全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 33 卷 第 2 期摇 摇 2013 年 1 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
岩溶山区水分时空异质性及植物适应机理研究进展 陈洪松,聂云鹏,王克林 (317)……………………………
红树林植被对大型底栖动物群落的影响 陈光程,余摇 丹,叶摇 勇,等 (327)……………………………………
淡水湖泊生态系统中砷的赋存与转化行为研究进展 张摇 楠,韦朝阳,杨林生 (337)……………………………
纳米二次离子质谱技术(NanoSIMS)在微生物生态学研究中的应用 胡行伟,张丽梅,贺纪正 (348)…………
城市系统碳循环:特征、机理与理论框架 赵荣钦,黄贤金 (358)…………………………………………………
城市温室气体排放清单编制研究进展 李摇 晴,唐立娜,石龙宇 (367)……………………………………………
个体与基础生态
科尔沁沙地家榆林的种子散布及幼苗更新 杨允菲,白云鹏,李建东 (374)………………………………………
环境因子对木棉种子萌发的影响 郑艳玲,马焕成,Scheller Robert,等 (382)……………………………………
互花米草与短叶茳芏枯落物分解过程中碳氮磷化学计量学特征 欧阳林梅,王摇 纯,王维奇,等 (389)………
性别、季节和体型大小对吐鲁番沙虎巢域的影响 李文蓉,宋玉成,时摇 磊 (395)………………………………
遮蔽行为对海刺猬摄食、生长和性腺性状的影响 罗世滨,常亚青,赵摇 冲,等 (402)……………………………
水稻和玉米苗上饲养的稻纵卷叶螟对温度的反应 廖怀建,黄建荣,方源松,等 (409)…………………………
种群、群落和生态系统
亚热带不同林分土壤表层有机碳组成及其稳定性 商素云,姜培坤,宋照亮,等 (416)…………………………
禁牧条件下不同类型草地群落结构特征 张鹏莉摇 陈摇 俊摇 崔树娟,等 (425)…………………………………
高寒退化草地狼毒与赖草种群空间格局及竞争关系 任摇 珩,赵成章 (435)……………………………………
小兴安岭 4 种典型阔叶红松林土壤有机碳分解特性 宋摇 媛,赵溪竹,毛子军,等 (443)………………………
新疆富蕴地震断裂带植被恢复对土壤古菌群落的影响 林摇 青,曾摇 军,张摇 涛,等 (454)……………………
长期施肥对紫色土农田土壤动物群落的影响 朱新玉,董志新,况福虹,等 (464)………………………………
潮虫消耗木本植物凋落物的可选择性试验 刘摇 燕,廖允成 (475)………………………………………………
象山港网箱养殖对近海沉积物细菌群落的影响 裘琼芬,张德民,叶仙森,等 (483)……………………………
2005 年夏季东太平洋中国多金属结核区小型底栖生物研究 王小谷,周亚东,张东声,等 (492)………………
川西亚高山典型森林生态系统截留水文效应 孙向阳,王根绪,吴摇 勇,等 (501)………………………………
景观、区域和全球生态
中国水稻生产对历史气候变化的敏感性和脆弱性 熊摇 伟,杨摇 婕,吴文斌,等 (509)…………………………
1961—2005 年东北地区气温和降水变化趋势 贺摇 伟,布仁仓,熊在平,等 (519)………………………………
地表太阳辐射减弱和臭氧浓度增加对冬小麦生长和产量的影响 郑有飞,胡会芳,吴荣军,等 (532)…………
资源与产业生态
基于环境卫星数据的黄河湿地植被生物量反演研究 高明亮,赵文吉,宫兆宁,等 (542)………………………
黄土高原南麓县域耕地土壤速效养分时空变异 陈摇 涛,常庆瑞,刘摇 京,等 (554)……………………………
不同水稻栽培模式下小麦秸秆腐解特征及对土壤生物学特性和养分状况的影响
武摇 际,郭熙盛, 鲁剑巍,等 (565)
………………………………
……………………………………………………………………………
施氮时期对高产夏玉米光合特性的影响 吕摇 鹏,张吉旺,刘摇 伟,等 (576)……………………………………
城乡与社会生态
城市景观组分影响水质退化的阈值研究 刘珍环,李正国,杨摇 鹏,等 (586)……………………………………
长株潭地区生态可持续性 戴亚南,贺新光 (595)…………………………………………………………………
外源 NO对镉胁迫下水稻幼苗抗氧化系统和微量元素积累的影响 朱涵毅,陈益军,劳佳丽,等 (603)………
达里诺尔湖沉积物中无机碳的形态组成 孙园园,何摇 江,吕昌伟,等 (610)……………………………………
绿洲土 Cd、Pb、Zn、Ni复合污染下重金属的形态特征和生物有效性 武文飞,南忠仁,王胜利,等 (619)………
柠檬酸和 EDTA对铜污染土壤环境中吊兰生长的影响 汪楠楠,胡摇 珊,吴摇 丹,等 (631)……………………
研究简报
海州湾生态系统服务价值评估 张秀英,钟太洋,黄贤金,等 (640)………………………………………………
内蒙古羊草群落、功能群、物种变化及其与气候的关系 谭丽萍,周广胜 (650)…………………………………
氮磷供给比例对长白落叶松苗木磷素吸收和利用效率的影响 魏红旭,徐程扬,马履一,等 (659)……………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*352*zh*P* ￥ 90郾 00*1510*38*
室室室室室室室室室室室室室室
2013鄄01
封面图说: 科尔沁沙地榆树———榆树疏林草原属温带典型草原地带,适应半干旱半湿润气候的隐域性沙地顶级植物群落,具有
极强的适应性、稳定性,生物产量较高。 在我国仅见于科尔沁沙地和浑善达克沙地。 是防风固沙、保护沙区生态环
境和周边土地资源的一种重要的植物群落类型,是耐旱沙生植物的重要物种基因库和荒漠野生动物的重要避难所
和栖息地。 这些年来,由于人类毁林开荒、过度放牧、甚至片面地建立人工林群落等的干扰 ,不同程度地破坏了榆
树疏林的生态环境,影响了其特有的生态作用。
彩图提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 33 卷第 2 期
2013 年 1 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 33,No. 2
Jan. ,2013
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家教育部博士点专项基金(20090204120035); 中国博士后科学基金(20090451399); 西北农林科技大学“青年学术骨干支持计划冶
收稿日期:2011鄄11鄄16; 摇 摇 修订日期:2012鄄06鄄14
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: changqr@ nwsuaf. edu. cn
DOI: 10. 5846 / stxb201111161745
陈涛, 常庆瑞, 刘京, 齐雁冰,刘梦云.黄土高原南麓县域耕地土壤速效养分时空变异.生态学报,2013,33(2):0554鄄0564.
Chen T, Chang Q R, Liu J, Qi Y B, Liu M Y. Temporal and spatial variability of soil available nutrients in arable lands of Heyang County in South Loess
Plateau. Acta Ecologica Sinica,2013,33(2):0554鄄0564.
