亚表层培肥结合地膜覆盖对河套灌区盐碱土壤有机碳和无机碳的影响

土壤有机碳(SOC)和无机碳(SIC)是参与全球碳循环的重要碳库。亚表层(10~30 cm)培肥结合地膜覆盖措施是干旱区优化盐碱土壤物理结构和调控土壤水盐环境的有效措施,然而关于其如何调控0~60 cm土体SOC、SIC分布及其与土壤相关理化性状的关系尚不明确。本研究基于内蒙古河套灌区盐碱土壤6年的田间微区试验,设置常规对照(CK)、亚表层(10~30 cm)有机培肥(OM)、地膜覆盖(PM)、亚表层有机培肥+地膜覆盖(OM+PM)4个处理,测定了2019—2020年0~60 cm剖面SOC、SIC、全碳(TC)含量以及土壤理化指标(土壤水分、盐分、pH和全氮),分析了TC、SOC、SIC变化特征及其影响因素。结果表明:OM和OM+PM处理较CK和PM处理显著增加0~40 cm土层SOC含量31.9%~195.6%(P<0.05),显著增加40~60 cm SOC含量33.7%~49.4%(P<0.05,仅2020年),但显著降低0~40 cm SIC含量9.9%~35.0%(P<0.05)。基于SOC和SIC的变化,OM+PM较CK处理显著增加2019年20~60 cm TC含量10.4%~39.4%(P<0.05),并显著增加2020年0~20 cm TC含量13.0%(P<0.05)。回归分析结果进一步说明,覆膜条件下补充亚表层培肥,使总碳库变化的主导因素由SIC转变为SOC。冗余分析结果表明土壤理化性质是影响土壤碳库的主要因素(解释度为60.7%~91.9%),其中全氮和pH是0~40 cm土壤碳库的主要影响因子,而40~60 cm土壤碳库主要受盐分和pH影响。相关性分析结果表明SOC与SIC表现为完全相反的变化规律,其中SOC与全氮极显著正相关,与盐分和pH呈极显著负相关(P<0.01);SIC与全氮呈极显著负相关,与pH呈极显著正相关(P<0.01)。因此,亚表层培肥结合地膜覆盖可以通过增加SOC来弥补SIC的损失进而实现碳积累,是该区域盐碱地增加固碳潜力的有效措施。

基于OLCI的长江口及其邻近海域表层水体颗粒有机碳反演

长江口及其邻近海域是海洋颗粒有机碳(Particulate Organic Carbon,POC)碳通量和储量研究的重要区域之一。该区域作为典型的近海高浊度水体,水体生物-光学性质复杂多变,基于卫星遥感对该海域POC实现准确反演仍存在一定挑战。本研究基于在2022年三个不同季节现场获取的长江口及其邻近海域生物-光学数据和Sentinel-3 OLCI(Ocean and Land Colour Instrument)卫星同步数据,对比了5种大气校正方法和3种POC浓度反演算法在该区域的表现。结果表明,ACOLITE大气校正方法在该区域的表现最优,与实测值相比,在大多数波段的大气校正平均绝对百分比误差(Mean Absolute Percent Error,MAPE)均小于35.00%;基于Rrs(665)/Rrs(510)和Rrs(620)/Rrs(490)的波段比值组合算法在该区域有着较好的反演精度,训练集和测试集MAPE分别为30.02%和31.78%。将POC反演算法应用于大气校正后的OLCI影像上,结果显示,该算法能较好地刻画不同水文条件下该海域水体表层POC浓度分布及变化趋势,特别是123°E以东的海域。本研究利用OLCI数据反演长江口及其邻近海域表层POC浓度,对卫星遥感反演高浊度水体POC的相关研究具有参考意义。

