全 文 ：ISSN 1000-0933
CN 11-2031/Q
中国生态学学会 主办
出版
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ica.cn
生
态
学
报
中国科学院生态环境研究中心
第 31卷 第 14期 Vol.31 No.14 2011
生态学报
Acta Ecologica Sinica第三
十
一
卷
第
十
四
期
二
○
一
一
年
七
月
2011-14 2011.7.6, 4:58 PM1
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 31 卷 第 14 期摇 摇 2011 年 7 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
厦门市三个产业土地利用变化的敏感性 黄摇 静,崔胜辉,李方一,等 (3863)……………………………………
黄河源区沙漠化及其景观格局的变化 胡光印,董治宝,逯军峰,等 (3872)………………………………………
岩溶山区景观多样性变化的生态学意义对比———以贵州四个典型地区为例
罗光杰,李阳兵,王世杰,等 (3882)
……………………………………
……………………………………………………………………………
基于城市地表参数变化的城市热岛效应分析 徐涵秋 (3890)……………………………………………………
北京市土地利用生态分类方法 唐秀美,陈百明,路庆斌,等 (3902)………………………………………………
长白山红松臭冷杉光谱反射随海拔的变化 范秀华,刘伟国,卢文敏,等 (3910)…………………………………
臭冷杉生物量分配格局及异速生长模型 汪金松,张春雨,范秀华,等 (3918)……………………………………
渔山岛岩礁基质潮间带大型底栖动物优势种生态位 焦海峰,施慧雄,尤仲杰,等 (3928)………………………
食物质量差异对树麻雀能量预算和消化道形态特征的影响 杨志宏,邵淑丽 (3937)……………………………
桂西北典型喀斯特区生态服务价值的环境响应及其空间尺度特征 张明阳,王克林,刘会玉,等 (3947)………
隔沟交替灌溉条件下玉米根系形态性状及结构分布 李彩霞,孙景生,周新国,等 (3956)………………………
不同抗病性茄子根系分泌物对黄萎菌的化感作用 周宝利,陈志霞,杜摇 亮,等 (3964)…………………………
镧在草鄄菇鄄土系统中的循环与生物富集效应 翁伯琦,姜照伟,王义祥,等 (3973)………………………………
鄱阳湖流域泥沙流失及吸附态氮磷输出负荷评估 余进祥,郑博福, 刘娅菲,等 (3980)………………………
柠条细根的分布和动态及其与土壤资源有效性的关系 史建伟,王孟本,陈建文,等 (3990)……………………
土壤盐渍化对尿素与磷酸脲氨挥发的影响 梁摇 飞,田长彦 (3999)………………………………………………
象山港海域细菌的分布特征及其环境影响因素 杨季芳,王海丽,陈福生,等 (4007)……………………………
近地层臭氧对小麦抗氧化酶活性变化动态的影响 吴芳芳,郑有飞,吴荣军,等 (4019)…………………………
抑制剂和安全剂对高羊茅根中酶活性和菲代谢的影响 龚帅帅,韩摇 进,高彦征,等 (4027)……………………
南苜蓿高效共生根瘤菌土壤的筛选 刘晓云,郭振国,李乔仙,等 (4034)…………………………………………
汉江上游金水河流域土壤常量元素迁移模式 何文鸣,周摇 杰,张昌盛,等 (4042)………………………………
基于地理和气象要素的春玉米生育期栅格化方法 刘摇 勤,严昌荣,梅旭荣,等 (4056)………………………
日光温室切花郁金香花期与外观品质预测模型 李摇 刚,陈亚茹,戴剑锋,等 (4062)……………………………
冀西北坝上半干旱区南瓜油葵间作的水分效应 黄摇 伟,张俊花,李文红,等 (4072)……………………………
专论与综述
鸟类分子系统地理学研究进展 董摇 路,张雁云 (4082)…………………………………………………………
自然保护区空间特征和地块最优化选择方法 王宜成 (4094)……………………………………………………
人类活动是导致生物均质化的主要因素 陈国奇,强摇 胜 (4107)…………………………………………………
冬虫夏草发生的影响因子 张古忍,余俊锋,吴光国,等 (4117)……………………………………………………
自然湿地土壤产甲烷菌和甲烷氧化菌多样性的分子检测 佘晨兴,仝摇 川 (4126)………………………………
研究简报
塔里木河上游典型绿洲不同连作年限棉田土壤质量评价 贡摇 璐,张海峰,吕光辉,等 (4136)………………
高山森林凋落物分解过程中的微生物生物量动态 周晓庆,吴福忠,杨万勤,等 (4144)…………………………
生物结皮粗糙特征———以古尔班通古特沙漠为例 王雪芹,张元明,张伟民,等 (4153)…………………………
不同海拔茶园害虫、天敌种群及其群落结构差异 柯胜兵,党凤花,毕守东,等 (4161)…………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*306*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*33*
室室室室室室室室室室室室室室
2011鄄07
封面图说: 内地多呈灌木状的沙棘,在青藏高原就表现为高大的乔木,在拉萨河以及雅鲁藏布江沿岸常常可以看到高大的沙棘
林和沼泽塔头湿地相映成趣的美丽景观。
彩图提供: 陈建伟教授摇 国家林业局摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 31 卷第 14 期
2011 年 7 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 31,No. 14
Jul. ,2011
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家“十一五冶科技支撑计划项目(2009BADC6B001);国家自然科学基金项目(41072137);重点实验室项目(10501鄄192);中国科学院
武汉植物园科研启动项目(O754511C03)
收稿日期:2010鄄05鄄09; 摇 摇 修订日期:2010鄄09鄄16
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: qzhang@ wbgcas. cn
何文鸣,周杰,张昌盛,张全发.汉江上游金水河流域土壤常量元素迁移模式.生态学报,2011,31(14):4042鄄4055.
He W M, Zhou J, Zhang C S, Zhang Q F. Geochemical evolution processes of soil major elements in the forest鄄dominated Jinshui River Basin, the upper
Hanjiang River. Acta Ecologica Sinica,2011,31(14):4042鄄4055.
汉江上游金水河流域土壤常量元素迁移模式
何文鸣1,2,周摇 杰3,张昌盛2,3,张全发1,*
(1. 中国科学院武汉植物园 水生植物与流域生态重点实验室, 武汉摇 410074;
2. 中国科学院研究生院, 北京摇 100049;3. 中国科学院地球环境研究所, 西安摇 710075)
摘要:通过研究汉江上游金水河流域土壤无机物风化与有机物分解代谢相互关系,揭示研究流域尺度范围内常量元素的生物地
球化学循环和空间分异的主驱动因子。 通过野外调查与取样、实验室样品检测和空间模拟分析,得到以下的研究结果:(1)金
水河流域的土壤风化已基本完成早期阶段的去 Ca,Na风化阶段,进入 K风化阶段;(2)土壤风化内外因素(如,土壤母质、矿物
结构、温度、降水、风和重力等)作用下形成了明显的空间差异,流域内属于典型的林下有机质积聚过程,土壤矿物中的硅酸盐
矿物风化分解和淋溶作用较强;(3)土地利用方式改变了土壤有机质分布模式,不合理的人类活动造成农田耕作层和森林枯枝
落叶层的有机质减少,土壤腐殖酸的减少影响土壤矿物风化和元素地球化学行为,对农业持续发展形成负面的影响。 流域作为
南水北调中线水源地,保护森林植被及枯枝落叶层对土壤涵养水分有着重要意义。
关键词:土壤元素迁移;矿物风化;森林生态系统;汉江流域;金水河
Geochemical evolution processes of soil major elements in the forest鄄dominated
Jinshui River Basin, the upper Hanjiang River
HE Wenming1,2, ZHOU Jie3, ZHANG Changsheng2,3, ZHANG Quanfa1,*
1 Key Laboratory of Aquatic Botany and Watershed Ecology, Wuhan Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences, Moshan, Wuhan 410074, China
2 Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Institute of Earth Environment, Chinese Academy of Sciences, Xi忆an 710075, China
Abstract: The purpose of this study is to investigate geochemical process and driving forces of soil major chemical elements
in the forest鄄dominated Jinshui River basin, tributary of the upper Hanjiang River. We carry out investigations on soil major
chemical elements distribution and transport patterns and driving forces by integrated analysis of natural environmental
factors and human activities. In order to achieve these goals, we further employ efficient approaches including field
investigation, laboratory testing and GIS spatial simulation. Through this research work, following findings are achieved.
