当前位置：文档之家 › 内蒙古土壤pH值_粘粒和有机质含量的空间结构特征_徐尚平

内蒙古土壤pH值_粘粒和有机质含量的空间结构特征_徐尚平

  • 格式：pdf
  • 大小：151.19 KB
  • 文档页数：4

文章编号:0564-3945(2001)04-0145-04内蒙古土壤pH值、粘粒和有机质含量的空间结构特征徐尚平,陶 澍,曹 军(北京大学城市与环境学系,北京 100871)摘 要:采用半方差函数和普通克里格方法分析了内蒙古地区土壤pH、粘粒和有机质含量的空间结构特征.结果表明,内蒙古土壤pH、粘粒和有机质含量的空间结构特征可以用线性半方差函数模型加以描述,且具有明显的各向异性.插值结果显示,它们的空间变异尺度与土类分布具有较好的一致性.内蒙古地区土壤pH值表现为自东向西逐渐升高的趋势,而粘粒和有机质含量测沿同一方向逐渐降低.表生地球化学作用的空间变异是决定内蒙古土壤上述参数分布特征与尺度的主要因素.关 键 词:土壤;半方差函数;克里格分析;pH;有机质;粘粒中图分类号:S153 文献标识码:A

1 前 言土壤pH值、粘粒和有机质含量是土壤发育过程中各种表生地球化学作用综合影响的体现,也是影响土壤微量元素含量分布的重要因素[1].对土壤pH、粘粒和有机质含量空间结构的探讨不仅有助于阐明各种因素对它们的作用方式和程度,也有助于了解微量元素含量的空间分布特征的成因.地统计学的提出是以矿床储量和矿石品位的精确估计为目的的.以空间结构为基础,以区域化变量为核心,以半方差函数为工具的地统计学在包括土壤科学和环境科学的许多领域中得到了广泛应用.这样的研究不仅针对土壤微量元素[2-5],也涉及土壤基本理论参数.譬如,Dobbermann等对菲律宾某地土壤pH值进行的空间分析,探讨其小尺度空间变异及其与地形和人为因素的关系[6].迄今为止,关于土壤常规理化参数空间结构的研究多集中在中小尺度.本研究则尝试在百-千公里尺度上分析了内蒙古土壤粘粒、有机质含量和pH值的空间变异特征.2 研究区域与研究方法研究地区包括内蒙古自治区全境,位于蒙古高原东南部及周沿地带,介于北纬37b24c-53b20c,东经97b10c-126b04c之间.大部分属中温带大陆性季风气候,大兴安岭北段属寒温带大陆性气候.水热条件自东向西呈湿润、半湿润、半干旱、干旱和极干旱带状分布.由于地理环境、气候生物等因素的差异,该地区土壤呈明显经向分异特征.自东向西依次分布黑土、暗棕壤、黑钙土、栗钙土、棕钙土、棕漠土和灰漠土.部分地区有褐土、灰钙土、草甸土和风沙土分布.本研究在内蒙古地区349个样点采集了A、B、C三层土壤样品.土样经自然晾干,人工碾碎后剔除动植物残体,过20目筛后进行土壤粘粒含量和pH测定.上述样品用玛瑙研磨机研细过150目筛后用于有机质含量测定,测定方法同有关标准[7].地质统计学研究非正态分布的数据可能导致比例效应,从而影响分析结果的可靠性[8].先期分析结果表明,各层土壤的pH值,有机质和粘粒含量均不符合正态分布,因此,对有机质和粘粒含量数据作角变换,对pH值作Box-Cox变换(三层分别取幂值119、314和313)[9].本研究采用美国国家环保局主持编写的GEO-EAS软件进行数据处理和分析,插值等值线图采用Surfer实现.研究变量沿某一方向半方差函数的计算按照JournelAG[8]提出的公式,且角度域值均为2215b.例如,假设自西向东为0b,由南向北为90b,则如果空间两点构成的矢量位于以东西向为主轴,左右偏差分别2215b的区域内,则认为这一矢量的方向属东西向.因此,实际上通过选择2215b的域值把二维空间分为四个独立的区域.