黄土高原南麓县域耕地土壤速效养分时空变异
陈摇 涛1,2, 常庆瑞1,2,*, 刘摇 京1,2, 齐雁冰1,2,刘梦云1,2
(1. 西北农林科技大学资源环境学院,杨凌摇 712100; 2. 农业部西北植物营养与农业环境重点实验室,杨凌摇 712100)
摘要:在生态脆弱的黄土高原南麓合阳县,以 1983、2006 年耕地土壤速效氮、磷、钾含量为对象,利用空间自相关、变异函数及分
形维数等方法,研究县域土壤速效养分时空变异特征及主要影响因素。 结果表明,从 1983 到 2006 年,除土壤速效钾外,耕地速
效氮、磷的平均含量分别提高 73. 98%和 92. 69% ;土壤速效养分全局 Moran爷s I指数和空间相关距均呈递减变化、分维数增加,
预示其空间结构减弱,随机变异性增强。 土壤速效氮、磷含量在绝大部分研究区域内呈现不同程度累积,而速效钾含量则在
59. 65%的耕地上减少;导致其不同变化的因素有耕地利用方式、施肥管理、灌溉、土壤类型等,其中以土地利用方式和施肥管理
措施的影响最大。
关键词:土壤速效养分;时空变异特征;空间自相关;变异函数;分形维数
Temporal and spatial variability of soil available nutrients in arable Lands of
Heyang County in South Loess Plateau
CHEN Tao1,2, CHANG Qingrui1,2,*, LIU Jing1,2, QI Yanbing1,2, LIU Mengyun1,2
1 College of Resources and Environment, Northwest A&F University, Shaanxi Yangling 712100, China
2 Key Laboratory of Plant Nutrition and the Agro鄄environment in Northwest China, Ministry of Agriculture, Shaanxi Yangling 712100, China
Abstract: Soil available nutrients play important roles in ensuring high, stable yields and avoiding water eutrophication. In
this study, the spatiotemporal variation of soil available nitrogen ( AN), phosphorus ( AP) and potassium (AK) was
studied in Heyang County of Shaanxi Province, an ecologically vulnerable area at the south Loess Plateau. Two sets of data
were used for analysis in this study, in which 545 and 618 soil samples data were from the second national soil survey in
1983, and Shannxi Province arable land soil fertility survey in 2006, respectively. Prior to data analysis, outliers were
identified and removed. Logarithmic and BOX鄄COX transformations of data were performed to obtain normality distribution
of variables. Data were analyzed with spatial autocorrelation, semi鄄variance function and fractal dimension analysis. Factors
affecting soil nutrient change were identified using Kriging interpolation and zonal statistics.
The results showed that mean concentrations of arable soil AN, AP and AK were 35. 4, 8. 2, and 195 mg / kg in 1983,
respectively; whereas their average contents in 2006 were 61. 5, 15. 8, and 196 mg / kg, respectively. The contents of soil
AN and AP were significantly increased from 1982 to 2006 by 26. 2 (74. 0% ) and 7. 6 (92. 7% ) mg / kg, respectively. It
was found that there was significant difference between soil available nutrient contents in 1983 and those in 2006 based on
the Levene忆s equality of variance test.
Spatial autocorrelation analysis showed that the Moran忆s I values of AN, AP and AK in the two time points all showed
spatial cluster at 0. 01 significance levels. Soil available nutrients in 1983 had higher Moran忆s I values, indicating their
http: / / www. ecologica. cn
stronger spatial structure. In semi鄄variance function and fractal dimension (FD) analysis, AN, AP and AK contents in
2006 had shorter spatial correlation distance and higher fractal dimension values, suggesting that soil available nutrients in
2006 exhibited weaker spatial structure and self鄄similarity. Thus, results obtained from analysis with three methods
confirmed their effectiveness.
The spatial patterns of soil available nutrients in 1983 and 2006 were analyzed with kriging interpolation and raster
computing in ArcGIS. It was found that soil AN and AP contents in most study areas showed varying degree of increase in
the past 23 years. In contrast, soil AK content decreased in 59. 65% of arable land during this period. The relationships
were analyzed between soil nutrient changes and land use type, fertilizer application, geomorphic type, soil type and so on.
It was found that soil available nutrient changes were significantly affected by these factors. Among others, excessive N and
P fertilizer use and land use change were the main reasons for soil AN and AP increase. The decrease of soil AK was due
primarily to the shortage of K fertilizer.
Key Words: soil available nutrient; spatial鄄temporal variation; spatial autocorrelation; semi鄄variance function;
fractal dimension
土壤速效氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)养分不仅是作物生长发育所必需的三大基本元素直接来
源,也是影响区域水体生态环境的重要属性[1]。 它既受成土母质、地形、时间等自然因素影响,同时也受施
肥、灌溉等人为因子作用,具有高度空间异质性特点[1鄄3]。 研究其时空变异规律对加强区域土壤管理,保障粮
食稳产、高产,避免水体富营养化和促进农业可持续发展等具有重要的理论与现实指导意义。
国内外学者从 20 世纪 70 年代末开始将地统计学引入土壤学,对各种土壤属性空间变异特征展开一系列
研究,取得丰富成果[4鄄8]。 随着研究深入,近年来对土壤特性在时间尺度上的变异分析逐渐成为土壤学、农业
生态学等多学科关注热点之一[9]。 如,刘文杰等[3]研究黑河中游 20 余年土壤速效养分时空变异特征,揭示
了绿洲、戈壁交错区土壤肥力的变化规律;Goidts 和 Wesemael[10]研究比利时 50a 土壤有机碳变异特点,阐明
了农业生产对其变化的重要影响;Huang 等[11]研究长江流域农田土壤有机质和全氮在 20a 农业结构调整与
土地利用方式转变中的时空变异规律等,此类研究还有许多[11鄄13]。