Firstly, general soil weathering process of Jinshui River Basin basically evolves from Ca, Na stages to K stage. Ca, Na
decreased rapidly, and silicate weathering process evolved gradually. Major ions of water are subject to carbonate
dissolution, about 2 / 3 of the soil in the basin are alkaline (pH>7) which provide good condition for mineralization of
organic nitrogen. Chemical index of alteration (CIA) gradually increase from south to north, initially decrease from east to
west and increase eventually. Predominant major elements in the upper stratum of soil are oxides of Si, Al, Fe and Ca,
which account for about 78. 1% of the total. Secondly, specific soil weathering process differs in spatial patterns and
elements transport which is driven by integrated interior forces ( e. g. , mineral materials) and external forces ( e. g. ,
temperature, precipitation, wind and the gravity) . Original mineral materials are changed into soils with different physical
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properties (soil texture, mechanical composition) and chemical components (organic matter) . Upstream original mineral
materials have been transported, accumulated and deposited in the downstream, which are driven by forces of gravity, water
transport, glacial effects, and wind. Key ecological factors of plant growth change greatly which are caused by integrated
environmental effects such as climatic conditions, sunlight, nutrients and soil biological characteristics. Organic matters
accumulate in forest covered belts of Jinshui River while inorganic weathering processes are dominated by decomposition and
eluviation of silicate minerals. In the vertical section, within all vegetation types, soil moisture storage capacity and
saturation decrease with an increase in depth. Forest soil has better conditions of physical properties and chemical
characteristics than those of wasteland and farmland. Mixed coniferous soil reserves the most water than other vegetation
types, followed by coniferous forest, chestnut forest and shrub. Thirdly, land use and cover is one of key contributors to
determine geochemical patterns of soil organic matters. Land use and cover types greatly impact on volumes of standing
deadwood, particulate organic carbon content and Na / K value. Soil particulate organic carbon and Na / K are in good
correlation, especially in dry land and bamboo areas. Intensity of mineral weathering process decreases with the decrease of
biomass which follows the sequences, dry land> bamboo> paddy soil> shrub> coniferous forest> mixed forest> deciduous
forest. Improper human activities decreased soil organic matters, and thus had negative impacts on agriculture. However, it
helps to prevent the loss of N, P if effective countermeasures are adopted to develop a vegetation buffer zone along
riversides, especially in residential areas. The overall investigation of this study suggests that protection of forestry
ecosystem and proper human activities are important for improvement of water quality and soil erosion.
Key Words: geochemical transport of soil chemical elements; soil weathering; forestry ecosystem; Hanjiang River Basin;
Jinshui River
土壤是植物所需营养物质的重要来源,影响着对大气 CO2的平衡,而且在全球气候变化中起到关键性作
用。 土壤矿物元素的空间分异对生态系统各要素的相互作用,对研究生态系统演化过程中物质的生物地球化
学循环规律有重要的意义[1]。
国内外针对土壤的发生过程及制约因素作了深入的研究。 研究表明:土壤的形成过程与土壤母质、气候
条件、生物过程、地形条件、发育阶段及人类活动有密切的关系[2]。 土壤发育过程中,各成土因素在土壤形成
中相互影响,使得土壤的发育条件表现出多样性和复杂性[3]。 土壤母质是土壤形成的物质基础,影响到土壤
矿物的迁移转化过程,次生矿物及质地的形成。 研究表明:植物体内硅同位素信号可以表征土壤风化程
度[4],模拟风化条件下发现从枯枝落叶分解释放硫酸氢盐养分[5]。 利用结合菌演化和功能反映生物风化和
长期的碳循环是当前的发展趋势[6],Robert在土壤和沉积物中采集到微生物有机营养还原性酶[7]。 气候因素
直接影响土壤的水、热状况,决定了土壤中所有的物理、化学和生物的作用机理和作用结果,影响土壤形成过
程的方向和强度[8]。 植物、土壤微生物和土壤动物在内的生物因素,是土壤有机质的制造者和分解者,是促
进土壤发生发展的最活跃因素[9鄄10];研究表明落叶松腐殖质层微生物生物量碳、氮含量均高于矿化层[11]。 地
形通过其他成土因素对土壤起作用,其作用是引起地表物质与能量的再分配,提供土壤和环境之间进行物质
