新宁县耕地土壤硒的空间分布特征及影响因素分析

为了研究新宁县耕地土壤硒的空间分布特征及其影响因素,采用网格布点、野外调查采样、分析测定、GIS空间分析等方法。研究结果表明:新宁县耕地土壤中硒含量范围为0.10~3.59 mg/kg,平均值为0.57 mg/kg,高于全国土壤硒含量均值。全县有78.22%的耕地达富硒水平,在万塘乡、安山乡等乡镇存在三个硒含量高值区。土壤硒的Moran’s I指数为0.280,块金效应为47.70%,表明新宁县土壤硒具有中等程度的空间相关性,并在空间上呈聚集分布,土壤硒含量受空间结构和随机因素共同影响。土壤硒与成土母质密切相关,花岗岩风化物发育的土壤硒含量高,平均值为0.62 mg/kg。不同土壤类型之间的硒含量存在明显差异,黄壤硒含量最高,紫色土硒含量最低,两者均值分别为0.68 mg/kg和0.42 mg/kg。经相关性分析可知,土壤有机质(SOM)、阳离子交换量(CEC)、铜(Cu)、锌(Zn)、锰(Mn)均与硒(Se)之间呈极显著正相关(P<0.01);当土壤pH<7.5时与硒含量呈正相关,pH≥7.5时则与硒含量呈负相关(P<0.05)。综上,新宁县耕地含有丰富的硒资源,根据土壤硒的空间分布特征,可为新宁县开发富硒农产品提供科学依据。

渭北旱塬不同树龄矮砧密植苹果园土壤水分空间分布特征

[目的]提高土壤水分利用效率,为矮砧密植苹果园水分管理提供参考,实现果园的可持续高质量发展。[方法]通过空间代时间的方法,以人工打土钻的方式定期采集6 a,9 a和12 a果园0—300 cm的土样,监测树下、株间、中间点和行间位置的土壤水分状况,揭示了不同树龄和空间位置的果园土壤水分变化特征。[结果](1)在垂直方向上,各树龄果园的土壤含水量在雨季前、中、后期差异显著,土壤含水量随土层深度呈现减—增—减—增的变化趋势。(2)在水平方向上,各树龄果园在雨季前、中、后期的土壤含水量分布特征相似,即树下的含水量明显小于株间、行间和中间点,尤其是树下位置浅层(0—60 cm)和中层(60—160 cm)的土壤水分亏损最多。[结论]雨季前(3—6月)是矮砧密植苹果园水分亏缺最多的时期,此时应及时人工灌溉;苹果树主要吸水部位是树下土壤浅层(0—60 cm)和中层(60—160 cm),应加强对树下部位的灌溉。

基于PMF模型的吉木萨尔县土壤重金属空间分布特征与来源解析

土壤重金属污染对区域土壤环境和人类健康构成严重威胁,因此土壤重金属污染评价和预警在土壤资源保护和区域可持续发展中至关重要.共采集了48个土壤样本,并测定了其中六种重金属含量,运用潜在生态风险指数法、地累积指数法和克里金插值分别对该区域土壤中Zn、Cu、Cr、Pb、Hg和As六种重金属元素的污染状况和空间分布特征进行了分析,并利用PMF模型对土壤重金属来源进行解析.1)研究区土壤Cu、Pb和As含量均超出中国新疆土壤背景值和全国土壤背景值,Zn和Cr的含量未超过这两种标准.2)污染评价结果显示:土壤未受到Zn、Cu和Cr的污染,Hg处于轻-中污染,Pb和As处于中等和中-强污染.结合潜在生态风险指数分析可知,Zn、Cu、Cr和Pb为低风险状态,Hg和As为中风险状态.3)从重金属元素空间分布来看,Zn元素的空间分布呈中心区域低、四周高的格局;Cu和Hg元素的分布规律存在一定的相似性,均为从西北向东南递减的变化趋势;Cr元素的空间分布呈现从西向东递减的趋势;Pb元素在研究区的分布较均匀.4)PMF模型结果显示:煤炭开采、煤化工和一系列煤电等人类活动容易引起土壤中Hg和As的积累;Cr和Pb主要来自汽车排放;Zn和Cu主要与土壤母质等自然因素密切相关;煤矿开采和工业活动对土壤重金属的贡献最高.吉木萨尔县土壤受到Hg、Pb和As不同程度污染,且该区域污染来源主要为工业生产和汽车尾气.