但从已有文献报道来看,当前研究仍存在一些不足。 第一,研究手段较为单一。 在土壤空间变异研究中,
变异函数以其能够定量刻画空间特征、提供插值等优点,应用最为广泛[14]。 除变异函数外,少量学者也曾利
用空间自相关和分维数对土壤变异进行了初步探索,取得较好效果[9,15鄄17]。 但目前能够结合多种分析从不同
角度刻画土壤空间变异的研究仍然较少。 第二,在不同尺度下已开展较多土壤养分空间变异研究,但针对生
态脆弱区县域耕地土壤的时空变异研究仍然较少,特别是在家庭联产承包责任制、退耕还林还草等管理措施
实施以来,对土壤养分及其空间结构的变化规律仍缺乏足够了解。
因此,本研究以位于黄土高原生态脆弱区的合阳县为研究区域,以 1983、2006 年耕地土壤 AN、AP、AK为
研究对象,利用空间自相关、变异函数及分维数,从多角度分析土壤速效养分空间变异特征及其时空变化规
律,探讨各成土因素对土壤供肥能力的影响,旨在为干旱半干旱生态脆弱区土壤资源管理、生态环境保护及农
业可持续发展提供理论依据。
1摇 材料与方法
1. 1摇 研究区概述
本研究以陕西合阳县为例,该县位于黄土高原南麓,渭北旱塬东北部,介于 109毅59忆—110毅27忆 E,34毅59忆—
35毅26忆 N之间。 全县地势西北高东南低,平均海拔 715 m,北部山区最高 1526 m,东部黄河滩地最低 340 m,相
对高差 1186 m。 境内分布有大峪河、金水沟、徐水河、太枣河四条较大沟系,将全县切割成形状与大小不同的
多个塬面。 本县气候属暖温带大陆季风性半干旱气候,年均气温 11. 5 益,降水量 559. 6 mm,夏秋多雨,冬春
较为干旱。 耕地土壤主要以塿土(按中国土壤系统分类归为土垫旱耕人为土,Earth鄄cumuli鄄Orthic Anthrosols)
555摇 2 期 摇 摇 摇 陈涛摇 等:黄土高原南麓县域耕地土壤速效养分时空变异 摇
http: / / www. ecologica. cn
和黄绵土(黄土正常新成土,Loessi鄄Orthic Primosols)为主,pH 值在 7. 5—8. 5 之间,属碱性土壤,容重平均
1郾 24 g / cm3,阳离子代换量(CEC)平均 11. 49 cmol / kg,质地以中壤为主。
1. 2摇 数据来源
本研究共收集两个时期耕地土壤速效养分数据。 一期源于 1983 年合阳县第二次土壤普查资料;另一期
是在土壤普查基础上,结合陕西省耕地地力调查项目,于 2006 年 4—5月采样、分析获取。 在 2006 年采样过
程中,样点按随机均匀布点采集,在每个采样点约 10 m2 范围内采集 6—8个点混成一个土壤样品,利用 GPS
记录点位;取样时尽量避开道路、渠道、水井、坟地、住宅等易干扰地段;采集土样经通风晾干、剔除杂质、磨细
后化学分析。 两期土样均取自耕层 0—20 cm,采样点位置见图 1。 本研究从第二次土壤普查资料中共收集到
545 个经系统采样、测定分析的土壤 AN、AP、AK数据;2006 年采集 618 个土样,其中 332 个测定了 AN 含量,
618 个测定了 AP、AK含量。 土壤 AN用 1 mol / L NaOH扩散法测定,土壤 AP 用 0郾 5 mol / L NaHCO3 浸提鄄磷钼
蓝比色法测定,土壤 AK采用 1 mol / L NH4OAC 浸提鄄火焰光度法测定[18]。 在本文中,为叙述方便,两时期土
壤速效 N、P、K数据分别用“速效养分鄄采样时期冶来表示,如 AN鄄2006 即为 2006 年土壤速效氮含量。 此外,由
于该县 1983—2006 年耕地面积变化较小,仅由 895. 53 km2(1983 年)减少为 880. 99 km2(2006 年),为便于研
究该县耕地土壤速效养分时空变化规律,通过土地利用现状图叠加提取两时期均为耕地的公共部分作为研究
区域。
图 1摇 研究区域及采样点分布图
Fig. 1摇 The distribution map of study area and sampling points
1. 3摇 数据处理及分析
1. 3. 1摇 数据的预处理及正态转化
异常值的存在和数据非正态分布易引起变异函数的比例效应,增加估计误差[2],故采用 X依3啄 法剔除异
常值。 在该方法中,X为研究变量原始数据平均值,啄 为标准差,为保持原始样本量,被识别并剔除的异常值
用剔除后最大值或最小值替代。 与此同时,采用对数转换和 BOX鄄COX 转换,对异常值剔除后数据进行转换
以及 Kolmogorov鄄Smirnov单样本正态检验(K鄄S检验)。 BOX鄄COX转换实质是一种幂转换数据处理方法,其转
换公式为:
655 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
http: / / www. ecologica. cn
xi忆 = ln(xi) 摇 摇 姿=0
xi忆 =
x姿i - 1
姿
摇 摇 姿屹0
式中,姿是原数据经幂转换后最接近正态分布时的参数值,当 姿=0 时,BOX鄄COX转换即为对数转换,姿的获取
方法参考相关文献[19]。
本研究通过比较两种转换方法对正态检验概率 p值的提高程度,发现对数正态转换能力相对较弱,经转
换后 AN鄄1983 和 AP鄄2006 仍未通过 K鄄S正态检验;而 BOX鄄COX转换后数据的偏度、峰度均显著降低,且通过
正态检验,转换效率更高。 因此在本研究中为统一处理,对所有变量均采用 BOX鄄COX 转换后数据进行空间
统计分析。
1. 3. 2摇 空间自相关分析
空间自相关分析是对研究变量空间相邻位置间相关性进行检验的一种统计方法。 通过检测某位置变异
对邻近位置变异的依赖性,判断是否存在空间自相关,即空间结构[9]。 Moran忆s I 指数是空间自相关分析中应
用最广泛的一种参数,其中全局 Moran忆s I计算公式为:
I =
移
n
i
移
n
j屹i
w ij(xi - 軃x)(x j - 軃x)
S2移
n
i
移
n
j屹i
w ij
i 屹 j
式中,n是变量 x的样本数;xi、x j 是位置 i和 j的样本实测值,S2 是其方差, 軃x是平均值,w ij 是对称二项分布空
间权重矩阵,w ij 的确定参考相关文献[20]。
I取值[-1,1],可用标准化统计 Z值检验是否存在显著空间自相关[21]。 Z计算公式为:
Z( I) = I - E( I)
VAR( I)
通过查阅标准正态分布表可知,当在 0. 05 置信水平下 Z = 1. 96;当在 0. 01 置信水平下 Z = 2. 54。
因此,取 Z >1. 96 或 Z >2. 54 表示研究变量在区域总体上呈现显著或极显著空间自相关。 当 Z > 1. 96
(或 2. 58)时,该变量存在显著(或极显著)空间正相关,即空间聚集;Z < -1. 96( -2. 58)时,为显著(或极显
著)空间负相关,即空间离散;若 Z值介于-1. 96 与 1. 96 之间,则空间自相关不显著,变量呈随机分布[22]。 详
细介绍见 Anselin文献[23]。
1. 3. 3摇 变异函数分析与分维数计算
刻画空间变异性最常见的方法是地统计学中二阶矩变异函数[24],该函数可用于描述土壤空间连续变异。
由于变异函数 酌(h) 是抽样间隔 h 时样本方差数学期望的一半,所以又常称为半方差函数。 以变异函数
酌(h) 和抽样间隔 h绘制变异函数曲线图,根据其变化趋势拟合理论模型,得到 3 个重要参数,即块金值
(C0)、基台值(C0+C)和变程(A)。 一般 C0 反映最小抽样尺度下变异性及测定误差;C0+C 表示变量最大变异
性;A表示变量空间变异尺度范围[16]。 在进行变异函数分析时,常用块基比 C0 / (C0+C)衡量变量空间相关程
度。 一般讲,该比值<25%表明变量空间相关性较强,比值在 25%—75%之间表明其具有中等空间相关性,比
值>75%则表明空间相关性较弱[2]。 实验变异函数计算公式 酌(h) 如下:
酌(h) = 1
2N(h)移
N(h)
i = 1
[Z(xi) - Z(xi + h)] 2
式中, 酌 ( )h 为空间间隔 h的半方差,N(h)是具有相同空间间隔 h的离散点对数,Z(xi)和 Z(xi+h)分别对应
点 xi 和 xi+h的实测值。
Burough在 1983 年将分形理论引入土壤学,认为不同土壤特性具有不同分形特征[25]。 具有分形特征的
空间变量,可用分维数 FD度量其空间异质性,FD计算公式如下[26]:
755摇 2 期 摇 摇 摇 陈涛摇 等:黄土高原南麓县域耕地土壤速效养分时空变异 摇
http: / / www. ecologica. cn
FD = 2 - H , H = 1
2
log酌(h) 邑 logh
式中,H为 log酌(h) 邑 logh在尺度 h范围内线性回归的直线斜率,取值范围 0—1,当 H= 0 时,分维数 FD= 2,
表明变异函数为随机型,即纯块金效应,变量不存在空间相关性。 分维数 FD 取值范围(1,2],由于 FD 无量
纲,因此可对不同变量 FD值进行比较,衡量其空间异质性程度大小。 斜率越陡(H越大),FD值就越小,主要
反映较大尺度的变异特点(即结构因子引起的系统变异),随机变异比例少;FD越大,则主要反映较小尺度的
变异特征(人为因子引起的随机变异),结构变异比例小[27]。
2摇 结果与分析
2. 1摇 土壤速效养分的描述统计
表 1 为两时期耕地土壤速效养分原始数据的描述统计结果。 从中可知,1983 年该县耕地土壤 AN、AP、
AK平均含量分别为 35. 36、8. 21 和 195 mg / kg;2006 年则达 61. 52、15. 82 和 196 mg / kg。 除 AK平均含量变化
不大外,土壤 AN、AP 含量均随时间变化有明显提高,分别增加 26. 16 和 7. 61 mg / kg,经 Levene忆s方差检验及
均值 t检验,其均值呈显著差异。
表 1摇 两个时期土壤速效养分描述统计
Table 1摇 The summary statistics for soil available N, P and K under two different periods
项目
Item
样本数
Samples
平均值依标准差 / (mg / kg)
Mean依standard deviation
最大值 / (mg / kg)
Max.
最小值 / (mg / kg)
Min.