和能量交换的一个条件[12]。 母质、气候、生物、地形等因素在土壤形成过程中的作用强度,均随着土壤年龄的
增长而加深[13]。 人类活动不仅可以改变土壤形成的自然环境条件,还可以改变土壤的内在组成,加速土壤形
成过程,同时亦可改变其发展方向[14]。
长期以来,在定量地探讨土壤形成和发育过程及其影响因素等方面,取得了重要的研究成果。 土壤形态
特征反映了成土作用下成土母质发生的累积变化,根据土壤的形态特征,如土层厚度、土壤颜色、pH值、质地、
粘粒胶膜、板结性等,可以迅速地推断土壤发育的进程。 土壤电导率被用来考察土壤盐分,并成为成土阶段的
有效指标。 常量元素的含量与组成特征是土壤发育最常用的指标[15]。 这些元素在成土过程中因地球化学性
质的差异,使得 Ca、Mg、K、Na淋失迅速,Si淋失较慢,Fe相对富集的规律,元素的构成可作为土壤发育进程或
3404摇 14 期 摇 摇 摇 何文鸣摇 等:汉江上游金水河流域土壤常量元素迁移模式 摇
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岩石风化的化学指标,如土壤或粘粒的分子硅铝率、硅铁铝率等。 土壤化学风化淋溶系数、硅铝率、硅铝铁率
是定量反映区域环境质量变异的重要指标[16]。 土壤或粘粒铁铝氧化物和无定形硅是成土作用的主要产物,
因此土壤或粘粒中这几种氧化物不同化学形态的含量及其比例关系成为研究土壤发生发育的常用指标[17]。
同时,小流域综合评价指标体系要能够体现小流域的水土流失及其防治动态,及时跟踪小流域生态环境的变
化趋势,有效揭示社会、经济、人口和生态环境之间的相互关系和矛盾及原因[18]。
汉江上游的金水河流域是我国南水北调工程的重要水源地之一。 在全球气候变暖的背景下,人类活动也
日益增强,加剧了本地区流域生态系统的脆弱性,从一定程度上对南水北调中线工程的水资源安全构成了威
胁。 本研究以位于陕西省佛坪县境内金水河流域亚热带典型森林鄄农业生态系统临界带的土壤鄄植被系统为
研究对象,通过研究金水河流域土壤无机物风化与有机物分解代谢的相互关系,探讨土壤不同生态环境因子
作用下的空间分异;揭示流域尺度范围内常量元素的生物地球化学循环和空间分异的主驱动因子。
1摇 材料与方法
本研究中首先确定具有代表性(土壤类型、植被类型及地貌部位)的样点,在实验室用不同的方法对样品
的物理和化学特性(土壤容重、土壤 pH值、土壤电导率、土壤颗粒和机械组成、土壤全 K、Na、Ca、Mg、Fe、胡敏
酸和富里酸、土壤烧失量等)进行了有效的测定。 此外,收集了金水河流域土壤类型图。 最后基于经典数理
统计和地学空间插值方法探讨了金水河流域常量元素生物地球化学循环的空间分异规律。
1. 1摇 土壤剖面样品的采集
沿野外采样时根据土壤类型(黄棕壤、黄褐土、棕壤、白浆化棕壤、棕壤性土、暗棕壤、钙质粗骨土)和土地
利用(农田、旱耕地、山顶自然混合林、山腰自然混合林、山脚自然混合林、人工经济板栗林、山茱荑林)类型不
同分别采样;同时按海拔高度变化梯度在栗子坝、金水镇、大古坪、园滩坪、牛角坝、余家湾设置空间横断面采
集样品。 在枯枝落叶层样品采集完成后,在表土层 0—10cm 和 30—40cm 深度进行环刀采样,共采集土壤样
品 84 个。 同步进行地温计现场测定土壤温度和三合一园艺测量仪测定光照强度、pH 值、湿度的测定。 各采
样点的相对坐标采用差分 GPS定位技术确定。
1. 2摇 土壤样品的测定
(1)土壤质量含水量摇 在进入 40益烘箱内烘干前后用分别测定土壤质量、换算得到土壤质量含水量。
(2)土壤全 K、Na、Ca、Mg、Fe、Mn 通过 X 射线荧光光谱分析测定(Axios Advanced (pw4400)XRF(WD鄄
XRF),中国科学院地球环境研究所完成) 摇 所有表土及根据土壤层厚度采集部分淋溶层土壤样品在烘箱内
40益温度下烘干,玛瑙研钵研碎,过 200 目筛。 取 5g在 30Tf(37. 8MPa)的压强保压 2min压制成直径 32mm薄
片。 采用 Axios Advanced(pw4400)XRF(WD鄄XRF)愈射线荧光光谱分析常量、微量元素含量。 其中 Na、Mg、
Al、Si、Fe、Ca等含量为百分数(% )。
(3)土壤机械组成和颗粒有机物测定法(MPO法)测定摇 参照美国农业部(USDA)制分类,颗粒大小被分
为 3 级:砂粒(2. 0—0. 053mm)、粉粒(0. 053—0. 002mm)、黏粒(<0. 002mm)。 采用 Kettler等人提出测定土壤
颗粒分布方法进行粒度分析和土壤 POC的测定[19]。
(4)土壤烧失量(LOI)和腐殖酸的测定摇 烧失量测定时将样品先经 100益下烘干后称重,之后将样品放
入箱式电阻炉中控制温度 600益,时间为 6h,然后通过公式可计算出土壤烧失量[20]。 取 0. 5g 土壤样品分别
入浓度为 0. 1mol / L NaHCO3和 NaOH浸提腐殖酸。 室温静置过夜 2 d, 使溶液分层(上层为暗红色有黏性的
液体, 下层为土壤),小心吸取上层液,用滤纸过滤以后放入烧杯中。 取滤液调整 pH 值,滤液用 35%浓盐酸调
整 pH值为2。 室温静置过夜,混合液出现分层(腐植酸在酸性环境下沉淀,沉于下层),上清液透明。 弃上清后
在沉淀物中加入蒸馏水, 室温静置过夜。 如此反复洗涤腐植酸, 以除去其他离子(pH 值在 4 以上腐植酸开始溶
解,不形成分层),待不形成分层后,放入烘干箱内烘干(60—80 益)成粉末,滴入浓度为0. 1mol / L NaOH调节 pH
至 7,采用 Hittachi U鄄3900 Spectrophotometer测定腐殖酸浓度,换算成土壤中腐殖酸百分含量。
1. 3摇 风化作用的定量分析
为了揭示流域范围内的地球化学循环过程,本研究分析了常量元素的化学蚀变指数(CIA)、土壤烧失量
4404 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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(LOI)、钠钾比(Na / K)、硅铝率(SA)硅铝铁率(SAF)等。
(1)土壤烧失量(LOI)计算
P% =(G-B) / (G-A)伊100% (1)
式中,P为烧失量,G为坩埚重+100益下烘干样重,A为坩埚重,B为 600益下烘干样重+坩埚重。
(2)化学蚀变指数(CIA)计算摇 CIA 作为判断化学风化的指标,有效地指示了样品中长石风化成粘土矿
物的程度。 CIA与样品中粘土矿物 /长石比值呈正比,故可以很好地定量表示硅酸盐矿物的化学风化强度,化
学风化越强,则 CIA值越大[21]。 Nesbitt等人[22]提出 CIA指数以反映化学风化的程度:
CIA=[Al2O3 / (Al2O3+CaO*+K2O+Na2O)]伊100 (2)
式中,含量均为氧化物分子摩尔数,CaO*为硅酸盐矿物中的摩尔含量,去除碳酸盐和磷酸盐中的 CaO 含
量。 由于硅酸盐中的 CaO 与 Na2O 通常以 1 颐1 的比例存在,所以 S. M. McLennan 认为当 CaO 的摩尔数大于
NaO,可认为 nCaO* =nNa2O,而小于 Na2O时则 nCaO* =nCaO[23]。
(3)土壤可蚀性(K)摇 是表征土壤对降雨渗透能力以及其对降雨或径流剥蚀和搬运:
K= k1伊k2伊k3伊k4
k1 =0. 2+0. 3exp -0. 0256伊Sa 1-
Siæ
è
ç
ö
ø
÷
é
ë
êê
ù
û
úú100
k2 =
Si
Cl+
æ
è
ç
ö
ø
÷
Si
0. 3
k3 =1-
0. 25c
C+exp(3. 718-2. 947c)
K4 =1-
0. 7Sn
Sn+exp(-5. 509+22. 899Sn)
Sn=1- Sa
ì
î
í
ï
ï
ï
ï
ï
ï
ï
ï
ï
ï
ï
ï
ï
ï 100
(3)
敏感程度的一个综合指标,是土壤侵蚀预报模型中的必要参数。 国际上常用 K 值作为土壤可蚀性的度
量指标。 在具体的计算过程中,定义为单位降雨侵蚀力在坡长 22. 1m,坡度为 9%的标准小区上多年平均土
壤流失量[24],采用 EPIC模型中土壤 K值的算式(公式 3)。 式中,Sa 为砂粒(0. 05—2mm)的质量百分数,Si
为粉粒(0. 002—0. 05mm)的质量百分数,Cl为黏粒( <0. 002mm)的重量百分数,C 为百分数表示的土壤有机
碳含量,由有机质含量除以 1. 724 得到[25]。
1. 4摇 空间分析
对实验数据的统计分析,可以揭示数据内部潜在的联系。 本研究在进行实验数据分析时,采用 SPSS16 和
Excel软件对测定结果进行相关统计分析,以揭示各土壤化学元素在不同土层之间与不同地貌部位之间的差
异性及相关性。
地学空间统计学方法基于区域化随机变量,利用单变量或多变量之间空间结构的相关性,能够对变量进