河套平原表层土壤中天然有机氯代物的空间分布特征

为查明河套平原表层土壤中天然有机氯代物(Clorg)的空间分布特征及影响因素,在河套平原采集55个表层土壤(0~20 cm)样品,对其理化性质(质地、pH值、总有机碳含量)及不同形态氯元素含量进行分析,并通过采用描述性统计、相关性分析等方法对分析数据进行处理。结果表明:土壤中天然Clorg的含量在18.84~182.75 mg/kg之间,其平均含量为56.06 mg/kg,占总氯(Cltot)含量的1.74%~92.81%;空间上,河套平原西部黄河冲积扇平原表层土壤中天然Clorg含量整体高于东部黄河泛滥冲积平原表层土壤;土壤中天然Clorg的含量与氯离子(Cl-)含量呈正相关关系、与pH值呈负相关关系、与总有机碳(TOC)含量之间相关性不显著;土壤质地明显影响土壤中天然Clorg的含量,其中砂质壤土中天然Clorg的平均含量最高;天然Clorg在研究区表层土壤中普遍存在,其空间分布格局是Cl-、TOC、pH值、土壤质地等多因素共同作用的结果,较高的Cl-含量、较低的pH值以及砂质壤土更有利于土壤中天然Clorg的积累,在较高盐度水平下,TOC含量对表层土壤中天然Clorg的积累无显著影响。

基于GWR的开封城郊复合污染区农田土壤中As及其影响因素的空间分布特征

研究城郊污染区农田土壤中As及其影响因素的空间分布特征,对于开展土壤污染与防治具有重要意义。本文以开封东郊汴东产业集聚区为研究对象,采用200m×200m网格布点法在研究区域内采集土壤样品246个,运用ArcGIS软件并基于地理加权回归模型方法,分析土壤As含量及其影响因素的相关关系。结果表明:通过自相关分析,发现开封东郊复合污染区农田土壤As含量存在空间自相关性。研究区土壤As含量南部高北部少,且污染严重的区域主要集中在工业企业与河流附近。As含量与pH成显著负相关(P<0.01),与土壤中CaCO3(P<0.01)、有机质(P<0.01)和污染源距工厂距离(P<0.01)也成负相关关系。运用反距离加权(IDW)空间插值方法对研究区土壤As含量进行空间分布插值,可以直观看出各种影响因素在研究区内的影响程度,各影响因子与土壤As含量相关程度由高到低表现为pH>土壤有机质(SOM)>CaCO3>粘粒。由于pH值通过影响土壤As的活性来影响其含量,本文选取的土壤环境为弱碱性,抑制了重金属元素的活性,使得pH值对土壤重金属含量呈现出显著负影响。

张家川县耕地土壤肥力评价及空间分布特征

本研究通过对张家川县闫家乡、张家川镇、恭门镇3个乡镇的耕地土壤肥力指标进行测定,采用主成分分析法评价了土壤肥力质量,并结合GIS分析了各肥力指标及土壤综合肥力的空间变异性。结果表明:研究区耕地土壤呈碱性,其中恭门镇南部地区耕地土壤碱性较强;有机质含量中等,闫家乡有机质含量最丰富,达到16.75 mg/kg;全氮含量较丰富而速效氮缺乏,空间分布均呈现从西到东逐渐升高的特征;速效钾、有效磷的含量丰富,分别呈现东高西低、南低北高的分布趋势。主成分分析结果表明,张家川镇、恭门镇土壤速效养分供应能力强,但保肥能力较差;闫家乡土壤养分蓄积能力强。土壤综合肥力质量从高到低依次为闫家乡、张家川镇、恭门镇,呈现出东高西低的空间分布趋势。综上,研究区内土壤养分及综合肥力分布不均,需协调氮、磷、钾肥施用比例,做到“因地、因苗、因水、因时”分期精准施肥。