全距 / (mg / kg)
Range
变异系数
coefficient of
variation / %
AN鄄1983 545 35. 36依8. 83 95 4 91 24. 99
AP鄄1983 545 8. 21依4. 24 56. 5 2. 2 54. 3 51. 62
AK鄄1983 545 195. 00依52. 45 464 65 399 26. 82
AN鄄2006 332 61. 52依22. 77 188 18 170 37. 00
AP鄄2006 618 15. 82依13. 57 109. 5 1. 1 108. 4 85. 75
AK鄄2006 618 196. 00依70. 83 670 21 649 36. 06
众所周知,变异系数在一定程度上可定量刻画样本数据的离散、变异特点。 本研究两时期耕地土壤速效
养分的变异系数在 24. 99%—85. 75%之间,属中等变异。 其中,以 AP鄄 2006 的变异最大,有 85. 75% ;而 AN鄄
1983 变异最小,仅为 24. 99% 。 从 1983 到 2006 年,耕地土壤 AN 的变异系数由 24. 99%增加至 37% ,AP 从
51. 62%增至 85. 75% ,而 AK增加最少,仅由 26. 82%增至 36. 06% 。 总体上讲,在过去 23a 间,该县耕地土壤
AN、AP、AK的变异性均随时间变化呈增加趋势。
2. 2摇 土壤速效养分的时空变异特征
耕地土壤变异可分为系统变异和随机变异,结构因子导致系统变异,人为因子引起随机变异。 一般结构
性因子包括土壤形成过程中成土母质、地形等因素,随机因子则主要包括施肥、灌溉等人为措施。 通常结构因
子促使土壤养分呈较强空间相关性,而随机因子则表现为削弱该种空间相关性[28]。
表 2 为两期耕地土壤速效养分空间统计结果。 由表可知,从 1983 到 2006 年,土壤 AN、AP 和 AK 的
Moran忆s I值分别由 0. 43、0. 11、0. 19 变化为 0. 14、0. 11、0. 08。 经标准化计算,所有变量 Z 值均大于 2. 58,说
明当前采样密度下,两时期耕地土壤速效养分在 0. 01 统计水平下呈极显著空间自相关,其空间分布表现为集
聚特点;此外,经对比还发现 1983 年速效养分 Z值均大于 2006 年标准化值,表明在过去 23a 间,耕地土壤速
效养分的空间结构有所削弱,随机变异性增强,这可能与家庭联产承包责任制实施以来,耕地分产到户,农民
自主采用不同管理和耕种措施有密切关系。
为进一步分析耕地土壤速效养分的空间变异特点,并避免样本方差的影响,本研究采用标准半方差分
析[29],结果见图 2 和表 2。 由图 2 可见,随间隔距离 h增加,各养分的半方差持续增加,显现出鲜明结构特点,
表明在两个不同时期特定采样密度和样点分布条件下,各土壤速效养分在相邻点位间存在较明显空间相关
855 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
http: / / www. ecologica. cn
关系。
表 2摇 两个时期土壤速效养分的半方差模型、Moran忆s I指数及分形维数
Table 2摇 Best鄄fitted semi鄄variogram model, Moran忆s I and fractal dimension of soil available nutrients in two different periods
项目
Item
模型
Model
块金值
C0
基台值
C0 +C
块基比
C0 / C0 +C
变程
A
决定系数
r2
Moran忆s I 标准化Z
分维数
FD
AN鄄1983 E 0. 482 1. 311 36. 80 50610 0. 991 0. 43** 17. 44 1. 866
AP鄄1983 E 0. 124 1. 007 12. 31 2700 0. 882 0. 11** 4. 82 1. 979
AK鄄1983 E 0. 134 1. 010 13. 27 3510 0. 964 0. 19** 7. 68 1. 960
AN鄄2006 E 0. 104 0. 983 10. 55 2520 0. 894 0. 14** 3. 83 1. 977
AP鄄2006 E 0. 101 0. 978 10. 29 1680 0. 718 0. 11** 4. 47 1. 988
AK鄄2006 E 0. 106 0. 988 10. 73 1740 0. 670 0. 08** 3. 68 1. 990
摇 摇 **为 0. 01 极显著水平
图 2摇 不同时期土壤速效养分的半方差图
Fig. 2摇 The semi鄄variograms of soil available nutrients in two different periods
由表 2 可知,两时期土壤 AN、AP 和 AK含量的半方差拟合模型均为指数模型。 除 AN鄄 1983 块基比 C0 /
(C0+C)为 36. 80%以外,其它养分的块基比均低于 25% ,表明在两个时期,该县耕地土壤养分均表现为较强
空间相关性,其分布主要受结构因子影响。 此外,从 1983 到 2006 年,耕地土壤 AN、AP 和 AK 的变程分别由
50610、2700、3510 m减少为 2520、1680、1740 m,说明 2006 年各土壤速效养分的空间分布更趋于破碎,其空间
结构减弱,随机变异增强,这与前面空间自相关分析结果一致。
955摇 2 期 摇 摇 摇 陈涛摇 等:黄土高原南麓县域耕地土壤速效养分时空变异 摇
http: / / www. ecologica. cn
除空间自相关和变异函数分析以外,两期土壤速效养分的空间结构特点还可用分形维数 FD 来定量描
述。 由表 2 可知,1983 年土壤 AN、AP 和 AK的 FD值分别为 1. 866、1. 979 和 1. 960,到 2006 年则变为 1. 977、
1. 988 和 1. 990。 经比较发现 2006 年土壤养分分维数均大于 1983 年,表明 2006 年该县耕地土壤速效养分相
对 1983 年,呈现出更多较小尺度上的变异特点,其随机变异比例相对增加,这也进一步印证了空间自相关和
变异函数的分析结果。
上述三种分析结果一致,即 2006 年耕地土壤速效养分较 1983 年,其空间自相关性减弱,相关距变短,分
布更趋于破碎,随机变异比例增加。 其中,全局 Moran忆s I 指数从相关性角度描述了研究变量的空间聚集特
点,并采用随机条件下近似正态分布假设的标准差对其标准化,以正态分布 95% (或 99% )置信区间双侧检
验阈值为界限,判断其空间自相关是否显著(或极显著);缺点是不能提供空间插值依据,难于对变量空间格
局进行描述。 变异函数则能较好弥补空间自相关分析在插值方面的不足,其不仅能通过块基比、变程等指标
定量揭示区域变量空间相关程度与空间变异的尺度范围,而且还可为 Kriging插值提供参数依据;缺点是不能
像 Moran忆s I标准化 Z值一样,对空间相关显著性及正负性提供统计学检验。 分维数 FD则是一种综合指标,
由于其与变异函数双对数 log酌(h) 邑 logh回归直线斜率存在线性关系,无量纲,可直接对比不同变量 FD 值
大小,从空间复杂性和相似性角度比较其空间异质性程度,反映不同尺度变异特点,为空间自相关或变异函数
分析提供佐证。 3 种手段角度不同,各有优缺点,结合使用、相互印证,则能更客观全面地描述变量的空间结
构特点。
2. 3摇 耕地土壤速效养分的时空变化
利用 ArcGIS矢量掩模提取及栅格计算,按照公式(X2006-X1983) / X1983 分别获得 1983—2006 年耕地
土壤 AN、AP 和 AK空间变化格局图(图 3)及增长面积(表 3)。
图 3摇 土壤速效养分时空变化格局图
Fig. 3摇 Temporal鄄spatial change maps of soil available nutrients from 1983 to 2006
由图 3 和表 3 可看出,1983 至 2006 年,该县绝大部分耕地土壤 AN、AP 含量呈增加趋势,而土壤 AK则呈
减少变化。 其中,土壤 AN增幅主要集中在 10—30 mg / kg之间,占耕地面积 81. 92% ;增幅最大区域位于该县
东部和西南低海拔沿黄农业灌区,该区农业生产条件较好,以种植蔬菜、瓜果等经济作物为主,通常施肥量大
且追肥频繁,致使土壤 AN含量增长最高。 对于土壤 AP,除县域南部 0. 52 km2 耕地上略有减少外,其它区域
均有增加,以 0—20 mg / kg增幅为主,增加超过 20 mg / kg的耕地不足 0. 3 km2;导致其含量普遍提高的原因,
可能是家庭承包责任制实施以来,土地分产到户,磷肥作为底肥被广泛施用,加上灌排设施改善和农户精耕细
作等措施促使磷的有效性普遍提高。 对于土壤 AK,则在 487. 54 km2(占面积 59. 65% )耕地上有不同程度降
低,降幅集中在-40—0 mg / kg之间;剩余 40. 35%的耕地,其土壤 AK有不同程度增加,增幅超过 80 mg / kg 的
065 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
http: / / www. ecologica. cn
耕地仅有 4. 26 km2,主要集中在东部洽川镇商品蔬菜种植区;导致在较大范围内 AK 含量减少的原因可能与
农户长期“重用轻养冶的钾肥使用方式及有机肥补充不足密不可分。