3 结果与讨论311 土壤粘粒、有机质和pH均值和纵向分异本研究先对变换后数据求均值,然后进行数据逆变换得到各变量的均值.研究地区土壤A、B、C三个发生层有机质平均含量分别为2164%、1111%和0170%,粘粒含量分别为9132%、15125%、9158%,pH值为717、719和810.其中有机质含量在表层富集,粘粒在淀积层最高,而pH值逐层升高,分别反映了成土过程中强烈的腐殖化、粘化和钙积化过程.

收稿日期:1999-09-19

基金项目:国家杰出青年基金(4952102)资助

作者简介:徐尚平(1973-)男,山东五连人,硕士,主要从事环境地球化学和空间分析方面的研究.

第32卷第4期2001年8月 土 壤 通 报ChineseJournalofSoilScience Vol.32,No.4Aug,2001312 空间结构的宏观特征为了从总体上分析内蒙古地区土壤的pH值、粘粒和有机质含量的空间结构特征,分别用变换后数据计算了土壤不同发生层pH值、粘粒和有机质含量的实验半方差函数,并采用最小二乘法对其进行了拟合.所有拟合参数列于表1.除B层土壤的粘粒含量的空间半方差函数可以用球状模型加以描述外,其余变量的实验半方差函数均表现出线性特征.图1列出了土壤A层pH值、粘粒和有机质含量的实验和拟合半方差函数. 如图1所示,在不考虑各向异性特征时,所有实验半方差函数均可用块金效应和线性模型来表示,且其

表1内蒙古土壤各层有机质、粘粒含量及pH值半方差函数拟合结果

土壤层次变量块金常数模 型类型变程基台值A层有机质0.0031线性>10000.01粘粒0.008线性>10000.0072pH值6线性>100041

B层有机质0.0016线性>10000.005粘粒0.003球状2000.009pH值4000线性>100015000

C层有机质0.002线性>10000.0032粘粒0.012线性>10000.019pH值2800线性>100011000

图1 土壤A层pH值,有机质和粘粒含量实验及理论半方差函数

图2 内蒙古表层土壤中粘粒、有机质含量和pH值的带状各向异性

146 土 壤 通 报 32卷空间变程均在1000km以上.这说明,内蒙及周边地区土壤pH值、有机质和粘粒含量的空间规律变化的范围在1000km以上,对它们空间变程的确定需要在更大尺度上进行采样和分析.不可否认,母质、地形、人类影响等因素可以造成土壤粘粒、有机质含量和pH值的小尺度空间变异.但本研究采用的采样密度(百公里以上)专门用来揭示百分里以上尺度的空间变异特征.计算结果说明,普遍存在的块金效应可能与小尺度(如母质)变异有关.另一方面,块金效应也可能在某种程度上反映了实验误差的影响.313 宏观空间结构的方向性特征为了进一步探明内蒙古地区土壤粘粒和有机质含量以及pH值沿不同方向的空间变异特征,分别计算了它们沿南-北,东-西,西北-东南以及东北-西南方向的半方差函数.不同发生层的计算结果相似,均表现出明显的带状各向异性.仅以土壤A层为例,其结果如图2所示. Trangmar对印度尼西亚WestSumatra地区土壤中的粘粒含量和pH的空间结构特征进行的分析表明,二者的空间变异具有明显的各向异性的特点[10].但该研究仅针对小尺度的变异,其空间结构中的各向异性反映了研究地区母质、地形等小尺度局地条件的影响.相比之下,本研究中发现的结构特征及方向性变异则代表地带性水热条件的变异.内蒙古地区位于我国温带季风性气候区和温带大陆性气候区的交界处,水热条件沿东南-西北方向变化梯度最大,表现为典型的经向地带性分异,这样的分异决定了内蒙土壤类型的大尺度的东北-西南向递变.有关研究曾采用独立方差计算证明土类是影响内蒙地区草原土壤理化性质参数经向分异的主导因素[11].本研究的结果同样显示,内蒙地区土壤理化参数沿东北-西南方向具有最大变程(1000km左右),而沿与之垂直的西北-东南方向的变程却相当短([400km).这一现象与内蒙地区土壤类型的空间分布模式是一致的.314 空间插值在空间结构分析的基础上,对内蒙地区土壤各类层次粘粒、有机质含量和pH值变换后的数据进行了克里格插值.A层土壤中各变量及B层土壤有机质含量的插值结果在图3中列出.值得指出的是,对变换后数据进行的空间分析的结果无法直接用于各区域化变量的空间插值,因为插值结果取决于块金常数和方差,而本研究中半方差函数的计算又基于变换后的数据.我们在图中建立了原始数值与变换后数值的映射表以利于结果的分析及与其他研究结果的比较. 显然,各变量均表现为自东向西的渐变趋势,其中

