几种人工林土壤有机碳和养分研究

对中亚热带柳杉林、银杏林和楠木林3种人工林地进行分层采样分析,研究了土壤有机碳状况和养分含量(有机质、全氮、全磷及全钾等)及其垂卣分布规律.结果表明:3种林地SOC含量分别为12.26g kg-1,12.40g kg-1和9.33g kg-1,SOC密度分别为15.59kg m-2,15.20kg m-2和8.11kg m-2.3种林地有机碳贮存水平差异较大.SOC含量和密度的剖面垂直分布都表现为随土壤深度增加而减小.3种林地养分含量较高,肥力表现好,有利于人工林的可持续经营.土壤有机质和全N随土层深度增加而减小.     

黄河三角洲地区典型地块地下水特征的空间变异性研究

以黄河三角洲地区典型地块为研究区,运用经典统计学和地统计学相结合的方法研究了包括埋深和含盐量的地下水性质空间变异特征,绘制了各地下水特征的随机性和结构性的半方差图和空间分布图。结果表明:受不同尺度的结构性因素和随机性因素的共同作用,地下水埋深和含盐量均具有中等的变异强度和空间自相关性,地下水埋深的自相关距大于含盐量。对Kriging插值结果分析表明:地下水埋深的空间变异性受微地形因素及农田工程措施影响较大,长期的农业生产措施会影响地下水含盐量的空间分布,地下水含盐量空间变异性与埋深有一定的关联。地下水特征的空间结构性和定量化研究对黄河三角洲地区地下水资源评价、土壤的次生盐碱化防治及区域水盐运动调控有着直接的现实意义。     

江苏表层土壤有机碳密度和储量估算和空间分布分析

基于1:50万的江苏土壤图和江苏土壤的数据,运用地理信息系统技术,对江苏表层土壤有机碳密度及储量做出估算,并且分析了土壤有机碳密度的空间分布差异。结果表明:土壤有机碳密度介于4.2kgm-2到20.32kgm-2之间,土壤有机碳储量为673892.8×106kg;土壤有机碳密度具有高度的空间变异性,兴化、南通和无锡的有机碳密度最高,沿海地区的有机碳密度比较高,最低的为淮阴及其附近地区。     

开垦对草甸土有机碳的影响

本文利用经典统计学和地统计学相结合的方法,选取科尔沁沙地东南缘草甸土两块10×10m的样地为例,分析了草地开垦8a后的耕地耕作层土壤有机碳含量和空间分布格局的变化,结果表明:草地与耕地表层(0～10cm)土壤有机碳含量差异不显著,草地亚表层(10～20cm)土壤有机碳含量低于耕地(p<0.05);草地与耕地表层和亚表层土壤有机碳空间分布格局具有明显差异,表现为草地的表层和亚表层的结构异质性分别大于耕地,分数维小于耕地,空间依赖性强于耕地,空间分布格局的破碎程度弱于耕地。耕地表层与亚表层土壤有机碳含量差异不显著(p<0.05),但空间结构特征和空间分布格局存在明显的差异;而草地表层与亚表层土壤有机碳含量差异显著(p<0.05),但空间结构特征和空间分布格局比较相似。因此,开垦不仅影响草甸土有机碳含量的高低,而且影响其空间结构特征和分布格局。这对进一步了解草地开垦对土壤有机碳及全球碳循环和气候变化的影响具有重要意义。     

Kriging空间插值最优估计模型的研究

空间插值对土地价格、降雨量、人口分布,等进行估计是最常用也是最有效的方法。空间插值的理论假设是空间位置上越靠近的点,越可能具有相似的特征值;而距离越远的点,其特征值相似的可能性越小。Kriging插值方法以统计学理论为基础。如果采样点数据比较少的情况下,可设计出对Kriging插值的半变异函数进行拟合的实验方案,并从中选出误差最小的估计模型。     

有机物循环对红壤稻田土壤有机碳和热水可提取碳的影响

利用长期定位试验研究了有机物循环对红壤稻田土壤有机碳(SOC)和热水可提取碳(HWC)的影响。研究包括4种施肥处理:CK(无肥),C(有机物循环),NPK和NPK C。结果表明,有机物循环显著提高了SOC和HWC的含量(P<0.05)。在4种处理中,NPK C处理的SOC和HWC含量均为最大值。SOC随时间呈线性增加(R2>0.7);然而,HWC则是先下降,后缓慢上升或趋于稳定,变化趋势以一元二次线性拟合更好(R2>0.7)。与化肥NPK相比,有机物循环对SOC和HWC变化趋势的影响更大,它明显加快了SOC的积累速率,减缓了HWC的下降速率。与SOC相比,HWC与土壤养分更相关,它可能更好地反映了土壤养分的供应能力。     

基于GF-1遥感数据的若尔盖高寒沼泽湿地地上生物量与土壤有机碳密度估算

随着我国遥感技术迅速的发展,国产系列卫星数据越来越多的应用到各个行业中.在湿地遥感监测方面,湿地生物量和碳储量的遥感估算研究是研究人员非常关注的研究问题,我国自主研制的高分(GF)系列卫星为湿地生态系统的资源监测提供新的途径和方法.提出了基于GF-1卫星的若尔盖高寒沼泽湿地地上生物量与土壤有机碳密度估算方法,通过选取G...     