表 3摇 两个不同时期土壤速效养分不同增幅的土壤面积及其比例
Table 3摇 Area and percentage of soil with increased AN, AP and AK contents to a varying extent from 1983 to 2006
项目
Item
面积、比例和分级标准
Area, percent and
classification standard
增幅分级 / (mg / kg)
Soil nutrient content raised classification
速效 N (AN) 分级标准 / (mg / kg) 0—10 10—20 20—30 30—40 40—50
面积 / km2 - 161. 11 508. 40 140. 48 7. 29
占总面积比例 / % - 19. 71 62. 21 17. 19 0. 89
速效 P (AP) 分级标准 / (mg / kg) -10—0 0—10 10—20 20—30 30—40
面积 / km2 0. 52 690. 94 126. 10 0. 24
占总面积比例 / % 0. 06 84. 48 15. 43 0. 03
速效 K (AK) 分级标准 / (mg / kg) < -40 -40—0 0—40 40—80 > 80
面积 / km2 25. 42 462. 12 289. 98 35. 50 4. 26
占总面积比例 / % 3. 11 56. 54 35. 48 4. 34 0. 52
2. 4摇 耕地土壤速效养分时空变化的影响因素
2. 4. 1摇 农业生产措施的影响
施用无机化肥能迅速提高耕地土壤氮、磷、钾含量,增强其有效性,满足作物对土壤速效养分的需求。 因
此,从 20 世纪 80 年代初家庭联产承包责任制实施以来,农户为增加粮食产量,施用化肥成为提高耕地生产力
的主要方式之一,且使用量持续增加。 经查阅合阳县统计年鉴(1980—2005 年) [30]发现,该县 1980 年化肥施
用量仅为 2928 t(平均 13. 69 kg / hm2),1990 年增为 10722 t(54. 39 kg / hm2),2005 年则增至 73134 t(438. 42
kg / hm2),25a间化肥施用量增加 24 倍,常期施用无机肥是导致该区耕地土壤 AN、AP 含量普遍提高而不可忽
视的重要原因之一。 此外,随着农业生产投入逐年增多,农业机械总动力也由 1980 年的 6. 08 万 KW 增至
2005 年的 19. 72 万 KW,机耕面积由 1985 年的 1. 84 万 hm2 增加到 2005 年的 4. 53 万 hm2,各种小型机耕设备
的使用不仅极大提高了农业生产效率,同时也有效改善了土壤孔隙松紧状况,促进微生物活动,加快了土壤矿
物质的风化释放及有机质分解转化,进而促使土壤养分有效性增强。 但对于土壤钾,则由于该区较为丰富,通
常在农业生产过程中较少施用或不施钾肥,长期忽视钾素的必要补充,致使在较大范围内呈减少变化,应引起
农业生产部门的重视。
2. 4. 2摇 土地利用方式的影响
除施肥等农业生产措施影响以外,土地利用方式的转变也是不容忽视的。 20 世纪 80 年代初,该县土地
利用主要以旱地为主,随着农田水利设施的建设和完善,旱耕地逐渐减少,水浇地和菜地增多,耕地有效灌溉
面积由 1983 年 1. 01 万 hm2 增至 2006 年 3. 2 万 hm2。 由图 4 可知,1983—2006 年,无论耕地利用方式如何转
变,土壤 AN和 AP 含量均呈增加变化,其中以水浇地转化为菜地和长期保持蔬菜种植的耕地增幅最高,AN
分别增加 35. 74 和 34. 98 mg / kg,AP 增加 17. 50 和 17. 98 mg / kg。 而对于土壤 AK则表现出不同变化规律,其
中长期为旱地或由旱地转化为水浇地的耕地,AK呈负增长;而长期种植蔬菜或转化为菜地的耕地,由于灌溉
条件优越,耕作管理精细,同时又注重有机肥与钾肥施用,其钾素有效性得到显著提高。 可见,耕地利用方式
的转变导致土壤有效养分呈现出不同的变化规律。
2. 4. 3摇 地貌类型的影响
该县地貌较为复杂,不同地貌条件下耕地土壤速效养分的变化也存在明显差异(图 5)。 位于黄河滩地上
的耕地,坡度小、海拔低(340—500 m),且处于黄河道渠井淤灌区,灌排设施完善,近年又开发为商品蔬菜基
地,耕作措施更加精细,有机无机肥配施得当,从而导致位于该区的耕地土壤 AN、AP 和 AK含量增长最高,分
别增加 29. 61、9. 07 和 31. 94 mg / kg;而位于北部山区的耕地,海拔高,坡度大,存在较高水土流失风险,且缺
165摇 2 期 摇 摇 摇 陈涛摇 等:黄土高原南麓县域耕地土壤速效养分时空变异 摇
http: / / www. ecologica. cn
少必要灌溉条件,管理粗放,基本以望天田为主,因此该区土壤 AN、AP 含量增加最少,AK 降低最多;位于一
级黄土塬抽黄渠井灌区的低台塬水浇地和位于二级黄土台塬的旱耕地,面积最大,其立地条件、土壤性状和管
理措施均介于河滩菜地和山区旱地之间,致使其土壤 AN、AP、AK含量的增加也处于上述两者之间。 可见,地
貌类型也是影响该县耕地土壤养分有效供给变化的重要因素之一。
图 4摇 不同土地利用方式下耕地土壤速效养分变化
摇 Fig. 4摇 Changes of soil available nutrient under different land use
type conditions
图 5摇 不同地貌类型条件下耕地土壤速效养分变化
摇 Fig. 5 摇 Changes of soil available nutrient under different
geomorphic type conditions
图 6摇 不同土壤类型条件下耕地土壤速效养分变化
摇 Fig. 6 摇 Changes of soil available nutrient under different soil
type conditions
2. 4. 4摇 土壤类型的影响
由于土壤类型成土条件的变化,其供肥能力也表现
出明显的变化差异。 图 6 为 1983 和 2006 年耕地土壤
速效养分在不同土壤类型条件下的变化结果。 由图可
知,位于低海拔河滩地的水稻土,经长期水耕熟化作用,
积累了丰富有机物,由于近年水稻种植转化为蔬菜种
植,更加精细的耕作措施和合理灌排,使其有机物分解
转化增强,再加上有机无机肥的及时补充,该土壤供肥
能力得到显著提高,AN、AP 和 AK 含量增加最多,分别
增加 31. 59、14. 07 和 76. 35 mg / kg。 而位于合阳县北部
山区陡坡地带的褐土,尽管重视施肥和改善耕作条件,
但因长期受到不同程度侵蚀影响,致使其速效养分相对
增加最少,仅分别增加 19. 91、1. 69 和-14. 33 mg / kg。
塿土和黄绵土是合阳县分布面积最广的两种农业土壤,
该土壤主要分布在平缓塬面上,土层较厚,疏松多孔,有机物矿化度高,因此在增大施肥条件下其土壤 N、P 元
素的有效性均提高较多;而对于钾素,由于长期施用钾肥相对较少,加上高强度农业生产的消耗,不能及时补
充作物对钾素的吸收减少,故出现小幅降低。 分布在黄河滩地上的淤土,以淤沙土和淤泥土为主,质地沙壤,
结构疏松,在 20 世纪末被开发成菜地后,不断进行客土改良和增施有机肥,其土壤 AN、AP 和 AK含量也均得
到明显提高,分别增加 26. 39、7. 09 和 13. 04 mg / kg。 可见,在不同土壤类型基础上,耕地土壤养分的有效性随
成土条件的变化也表现出明显变化差异。
3摇 结论
从 1983 到 2006 年,黄土台塬区合阳县耕地土壤 AN、AP 平均含量均有显著提高,而 AK 含量提高较少,
其总体变异性呈增加趋势。 空间自相关、变异函数及分维数 3 种分析表明,两时期土壤 AN、AP、AK含量均表
265 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
http: / / www. ecologica. cn
现出较强空间自相关特征,但随时间变化,其全局 Moran忆s I指数和空间相关距呈递减变化、分维数增加,预示
其结构性减弱,随机性增强。 在全县 81728. 44 hm2 耕地中,土壤 AN、AP 含量均有不同程度增加,增幅最大区
域主要位于县域东部和西南低海拔沿黄河农业灌区;而土壤 AK 则在 59. 65%研究范围内有不同程度降低。
引起土壤速效养分不同变化的因素有耕地利用方式、施肥管理、灌溉、土壤类型和地貌等,其中与耕地利用方
式和施肥措施的关系最为密切。 土壤 AN、AP 含量在过去 23 年间大幅增加,提高了因土壤 N、P 元素淋失而
引起水体富营养化的风险;与此同时,土壤 AK含量在较大范围内减少,可能会增加土壤对作物供钾能力下降
所产生的负面影响。 因此,土壤速效养分的不同时空变化应引起相关部门的高度重视。
References:
[ 1 ]摇 Zhao J, Meng K, Sui Y Y, Han B J, Zhang Y, Li H W. Analysis for spatial heterogeneity of organic carbon and available nutrients in black soil
region of Hailun County. Chinese Journal of Soil Science, 2005, 36(4): 487鄄492.