行插值预测。 空间统计分析法中的反距离权重插值(IDW)是加权距离平均函数,对采样点进行线性的加权
来决定输出的栅格值,权重函数与待估点到样点的距离成反比,即随着距离增大,权重呈幂函数递减。
z =
移
n
i = 1
1
(di) pz(xi)
移
n
i = 1
1
(di) p
(4)
式中,z为待估计化学元素参数的栅格值,z(xi)为第 i( i=1, 2, …,n)个采样点的值,n为用于插值的采样
点个数,di为插值点到第 i个采样点的距离,p为距离的幂。 在采样点微小邻域内,即使给出不同的幂指数值,
结果的变化均比较小,变化比较大的地方出现在采样点值变化剧烈和频繁的区域,因此在实际插值过程中,幂
指数的选择应根据研究区域的具体情况确定,在插值点稀少或数据缺乏的地区,可以相应地提高 IDW的幂指
5404摇 14 期 摇 摇 摇 何文鸣摇 等:汉江上游金水河流域土壤常量元素迁移模式 摇
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数值以提高插值精度。 为消除样点数据不均匀分布的影响,可设置引入一个平滑参数,以保证插值运算时尽
可能不只有一个样点参与运算。 空间统计分析的变量具有某种空间自相关性的特征,因此从空间统计学角度
分析化学元素之间的空间差异性及相关性显得极其必要。 本研究通过地理信息系统 (GIS)空间反距离权重
插值(IDW),探讨了金水河流域常量元素的生物地球化学循环的空间分异规律。
2摇 研究区概况
汉江上游金水河流域(107毅39忆29义—107毅58忆29义E, 33毅15忆29义—33毅43忆17义N)位于陕西省佛坪县境内,属暖
温带气候,有显著的山地森林小区气候特征,成为特殊的亚热带北缘山地暖温带湿润季风气,属亚热带北缘山
地暖温带温润季风气候,冬无严寒,夏无酷暑,年平均气温 6—14益,无霜期 220d 左右,降水量 940mm。 按地
形可以划分为不同的 4 个自然区,中山陡坡、低山谷坡、中山沟谷、低山河谷。 据查共有 7 个土类,15 个亚类,
27 个土属,土壤类型包括:黄棕壤、黄褐土、棕壤、暗棕壤、白浆化棕壤、棕壤性土、钙质粗骨土。 其中黄棕壤和
棕壤面积占总土壤面积的 91. 9% 。 据 2000 年遥感图片分析,植被面积占流域面积的 96. 4% 。 其中针阔混交
林面积占植被面积的 49. 0% ,阔叶林面积占 21. 1% ,高山箭竹灌丛占 20. 3% ,针叶林面积占 0. 9% [26]。
图 1摇 金水河流域概况图
Fig. 1摇 Sketch map of the Jinshui River Basin
3摇 分析与讨论
3. 1摇 土壤风化阶段的特征分析
地球化学元素的迁移在土壤形成的不同阶段具有不同的表现特征。 由各环境因素综合作用下的土壤风
化过程引起地表化学元素的重新分配,进而直接影响了区域生态系统的物质循环与生态安全。 为考察金水河
流域土壤风化的主要特征,本研究结合了流域地貌特征、土壤类型、土地覆盖与利用等资料,从物理风化和化
6404 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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学风化两方面进行分析。 主要通过常量元素含量、土壤矿物组成(A鄄mCaO+mNa2O鄄K)、化学风化参数、Na / K
关系图等指标进行考察。
对常量元素的统计分析表明,流域内绝大部分常量元素的地球化学行为表现为迁移淋失。 如图 2 所示,
在常量地球化学分布中,上覆地层化学元素组分主要由 Si、Al、Fe 和 Ca 等 4 种元素的氧化物组成,其平均含
量的总和为 78. 1% ;前 3 种元素氧化物平均含量的总和仅为 75. 9% ,Si 元素氧化物的平均百分含量
39郾 19%—63. 58% ,Al 元素氧化物的平均百分含量 11. 68. 6%—21. 242% ,Fe 元素氧化物的平均百分含量
2郾 17%—8. 14% ;Ca元素氧化物的平均百分含量 0. 6%—12. 2% 。 流域内土壤化学元素的活动性由强到弱依
次为:Na+>Ca2+>Mg2+>K+>Fe2+>Si2+>Al3+>Fe3+。 据同期金水河水质分析结果可知,阳离子以 Ca2+为主,K+离
子有增加的趋势;而阴离子主要为 HCO-3,阴阳离子含量顺序为 HCO-3 >SO2-4 >Cl-, Ca2+>Na+>Mg2+>K+。
图 2摇 金水河流域常量元素含量
Fig. 2摇 Major elements distribution of the Jinshui River Basin
通过对流域内土壤化学风化参数(CIA 与 Na / K)的计算分析表明,土壤化学风化完成早期阶段的去 Ca、
Na风化,已经进入了 K风化阶段。 从图 3 与图 4 金水河流域土壤化学风化参数 CIA与 Na / K比关系图来看,
该流域 CIA值介于 55—75 之间,反映温暖、湿润条件下中等的化学风化程度;且主要化学成分为 SiO2、A12O3
图 3摇 金水河流域土壤化学风化(CIA鄄Na / K)趋势
摇 Fig. 3 摇 Identify soil chemical weathering of the Jinshui River
Basin (CIA鄄Na / K)
图 4摇 金水河流域的土壤矿物组成(A鄄mCaO+mNa2O鄄K)
摇 Fig. 4 摇 Soil particle components of the Jinshui River Basin (A鄄
mCaO+mNa2O鄄K)
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和 TFe2O3,三者平均含量之和达 85%左右。 根据 Nesbitt等提出的化学风化过程阶段性划分阶段[27],结合图
3 分析结果可知,金水河流域的土壤化学风化过程既发生了显著脱 Ca、Na 的分异变化,也出现了一定程度的
K元素迁移淋失和初步的 Si元素流失。
从流域范围内土壤矿物组成来看,自北向南由上游到下游土壤颗粒呈现变细的趋势。 上游石英、长石逐
渐减少,云母、角闪石增多,SiO2含量越来越少,而 P2O3以及 CaO、Na2O 等含量中游越来越多。 强表生活动性
的组分,如 CaO、Na2O等未曾经历活化迁移重分配而在剖面上部的含量高于下部。 在中游风化粘土层下部与
半风化岩石上部具有 Fe、Al元素的富集带,K、Mg元素的变化由于交代作用等因素而变得复杂。 风化作用在
很大程度上受长石蚀变作用的控制,在海拔 1200m以上的冷湿针叶林生物气候条件下,土壤发生铁铝通过配
位反应而迁移。 流域范围内土壤矿物风化系数 CIA来看,从南到北逐渐增大,从东到西先减小后增大;土壤矿
物常量元素总量从南到北先增加后减少,从东到西先增大后减小。
通过对常量元素含量、土壤矿物组成(A鄄mCaO+mNa2O鄄K)、化学风化参数、Na / K 关系等指标的分析可
知,金水河流域的土壤风化已基本完成早期阶段的去 Ca,Na 风化阶段,进入 K 风化阶段,其常量地球化学元
素 Ca、Na含量迅速减少。 河水中常量离子主要来自于岩石的风化并受到碳酸盐类溶解的控制,硅酸盐类的
风化过程逐渐加强,常量离子浓度将处于较高的水平,这种趋势将随着全球变化背景下极端水热条件的加强。
同时研究发现流域内土壤 pH值范围为 6. 56—8. 08,约占三分二的土壤呈碱性(pH>7),随深度变化不大,有
利于有机氮的矿化作用。
3. 2摇 土壤化学元素迁移的空间分异
流域生态系统内的土壤化学元素的迁移是维系有机界与无机界联系的纽带,对生态系统内的物质循环与
能量流动有重要的影响。 土壤在形成与发育过程中,受不同环境因子的影响会形成了不同的分异特征。 为分
析金水河流域内土壤化学元素的空间分异规律,本研究主要从土壤的可蚀性(K 值)、硅铝率(SA)、硅铝铁率
(SAF)、化学蚀变指数(CIA)风化淋溶系数(BA)等指标进行分析,以揭示金水河流域内土壤形成发育过程的
水平分异特征、淋溶特征和土壤可蚀性等特征。 区域盐份迁移的形式从空间来看,大致可分为平面方向与垂
直方向两类。 从盐份来源的地质背景和地貌背景来看,地下水从山体渗滤到平原盆地流动过程中,不断搬运
着长期风化剥蚀的第三纪岩盐,不断淋溶过滤携带着土体内的盐份,进行横向迁移;从矿物盐份形成的气候背
景和土壤背景来看,由蒸发沉积与灌溉淋洗而产生盐份的垂向迁移。
由图 5 可知,金水河流域土壤矿物中的硅酸盐矿物风化分解和淋溶作用较强。 在水平方向和垂直方向
上,硅铝率(SA)和硅铝铁率(SAF)数值都偏低,表明土壤矿物中的硅酸盐矿物风化分解和淋溶作用较强。 结
合本流域的降水、CIA及地貌特点可知,季节性强降水造成的侵蚀,使得土壤的风化淋溶度较强。 在不同土壤
