中国土壤有机质含量变异性与空间尺度的关系

第21卷第9期2006 年9月

1001-8166 09 文章编号：（2006）09-0965-

地球科学进展

ADVANCESIN EARTH SCIENCE

Vol .21　 No.9

Sep.， 2006

中国土壤有机质含量变异性与空间尺度的关系

吴乐知

1，2

，蔡祖聪

1

；（1．土壤与农业可持续发展国家重点实验室，中国科学院南京土壤研究所，江苏　南京　210008

2． 中国科学院研究生院，北京　100049）

摘　要：以中国土种志资料为基础，分析了土壤有机质含量变异与空间尺度的关系及土类内和土类间的变异程度，探讨了不同空间尺度单元下，土壤有机质平均含量与土壤性质的相关性。结果表明，以土壤剖面为单元，随着土壤剖面数的增加，土壤有机质含量的变异系数增大；行政区域尺度单元内部土壤有机质变异程度大于单元间土壤有机质含量的变异程度。以土壤分类单元为空间单元，土类内的有机质含量变异程度小于土类间的变异程度。随着统计单元空间尺度的增大，土壤有机质含量与土壤性质之间的相关性减弱。因此，采用网格法或行政区划分空间区域，获得空间区域单元内土壤有机质含量或贮量的精确估算需要较多的剖面，但外推至数据不足的空间区域时，估算的不确定较小；采用土壤分类单元为空间区域单元，结果则相反。关　键　词：土壤有机质；尺度；变异系数

S153.6　　　文献标识码：A中图分类号：

　　土壤有机质含量不仅是土壤肥力的重要指标，

Pg ，也是重要的碳库，全球土壤有机碳库约为1500

是，如果定义的区域内土壤有机碳含量变化很大，这样估算的结果可能具有很大的不确定性。

［Lam 等空间尺度具有明确的地学含义，

14］

是大气碳库的2倍，土壤有机碳库较小幅度的波动，将导致大气中CO2浓度较大幅度的变动，进而影响全球气候变化［

1～ ］4

定义

了4种与空间现象有关的尺度：制图或地图尺度、地理尺度、分辨率和运行尺度，而通常提及的是后面3种。尺度越大，空间范围越大，显示差异的主导因素也更概括抽象。对于任何一个自然环境的研究实体，尺度的变换都可能导致异质性的出现和消失［

15，16］

。由于土壤是高度不均一的历史

自然体，大尺度的土壤有机碳贮量估算仍然存在着很大的不确定性，如我国1m土壤深度的有机碳贮

Pg 到180量估算值从50

］［5～9Pg

。为了估算大尺度

的土壤有机碳贮量，往往将空间网格化或根据行政区域划分成若干单元，并假定网格内或行政区域内的土壤有机碳含量或密度均一，或取其平均值。网格或行政区域内的土壤有机碳含量或密度通常用实际测定数据，或用模型估算，比较成熟的模型如

DNDC 、CENTURY 、ROTHC 、

13 ］ CSOILN ［10～

。尺度效应是地理分异规律和地理综合规

律在时间和空间上的表现，随着尺度变大，研究对象内的综合性、概括性增强，研究对象之间的主导分异因子级别提高；随着尺度变小，研究对象内的分异性、多样性增强，研究对象之间的主导分异因子级别

［

降低

17，18］

。影响土。

壤有机质含量的因素很多，包括气候条件、地形状况、植被类型、土壤性状和利用管理状况等。不同的区域对应着各自不同的影响因素，导致不同的区域尺度下表现出不同的土壤有机碳含量变异格局。但

中国区域辽阔，空间跨度很大，本文以《中国土种志》数据为基础，按照典型县区、省、大区和全国这四种尺度以及各种土类两方面分析20世纪80年代中国土壤有机质含量的变异性，探索不同的空间