[ 2 ] 摇 Wang Z Q. Application of Geostatistics in Ecology. Beijing: Science Press, 1999.
[ 3 ] 摇 Liu W J, Su Y Z, Yang R, Fan G P. Spatial and temporal changes of soil available nutrients in Linze Oasis in the middle reaches of Heihe River
Basin. Journal of Arid Land Resources and Environment, 2010, 24(11): 129鄄134.
[ 4 ] 摇 Stenger R, Priesack E, Beese F. Spatial variation of nitrate鄄N and related soil properties at the plot鄄scale. Geoderma, 2002, 105(3鄄4): 259鄄275.
[ 5 ] 摇 Cerri C E P, Bernoux M, Chaplot V, Volkoff B, Victoria R L, Melillo J M, Paustian K, Cerri C C. Assessment of soil property spatial variation in
an Amazon pasture: basis for selecting an agronomic experimental area. Geoderma, 2004, 123(1 / 2): 51鄄68.
[ 6 ] 摇 Lin Y H, Wang L F, Tian X K, Yang Y F, Xiao W F. Spatial structures of soil carbon and nitrogen of China fir and Masson pine mixed forest in
the Three Gorger reservoir area. Acta Ecologica Sinica, 2011, 31(23): 7311鄄7319.
[ 7 ] 摇 Wang Y Q, Zhang X C, Zhang J L, Li S J. Spatial variability of soil organic carbon in a watershed on the Loess Plateau. Pedosphere, 2009, 19
(4): 486鄄495.
[ 8 ] 摇 Wang S Y, Lu P, Wang J L, Liu Y, Yang K, Yu T Q. Spatial variability and distribution of soil organic matter and total nitrogen at different scales
a case study in Pinggu County, Beijing. Acta Ecologica Sinica, 2008, 28(10): 4957鄄4964.
[ 9 ] 摇 Goovaerts P. Geostatistics in soil science: state鄄of鄄the鄄art and perspectives. Geoderma, 1999, 89(1 / 2): 1鄄45.
[10] 摇 Goidts E, van Wesemael B. Regional assessment of soil organic carbon changes under agriculture in Southern Belgium (1955—2005). Geoderma,
2007, 141(3 / 4): 341鄄354.
[11] 摇 Huang B, Sun W X, Zhao Y C, Zhu J, Yang R Q, Zou Z, Ding F, Su J P. Temporal and spatial variability of soil organic matter and total
nitrogen in an agricultural ecosystem as affected by farming practices. Geoderma, 2007, 139(3 / 4): 336鄄345.
[12] 摇 Zhu J, Huang B, Sun W X, Yang R Q, Zou Z, Ding F, Su J P, Huang Y, Jin Y, Bi K S. Tempo鄄spatial variation of soil organic matter of
farmland and its affecting factors in a typical area of the Yangze River Delta region. Soil, 2006, 38(2): 158鄄165.
[13] 摇 Sun B, Zhao Q G, L俟 G N. Spatio鄄temporal variability of red soil fertility in low hill region. Acta Pedologica Sinica, 2002, 39(2): 190鄄198.
[14] 摇 Zhang C S, Tao S, Yuan G P, Liu S. Spatial autocorrelation analysis of trace element contents of soil in Tianjin Plain area. Acta Pedologica
Sinica, 1995, 32(1): 50鄄57.
[15] 摇 Chen T, Shi J C, Liu X M, Wu J J, Xu J M. Spatial鄄temporal variability of Lead and Copper contents in vegetable soil in the peri鄄urban area of
Hangzhou city. Acta Pedologica Sinica, 2008, 45(4): 608鄄615.
[16] 摇 Zhang J J, Li F Z, Hu K L, Zhang Q, Guo C X, Huang Y F. Spatial characteristics and impact factors of soil total nitrogen and soil organic matter
in Taiyuan. Acta Ecologica Sinica, 2009, 29(6): 3163鄄3172.
[17] 摇 Xie H L, Li B, Liu L M, Zhang X S. Study on spatial feature of soil nutrients based on integration of spatial statistical analysis and GIS in Farming鄄
Pastoral zone鄄a case study in Wengniute county, Inner Mongolia. Journal of Soil and Water Conservation, 2006, 20(2): 73鄄76.
[18] 摇 Yu T R, Wang Z Q. Soil Analytical Chemistry. Beijing: Science Press, 1988.
[19] 摇 Wang X J, Li B G, Tao S. The Spatial Analysis of Soil Trace Element. Beijing: Science Press, 2005.
[20] 摇 Wang Z, Zhang X D, Su W, Yang S Q, Liu S C. Spatial autocorrelation of three nature disasters in China. Transactions of the Chinese Society of
Agricultural Engineering, 2010, 26(Supp2): 302鄄306.
[21] 摇 Wu J L, Wang J F, Meng B, Liu X H. Spatial association analysis on epidemic of SARS in Beijing, 2003. Journal of Zhejiang University:
Agriculture and Life Science, 2005, 31(1): 97鄄101.
[22] 摇 Liu Q, Xia J B, Xie W J. Application of Semi鄄variogram and Moran忆s I to spatial distribution of trace elements in soil: a case study in Shouguang
County. Geomaties and Information Science of Wuhan University, 2011, 36(9): 1129鄄1133.
365摇 2 期 摇 摇 摇 陈涛摇 等:黄土高原南麓县域耕地土壤速效养分时空变异 摇
http: / / www. ecologica. cn
[23]摇 Anselin L. Local indicators of spatial association鄄LISA. Geographical Analysis, 1995, 27(2): 93鄄115.
[24] 摇 Webster R, Oliver M A. Geostatistics for Environmental Scientists. Chichester: John Wiley and Sons Ltd, 2001.
[25] 摇 Burrough P A. Fractal dimensions of landscapes and other environment data. Nature, 1981, 294(5838): 240鄄242.
[26] 摇 Carr J R, Benzer W B. On the practice of estimating fractal dimension. Mathematical Geology, 1991, 23(4): 945鄄958.