类型上,SA、SAF和 BA指标也表现出明显的分异特点,即:钙质粗骨土的风化淋溶度略强于暗棕壤土壤、白浆
褐棕壤。 在同一土壤类型的垂直剖面上,随土壤深度的增加 SA和 SAF呈现下降的趋势。 从图 6 可知,铁 /铝
氧化物、SiO2、氧化铝在表土与淋溶层差值有明显的差异。 在成土过程中,土壤中形成了 Fe,Al 聚积、粘粒的
移动不均的现象同时土壤侵蚀强烈影响土壤的组成。 从图 7 可见,流域内土壤形成过程从颗粒机械组成上属
于中等变异强度。 该图根据土壤机械组成计算得到的土壤 K 值分布表明,K 值的平均值为 0. 16,变化范围
0郾 008—0. 26,变异系数 0. 30,属于中等变异强度。 同时,不同植被类型土壤表层 0—10cm中 K 值的大小顺序
为:滑坡裸露地>山顶混合林>人工经济用地>旱耕地>山茱荑林>水稻田>山腰混合林>刚竹林> 山脚混合林及
灌丛。 这说明植被能改善土壤质量,提高土壤抗侵蚀能力,减轻土壤侵蚀强度。
通过对金水河流域土壤风化指标的分析可知,不同的土壤风化指标表现出不同的分异特点,并表现出明
显的相关性:正相关的有,烧失量与含水率相关系数为 0. 39;腐殖酸和烧失量相关系数为 0. 32;腐殖酸和含水
率 0. 34。 腐殖酸和 pH值为负相关。 同时,pH值、SA、SAF、CIA 等指标上表现出典型的弱分异型(Cv<0. 2);
直径在 0. 053mm+mNa2O、粉粒、黏粒百分含量、R>0. 5 砂粒为强分异型(Cv>0. 5);Ca / Na(Cv= 1. 22)、颗粒有机质(Cv = 1. 46)
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图 5摇 金水河流域土壤风化的水平分异特征
Fig. 5摇 Spatial distribution of soil chemical weathering of the Jinshui River Basin
为极强分异型。 钙质粗骨土的 LOI、腐殖酸含量明显偏低。 由此可见,土壤粒径越小,表面积越大,含水率越
高,风化作用越强烈;颗粒有机质含量越大,含水率越高,腐殖酸含量发生明显分异。
以上分析表明,流域内土壤风化在区域母质、气候(温度、降水、风)和重力等内外力因素下形成了明显的
空间,具有不同的土壤的质地(矿物组成)及风化、机械组成、有机质含量及土地利用等分异特点。 上游原生
母质在重力作用、流水搬运作用、冰蚀作用、和风力搬运作用而被迁移并沉积,从而累积了下游迁移母质的形
成。 在不同环境要素组合背景下,流域范围内微地貌的改变引起植物生长的关键因子水热条件、光照、养分改
变及土壤生物特性引起植被分布格局改变。 在垂直剖面上,各种植被类型坡地土壤含水量和饱和蓄水量随土
壤深度的增加基本呈递减趋势。 林地土壤植被的适生性和有机质等理化特征均优于荒坡和坡耕地;针阔混交
林土壤含水量最大,涵养水分能力优于其它植被类型;在涵养水源方面,针阔混交林最好,其次是针叶林、板栗
林、灌木林。 林地土壤贮蓄水分和调节水分的潜在能力明显高于坡耕地和荒坡。
3. 3摇 环境因子相关性分析
金水河流域不同土壤类型的立地条件存在较大差异,为此本研究拟通过不同植被类型(以枯枝落叶现存
量为指标)与土壤参数进行相关性分析,以考察流域范围内不同植被类型对土壤水热环境以及元素风化所产
生的影响(表 1—表 2)。
分析表明,不同植被类型对土壤水热环境以及元素风化有着重要的影响。 枯枝落叶现存量与土壤矿物风
化趋势存在明显的相关性,如,增加枯枝落叶现存量,有效地减少了土壤侵蚀。 植被类型明显影响枯枝落叶现
存量、颗粒有机碳含量及 Na / K值;土壤颗粒有机碳与 Na / K值有很好相关性,旱地和箭竹林的显著高于其它
植被类型。 在不同的植被类型中,土壤矿物风化趋势明显表现为,旱地>箭竹>水稻土>灌丛>针叶林>混交林
>阔叶林;枯枝落叶现存量发生明显变化,混交林>灌丛>水稻>箭竹>阔叶林>旱地(混交林、灌丛显著大于其
它)。 枯枝落叶现存量越大,土壤矿物常量元素总质量越大,土壤可侵蚀可能性越小。 如,土壤腐殖酸含量与
CIA相关系数为 0. 90,与颗粒有机碳相关系数为-0. 85,与风化系数 BA的相关系数为-0. 90,与 Na / K值相关
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图 6摇 金水河流域土壤矿物组成(%)与侵蚀分布
Fig. 6摇 Spatial distribution of mineral components and soil erosion index of the Jinshui River Basin
系数为-0. 80,与 CaO+Na2O物质的量相关系数为-0. 90。 土壤颗粒有机碳与 K值(EPIC) 相关系数为-0. 93,
与 CIA相关系数为-0. 96,土壤颗粒有机碳含量越高,土壤的可蚀性和土壤风化程度越低,即增加土壤颗粒有
机碳有利于水土保持。
常量元素各环境因子(植被类型、土地利用方式、土壤类型和地形地貌)的相关性分析表明:土壤矿物风
化与土壤机械组成,土地利用方式、植被类型与土壤矿物组成都是作用与反作用的过程;而土壤机械组成土地
利用方式、土壤类型和地形地貌密切相关;有机质、LOI、 P颗粒有机碳和 P腐殖酸与土壤利用类型密切相关。 如,土壤
含水率与烧失量(LOI)相关系数为 0. 71,腐殖酸百分含量相关系数为 0. 97,风化系数 CIA 相关系数为 0. 88,
土壤含水率与土壤有机含量和土壤矿物风化呈高度正相关系;而含水率与风化系数 BA 相关系数为-0. 86,
CaO+Na2O物质的量呈负相关系。 枯枝落叶现存量与 EPIC的 K值相关系数为 0. 82,常量元素总质量相关系
数为 0. 83。 金水河流域内土壤各元素含量的变异系数值(Cv)都非常低,Si、Al、K、Fe 表现为弱分异型(Cv<
0郾 2),主要影响因素为植被类型;Mg为中分异型(0. 2式;Ca、Na为强分异型(Cv>0. 5),结合现场调查记录来看,变异系数明显的区域土壤母质大都是迁移母质,主
要影响因素为土壤类型和地形坡向。 由此可见,流域内土壤绝大部分常量元素地球化学行为表现出明显的迁
移淋失特点。
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表 1摇 不同植被类型对土壤水热环境以及元素风化的影响
Table 1摇 Land cover types impacts on soil characteristics and weathering parameters
土壤参数 Soil parameter
植被类型 Land cover
灌丛
Shrub
旱地
Dryland
滑坡
Landslide
混交林
Mixed
forest
箭竹
Bamboo
阔叶林
Broadleaf
forest
水稻土
Paddy
soil
针叶林
Coniferous
forest
含水率 Water content / % 0. 19 0. 18 0. 20 0. 18 0. 18 0. 20 0. 19 0. 19
枯枝落叶现存量
Standing deadwood / (g / m2)
239. 71 204. 00 - 255. 22 213. 64 211. 59 221. 11 216. 35
烧失量 Loss on ignition (LOI) / % 7. 21 6. 91 7. 13 7. 08 6. 98 7. 10 7. 04 7. 07
腐殖酸 Humic acid / % 0. 40 0. 37 0. 41 0. 39 0. 38 0. 41 0. 39 0. 40
颗粒有机碳 Particulate organic carbon / % 0. 93 1. 12 0. 93 0. 94 1. 05 0. 95 1. 00 0. 97
K值(EPIC)K value (EPIC) 0. 16 0. 15 0. 16 0. 16 0. 15 0. 16 0. 15 0. 16
硅铝率 (SA)Silica鄄Alumina ratio 6. 39 6. 29 6. 19 6. 30 6. 34 6. 23 6. 27 6. 25
硅铝铁率 (SAF)Silica sesquioxide ratio 5. 30 5. 21 5. 14 5. 24 5. 25 5. 17 5. 20 5. 18
风化系数(BA)Weathering index 1. 04 1. 11 1. 01 1. 02 1. 09 1. 02 1. 05 1. 04
Ca / Na比 Ratio of Ca / Na 0. 88 0. 87 0. 90 0. 91 0. 88 0. 90 0. 89 0. 90
化学蚀变指数
Chemical index of alteration (CIA) 61. 39 59. 04 62. 44 61. 80 59. 65 61. 95 60. 98 61. 46