2006-01-13 ；2006-08-01.　收稿日期：修回日期：

*基金项目：2005 CB121101 国家重点基础研究发展计划项目“碳氮循环过程、协同转化机制与影响因素”（编号：）资助.E- mail lzhwu issas. ac. cn 　作者简介：吴乐知（1979-），男，安徽太湖县人，博士生，主要从事土壤环境和全球变化研究. ：＠

669

　　　　　　　　　　　　　　　　　地球科学进展　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第21卷

区域划分方式下，土壤有机质含量变异程度随区域尺度的增加而变化的规律，为确定土壤有机质贮量评估不确定性相对较小的空间区域划分方法提供依据。

辖市范围内土壤剖面数较多的一个县为典型县，然后按省（包括直辖市）、大区划分空间区域单元，逐级扩大空间尺度，将《中国土种志》提供的典型剖面分别归入所属空间区域单元，以剖面为统计单元，统计各空间区域单元内表层土壤有机质含量的算术平均值和变异系数，分析表层土壤有机质含量变异程度随空间尺度增大而变化的规律。分别以典型县区、省、大区为统计单元，以单元表层土壤有机质算术平均含量为该单元的表征值，统计全国同级空间单元之间土壤有机质含量的变异系数，分析空间区域单元之间土壤有机质含量的变异性随空间尺度增大而变化的规律。

1（）不同空间尺度下土壤有机质含量的变化程度。

1　土壤有机质含量变异程度与空间尺

度的关系

卷提供的24736 本文利用《中国土种志》1～

个典型剖面土壤有机质含量及其土壤性质的资料进行统计分析。土壤有机质含量最大值一般出现在表层，随深度增加而降低。表层土壤有机质含量的变化最明显，对外界环境条件变化的响应最直接。因此，本文仅对表层（相当于森林土壤的Ah层和其它土壤的A层）土壤有机质含量变异程度随空间尺度而变化的规律进行探讨。由于第二次土壤普查的采样并不按照各级行政区均匀布点，在县这一行政区中有效样本量相差很大，有些县区内采样点数达不到用于统计计算的要求。为此，本文选择各省和直

各典型县区内部，土壤有机质含量的变异系数

135％之间，变化于25％ ～平均为73％。以典型县

区表层土壤有机质平均含量进行算术平均，表层土

g / kg ，g /壤有机质平均含量为26.67 标准差为13.42

表1　各省以及典型县区土壤表层有机质含量及其变异系数

Table 1 Thesoilorganicmatter contentoftop soiland variation coefficientinprovince an ditsrepresentative county

第9期　　　　　　　　　　吴乐知等：中国土壤有机质含量变异性与空间尺度的关系　　　　　　　 679

kg，变异系数为50％。由此可以看出，以剖面为单

元，统计的典型县区土壤有机质含量平均变异系数（73％）大于以县区空间尺度为单元统计的变异系数（50％）。

在省级尺度下，黑龙江省土壤有机质含量最大，

平均为64.64g / kg ，山东省最小，平均为10.87g

/ kg （表1）。以剖面为统计单元，各省内土壤有机质含量的变异程度较大，最大值为180％，最小值为47％，平均为94％。以省为统计空间尺度单元，土壤有机质含量的变异系数为40％。同样，以剖面为统计单元获得的省级空间区域单元内部的土壤有机质含量变异程度大于省级空间尺度单元之间的变异系数。

根据《中国土种志》统计资料的分区，分别对华东、东北、华北、中南、西北、西南6个大区内所属各省的土壤有机质资料进行统计分析（表2）。以剖面为统计单元，各个大区土壤表层有机质含量最大值