[27] 摇 Eghball B, Hergert G W, Lesoing G W, Ferguson R B. Fractal analysis of spatial and temporal variability. Geoderma, 1999, 88(3 / 4): 349鄄362.
[28] 摇 Zhang J M, Xu Q R, Chi F Q, Kuang E J. Difference analysis on nutrient content of soil in Nenjiang County. Heilongjiang Agricultural Sciences,
2010, (3): 38鄄40.
[29] 摇 Wang L. Spatial Variability of Trace Elements in Soil and Rice Grain in Three Major Landforms [D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2007.
[30] 摇 Bureau of Statistics of Shaanxi Province. Statistical Yearbook of Shaanxi (1980—2005). Beijing: China Statistics Press, 1981鄄2006.
参考文献:
[ 1 ]摇 赵军, 孟凯, 隋跃宇, 韩秉进, 张越, 李宏伟. 海伦黑土有机碳和速效养分空间异质性分析. 土壤通报, 2005, 36(4): 487鄄492.
[ 2 ] 摇 王政权. 地统计学及在生态学中的应用. 北京: 科学出版社, 1999.
[ 3 ] 摇 刘文杰, 苏永中, 杨荣, 范桂萍. 黑河中游绿洲农田土壤速效养分的时空变化特征. 干旱区资源与环境, 2010, 24(11): 129鄄134.
[ 6 ] 摇 林英华, 汪来发, 田晓堃, 杨延峰, 肖文发. 三峡库区杉木马尾松混交林土壤 C、N空间特征. 生态学报, 2011, 31(23): 7311鄄7319.
[ 8 ] 摇 王淑英, 路苹, 王建立, 杨柳, 杨凯, 于同泉. 不同研究尺度下土壤有机质和全氮的空间变异特征———以北京市平谷区为例. 生态学报,
2008, 28(10): 4957鄄4964.
[12] 摇 朱静, 黄标, 孙维侠, 杨荣清, 邹忠, 丁峰, 苏建平, 黄耀, 金洋, 毕葵森. 长江三角洲典型地区农田土壤有机质的时空变异特征及其影
响因素. 土壤, 2006, 38(2): 158鄄165.
[13] 摇 孙波, 赵其国, 闾国年. 低丘红壤肥力的时空变异. 土壤学报, 2002, 39(2): 190鄄198.
[14] 摇 张朝生, 陶澍, 袁贵平, 刘水. 天津市平原土壤微量元素含量的空间自相关研究. 土壤学报, 1995, 32(1): 50鄄57.
[15] 摇 陈涛, 施加春, 刘杏梅, 吴建军, 徐建明. 杭州市城乡结合带蔬菜地土壤铅铜含量的时空变异研究. 土壤学报, 2008, 45(4): 608鄄615.
[16] 摇 张建杰, 李富忠, 胡克林, 张强, 郭彩霞, 黄元仿. 太原市农业土壤全氮和有机质的空间分布特征及其影响因素. 生态学报, 2009, 29
(6): 3163鄄3172.
[17] 摇 谢花林, 李波, 刘黎明, 张新时. 基于空间统计学和 GIS的农牧交错带土壤养分空间特征分析———以内蒙古翁牛特旗为例. 水土保持学
报, 2006, 20(2): 73鄄76.
[18] 摇 于天仁, 王振权. 土壤分析化学. 北京: 科学出版社, 1988.
[19] 摇 王学军, 李本纲, 陶澍. 土壤微量金属含量的空间分析. 北京: 科学出版社, 2005.
[20] 摇 王臻, 张晓东, 苏伟, 杨思全, 刘三超. 中国三大自然灾害空间自相关特征. 农业工程学报, 2010, 26(2): 302鄄306.
[21] 摇 武继磊, 王劲峰, 孟斌, 刘旭华. 2003 年北京 SARS疫情空间相关性分析. 浙江大学学报: 农业与生命科学版, 2005, 31(1): 97鄄 101,
205鄄205.
[22] 摇 刘庆, 夏江宝, 谢文军. 半方差函数与 Moran忆s I在土壤微量元素空间分布研究中的应用———以寿光市为例. 武汉大学学报: 信息科学
版, 2011, 36(9): 1129鄄1133.
[28] 摇 张久明, 宿庆瑞, 迟凤琴, 匡恩俊. 嫩江县土壤速效养分差异性分析. 黑龙江农业科学, 2010(3): 38鄄40.
[29] 摇 王琳. 浙江省三个主要农业地貌区土壤与稻谷微量元素空间变异规律研究 [D]. 杭州:浙江大学, 2007.
[30] 摇 陕西省统计局. 陕西统计年鉴 (1980—2005). 北京: 中国统计出版社: 1981鄄2006.
465 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 33,No. 2 January,2013(Semimonthly)
CONTENTS
Frontiers and Comprehensive Review
Spatio鄄temporal heterogeneity of water and plant adaptation mechanisms in karst regions: a review
CHEN Hongsong, NIE Yunpeng, WANG Kelin (317)
……………………………………
………………………………………………………………………………
Impacts of mangrove vegetation on macro鄄benthic faunal communities CHEN Guangcheng, YU Dan, YE Yong, et al (327)…………
Advance in research on the occurrence and transformation of arsenic in the freshwater lake ecosystem
ZHANG Nan, WEI Chaoyang, YANG Linsheng (337)
…………………………………
……………………………………………………………………………
Application of nano鄄scale secondary ion mass spectrometry to microbial ecology study
HU Hangwei, ZHANG Limei, HE Jizheng (348)
…………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Carbon cycle of urban system: characteristics, mechanism and theoretical framework ZHAO Rongqin, HUANG Xianjin (358)………
Research and compilation of urban greenhouse gas emission inventory LI Qing, TANG Lina, SHI Longyu (367)……………………
Autecology & Fundamentals
Seed dispersal and seedling recruitment of Ulmus pumila woodland in the Keerqin Sandy Land, China
YANG Yunfei, BAI Yunpeng, LI Jiandong (374)
………………………………
…………………………………………………………………………………
Influence of environmental factors on seed germination of Bombax malabaricum DC.