基于耕地资源质量分类的永和县耕地土壤条件空间分布特征研究

耕地资源质量分类主要从自然地理格局、作物熟制、生态环境条件、土壤条件、地形条件和耕地利用现状6个层级构建分类指标体系,并通过指标条件组合进行耕地资源质量分类结果表达。本研究基于永和县耕地资源质量分类,从小尺度选取土壤条件一个层级,通过土层厚度、土壤质地、土壤有机质和土壤pH值4个重要的土壤条件指标,运用ArcGIS空间可视化和变异系数法分析县域内土壤条件指标属性的空间分布特征,为耕地质量等别提升,开展全域土地综合整治、高标准农田建设、生态修复治理、耕地占补平衡等工作提供依据。

农业土壤中邻苯二甲酸酯分布特征及影响因素综述

邻苯二甲酸酯(PAEs)作为添加剂已被大量应用于农业投入品中,然而其却是一种具有“致癌、致畸、致突”作用的环境污染物。近年来,随着塑料制品的大量使用,PAEs已成为我国农业土壤中残留最多的有机污染物,引起了广泛关注。因此,了解当前我国农业土壤中PAEs污染现状,对于选用恰当的土壤修复技术有着重要的科学意义。该文在系统梳理我国各地区农膜使用量、农田土壤中PAEs污染调查数据及不同蔬菜中不同种类PAEs含量的基础上,综述了全国尺度农业土壤中PAEs污染程度和分布特征,并通过对比统计分析的方法,得出典型区域农业土壤中PAEs浓度与农膜使用量、作物土地利用类型之间的响应关系。结果表明:(1)我国农业土壤已受到不同程度的PAEs污染,存在显著的区域差异;同时,我国农业土壤中PAEs浓度普遍高于国外,且邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)含量较高。(2)不同种类PAEs单体化合物在我国农业土壤中的分布具有空间规律。(3)我国农业土壤中PAEs分布特征主要受农膜使用量和农用地类型等宏观因素影响,也与土壤环境和PAEs单体理化性质等相关。

中国耕地土壤侵蚀空间分布特征及生态背景

利用 2 0世纪 90年代中期全国土壤侵蚀遥感调查数据和耕地数据分析了全国耕地土壤侵蚀情况。 2 0世纪 90年代中期全国耕地受土壤侵蚀面积占 33.1 5 %。水力侵蚀面积较大 ,占耕地土壤侵蚀面积的 88.4 3% ,风力侵蚀占 1 1 .0 8% ,冻融侵蚀占 0 .32 % ,重力侵蚀占 0 .0 4 % ,工程侵蚀占 0 .1 3%。土壤侵蚀以旱地为主 ,水田较少。旱地水力侵蚀中较为严重的地区主要分布在黄土高原、云贵高原、四川及南方丘陵地区 ,风力侵蚀主要分布在西北和东北地区。水田受水力侵蚀分布在西南地区 ,水田受风力侵蚀主要分布在黑龙江、辽宁等地区。冻融侵蚀主要分布在内蒙古、青藏高原等地区 ,广东省的工程侵蚀和重力侵蚀较为严重。还分析了旱地水力侵蚀与地形、植被和降雨量等生态背景的关系 ,利用生态环境综合指数和土壤侵蚀强度指数分析了土壤侵蚀与生态背景的关系 ,当生态环境综合指数≤ 4 .33时 ,生态背景综合指数与土壤侵蚀强度具有很强的相关性。

重庆市土壤有机碳库的估算及其空间分布特征

基于重庆市第二次土壤普查的1411个土壤剖面数据,结合重庆市土壤图、土地利用现状图和行政区划图,在地理信息系统技术的支持下,对重庆市土壤有机碳密度及储量进行了估算,同时引入有机碳丰度指数这一指标,对有机碳在不同土壤、不同区域以及不同景观中的分布特征进行了分析。结果表明:重庆市20cm和100cm深度的土壤有机碳储量分别为0.27Tg和1.0Tg;20cm深度的土壤有机碳密度介于0.33～30.36kg/m2之间,100cm深度的土壤有机碳密度介于1.27～72.69kg/m2之间;重庆市土壤有机碳库在不同土壤、不同区域以及不同景观的分布具有高度的空间变异性,100cm深度的土壤、区域和景观有机碳丰度指数分别为0.58～1.95,0.55～1.39和0.46～1.58,与气候、植被、人类活动等因素密切相关。