土壤有机质和粘粒含量自东向西逐渐降低,而土壤pH值则沿东西向逐渐升高.Yost对夏威夷地区土壤pH和区域降水量进行的空间分析结果显示,降水量对土壤pH值具有重要影响[12、13].而内蒙地区各层次土壤中粘粒、有机质含量以及土壤pH的空间分布模式与内蒙地区水热条件的渐变规律和土类的空间变异特征相一致.这说明,表生地球化学作用是影响内蒙地区土壤粘粒、有机质含量和pH值的主要因素.

图3 内蒙古表层土壤有机质含量、粘粒含量和pH值的克里格插值图4 结 论内蒙古地区B层土壤中粘粒含量高于A、C两层;有机质含量从土壤表层到底层逐渐下降,而土壤pH值则逐渐升高.总体而言,内蒙土壤pH值、粘粒和有机质含量的空间结构特征可以用线性模型加以描述,具有明显的各向异性,其空间变异的尺度与土类分布特征基本一致.表生地球化学作用则是决定内蒙土壤

1474期 徐尚平等:内蒙古土壤pH值、粘粒和有机质含量的空间结构特征上述三个理化参数空间分布的主要因素.参考文献:[1] 何振立,周启星,谢正苗,污染及有益元素的土壤化学平衡[M].北京:中国环境科学出版社,1998.[2] TaoShu.SpatialStructureofcopper,lead,andmercurycontentsinsurfacesoilintheShenzhenarea[J]Water,AirandSoilPollution,1995a,82:583-591.[3] TaoShu.Krigingandmappingofcopper,leadandmer-curycontentsinsurfacesoilinShenzhenarea.[J]Water,AirandSoilPolution,1995b,83:161-172.[4] TaoShu.FactorScoreMappingofSoilTraceElementContentsfortheShenzhenArea[J].Water,Air,andSoilPollution,1998,102:415-425.[5] 王学军,席爽.北京东郊污灌土壤重金属含量的克里格插值及重金属污染评价.中国环境科学[J].1997,17:225-228.[6] DobermannA,GoovaertsP,GeorgeT.Sourcesofsoilvar-iationinanacidUltisolofthePhilippines[J].Geoderma,1995,68:173-191.

[7] 魏复盛.中国土壤元素背景值[M].北京:中国环境科学出版社.1990.[8] JournelA.G,HuijbregtsCJ.Mininggeostatistics[M].AcademicPress.London,1978.[9] 陶澍.应用数理统计方法[M].北京:中国环境科学出版社.1994.[10] TrangmarBB,YostRS,UeharaG.SpatialdependenceandinterpolationofsoilpropertiesinWestSumatra,In-donesia,I,Anisotropicvariation[J].SoilScienceSocietyofAmericaJournal,1986,50:1391-1395.[11] 陶澍,林春野,冯泉.我国北部草原系列土壤中成图作用对微量元素影响的经向分异[J].土壤学报,1995,32,126-131.[12] YostRS,UeharaG,FoxRL.Geostatisticalanalysisofsoilchemicalpropertiesoflargelandareas.I.Semi-var-iograms[J].SoilScienceSocietyofAmericaJournal,1982a,46:1028-1032.[13] YostRS,UeharaG,FoxRL.,Geostatisticalanalysisofsoilchemicalpropertiesoflargelandareas.Ò.Kriging[J].SoilScienceSocietyofAmericaJournal,1982b,46,1033-1037.