ZHENG Yanling, MA Huancheng, Scheller Robert, et al (382)
……………………………………………………
……………………………………………………………………
Carbon, nitrogen and phosphorus stoichiometric characteristics during the decomposition of Spartina alterniflora and Cyperus
malaccensis var. brevifolius litters OUYANG Linmei, WANG Chun, WANG Weiqi, et al (389)…………………………………
Home range of Teratoscincus roborowskii (Gekkonidae): influence of sex, season, and body size
LI Wenrong, SONG Yucheng, SHI Lei (395)
……………………………………
………………………………………………………………………………………
Effects of the covering behavior on food consumption, growth and gonad traits of the sea urchin Glyptocidaris crenularis
LUO Shibin, CHANG Yaqing, ZHAO Chong, et al (402)
……………
…………………………………………………………………………
Biological response of the rice leaffolder Cnaphalocrocis medinalis (G俟en佴e) reared on rice and maize seedling to temperature
LIAO Huaijian, HUANG Jianrong, FANG Yuansong, et al (409)
………
…………………………………………………………………
Population, Community and Ecosystem
Composition and stability of organic carbon in the top soil under different forest types in subtropical China
SHANG Suyun, JIANG Peikun,SONG Zhaoliang,et al (416)
……………………………
………………………………………………………………………
The community characteristics of different types of grassland under grazing prohibition condition
ZHANG Pengli, CHEN Jun, CUI Shujuan, et al (425)
………………………………………
……………………………………………………………………………
Spatial pattern and competition relationship of Stellera chamaejasme and Aneurolepidium dasystachys population in degraded alpine
grassland REN Heng, ZHAO Chengzhang (435)……………………………………………………………………………………
SOC decomposition of four typical broad鄄leaved Korean pine communities in Xiaoxing忆 an Mountain
SONG Yuan, ZHAO Xizhu, MAO Zijun, et al (443)
…………………………………
………………………………………………………………………………
The influence of vegetation restoration on soil archaeal communities in Fuyun earthquake fault zone of Xinjiang
LIN Qing, ZENG Jun,ZHANG Tao,et al (454)
………………………
……………………………………………………………………………………
Effects of fertilization regimes on soil faunal communities in cropland of purple soil, China
ZHU Xinyu, DONG Zhixin, KUANG Fuhong, et al (464)
……………………………………………
…………………………………………………………………………
Woody plant leaf litter consumption by the woodlouse Porcellio scaber with a choice test LIU Yan,LIAO Yuncheng (475)……………
The bacterial community of coastal sediments influenced by cage culture in Xiangshan Bay, Zhejiang, China
QIU Qiongfen, ZHANG Demin, YE Xiansen, et al (483)
………………………
…………………………………………………………………………
A study of meiofauna in the COMRA忆s contracted area during the summer of 2005
WANG Xiaogu, ZHOU Yadong, ZHANG Dongsheng, et al (492)
……………………………………………………
…………………………………………………………………
Hydrologic regime of interception for typical forest ecosystem at subalpine of Western Sichuan, China
SUN Xiangyang, WANG Genxu, WU Yong, et al (501)
………………………………
……………………………………………………………………………
Landscape, Regional and Global Ecology
Sensitivity and vulnerability of China忆s rice production to observed climate change
XIONG Wei, YANG Jie, WU Wenbin,et al (509)
……………………………………………………
…………………………………………………………………………………
Characteristics of temperature and precipitation in Northeastern China from 1961 to 2005
HE Wei, BU Rencang, XIONG Zaiping,et al (519)
………………………………………………
………………………………………………………………………………
Combined effects of elevated O3 and reduced solar irradiance on growth and yield of field鄄grown winter wheat
ZHENG Youfei, HU Huifang, WU Rongjun, et al (532)
………………………
…………………………………………………………………………
Resource and Industrial Ecology
The study of vegetation biomass inversion based on the HJ satellite data in Yellow River wetland
GAO Mingliang, ZHAO Wenji, GONG Zhaoning,et al (542)
……………………………………
………………………………………………………………………
Temporal and spatial variability of soil available nutrients in arable Lands of Heyang County in South Loess Plateau
CHEN Tao, CHANG Qingrui, LIU Jing, et al (554)
…………………
………………………………………………………………………………
Decomposition characteristics of wheat straw and effects on soil biological properties and nutrient status under different rice culti鄄
vation WU Ji, GUO Xisheng, LU Jianwei,et al (565)……………………………………………………………………………
Effects of nitrogen application stages on photosynthetic characteristics of summer maize in high yield conditions
L譈 Peng, ZHANG Jiwang, LIU Wei, et al (576)
………………………
…………………………………………………………………………………
Urban, Rural and Social Ecology
The degradation threshold of water quality associated with urban landscape component
LIU Zhenhuan, LI Zhengguo, YANG Peng, et al (586)
…………………………………………………
……………………………………………………………………………
Ecological sustainability in Chang鄄Zhu鄄Tan region:a prediction study DAI Yanan,HE Xinguang (595)………………………………
The effect of exogenous nitric oxide on activities of antioxidant enzymes and microelements accumulation of two rice genotypes
seedlings under cadmium stress ZHU Hanyi, CHEN Yijun, LAO Jiali, et al (603)………………………………………………
Forms composition of inorganic carbon in sediments from Dali Lake SUN Yuanyuan, HE Jiang, L譈 Changwei,et al (610)…………
Fractionation character and bioavailability of Cd, Pb, Zn and Ni combined pollution in oasis soil
WU Wenfei,NAN Zhongren,WANG Shengli,et al (619)
……………………………………
……………………………………………………………………………
Effects of CA and EDTA on growth of Chlorophytum comosum in copper鄄contaminated soil
WANG Nannan, HU Shan, WU Dan, et al (631)
……………………………………………
…………………………………………………………………………………
Research Notes
Values of marine ecosystem services in Haizhou Bay ZHANG Xiuying, ZHONG Taiyang, HUANG Xianjin,et al (640)……………
Variations of Leymus chinesis community, functional groups, plant species and their relationships with climate factors
TAN Liping, ZHOU Guangsheng (650)
………………
……………………………………………………………………………………………
The effect of N颐P supply ratio on P uptake and utilization efficiencies in Larix olgensis Henry. seedlings
WEI Hongxu, XU Chengyang, MA L俟yi,et al (659)
……………………………
………………………………………………………………………………
866 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
《生态学报》2013 年征订启事
《生态学报》是中国生态学学会主办的生态学专业性高级学术期刊,创刊于 1981 年。 主要报道生态学研
究原始创新性科研成果,特别欢迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、
新方法、新技术介绍;新书评介和学术、科研动态及开放实验室介绍等。
《生态学报》为半月刊,大 16 开本,300 页,国内定价 90 元 /册,全年定价 2160 元。
国内邮发代号:82鄄7,国外邮发代号:M670
标准刊号:ISSN 1000鄄0933摇 摇 CN 11鄄2031 / Q
全国各地邮局均可订阅,也可直接与编辑部联系购买。 欢迎广大科技工作者、科研单位、高等院校、图书
馆等订阅。
通讯地址: 100085 北京海淀区双清路 18 号摇 电摇 摇 话: (010)62941099; 62843362
E鄄mail: shengtaixuebao@ rcees. ac. cn摇 网摇 摇 址: www. ecologica. cn
摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 33 卷摇 第 2 期摇 (2013 年 1 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
摇
(Semimonthly,Started in 1981)
摇
Vol郾 33摇 No郾 2 (January, 2013)
编摇 摇 辑摇 《生态学报》编辑部
地址:北京海淀区双清路 18 号
邮政编码:100085
电话:(010)62941099
www. ecologica. cn
shengtaixuebao@ rcees. ac. cn
主摇 摇 编摇 王如松
主摇 摇 管摇 中国科学技术协会
主摇 摇 办摇 中国生态学学会
中国科学院生态环境研究中心
地址:北京海淀区双清路 18 号
邮政编码:100085
出摇 摇 版摇
摇 摇 摇 摇 摇 地址:北京东黄城根北街 16 号
邮政编码:100717
印摇 摇 刷摇 北京北林印刷厂
发 行摇
地址:东黄城根北街 16 号
邮政编码:100717
电话:(010)64034563
E鄄mail:journal@ cspg. net
订摇 摇 购摇 全国各地邮局
国外发行摇 中国国际图书贸易总公司
地址:北京 399 信箱
邮政编码:100044
广告经营
许 可 证摇 京海工商广字第 8013 号
Edited by摇 Editorial board of
ACTA ECOLOGICA SINICA
Add:18,Shuangqing Street,Haidian,Beijing 100085,China
Tel:(010)62941099
www. ecologica. cn
Shengtaixuebao@ rcees. ac. cn
Editor鄄in鄄chief摇 WANG Rusong
Supervised by摇 China Association for Science and Technology
Sponsored by摇 Ecological Society of China
Research Center for Eco鄄environmental Sciences, CAS
Add:18,Shuangqing Street,Haidian,Beijing 100085,China
Published by摇 Science Press
Add:16 Donghuangchenggen North Street,
Beijing摇 100717,China
Printed by摇 Beijing Bei Lin Printing House,
Beijing 100083,China
Distributed by摇 Science Press
Add:16 Donghuangchenggen North
Street,Beijing 100717,China
Tel:(010)64034563
E鄄mail:journal@ cspg. net
Domestic 摇 摇 All Local Post Offices in China
Foreign 摇 摇 China International Book Trading
Corporation
Add:P. O. Box 399 Beijing 100044,China
摇 ISSN 1000鄄0933
CN 11鄄2031 / Q
国内外公开发行 国内邮发代号 82鄄7 国外发行代号 M670 定价 90郾 00 元摇