小流域尺度土壤养分的空间分布特征及其与土地利用的关系

以四川省资阳市松涛镇的响水村小流域为研究背景,以地理信息系统为技术手段,研究了小流域尺度土壤养分的空间分布特征,并结合数理统计的分析方法,进一步探讨了土地利用对土壤养分的影响。结果表明:研究区域土壤表层养分含量均呈现较明显的空间分布格局,总趋势大都具有条带状和斑块状的特点,旱地、果园、裸地的土壤全氮、有机质普遍缺乏,特别是处于坡顶的裸地,应成为今后的控制重点,此外,旱地、果园的水溶态养分高值分布区也应给予高度重视。方差分析与均值比较表明:土地利用对全氮、有机质、全磷、水溶性磷含量都有显著影响(P<0.01),其影响程度为有机质>全氮>全磷>水溶性磷,而全钾、硝态氮则不受土地利用的显著影响,究其原因可能是紫色土钾素含量更倾向于土壤母质中所含矿物的控制,而土壤硝态氮的情况比较复杂,可能有更为重要的因素(如施肥、降雨、径流)制约着硝态氮的含量。

北京市土壤中Cr,Ni含量的空间结构与分布特征

本文以一个完整的省级行政单元 (北京市 )为例 ,进行系统的、大尺度的土壤Cr,Ni含量的空间分布与污染评价研究 ,通过地统计学方法分析揭示了北京市土壤中Cr,Ni的空间结构与分布特征 ,并探索其主要成因 ,为全面了解北京市的土壤环境质量和开展大规模的土壤环境质量评价研究等提供方法学借鉴和参考。结果表明 :土壤Cr,Ni含量的空间结构具有较好的可迁性特点 ;指数模型拟合效果较好 ,变程分别为 1 74.6km和 1 5km ;半变异函数的方向性分析表明 ,Cr,Ni均为各向同性 ,土壤中Cr,Ni具有中等程度的空间相关性。土壤中Cr含量的分布特征为空间相关范围较大 ,从总体趋势来看 ,土壤Cr含量的分布较为连续 ,呈明显的东高西低的分布趋势 ,大致可以分为 3个大的斑块 ,西北方向 (太行山山脉 )土壤Cr含量较低 ,而东南方向 (冲积平原 )土壤Cr含量相对居中 ,东北部 (燕山山脉 )的土壤Cr含量最高。土壤Ni含量的空间分布比较零散 ,其分布大致表现为东北部地区最高 ,西南部居中 ,中部地区最低。研究还揭示 ,北京市土壤中Cr,Ni含量目前仍主要受成土母质的影响 ,但是个别地区也存在明显的Cr,Ni含量严重偏高现象。

不同方法预测河北省土壤有机碳密度空间分布特征的研究

运用多元线性回归、泛克里格和回归克里格三种方法,结合由DEM获取的地形属性因子预测了河北省土壤有机碳密度的空间分布。多元线性回归预测的残差较大,模型对总方差的解释仅18.6%,采用泛克里格方法后,预测残差降低,预测结果的极差范围变宽,低碳密度区的局部变异得以体现,模型对总方差的解释程度提高到53%。而回归克里格方法应用后预测残差和均方根预测误差进一步降低,模型对总方差的解释程度提高到65%,回归克里格方法也能更好地反映碳密度与地形的关系以及局部变异。三种方法中回归克里格预测效果最好,泛克里格次之,而多元线性回归方法最差。