Na / K比 Ratio of Na / K 1. 46 1. 60 1. 46 1. 45 1. 54 1. 47 1. 51 1. 49
CaO+Na2O含量 Content of CaO+Na2O / % 0. 07 0. 08 0. 07 0. 07 0. 08 0. 07 0. 07 0. 07
常量元素总量 Total of major elements 78. 02 77. 59 78. 73 77. 87 77. 48 79. 06 76. 51 80. 92
表 2摇 土壤水热环境以及元素风化因子的相关分析
Table 2摇 Correlation analysis on soil characteristics and weathering parameters
土壤参数
Soil parameter
烧失量
Loss on
ignition
(LOI)
腐殖酸
Humic
acid / %
颗粒有机碳
Particulate
organic
carbon
K值
K value
(EPIC)
硅铝铁率
Silica
sesquioxide
Ratio
(SAF)
风化系数
Weathering
index
(BA)
Ca / Na
蚀变指数
Chemical
index of
alteration
(CIA)
Na / K CaO+Na2O
常量元
素总量
Total of
major
elements
含水率 Water content 0. 71* 0. 97** -0. 77* -0. 86** 0. 88** -0. 84**
枯枝落叶现存量
Standing deadwood 0. 82
* 0. 83*
烧失量
Loss on Ignition (LOI) 0. 79
* -0. 92** 0. 88** -0. 84** 0. 83* -0. 90** -0. 90**
腐殖酸
Humic acid (% ) -0. 85
** -0. 90** 0. 90** -0. 80* -0. 90**
颗粒有机碳
Particulate organic carbon -0. 93
** 0. 97** -0. 74* -0. 96** 0. 99** 0. 99**
K值 K value (EPIC) -0. 81* 0. 79* -0. 95** -0. 87**
硅铝率
Silica鄄Alumina ratio (SA) 0. 99
**
风化系数
Weathering index (BA) -0. 83
* -0. 99** 0. 95** 0. 99**
Ca / Na 0. 82* -0. 76* -0. 76*
化学蚀变指数
Chemical index
of alteration (CIA)
-0. 94** -0. 98**
Na / K 0. 98**
摇 摇 相关性显著性水平:*,0. 05; **,0. 01
3. 4摇 土壤元素迁移的影响因素分析
在流域范围内,成壤作用过程中的物质循环(岩石风化、分化产物的淋溶、搬运、堆积)与生物小循环(植
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图 7摇 金水河流域土壤机械组成
Fig. 7摇 Soil particle components of the Jinshui River Basin
物营养元素在生物体与土壤之间的循环,如,吸收、固定、释放)密切联系。 根据成土条件、有机质及其分解与
积累过程分析,金水河流域属于林下有机质积聚过程。 暖湿气候条件下成壤作用较强,地表植被发育,有机质
累积增加。 在木本和草本植被下,土体上部有机质增加的过程。 流域内土壤质量含水率平均值为 0. 16,变异
系数为 0. 37。 土壤颗粒可用水在田间保水量(104—2伊104Pa)和永久萎蔫系数(15伊105Pa)之间,有利于灌丛
生长。 土壤水溶解可溶盐和组成土壤溶液的一定的有机组分。 这些土壤溶液作为一种培养体对于植物土壤
pH值是土壤氧化还原条件。 温度、水分、通气性、植物残体特性、pH 影响有机质的转化。 腐质酸分子带净负
电荷,腐质酸具有亲水性,增加土壤腐殖质有利于涵养水分。 同时作为脱粒的土壤需要有引起土壤聚敛的因
素,如 Ca2+、Fe3+等高价阳离子,需要丰富的有机质,腐殖质作为胶结剂,参与土壤颗粒的团聚。 再加上植物根
系对土壤的穿插、挤压或微生物活动,土壤的干湿交替和熔融交替都有利于土壤良好结构的形成。 可提高土
壤保水、保肥能力、并有抗暴雨侵蚀,防止水土流失的能力。 腐殖酸和土壤中金属离子形成稳定络合态而影响
土壤的化学行为,进而影响土壤的生物学特性。
从图 8 金水河流域土壤腐殖酸和 LOI空间分异来看,金水镇、牛角坝、滩背、周家台、刘家庄、二里滩、栗子
坝、阴湾等地人类活动强烈的区域,土壤腐殖酸和有机质明显减少。 根据图 9、10 可知,流域内的 LOI 质量百
分含量变化 2. 08%—14. 76% ,Cv 为 0. 43;腐殖酸百分含量质量百分含量变化 0. 09%—1. 12% ,Cv 为 0. 46。
金水河流域土壤有机物和土壤含水率曲线变化趋势及它们的正相关性具有很好的一致性。
在中等水热条件下,有机质积累影响岩石的风化过程、地貌形态及生物的活动,间接影响土壤的形成和发
育。 土壤质量含水量、LOI、POC、腐殖酸、Na / K比为中分异型(0. 2型。 研究结果表明,农田中常量元素 Al、Fe、K、Na、Ca在 0—20cm与 20—40cm的含量差异最小,随后依次为:
旱耕地、高山箭竹灌丛、林地(混合林<人工林)。 有机质含量的变化为:针阔混交林 >灌木林>针叶林>板栗林
>坡耕地>荒坡。 说明在相同物候下,土壤类型、地貌和组成影响土壤质量含水量,土壤矿物分异和人类活动
引起植被递变导致对土壤有机质的含量为极强分异型。 而土壤腐殖酸有强大的吸水能力,该流域作为南水北
调中线水源地,保护森林植被及枯枝落叶层对土壤涵养水分有着重要意义。
以上研究表明,人类活动造成农田耕作层和森林枯枝落叶层的有机质减少,同时化学风化中间产物金属
氧化物、氢氧化物和氢氧化合物等的结合直接或间接地改变了流域内的土壤化学特性,对农业持续发展形成
负面的影响。
2504 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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图 8摇 金水河流域土壤 POC、腐殖酸和 LOI空间分析
Fig. 8摇 Spatial distribution of POC, humic acid and LOI of the Jinshui River Basin
图 9摇 金水河流域土壤有机物和土壤含水率
Fig. 9摇 Soil organic matter and moisture of the Jinshui River Basin
4摇 结论与讨论
本研通过野外调查与取样、实验室样品检测和空间模拟分析等方法,结合流域地貌特征、土壤类型、土地
覆盖与利用等资料,从物理风化和化学风化两方面分析了汉江上游金水河流域土壤无机物风化与有机物分解
代谢相互关系。 主要通过常量元素含量、土壤矿物组成(A鄄mCaO+mNa2O鄄K)、化学风化参数、Na / K 关系图等
指标进行考察,揭示了流域尺度范围内常量元素的生物地球化学循环和空间分异的主驱动因子。
通过研究分析得到了以下的研究结论:(1)金水河流域的土壤风化已基本完成早期阶段的去 Ca,Na 风化
阶段,进入 K风化阶段。 从流域范围内土壤矿物组成来看,自北向南由上游到下游土壤颗粒呈现变细的趋
势。 对常量元素的统计分析表明,流域内绝大部分常量元素的地球化学行为表现为迁移淋失。 (2)土壤风化
在气候(温度、降水、风)和重力等外力因素下形成了明显的空间差异,具有不同的土壤的质地(矿物组成)及
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风化、机械组成、有机质含量及土地利用等分异特点。 在流域范围内,成壤作用过程中的物质循环(岩石风
化、分化产物的淋溶、搬运、堆积)与生物小循环(植物营养元素在生物体与土壤之间的循环,如,吸收、固定、
释放)密切联系。 根据成土条件、有机质及其分解与积累过程分析,金水河流域属于林下有机质积聚过程。
金水河流域土壤矿物中的硅酸盐矿物风化分解和淋溶作用较强。 (3)土地利用方式改变了土壤有机质分布
模式,不合理的人类活动造成农田耕作层和森林枯枝落叶层的有机质减少,对农业持续发展形成负面的影响。
流域作为南水北调中线水源地,保护森林植被及枯枝落叶层对土壤涵养水分有着重要意义。
流域范围内常量元素的生物地球化学循环和空间分异是在自然环境各因子之间以及人类活动的相互作
用下形成的。 自然环境因子是控制汉江上游金水河流域土壤常量元素迁移模式的主要因素。 土壤的质地