三江源国家公园表层土壤有机碳和全氮密度的特征评估和等级区划

三江源国家公园是青藏高原生态屏障的核心单元,准确评估其土壤碳氮特征是区域生态功能认知和分区管理的重要基础。基于54个样点调查数据,结合高程、坡度、坡向及2000—2018年的年均气温、降水、归一化植被指数等生态因子,采用增强回归树模型研究了三江源国家公园表层(0—30 cm)土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)密度的空间格局和等级区划及储量特征。结果表明三江源国家公园SOC密度和TN密度分别为(5.41±3.12)kg/m^(2)(平均值±标准差,下同)和(0.57±0.27)kg/m^(2),其空间变异均主要受降水和归一化植被指数影响。澜沧江源园区和黄河源园区SOC和TN密度分别为(9.39±0.89)kg/m^(2)和(0.92±0.09)kg/m^(2)、(8.26±2.33)kg/m^(2)和(0.80±0.20)kg/m^(2),约为长江源园区的2倍。SOC和TN密度等级在澜沧江源园区呈现出中心高周围低的特征,在黄河源园区和长江源园区分别表现出从北到南和从东南到西北逐渐降低的格局。三江源国家公园SOC储量和TN储量分别为0.60 Pg和0.06 Pg,其中澜沧江源园区、黄河源园区、长江源园区的储量占比分别约为20%、20%和60%。三江源国家公园SOC储量和TN储量均主要集中在高寒草甸和高寒草原,二者累计占比约为90%,是区域生态功能的主要载体和管理规划的重点对象。研究结果可为三江源国家公园的功能评估和分区管理提供参考依据。

草地退化对三江源国家公园高寒草甸表层土壤有机碳、全氮、全磷的空间驱动

草地退化显著削弱了三江源高寒草甸的土壤肥力及生态承载功能,但空间尺度上的驱动强度和环境调控尚不清晰。在2020年7—8月,基于三江源国家公园高寒草甸典型分布区原生植被和退化植被的60个配对采样,研究表层(0—30 cm)土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)含量对草地退化的空间响应特征。三江源国家公园高寒草甸原生植被SOC和TN含量分别为(2.45±2.05)%(平均值±标准差,下同)和(0.25±0.20)%,配对样本t-检验的结果表明草地退化导致SOC和TN分别极显著(P<0.001)下降了44.0%和35.6%。TP对草地退化无显著响应(P=0.22)。原生植被的土壤C∶N∶P平均为59.6∶6.2∶1.0,草地退化导致化学计量值平均下降28.3%。一般线性模型的结果表明草地退化对SOC和TN及土壤生态化学计量特征的空间降低强度主要取决于纬度和海拔(P<0.01),与经度和土壤深度关系较弱(P>0.30),即低纬度高海拔的高寒草甸响应相对强烈。草地退化导致三江源国家公园高寒草甸土壤碳氮损失严重,降低了土壤生态化学计量。研究结果可为三江源退化高寒草甸土壤营养功能的治理和恢复提供理论支撑。

2005–2015年中国生态系统研究网络农田生态系统生态站表层土壤有机碳密度数据集

耕地有机碳是农田土壤碳库的重要组成部分。中国耕地土壤分布广泛,土壤的区域异质性高,利用方式和种植制度复杂多样,因此研究耕地有机碳及储量的变化规律,摸清耕地土壤的固碳能力,认识耕地固碳与生产力保持的耦合机制,对中国来讲尤其重要。国内很多学者利用全国第二次土壤普查数据、文献报道的数据开展相关研究,但总体上看,系统的、长期的耕地土壤观测与试验数据相对缺乏。本数据集利用中国生态系统研究网络19个涵盖不同农田生态系统的生态站多年系统的表层土壤理化性质实测数据,结合有机碳估算模型,计算出2005–2015年来中国主要农田生态系统生态站的表层土壤有机碳密度,可以为更准确地估算中国农田耕层土壤有机碳储量、研究其空间分布特征提供数据基础。