合集下载

乌拉特后旗荒漠草原典型植物群落与土壤养分特征

乌拉特后旗荒漠草原典型植物群落与土壤养分特征

Vol. 46 No. 4第46卷第4期2222年12月内 1 蒙1 古1 林1 业1 科1 技Jonieh of Inaee Moyaolia ForesWa Science & TechaoloypDec. 2225乌拉特后旗荒漠草原典型植物群落与土壤养分特征王志国，蓝登明，赵宏胜，冯霜(内蒙古农业大学沙漠治理学院，内蒙古呼和浩特24211)摘要:以乌拉特后旗荒漠草原为研究区域，采用野外调查和室内分析的方法，研究植物种类组成与土壤养 分特征、植物多样性指数与土壤养分的相关关系，为乌拉特后旗荒漠草原区生态系统恢复重建提供依据。

结果表明:研究区共有104种植物，隶属23科67属，其中禾本科、菊科、藜科和豆科在研究区占重要地位。

土壤养分全氮、全磷、有机质的质量分数分别为2. 62-0.21 y • ky -、2. 2 ~2. 34 y • ky -、1. 61 ~7. 52 y • ky-1,土 壤平均pH 值为& 51o Marghef 丰富度指数、Simpson 多样性指数均与全磷呈显著正相关，其他植物多样性指数与土壤养分的关系均未达到显著水平。

乌拉特后旗荒漠草原植物种类少,禾本科、菊科植物优势明显，全 氮、有机质和pH 值对植物多样性指数的影响不大。

关键词:荒漠草原;植物群落;植物种类组成;土壤养分;多样性指数中图分类号:Q9461 文献标识码:A 文章编号：427 - 4266(2222)24 - 20 - 07Characteristics of Typicat Plan ： Communitiet and SoiS Nutrient:in Desert Steype of Urad Rets BannerWANG Zht - guv , LAN Deng - ming , ZHAO Hong - sheng , FENG Shnang(Desert Controi Science ang Engineering CoPegc , lunar Mongolia AAucultaral UnPersita , Hohhot 210011 , China )Abstract : Tabing tha desee steppa of Urab Roc Bangae vs tha swUy area , tha correlation between plcit species composition and soil nutweot characteestics ； pPct diversity ingea ang soil ngtweot hava been stuUieO bp mogs offielp investigation ang ingove analysis in oiear tv proviga basis for tha restoration ang 1-60008^0000 of tha ecosystemin desee steppa of Urab Rear Bcino. Tha results show that there are 44 species of plants in tha swUy area , ba-longing tv 23 families ang 67 yeoera , among which , Gramineaa , Compositaa , ChenogoPiaceaa ang Lepuminosaaplap an importagt rota- Tha contents of total nitropen , total pPospPoeis ang oraantc mhtae are 0. 02 - 0. 21 y •ky _1 , 0. 11 -0. 34 y • ky _1 , 1.71 -7.50 y • ky _1 , lopotWOy. Tha averaya pH value of soil is 8.51 , which isalkaline soil. Among tha fonr plant diversity ingexas in tha swUy area , Maraalef echness ingea and Simpsog dive sity ingea are sianificantiy nohWOy cooOkO with total phosphoms ； while other plant diversity indexes are notsianificantiy cooekwd with soil ngtrmnts. Tha results show that there are few plant species in Urab Rear Bannae , with Gramineaa ang Compositaa plants are dominant , soil ngtweot congition is povs, total nitropen , oraantc mattesang pH value have little effect on plant diversity indo.Key worpt : desee steppa ; plant community ; plant species composition ; soil nntweots - diversity ingea乌拉特后旗荒漠草原位于内蒙古自治区西北 部,是草原与荒漠的过渡带［］,地处半干旱区与干 旱区的边缘。