区域土壤有机碳空间分布特征与尺度效应

结合当前土壤属性空间分布特征及其尺度效应研究进展和不足,综合采用变异函数理论、空间自相关理论、多重分形理论等方法从土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)空间变异性、相关性和结构性等不同层面深入揭示不同尺度下SOC空间分布特征及其尺度效应。研究结果表明:除了15 km尺度外,基于变异函数分析的其他尺度块基比均小于50%,结构性因素占主导,结构性因素主要包括土壤亚类、土地质地、土地类型等,随机部分带来的空间变异性随着尺度的增加呈现减少趋势;不同尺度下的莫兰指数随着分离距离的增加由完全正值逐渐变小,过渡到正负交替出现的格局,最后完全变为负值,标准化统计量均大于1.96,每个尺度均具有良好的空间结构;不论是瑞利谱图,还是多重分形谱,随着尺度的增加,图谱越来越接近,研究区不同尺度下的SOC在空间上的分布是典型的分维数体;无论何种尺度,基于多重分形克里格法的实测值与预测值特异值空间吻合程度较高,特异值覆盖比率均在85%以上。联合了变异函数、空间自相关、多重分形和多重分形克里格等方法能够从空间变异性、空间相关性、空间结构性等更加深入全面地揭示研究区SOC空间分布特征。研究成果可为相对平坦农业区域土壤有机碳空间分布特征研究提供方法支撑。

苹果主产区土壤养分空间分布特征及其影响因素--以陕西省礼泉县为例

客观、定量化分析土壤养分空间异质性及其影响因素,可为作物精准施肥提供科学依据。本研究以陕西省礼泉县苹果产区为研究区,基于“S”形的样点布设法采集果园0~40 cm土层的土壤样品,运用地统计学和GIS研究了土壤有机质、碱解氮、速效钾和有效磷4种养分的预测精度,并通过交叉验证和相对预测误差确定最优预测模型,绘制果园土壤养分空间分布图,综合分析土壤养分空间分布特征,及结合相关性分析和多元线性回归分析,探讨土壤养分的影响因素及其权重。结果表明：1在最佳变异函数理论模型下,普通克里格法对果区土壤碱解氮的预测精度高,协同克里格对其他3种养分的预测精度高。2土壤有机质的空间分布格局是由骏马-阡东和建陵-昭陵一带向中部递减;赵镇至史德镇的东部为碱解氮的高值区,分别向东、北和西南递减;速效钾的高值区主要分布在研究区南部,北部大多数地区钾含量偏低;有效磷的高值区分布在烽火和骏马镇、石潭-昭陵镇一线。3有机质与地形因子具有显著相关性,碱解氮受NDVI、土壤类型和地形因子的影响,速效钾与当地坡度、坡向具有显著相关性,但有效磷与三大类因子的相关性不显著。

新疆于田县绿洲区土壤重金属空间分布特征与影响因素

以新疆于田县绿洲区为研究区,对1 165组表层土壤样品的重金属元素含量进行测定。通过综合运用多元统计分析、地统计学、空间自相关理论、空间分析和GIS技术相结合的方法,对研究区土壤重金属含量和空间分布特征及影响因素进行分析。结果表明:1 165组土壤采样点中,有3个取样点超过风险筛选值,非农用地土壤重金属元素含量均值均低于新疆土壤背景值,农用地中Cd、Hg、Cr含量均值大于新疆土壤背景值; Cd、Pb的变异函数理论模型为指数模型,Hg、As、Cr、Cu、Ni、Zn的变异函数理论模型为球状模型,Cd块金系数小于25%,说明Cd有较强的空间相关性,其他元素块金系数介于25%～50%之间,有明显的空间相关性;土壤重金属空间自相关莫兰指数均大于0。县域尺度内,土壤重金属具有一定的空间正相关分布,其空间分布格局总体呈从研究区中心向四周含量逐渐减小的趋势。土壤重金属元素含量在不同成土母质、土壤类型和土地利用类型下呈现的分布特征不同。Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn具有相同的来源,其含量还受土壤质地的影响。