武陵石漠山地林分表层土壤有机碳密度分布特征研究

以龙山县、桑植县及花垣县石漠山地为代表的3个典型武陵山地喀斯特石漠化综合治理区为研究对象,对其不同石漠化等级、林分类型、林龄的林分表层土壤有机碳密度分布特征进行研究,初步探讨武陵石漠山地植被恢复区林分表层土壤有机碳密度的主要影响因子,为石漠山地植被恢复及生态服务功能提供参考。结果表明:土壤有机碳密度与其石漠化等级、林龄呈现出显著相关性。林分土壤有机碳密度与石漠化等级呈显著性负相关,轻-中-重度典型阶段石漠化样地土壤平均有机碳密度分别为5.09、4.76、3.18 t·hm^(-2),远小于湖南省内一般森林类型土壤有机碳密度;与林龄呈极显著正相关性;林分类型对土壤有机碳密度影响表现为:针阔混交林>阔叶纯林,且针阔混交林中针叶树种比例较高的林分其土壤有机碳密度较高。

珠海一号高光谱遥感的表层土壤有机质含量反演方法

表层土壤有机质含量影响土壤光谱特性且在空间分布上呈异质性。采用光谱分辨率高、波段连续性强的高光谱遥感影像反演区域表层土壤有机质空间分布状况,可为精准农业提供科学管理依据。针对以往方法很少基于高光谱影像大尺度反演土壤表层有机质含量,以安徽省淮南市舜耕山以南的三和镇、曹庵镇为研究区,探索珠海一号高光谱遥感反演表层土壤有机质含量的方法。研究结果表明,研究区表层土壤有机质含量与珠海一号高光谱影像原始光谱反射率最大相关波段为656 nm(r=-0.680);采用小波包分解原始光谱后,低频分量和高频分量与表层土壤有机质的最大相关性均有所提高,低频分量最大相关波段为656 nm(r=-0.797),高频分量最大相关波段为700 nm(r=-0.804)。采用多元线性回归对原始光谱、小波包分解低频分量、小波包分解高频分量建立土壤有机质预测模型取得了良好的效果,R 2分别为0.747、0.770、0.789。依据小波包分解的低频分量、小波包分解的高频分量建立的基于高斯核变换的支持向量回归模型预测效果优于多元线性回归模型,预测值与实测值更接近。研究结果为开展大尺度遥感反演表层土壤有机质工作提供了新方法、新思路。

森林类型对土壤表层有机碳空间异质性的影响

对西南山地阔叶林区的天然阔叶混交林、天然次生林和人工柳杉林的土壤表层有机碳(SSOC)进行了测定,并用地统计学理论构建了3种亚热带森林生态系统在小尺度上的SSOC半方差理论模型。结果表明,不同森林生态系统间SSOC含量差异性显著,表现为天然阔叶混交林>天然次生林>人工柳杉林,SSOC含量与土壤含水率、容重、孔隙度和有机质相关性显著;天然阔叶混交林的SSOC空间相关性最强,次生林次之,人工林较弱;天然阔叶混交林SSOC在45°方向上空间变异最明显,天然次生林和人工林在各个方向上的变异均较弱;天然阔叶混交林SSOC的等值线较密,梯度变化急剧,天然次生林次之,人工林等值线稀疏,梯度变化不明显。这表明不同森林类型对SSOC含量和分布有着重要影响。

应用土壤-景观定量模型预测土壤属性空间分布及制图

以土壤-景观定量模型为基础的土壤制图方法在世界范围内得到了广泛研究。本文在皖南宣城的丘陵地带内选择研究区,从该区的数字高程模型(DEM)中获取景观信息:地形因子,定量地分析了土壤属性与地形因子之间的相关关系,并建立基于该关系的线性土壤-景观定量模型,最后应用该模型来预测土壤属性在空间上的分布并制图。结果表明:土体厚度和表层有机质含量与地形因子之间有着显著相关性;建立的线性回归模型分别能解释土体厚度、表层有机质含量空间变异的32.2%和35.3%;依据该模型预测的土体厚度和表层有机质含量具有较高的准确度,并能制图表达土壤属性在空间上的自然连续性。

