致其透风性较大,加之在研究区内的花棒和沙拐枣分布不均,死亡率高,导致其防风固沙效果不如柠条林及含柠条的混交林㊂柠条叶片为狭长圆形的羽状复叶,研究区内的柠条近地面分枝多,密度和冠幅大,使得其地表枯落物增多,且研究区的柠条成活率高于其他灌木种,因此在植物-土壤反馈机制作用[38]下与其他树种混交使土壤养分含量相对较高㊂研究区4种土壤养分均为中等程度变异,说明5402Copyright©博看网 . All Rights Reserved.草地学报第29卷土壤养分含量相对稳定㊂各土壤养分变异系数为有机碳>全氮>速效磷>速效钾,这与新疆绿洲-荒漠过渡带[39]的研究恰好相反㊂可能是由于沙地土壤恢复程度较低,其土壤养分有效性低,养分含量不均,差异明显㊂不同灌木之间成活率的差异造成枯落物生物量较低,导致土壤有机碳和全氮的变异系数在0.5左右㊂土壤速效磷和速效钾的变异系数较低,可能是由于土壤母质和类型的稳定造成的㊂3.2植被的差异可以导致土壤养分的空间变异根据已有研究,不同植被密度下的土壤养分含量的空间异质性程度存在差异并受植被状况的制约[36],植物分布不均会引起土壤养分含量的空间变异[40]㊂干旱区灌木群落会使土壤的含水量和养分含量发生变化,影响土壤和植物之间的反馈机制,进一步导致土壤养分的异质性[38]㊂本研究中,混交林的土壤养分含量大于纯种林,这可能是因为混交林密度大,树种组成较多,冠层结构合理,枯落物及根际分泌物丰富,从而增加了其异质性㊂同时,土壤养分的空间变异是结构性因素和随机性因素的共同作用的结果[41]㊂影响土壤空间变异的结构性因素为母质㊁气候㊁地形等自然地理要素,随机性因素则为取样设计㊁测定误差与干扰等人为原因㊂本研究中,土壤有机碳㊁全氮和速效磷均为中等程度的空间自相关性,是结构性因素和随机性因素共同发挥作用,而速效钾则表现为强空间自相关性,是结构性因素发挥主导作用㊂土壤有机碳和全氮的随机变异在总的空间变异中均占比38.8%,结构部分均占比61.2%;速效磷的空间总变异中,结构部分为50.3%,而随机变异为49.7%;速效钾的随机变异占空间总变异的比例为11.3%,结构部分的比例为88.7%㊂这一结果表明决定不同土壤养分的空间过程存在差异:枯落物和根的残体及分泌物是碳和氮的重要来源之一,物质循环是影响有机碳和全氮含量的主要驱动力[36,42];土壤磷含量决定于土壤母质和类型[43];速效钾容易被植物吸收并存贮,且易淋溶,通过枯落物等形式又再次回归土壤[44]㊂3.3 沃岛效应 与沙地恢复过程对土壤养分空间分布的影响土壤养分的空间格局还可能与 沃岛效应 有关㊂导致 沃岛 形成和发展的生物过程包括植物吸收必需的养分,然后在灌木下方区域沉积凋落物㊂有研究表明,灌木可以使土壤养分在其周围聚集,柠条灌丛的土壤有机碳㊁全氮㊁速效磷和速效钾均有向冠幅下富集的效果[45],而沙拐枣灌丛的生物富集作用不太明显[46],并且柠条对全氮的聚集范围大于其他灌木㊂在多个灌木为主的群落中,同一植物表现出不一致的 沃岛效应 ,这可能是由于灌木的冠幅和植物群落密度差异造成的[47]㊂在本文中,研究区各个造林树种的冠幅以及灌木林下的草本植物各有差异,因此可能形成因不同物种的生长习性而产生的斑块聚集,从而发展为相应的 沃岛 ㊂沙地恢复的过程实质是植被生长和土壤养分增加的过程[48]㊂沙地土壤养分的变化是荒漠化及其恢复过程中能量物质循环的关键㊂土壤和植物之间的互作关系决定了生态环境演化过程,而土壤养分的变化与荒漠化程度及其发展有着直接的联系㊂草方格结合固沙灌木通过增加植被盖度,降低风沙流动并使土壤风蚀物质沉积,同时微生物及动物活动造成大量枯落物的分解,辅以水分㊁温度和地形等气候因子的作用[49-50],使地表形成薄的结皮层,进而改善土壤养分含量,从而增加其成土作用[51-52]㊂因此,沙地土壤养分含量与固沙灌木种类㊁覆盖状况和枯落物等联系紧密,也与气候㊁地形和人类活动干扰等因素有着密切联系㊂为此,对枯落物㊁微生物和地形等对土壤养分的空间分布的影响有待进一步的分析研究,从而系统的㊁客观的评价研究区的生态恢复措施,实现生态效益最大化㊂4结论本研究对毛乌素沙地南缘的土壤有机碳㊁全氮㊁速效磷和速效钾的空间分布特征进行分析,得出结论:柠条-沙拐枣混交林的土壤有机碳含量均高于其他灌木样地,柠条-花棒混交林的土壤全氮㊁速效磷和速效钾含量均高于其他灌木样地㊂土壤有机碳㊁全氮㊁速效磷和速效钾均表现为小尺度的空间变异㊂4种土壤养分的空间分布特征各不相同:土壤有机碳呈南北两侧高中间低,全氮的分布则为西高东低,速效磷呈现出北高南低,而速效钾的空间分布相对均衡,整体上高低差异较小,局部地区高低差异大㊂由此可见,不同植被和土壤养分之间存在一定的关系,含柠条的固沙灌木混交林更有利于沙地土壤的恢复㊂参考文献[1]杨之江,陈效民,景峰,等.基于G I S和地统计学的稻田土壤养6402Copyright©博看网 . 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