内蒙古锡林浩特典型草原地区的土壤碳氮相关性研究

内蒙古锡林浩特典型草原地区的土壤碳氮相关性研究

第3卷第3期2021年3月Vol.3No.3Mar.2021环境生态学Environmental Ecology内蒙古锡林浩特典型草原地区的土壤碳氮相关性研究李素英*，白雪，郑宁，常英，刘建国，赵鹏程,杨秀影(内蒙古工业大学能源与动力工程学院，内蒙古呼和浩特010051)摘要:为了理清典型草原土壤养分的相互关系问题，于2013年7月采集锡林浩特地区24个样地3个深度的72个土壤样品，进行土壤有机质和全氮含量分析。

土壤有机质测定采用重珞酸钾-硫酸氧化法,土壤全氮采用扩散吸收法。

结果表明：1)草原土壤养分含量与土壤深度呈反比，即0〜5cm层养分含量最高,5〜20cm层养分含量次之,20〜40cm层养分含量最少;2)典型草原的土壤有机质和全氮含量均处于土壤普查分级标准的三级和四级水平,说明草原地区的土壤保肥力和缓冲性较好，草原产量处于中等水平;3)典型草原的土壤有机质含量与全氮含量呈显著的线性相关关系，土壤碳氮比平均值为9.9087，说明土壤的理化性质稳定。

关键词:内蒙古典型草原;土壤有机质;土壤全氮;碳氮比中图分类号:S153文献标识码:A文章编号：2096-6830(2021)03-0089-04Correlation of soil carbon and nitrogen in typical steppe of Xilinhot,Inner Mongolia.LI Su-ying*,BAI Xue,ZHENG Ning, CHANG Ying,LIU Jian-guo,ZHAO Peng-cheng,YANG Xiu-ying(School of Energy and Power Engineering,Inner Mongolia University of Technology,Hohhot010051,China).Environmental Ecology,2021,3(3), 89-92.Abstract：In order to study the relationship between soil nutrients in typical grasslands,72samples of3soil depths at24plots in Xilinhot were collected in July2013to analyze soil organic matter and total nitrogen.Soil organic matter was experimented by Potassium dichromate-sulfuric acid oxidation method，and soil total nitrogen was tested by Diffusion absorption method.The results showed that：1)The nutrient content of grassland soil descended to the subsoil,and it meant that the highest was the nutrient content of0~5cm layer,next was that of5~20cm layer,and the least was that of20〜40cm layer；2)The contents of soil organic matter and total nitrogen in typical steppe belonged to the third and fourth levels according to the classification standard of soil census.It indicated that the soil fertility and buffering capacity in the grassland area were better，and the grassland yield was in the middle level；3)There was a significant linear correlation between soil organic matter and total nitrogen in typical steppe，and the average soil carbon-nitrogen ratio was9.9087,indicating that the physical and chemical properties of soil were stable.Key words:Inner Mongolia steppe；soil organic matter；soil total nitrogen；carbon-nitrogen ratio土壤是整个草原生态系统稳定的基础。

土壤学复习

土壤学复习

名词解释土壤：陆地表面由矿物质、有机物质、水、空气和生物组成，具有肥力，能生长绿色植物的未固结层(疏松表层)土壤圈：是覆盖于地表和浅水域底部的土壤所构成的一种连续体或覆盖层，它是地圈系统的重要组成部分。