(矿物组成)及风化、机械组成、有机质含量、土地利用等不同程度的耦合,在流域范围内微地貌的改变引起植
物生长的关键因子水热条件、光照、养分改变及土壤生物特性引起植被分布格局改变。 植被分布格局改变直
接或间接影响生态系统格局与安全;同时在全球气候变暖的背景下,土壤的荒漠,极端气候(季节性强降水)
多次诱发地质灾害(滑坡、泥石流);加剧了本区域生态系统的脆弱性,从一定程度上对南水北调中线工程的
水资源安全构成了威胁。
人类活动改变了土壤常量元素迁移过程。 土地利用方式改变了土壤有机质分布模式,不合理的人类活动
造成农田耕作层和森林枯枝落叶层的有机质减少,对农业持续发展形成负面的影响。 流域作为南水北调中线
水源地,保护森林植被及枯枝落叶层对土壤涵养水分有着重要意义[28],因此必须减少不合理的人为活动,以
保护森林枯枝落叶层,增加土壤腐殖质以涵养水分。 此外,金水河流域应在金水河沿岸设置合理的植被缓冲
带,特别是在居民区距离较近的区域增加草地植被,减少 N、P流失量。
山地丘陵地区影响土壤化学元素空间变异的因素复杂,在利用空间插值法进行插值时,除了单纯考虑样
点数学空间插值影响外,还有待于进一步研究结合具体地貌影响的土壤化学元素空间变异的其他因素来改进
插值方法,从而获取更为精确的土壤化学元素空间分布图。
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5504摇 14 期 摇 摇 摇 何文鸣摇 等:汉江上游金水河流域土壤常量元素迁移模式 摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 31,No. 14 July,2011(Semimonthly)
CONTENTS
The sensitivity of Xiamen忆s three industrial sectors to land use changes HUANG Jing, CUI Shenghui, LI Fangyi, et al (3863)……
Desertification and change of landscape pattern in the Source Region of Yellow River
HU Guangyin, DONG Zhibao, LU Junfeng, et al (3872)
…………………………………………………
…………………………………………………………………………
Comparison of ecological significance of landscape diversity changes in karst mountains: a case study of 4 typical karst area in
Guizhou Province LUO Guangjie, LI Yangbing,WANG Shijie,et al (3882)………………………………………………………
Analysis on urban heat island effect based on the dynamics of urban surface biophysical descriptors XU Hanqiu (3890)……………
Primary exploration on the ecological land use classification in Beijing TANG Xiumei,CHEN Baiming,LU Qingbin,et al (3902)……
Changes of spectral reflectance of Pinus koraiensis and Abies nephrolepis along altitudinal gradients in Changbai Mountain
FAN Xiuhua, LIU Weiguo, LU Wenmin, et al (3910)
……………
……………………………………………………………………………
Biomass allocation patterns and allometric models of Abies nephrolepis Maxim
WANG Jinsong, ZHANG Chunyu, FAN Xiuhua, et al (3918)
…………………………………………………………
……………………………………………………………………
Niche analysis of dominant species of macrobenthic community at a tidal flat of Yushan Island
JIAO Haifeng, SHI Huixiong, YOU Zhongjie, et al (3928)
………………………………………
………………………………………………………………………
The influence of different food qualities on the energy budget and digestive tract morphology of Tree Sparrows passer montanus
YANG Zhihong, SHAO Shuli (3937)
………
………………………………………………………………………………………………
The response of ecosystem service values to ambient environment and its spatial scales in typical karst areas of northwest Guangxi,
China ZHANG Mingyang, WANG Kelin,LIU Huiyu,et al (3947)…………………………………………………………………
Root morphology characteristics under alternate furrow irrigation LI Caixia, SUN Jingsheng, ZHOU Xinguo, et al (3956)……………
Allelopathy of the root exudates from different resistant eggplants to verticillium wilt (Verticillium dahliae Kleb. )
ZHOU Baoli, CHEN Zhixia, DU Liang, et al (3964)
……………………
………………………………………………………………………………
Biological cycle and accumulation of lanthanum in the forage鄄mushroom鄄soil system
WENG Boqi,JIANG Zhaowei,WANG Yixiang, et al (3973)
……………………………………………………
………………………………………………………………………
Evaluation of soil loss and transportation load of adsorption N and P in Poyang Lake watershed
YU Jinxiang, ZHENG Bofu, LIU Yafei, et al (3980)
………………………………………
………………………………………………………………………………
Effects of soil resource availabilities on vertical distribution and dynamics of fine roots in a Caragana korshinskii plantation
SHI Jianwei, WANG Mengben, CHEN Jianwen,et al (3990)
…………
………………………………………………………………………
Effects of soil salinization on ammonia volatilization characteristics of urea and urea phosphate
LIANG Fei, TIAN Changyan (3999)
………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
Distribution of marine bacteria and their environmental factors in Xiangshan Bay
YANG Jifang,WANG Haili, CHEN Fusheng, et al (4007)
………………………………………………………