大理河流域土壤侵蚀空间分布的地貌特征研究

以GIS为平台,结合第2次遥感调查黄土高原土壤侵蚀数据库,对大理河流域土壤侵蚀空间分布的地貌特征进行了研究。结果表明:水力侵蚀是大理河流域土壤侵蚀的主要形式。各种强度水力侵蚀空间分布的高程特征呈现峰值现象,其中强度以上水力侵蚀面积集中分布于1 240 m高程左右。各种强度水力侵蚀的面积比重,随着坡度的增加呈现先增大后减小的趋势,25°左右存在一个侵蚀临界坡度。临界坡度值随着侵蚀强度的增强而增大。坡向特征呈现双峰现象,其中东北与西南坡向是大理河流域的优势坡向,强度以上水力侵蚀在东北坡向的分布比重大于西南坡向。大理河流域土壤侵蚀存在一个30 m左右临界起伏度。土壤侵蚀强度的变化对起伏度的变化不敏感。此结论为进一步研究流域水土流失动态模拟与区域生态环境长期演变提供了新思路和新角度。

三峡库区土壤侵蚀空间分布特征

结合三峡库区的区位特征和数据获取条件,对RUSLE模型的因子算法进行相应修正,最后基于GIS评估库区土壤侵蚀风险及其空间分布特征。结果表明:1)库区年均土壤侵蚀量为1亿8 359.43万t/a,平均土壤侵蚀模数为31.85 t/(hm2.a),水土流失面积占库区土地总面积的66.97%;2)库区土壤侵蚀强度与高程梯度间无直接线性关系,中度以上侵蚀主要分布在500～1 500 m高程带上,其中极强烈、剧烈侵蚀在500～1 000 m间出现频率最高,这应该与该区域强烈的人类活动有关;3)库区土壤侵蚀强度与坡度呈显著正相关,中度以上侵蚀在15°以上坡度带的发生频率急剧增加,其53.74%的面积比例贡献了89.06%土壤侵蚀量;4)库区土壤侵蚀强度在不同坡向上表现为半阴坡>正阴坡>半阳坡>正阳坡,阴坡的侵蚀量稍大于阳坡,占库区总侵蚀量的56.63%。说明500～1 500 m高程带、>15°坡度带以及阴坡是库区发生土壤侵蚀的主要区域,也是水土流失防治及治理的重点区域。

黄土高原沟壑区小流域土壤水分空间分布特征

以长武王东沟小流域为研究对象 ,研究了黄土高原沟壑区小流域的土壤水分分布特征。结果表明 :在王东沟小流域内 ,土壤剖面中 0— 2 m的土层经过一个雨季之后 ,土壤水分得到了部分的恢复 ;2 m以下土层 ,由于没有水分补给 ,相对比较干燥。该流域内农地的土壤贮水量高于草地 ,草地高于果园地 ,林地的土壤贮水量最低。而在同一地理位置 ,土壤的水分分布又受坡度、坡向、坡位、植被类型、植被密度和生物量的影响 。

西南峡谷型喀斯特区坡地土壤矿物质的空间分布特征

探明峡谷型喀斯特土壤矿物质的分布规律可以为喀斯特地区植被恢复和生态重建提供参考。基于动态监测样地(200 m×300 m)的网格取样,采用经典统计分析和地统计学方法分析土壤矿物质(SiO2、Fe2O3、CaO、MgO、Al2O3、MnO)的空间分布特征。结果表明,研究区土壤矿物质含量差异较大,但变异系数不大,SiO2和Al2O3占了土壤矿物质总量的85.99%;SiO2、Al2O3、MgO、MnO均服从正态分布,Fe2O3、CaO分别经过平方和倒数转换后也服从正态分布。土壤各矿物质半变异函数的最佳拟合模型均为指数模型,块金值与基台值比C0/(C0+C)均较小,具有中等或强烈的空间相关性,表明空间变异主要由结构性因素引起;Al2O3和MnO的变程较大,空间连续性较好,其它矿物质的变程较小且相近,空间依赖性较强;Kriging等值线图表明峡谷型喀斯特区土壤SiO2和MnO具有相似的空间分布,受坡位和人为干扰共同影响,基本呈现坡顶高、坡脚低的分布格局;Fe2O3、CaO和MgO的空间分布也相似,斑块较破碎,主要受地形的影响;Al2O3的空间格局呈单峰分布,沿海拔的升高而升高。因此,减少干扰、增加植被覆盖对土壤矿物质具有良好的保持和调控作用。