土壤剖面：由若干成土过程形成的土层从地表面至母质的垂直面。

土壤肥力：指土壤经常地适时适量地供给并协调植物生长发育所需要的水分、养分、空气、温度、扎根条件和无毒害物质的能力。

粘土矿物：组成粘粒的次生矿物叫粘土矿物。

层状的硅酸盐矿物和氧化物类。

前者是晶型矿物，后者有晶型的，也非晶型的。

原生矿物：指那些经过不同程度的物理风化，未改变化学组成和结晶结构的原始成岩矿物。

次生矿物：由原生矿物分解转化而成的。

四面体：硅氧四面体硅酸盐矿物的最基本的结构单位，硅氧四面体可以共用氧原子而形成一层，氧原子排列成为中空的六角形，称硅氧片或硅氧层。

八面体：由六个氧原子环绕着一个中心铝离子排列而成，氧原子排列成两层，铝原子居于两层中心孔穴内。

同晶替代：是指组成矿物的中心离子被电性相同、大小相近的离子所替代而晶格构造保持不变的现象。

土壤有机质：存在于土壤中的所有含碳的有机物质。

包括土壤中各种动物、植物残体，微生物体及其分解和合成的各种有机化合物。

土壤腐殖质：是经土壤微生物作用后，由芳香族有机化合物和含氮化合物缩合成的一类复杂的高分子有机物，呈酸性，颜色为褐色或暗褐色。

腐殖化过程：土壤有机质在微生物作用下，把有机质分解产生的简单有机化合物及中间产物转化成更复杂的、稳定的、特殊的高分子有机化合物的过程，称为腐殖化过程。

矿化过程：土壤有机质在土壤微生物及其酶的作用下，分解成简单的无机化合物的过程。

土壤质地：按照土壤中不同粒级土粒的相对比例(土壤机械组成的差异)把土壤分成若干组合，每一组合即为一种土壤质地。

C/N：有机质中有机碳和有机氮的重量比。

激发作用：土壤中加入新鲜有机物质会使土壤原有有机质矿化速率加快（正激发）或变慢（负激发）的效应土壤密度：单位容积固体土粒( 不包括粒间孔隙) 的质量。

水_肥添加对内蒙古典型草原土壤碳_氮_磷及pH的影响_魏金明

水_肥添加对内蒙古典型草原土壤碳_氮_磷及pH的影响_魏金明


本研究在中国科学院植物研究所多伦恢复生态 学实验示范研究站野外实验样地进行 。该实验样地 位于内蒙古多伦县城南 30 km 处 （ 115°55' E —116° 54'E ， 41°46' N—42°39' N ） ， 属于温带半干旱大陆性 季风气候， 多年平均气温 1. 8℃ ， 年均最高温度 9. 1 ℃ （ 7 月份） ， 年均最低温 －5 ℃ （ 1 月份 ） 。 年均降水 量 385. 5 mm， 其中 67% 集中在 6 —8 月份。研究区 域植被为半干旱典型草原。实验以围封的天然草地 为研究对象， 其优势物种主要为克氏针茅（ Stipa krylovii） 、 冰 草 （ Agropyron cristatum ） 和 冷 蒿 （ Artemisia frigida） 。土壤 类 型 为 砾 石 质 栗 钙 土 （ 白 文 明 等， 2001 ） 。 1. 2 实验设计 5 实验共设 6 种施肥处理， 分别为对照 （ CK ） ， －2 －1 －2 －1 g N·m ·a （ N5 ） ， 10 g N · m · a （ N10 ） ， 15 g N·m －2 ·a －1 （ N15 ） ， 10 g P · m －2 · a －1 （ P10 ） 和 10 g N·m －2 ·a －1 + 10 g P·m －2 · a －1 （ N10P10 ） ， 每个 施肥处理都进行增水 （ W1 ） 与不增水 （ W0 ） 的处理， 共计 12 个实验处理。 每个处理 7 次重复， 共设 84 个实验小区。增水采用喷灌的方式进行， 每个生长 季内（ 6 月上旬至 8 月下旬 ） 每周添加 15 mm 水分，
土壤有机碳含量作为土壤肥力的重要指标， 决 定着土壤的粒级结构、 土壤缓冲和净化能力以及土 壤生物活性。本研究发现， 水、 肥添加对内蒙古草原 土壤有机碳含量均未产生显著影响 （ 表 1 ） 。 以往关 于施肥对土壤有机碳影响的研究较多， 尤其在农田 生态系统中， 大多数研究认为， 施肥可以通过提高作 物产量及其归还量而增加土壤有机碳含量 （ Verma ＆ Sharma， 2007 ） ， 但亦有部分研究认为， 化肥的施用 对土壤有 机 碳 无 显 著 影 响， 甚至会产生降低效应 （ Russell et al． ， 2005 ） 。 土壤有机碳含量取决于碳 的输入和输出， 增水和施肥等改良措施通常能够提 2007 ） ， 高 牧草产量 （ 高中超等 ， 进而增加土壤有机