1985—2015年陕西黄土台塬表层土壤有机碳空间分布

中尺度范围土壤有机碳的长期动态变化状态对大气温室气体的浓度、当地环境的生态效应至关重要。论文研究了陕西黄土台塬近30 a表层(0～20 cm)土壤有机碳密度的空间分布特征,并探讨了气候、地形、土壤类型、土地利用与土壤有机碳密度和储量的关系。结果表明:1)近30 a黄土台塬土壤有机碳密度和储量呈增加趋势,且增加幅度愈来愈明显,其中,1985—2000年有机碳密度和储量的增量分别为0.20 kg/m2和1.46×106t,2000—2015年分别为0.75 kg/m2和10.87×106t。2)1985—2015年有机碳密度随气温和降水量的增加而增加,随高程和坡度的增加呈现先增加后减少的趋势,在高程679～779 m、坡度10°～20°范围达到最大值。3)大多数土壤类型有机碳密度和储量随时间延长呈增长趋势,其中,黑垆土有机碳密度增加最大(1.59kg/m2),黄绵土储量增量最多(5.64×106t);不同土地利用类型有机碳密度和储量随时间延长也呈增加趋势,林草地有机碳密度增加量明显大于耕地。4)研究区表层土壤有机碳密度与气温、土壤类型、土地利用类型在P<0.001水平上相关性显著,与降水在P<0.05水平上显著相关。

西藏藏北地区不同草原类型区土壤理化性质特征研究

[目的]明确西藏藏北地区不同草原类型理化性质状况。[方法]将藏北地区草原进行划分,并随机采取样品,测定表层土（0~20cm）含水量、有机质、全磷和速效磷的含量。[结果]不同草原类型表层土的含水量由高到低依次为高寒沼泽草甸、高寒草甸、高寒灌丛草甸、高寒半荒漠化草原;不同草原类型表层土的有机质含量由高到低依次为高寒沼泽草甸、高寒草甸、高寒灌丛草甸、高寒半荒漠化草原;不同草原类型表层土的全磷含量由高到低依次为高寒灌丛草甸、高寒草甸、高寒沼泽草甸、高寒半荒漠化草原;速效磷从高到低依次为高寒沼泽草甸、高寒灌丛草甸、高寒草甸、高寒半荒漠化草原。[结论]今后应加强对退化草原进行保护,并对草原进行合理利用。

模糊坡位信息在精细土壤属性空间推测中的应用

坡位的空间渐变特征影响着小流域及坡面尺度上的土壤、水文、地貌等现象和过程,因此对精细尺度下的地理建模(如土壤空间信息推理)有重要作用。虽然目前已有多种模糊坡位信息定量提取方法,但所得到的模糊坡位信息还缺乏实际应用。本文以精细尺度下的土壤属性空间分布推测为例,对此展开探索。应用模型假设:(1)在小流域内,地形因素主导着土壤属性空间分布的变化;(2)典型坡位上对应分布着典型的土壤属性值,土壤属性与坡位之间存在协同变化关系。据此建立以模糊坡位信息对各类典型坡位上土壤样点属性值的加权平均模型,推测土壤属性的空间分布。模型应用于黑龙江省嫩江流域一个地形平缓的小区(面积约60 km2),通过一个以坡位典型位置作为原型的模糊坡位定量方法提取5类坡位(山脊、坡肩、背坡、坡脚、沟谷)的空间渐变信息,对土壤表层有机质含量的空间分布进行推测。推测结果通过研究区70个土壤采样点进行评价,以推测结果与评价样点集之间的相关系数、平均绝对误差、均方根误差作为定量评价指标,与使用常用地形属性的多元线性回归模型推测结果进行对比。评价结果表明,仅使用极少建模点的加权平均模型的推测结果优于多元线性回归模型的推测结果。

沼泽学

P931．7 2007021102湿地边界确定的理论、方法与案例=Theory method and case of wetland boundary determination/殷书柏,吕宪国//东北林业大学学报．—2006,34(5)．—66～69在分析目前关于湿地边界标准的主观规定性及其原因的基础上,认为:在湿地形成过程中的一些机理问题还没有弄清楚的情况下,可用黑箱方法来确定湿地的边界．在分析陆地系统与水体系统结构差异的基础上。