面向大区域碳卫星数据的分布式Kriging插值算法优化

针对基于原生Kriging算法在大区域尺度上对碳卫星数据进行插值时存在的计算耗时长、并行加速难等问题,对Kriging插值算法进行调整,优化其中的关键计算环节,并根据数据特征与时序依赖关系对插值过程进行拆分重组,细化插值粒度,将其构建为可在分布式环境下并行执行的DAG结构工作流,最后基于一套双层架构的DAG任务调度引擎实现整个插值工作流在分布式环境下的并行加速。实验结果表明,在不同区域尺度上,以上方法框架均具有较高的插值效率,与Spark相比,在大区域尺度上具有明显的速度优势。     

基于Kriging方法的空间散乱点插值

给出的一种距离加权插值方法借鉴地质统计学中的Ｋｒｉｇｉｎｇ方法,在空间数据场满足给定的统计分布特征的前提假设下进行插值。通过对帽状曲面函数的插值结果的观察,可以看出该方法可以获得良好的插值效果。     

洞庭湖区不同耕种方式下水稻土壤有机碳、全氮和全磷含量状况

在洞庭湖区的2km2典型样区内,按3个/hm2的密度采集土样,分析不同耕种方式下(水稻、水旱轮作油菜、水改旱种苎麻1~5年)水稻土壤的有机碳、全氮和全磷含量状况。结果表明,水稻田土壤有机碳、全氮和全磷含量水平均较高,水田改为旱地后土壤有机碳、全氮含量及C/N比值有较大幅度的下降,但全磷含量变化不大。土壤有机碳、全氮及C/N比值均以水稻田土壤>油菜地土壤>苎麻地土壤,与水稻田相比,油菜土壤有机碳平均下降了11.19%、全氮下降了10.33%,而苎麻土壤有机碳平均下降了35.57%、全氮下降了31.61%。土壤有机碳与全氮之间呈线性关系,相关性均达极显著水平(P<0.01)。     

Spatial interpolation methods applied in the environmental sciences: A review

Spatially continuous data of environmental variables are often required for environmental sciences and management. However, information for environmental variables is usually collected by point sampling, particularly for the mountainous region and deep ocean area. Thus, methods generating such spatially continuous data by using point samples become essential tools. Spatial interpolation methods (SIMs) are, however, often data-specific or even variable-specific. Many factors affect the predictive performance of the methods and previous studies have shown that their effects are not consistent. Hence it is difficult to select an appropriate method for a given dataset. This review aims to provide guidelines and suggestions regarding application of SIMs to environmental data by comparing the features of the commonly applied methods which fall into three categories, namely: non-geostatistical interpolation methods, geostatistical interpolation methods and combined methods. Factors affecting the performance, including sampling design, sample spatial distribution, data quality, correlation between primary and secondary variables, and interaction among factors, are discussed. A total of 25 commonly applied methods are then classified based on their features to provide an overview of the relationships among them. These features are quantified and then clustered to show similarities among these 25 methods. An easy to use decision tree for selecting an appropriate method from these 25 methods is developed based on data availability, data nature, expected estimation, and features of the method. Finally, a list of software packages for spatial interpolation is provided.     

稻田土壤养分的空间变异性研究

本研究以嘉善县陶庄农场内一块5.1hm2的水稻田为研究区,区内不规则采样,共128个采样点。以土壤的pH、有机质、全磷、全氮、碱解氮、速效钾和速效磷含量为研究对象,研究其相应的统计规律,结果表明土壤各养分属性的变异系数在6.3%~35.61%之间,pH为5.3%;采用地统计的半方差函数分析,发现有机质,全氮,碱解氮和速效钾在一定范围内存在空间相关性;采用克立格方法进行最优内插,绘制了养分含量分布图,并对其空间变异进行了初步分析。     

苏南典型地区土壤颗粒的空间变异特征

在地统计学和GIS的支持下,以半方差函数为基本工具,分析了苏南典型地区耕层土壤颗粒的空间变异特征,并运用块段普通克立格法(BlockKriging)进行最优无偏线性插值,制作了不同粒径土壤颗粒的空间分布图。结果表明,研究区域不同粒径土壤颗粒在较大的范围内存在着空间相关性,砂粒和粉砂的空间相关距离达到243km,粘粒也达到81km;不同粒径土壤颗粒由结构性因素引起的空间变异性达到70%以上,反映了土壤颗粒在研究区域内具有较强的空间自相关性。Kriging插值结果更直观地反映了研究区域土壤颗粒的空间变异特征。     

