河北省土壤有机质不同时空尺度空间格局与过程分析

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1、中图分类号：P28密级：公开UDC：900学校代码：10094硕士学位论文（学历硕士）河北省土壤有机质不同时空尺度空间格局与过程分析AnalysisofsoilorganicmatterindifferenttemporalandspatialscalesofspatialpatternandprocessinHebeiprovince研究生姓名：李蓬勃指导教师：徐东瑞副教授学科专业：地图学与地理信息系统研究方向：数字国土与区域规划论文开题日期：2014年9月12日二〇一五年三月二十日中图分类号：P28密级：公开UDC：900学校代码：1009

2、4硕士学位论文（学历硕士）河北省土壤有机质不同时空尺度空间格局与过程分析AnalysisofsoilorganicmatterindifferenttemporalandspatialscalesofspatialpatternandprocessinHebeiprovince研究生姓名：李蓬勃指导教师：徐东瑞副教授学科专业：地图学与地理信息系统研究方向：数字国土与区域规划论文开题日期：2014年9月12日学位论文原创性声明本人所提交的学位论文《河北省土壤有机质不同时空尺度空间格局与过程分析》，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的原创性成

3、果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研宄成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中标明。本声明的法律后果由本人承担。论文作者（签名）:指导教师确认（签名、年月日年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解河北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权河北师范大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在年解密后适用本授权书）论文作者（签名指导教师（签

4、名）.年月曰年月日摘要土壤有机质（SOM）是土壤的重要组成部分，包括了微生物及其生命活动的各种有机产物、动植物残体，是构成土壤复合胶体的核心物质。对土壤物理、化学和生物过程都具有重要的影响与作用。土壤有机质的变化对耕地质量有重要影响，也影响着种植业的可持续发展及粮食安全。从长远的意义看，对温室效应平衡和气候变化研究也具有一定的理论和实际意义。本文通过对不同尺度SOM时空耦合格局及格局与农业经济过程关系的研究，分析造成土壤有机质时空变化的主要驱动因素。利用空间预测模型，对未来土壤有机质变化情况进行模拟，并按空间分区提出SOM可持续管理的途径与对策

5、。本项研究对今后指导土壤质量提升工程，协调土壤肥力，优化农业种植结构和耕作制度，都具有一定的理论与实践意义。论文通过对河北省136个县（市）典型区耕地土壤的野外勘察、样品采集及室内分析测试，获取了2008年土壤有机质数据，利用全国第二次土壤普查数据提取了相应空间位置样点1980年的SOM；并参阅各种相关文献和统计年鉴，收集区域农业技术、经济数据资料。在ARCGIS、GS+、FRAGSTATS等软件的支持下，采用改进的克里格空间分布、空间聚类及逻辑斯蒂等空间统计与模拟方法，对河北省土壤机质不同时空尺度空间格局及格局与空间过程的关系进行了研究，其结

6、果如下：（1）采用BP神经网络对2008年野外实地采集的SOM样点和1980年空间对应样点进行插值加密，以增加空间分析的精度。在此基础上，通过多视角统计分析，得出2008年土壤有机质含量在整体上显著高于1980年。（2）运用地统计学方法对两个时期耕地样点土壤有机质进行空间模拟。分析得出1980年SOM空间变异性较大，2008年空间变异性小，表明当前SOM低值区提升显著，土壤理化性状得到改善。主要原因与近几十年来持续的中低产田改造、秸秆还田、增施有机肥有关，也与农田有机质提升工程实施力度不同造成的区域化变量随机性增加有关，还与土地利用政策与方式变

7、化有关。（3）利用改进克里格方法编制两个时期土壤有机质空间分布图，对不同时间尺度土壤有机质空间分布状态进行分析。总体上，北部坝上、西部太行山区及东部沿海地区SOM含量下降；石家庄西部，邢台，保定北部，唐山东部SOM含量上升。（4）通过空间运算编制了不同时空尺度SOM耦合变化分布图，经空间聚类得到20组具空间异质性的组合类型单元，利用格局指数对SOM时空耦合格局进行了空间分VI析，得出组合类型单元多样性和丰富度较好，边缘形状规则。并运用空间统计方法从小尺度上对20组空间聚类组合斑块及各斑块内部SOM空间异质性特征及空间过程进行了研究，得出SOM耦

8、合数据为正值的区域面积大于负值区，区域时空耦合变化总体为上升趋势。（5）通过统计年鉴和调查资料，获得1980年、2008年驱动土壤有机质变化的农业经济