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基于不同放牧策略对锡林郭勒草原土壤化学性质影响研究.pdf
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1、齐鲁工业大学学报第 卷 第 期 年 月出版 .:./.【数理与统计科学】基于不同放牧策略对锡林郭勒草原土壤化学性质影响研究赵琳琳张 楠张瀚青胡双霞王 岩李金红齐鲁工业大学(山东省科学院)数学与人工智能学部山东 济南 摘要:土壤有机碳()、土壤无机碳()和土壤碳氮比(/)是土壤的重要化学性质研究不同放牧策略对土壤化学性质的影响对于维持草原生态系统可持续发展有重要意义 以锡林郭勒草原为例分析不同放牧策略对土壤化学性质的影响取锡林郭勒草原某指定区域不同放牧策略下的土壤化学性质数据利用主成分分析中的因子分析法判断土壤各化学性质对环境影响的响应得出土壤有机碳、土壤无机碳和土壤碳氮比受环境影响较大的结论
2、采用时间序列方法中的 模型(整合移动平均自回归模型)预测放牧区的有机碳、无机碳、全氮含量给出相应的预测模型不同放牧策略对土壤有机碳含量影响的预测模型为()对土壤无机碳含量影响的预测模型为()对土壤碳氮比影响的预测模型为()关键词:土壤化学性质可持续发展主成分分析法 模型中图分类号:文献标志码:文章编号:()():()()(/).().()()().:收稿日期:网络出版时间:基金项目:山东省自然科学基金()国家自然科学基金()作者简介:赵琳琳硕士生研究方向:偏微分方程理论及应用通信作者:李金红教授研究方向:偏微分方程理论及应用.齐鲁工业大学学报 年第 期放牧优化是防止草原沙漠化的关键 过度放牧因
3、牲畜密度过大可能导致土壤裸露面积增大土体内水分相对运动受到不利影响使土壤盐碱化程度加重最终造成草原沙漠化而适当的放牧可增强草原土壤的化学性质促进草原生态系统的可持续发展针对不同放牧强度下土壤化学性质的影响有学者们做了如下的研究 奚小艳等指出用模型模拟结合观测实验数据进行放牧对草地生态系统影响的深入机理研究是未来的研究方向 赵美曼以苏尼特右旗荒漠草原为例测定不同放牧强度下的土壤理化特性阐明土壤可蚀性值对放牧强度的响应机制证实土壤理化特性空间分布呈较弱与中等程度空间自相关在不同放牧强度与区组间表现各异 许婷婷等以希拉穆仁草原为研究对象分析不同放牧强度下植物群落特征及不同深度土壤有机碳含量和密度变化
4、定量评估放牧对土壤有机碳的影响发现地上生物量的减少对土壤有机碳密度的影响相对较小土壤物理性质显著影响土壤有机碳密度的结论 于志慧等以希拉穆仁荒漠草原为研究对象分析 种放牧强度(无牧、轻度放牧、重度放牧)对 土壤有机碳、全氮、的影响 刻画土壤有机碳含量随放牧强度增大的变化趋势 马昕昕等以黄土高原水蚀风蚀交错区西部、中部、东部地区及水蚀区为研究对象刻画 个放牧强度下退耕草地 土层土壤有机碳储量的分布特征 对于若尔盖湿地不同放牧强度下的土壤化学性质李霞进行实地考察证实轻度放牧区土壤有机质、土壤全氮含量高于强度放牧区土壤全氮含量随放牧强度增加呈明显下降趋势 等收集卡廷加生物群落不同放牧强度下的土壤数据
5、表明基于微生物的技术可以减轻卡廷加生物群落的土壤退化 范春梅采用土壤各项指标对黄土高原丘陵沟壑区放牧林草地土壤抗蚀性能进行分析证实土壤的有机质、全氮、水解氮和全磷含量均随着放牧强度的增加而减少 杨晶晶以伊犁绢蒿荒漠为研究对象将游牧区与定居区土壤全氮、全磷、全钾、速效氮含量进行对比得出定居区土壤 高于游牧区土壤有机碳、速效磷、速效钾含量均为游牧区显著高于定居区的结论方倩等采用 分析和结构方程模型方法研究不同放牧强度对于高寒草地土壤理化性质的影响强度及环境因素对平均效应值的影响过程证实放牧增加草地土壤全碳含量显著降低土壤全钾、全氮和全磷含量建立不同放牧强度下对草原土壤化学性质影响的数学模型是学者关
6、注的重点 相较于机理分析模型经验预测模型包括神经网络模型等由于具有参数较少的特点在近十几年来已经被广泛应用在国内外的研究中 马秀枝等采用时间序列模型分析林火干扰对土壤化学性质的影响 黄子晨等采集浙东滨海围垦农田不同土壤深度土壤样品测定有机碳含量以未围垦的潮间带土壤作为对照分析不同围垦时期土壤碳库组分的含量变化特征及其与其它化学性质的关系得出随着围垦时间的增加 土层土壤中的可溶性有机碳均呈先减少后增加的趋势变化的结论 等使用基于前陆上暴露冰碛的时间序列分析土壤化学性质受鸟类运动的影响得知冰碛土壤的阳离子浓度随时间推移而增加表明鸟类运动可以增强土壤化学性质 等分析了水稻耕作系统和旱地种植耕作系统下
7、的犁层土壤主要化学性质研究土壤随开垦产生的时间序列描绘了土壤有机碳含量随时间的变化规律采用整合移动平均自回归模型给出土壤有机碳、土壤全氮、土壤碳氮比在放牧强度影响下随时间变化的数学预测模型具有一定的现实意义丰富了温带草原环境下不同放牧强度对于土壤湿度影响的研究不同放牧强度对土壤化学性质的影响.土壤化学性质循环过程土壤中各种物质和各项指标均是相互联系且相互作用 不同放牧强度下的牲畜数量不同牲畜对牧草地采食和践踏影响草地植被覆盖率进而影响土壤内有机碳含量 土壤有机氮作为土壤碳固机制的组成部分受到土壤有机碳的影响 土壤微生物也参与土壤碳循环中的几个重要循环过程如碳降解碳固定和甲烷代谢 落叶等凋零物降
8、解产生的有机碳也会对土壤的化学性质产生影响 土壤碳元素循环机制如图 所示 年第 期赵琳琳等:基于不同放牧策略对锡林郭勒草原土壤化学性质影响研究图 土壤化学元素循环模式.主成分分析法判断因子权重土壤化学性质包括众多性质如土壤有机碳、土壤无机碳、土壤全碳、全氮含量和土壤碳氮比等 为符合土壤内化学元素循环机制需对土壤化学性质做综合分析因此需用主成分分析法判断多种指标中的因子权重寻找主成分即寻找初始变量在各个主成分上的载荷 设代表放牧强度环境的 个放牧小区分别为设土壤有机碳、土壤全氮、土壤碳氮比、无机碳含量和土壤全碳分别为 设 在 上的载荷分别为 载荷为 个放牧小区相关矩阵的 个较大的特征值对应的特征
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