热带低丘地区农场尺度土壤质量指标的空间变异

本文以我国热带地区海南儋州一个典型农场为样区,采用地统计学方法研究土壤质量指标的空间变异.研究选择了土壤质量评价最小数据集中的7项土壤质量指标(总有机碳,容重,粘粒含量,速效P、K,阳离子交换量,pH)进行分析,统计分析的结果表明,研究区域土壤存在酸化和养分贫瘠化现象.地统计学分析结果表明,表层土壤基底值普遍高于表下层土壤,说明表层土壤由于受随机因素影响更为强烈导致空间变异性增强.在各项土壤质量指标中,pH和土壤容重主要表现为基底效应,总有机碳、阳离子交换量,速效P、K含量以及亚表层土壤粘粒含量表现出中等空间相关性,表层粘粒含量空间变异随距离增加而增加.在GIS支持下,采用块段克立格方法(block kriging)进行各项土壤质量指标的空间内插得到指标的等级分布图.研究结果可以为进一步的土壤质量综合评价提供方法和理论依据.     

海伦黑土有机碳和速效养分空间异质性分析

应用地统计学的方法结合GIS空间分析技术,对海伦市黑土农田区域采集的65个耕层(0~20cm)土壤样本进行了数据处理,并对其全碳、碱解氮、速效磷和速效钾含量的空间分异特征进行了研究和探讨。结果表明,海伦黑土全碳、碱解氮和速效钾半变量函数曲线的理论模型符合高斯模型,速效磷的理论最佳模型为球状模型。全碳、碱解氮和速效磷表现为中度空间相关,其空间变异受结构性因子和随机因子的影响各占一半。速效钾属于高度空间相关,其变化主要受结构性因子的影响。土壤全碳与碱解氮具有显著的正相关,二者在空间分布上吻合度较高。全碳和碱解氮都与速效钾呈显著负相关。地统计学分析土壤养分的空间变异特征和1978年海伦县自然资源综合考察对黑土农田土壤肥力调查的结果具有相同的异质性。利用地统计学分析的方法,对区域农业生产合理布局、综合治理水土流失都具有重要的意义。     

内蒙古土壤pH值、粘粒和有机质含量的空间结构特征

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 .     

吉林公主岭土壤中砷、铬和锌含量的空间变异性及分布规律研究

在兼顾吉林省公主岭地区土壤类型与样点分布的相对均匀性的前提下 ,采集黑土、黑钙土和草甸土等土壤耕层 (0 -2 0cm )样品 70个 ,测定其全砷 (As)、铬 (Cr)和锌 (Zn)含量以及其它主要理化性质。采用经典统计学与半方差函数拟合相结合的方法 ,研究了土壤砷、铬和锌含量的空间变异性。根据半方差函数的拟合结果 ,在ArcViewGIS软件的支持下 ,编制Scripts进行克里格插值 ,以此来揭示该区域土壤砷、铬和锌含量的空间分布规律 ,并探讨这些重金属元素与主要土壤理化性质的关系     

农田土壤有机碳动态研究进展

土壤有机碳动态是土壤碳循环研究述国内外影响农田土壤有机碳(SOC)动态的因素,列举近年来SOC动态研究中新方法的应用,综合评价各方法的优缺点和适宜使用范围提出SOC动态研究中存在的问题,并指出今后SOC可能的研究方向.     

耕作对旱区坡耕地土壤碳素转化及冬小麦产量的影响

利用长期定位试验(1999开始保护性耕作,2004年采样测定),在豫西旱区坡耕地上进行了不同耕作对土壤有机碳、微生物态碳及水分利用效率的影响研究。结果表明:深松覆盖和免耕覆盖处理的耕层有机碳增加较明显,以深松覆盖有机碳含量最高为6.79gkg-1,比传统耕作高13.82%,其次是免耕,较传统高11.58%,而少耕却较传统降低了1.38%,随着土层的加深,土壤有机碳含量降低,0～60cm有机碳平均值,深松和免耕较传统分别增加了14.08%、5.41%,少耕较传统减少1.12%。土壤微生物碳对耕作敏感,其含量免耕>深松>传统>少耕,分别为206.87mgkg-1、138.43mgkg-1、115.42mgkg-1和112.57mgkg-1,较传统增加79.3%、19.9%和-2.5%。土壤有机碳和土壤微生物态碳都有坡下富集现象。少耕、免耕、深松和传统的SMBC/SOC的值分别为1.91%、3.11%、2.04%和1.93%,免耕和深松对培肥地力、改善环境有好的应用前景;同时免耕覆盖与深松覆盖可提高产量,增产分别达10.22%与9.26%;可提高水分利用效率。