…………………………………………………………………………
Concentration of O3 at the atmospheric surface affects the changes characters of antioxidant enzyme activities in Triticum aestivum
WU Fangfang, ZHENG Youfei, WU Rongjun, et al (4019)
…
………………………………………………………………………
Effects of inhibitor and safener on enzyme activity and phenanthrene metabolism in root of tall fescue
GONG Shuaishuai, HAN Jin, GAO Yanzheng, et al (4027)
…………………………………
………………………………………………………………………
Screening of highly鄄effective rhizobial strains on Alfalfa (Medicago polymorpha) in soil
LIU Xiaoyun,GUO Zhenguo, LI Qiaoxian, et al (4034)
………………………………………………
……………………………………………………………………………
Geochemical evolution processes of soil major elements in the forest鄄dominated Jinshui River Basin, the upper Hanjiang River
HE Wenming, ZHOU Jie, ZHANG Changsheng, et al (4042)
………
……………………………………………………………………
Integrating geographic features and weather data for methodology of rasterizing spring maize growth stages
LIU Qin,YAN Changrong, MEI Xurong, et al (4056)
……………………………
………………………………………………………………………………
A model for predicting flowering date and external quality of cut tulip in solar greenhouse
LI Gang,CHEN Yaru,DAI Jianfeng,et al (4062)
……………………………………………
……………………………………………………………………………………
Moisture effect analysis of pumpkin and oil sunflower intercropping in semi鄄arid area of northwest Hebei Province
HUANG Wei,ZHANG Junhua,LI Wenhong,et al (4072)
……………………
…………………………………………………………………………
Review and Monograph
Theoretical backgrounds and recent advances in avian molecular phylogeography DONG Lu, ZHANG Yanyun (4082)………………
A review on spatial attributes of nature reserves and optimal site鄄selection methods WANG Yicheng (4094)…………………………
Human activities are the principle cause of biotic homogenization CHEN Guoqi, QIANG Sheng (4107)………………………………
Factors influencing the occurrence of Ophiocordyceps sinensis ZHANG Guren, YU Junfeng, WU Guangguo, et al (4117)……………
Molecular detection of diversity of methanogens and methanotrophs in natural wetland soil SHE Chenxing, TONG Chuan (4126)……
Scientific Note
Soil quality assessment of continuous cropping cotton fields for different years in a typical oasis in the upper reaches of the Tarim
River GONG Lu, ZHANG Haifeng, L譈 Guanghui, et al (4136)…………………………………………………………………
Dynamics of microbial biomass during litter decomposition in the alpine forest
ZHOU Xiaoqing, WU Fuzhong, YANG Wanqin, et al (4144)
…………………………………………………………
……………………………………………………………………
The aerodynamic roughness length of biologicalsoil crusts:a case study of Gurbantunggut Desert
WANG Xueqin, ZHANG Yuanming, ZHANG Weimin, et al (4153)
………………………………………
………………………………………………………………
Differences among population quantities and community structures of pests and their natural enemies in tea gardens of different
altitudes KE Shengbing, DANG Fenghua, BI Shoudong, et al (4161)……………………………………………………………
2009 年度生物学科总被引频次和影响因子前 10 名期刊绎
(源于 2010 年版 CSTPCD数据库)
排序
Order
期刊
Journal
总被引频次
Total citation
排序
Order
期刊
Journal
影响因子
Impact factor
1 生态学报 11764
2 应用生态学报 9430
3 植物生态学报 4384
4 西北植物学报 4177
5 生态学杂志 4048
6 植物生理学通讯 3362
7
JOURNAL OF INTEGRATIVE
PLANT BIOLOGY
3327
8 MOLECULAR PLANT 1788
9 水生生物学报 1773
10 遗传学报 1667
1 生态学报 1. 812
2 植物生态学报 1. 771
3 应用生态学报 1. 733
4 生物多样性 1. 553
5 生态学杂志 1. 396
6 西北植物学报 0. 986
7 兽类学报 0. 894
8 CELL RESEARCH 0. 873
9 植物学报 0. 841
10 植物研究 0. 809
摇 绎《生态学报》 2009 年在核心版的 1964 种科技期刊排序中总被引频次 11764 次,全国排名第 1; 影响因
子 1郾 812,全国排名第 14;第 1—9 届连续 9 年入围中国百种杰出学术期刊; 中国精品科技期刊
摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 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 31 卷摇 第 14 期摇 (2011 年 7 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
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(Semimonthly,Started in 1981)
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Vol郾 31摇 No郾 14摇 2011
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