为西南地区，平均为46.61g / kg ，最小值为华北地

区，平均为19.72g

/ kg 。各大区以剖面为统计单元的土壤有机质含量变异系数很大，平均达到112％。以各大区为统计单元，统计土壤有机质含量的平均

值为31.62g / kg ，变异系数为31％，远小于各大区

内部的变异系数。

表2　各大区土壤有机质含量与变异系数

T able2 　 Theorganicmatter contentoftopsoil and

v ariation coefficientineach region

地区剖面数

表层有机质均值（g / kg ）

标准差变异系数

华东地区

4612 8.002 1.250 .76 东北地区3643 9.355 7.781 .47 中南地区3712 9.812 1.990 .74 华北地区4021 9.722 2.041 .12 西北地区4422 6.243 7.741 .44 西南地区

433

4

6.615

5.181 .18

《中国土种志》

2473 个典型土壤剖面统计资料的表层土壤有机质含量频度分布如图1，有机质含

量的平均值为31.54g / kg ，大部分集中在5～60

g / kg 范围内，占总样本数的90％。以剖面为统计单元，全国区域尺度内的土壤有机质含量变异系数为127％，远大于各省内部乃至多数大区内部的变异程度。

将上述结果作图可以清楚地看出（图2），以剖面为统计单元，随着空间尺度的增大，剖面数增加，尺度单元内部土壤有机质含量的变异系数，从县级

的73％，依次增大到省级的94％，大区的112％和

全国尺度的127％。相反，在确定的空间尺度单元下，单元间土壤有机质的变异系数则随着空间尺度的增大而下降，即：从县级的50％逐渐下降到省级的40％和大区级的31％。县级、省级和大区空间尺度下的组间差异都可以看成是全国尺度下的组内差异。由此可见，在尺度转换过程中，对低级尺度内最基本单元概括而形成最初的区域基础后，以此空间区域为基础向高级空间尺度逐步递进时，转换的层次越多，其内部的差异性减少越大。

图1　全国尺度下土壤有机质的频数分布

F ig.1　 Thefrequency distribution oforganic matter

c ontentintopsoilatnationalscale

图2　不同比较方式下有机质含量的变异系数

F ig.2　 Thevariation coefficientofsoilorga nicmatter

c ontentwithinand am ong defined spatialscal es

a ndt hatfor soilgroups

（2）不同土类的土壤有机质含量变化。

根据《中国土种志》资料，以土类为单元进行统计分析，全国尺度下各种土类有机质含量数值相差

很大，其中灰化土土壤表层有机质达到329.6g

/ kg ，而龟裂土土壤表层有机质只有2.70g

/ kg 。全国所有土类表层土壤有机质含量平均值为43.75g

/ kg ，土类之间的变异系数达到147％，而各土类内部变异系数较小，平均为65％。由于比较的基础是土类，因此与以区域为基础的组内组间变化不同，如图2所示。各土类组内差异要小于组间差异，这是因

689

　　　　　　　　　　　　　　　　　地球科学进展　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第21卷

为同一土类形成的气候、环境等因素基本类似，而不同土类之间差异很大的气候等自然影响因素造成了土类之间土壤有机质含量很大的组间差异。

（3）有关土壤性质随空间尺度而变化的规律。在尺度转换过程中，除了土壤有机质含量的变异系数变化外，相关的土壤性质基本上也表现出类

似规律。如表3所示，

3种尺度区域内部组间差异均小于组内差异。当空间尺度扩大而随之增加土壤

剖面的累计时，全N含量，

pH以及粘粒含量的变异系数增加。当以低一级的区域为基础向高级区域递进时，各指标的变异系数随之减小。对于各土类而言，相关土壤性质的变化与有机质含量的变化规律类似，基本上表现出组间差异大于组内差异，但是，土壤粘粒含量组内和组间的变化与土壤全N含量和pH不同。

表3　相关土壤性质的变异系数

T able3 　 Variation coefficientofselected so ilproperties

w ithinand am ong defined spatialscales

尺度/土类组内/组间全N含量

pH粘粒含量

县区组间

0.4400 .1590 .242 组内0.6910 .1190 .447 省组间0.3100 .1390 .228 组内0.8700 .1410 .478 大区组间0.2670 .1290 .161 组内1.1840 .1610 .497 土类

组间1.2240 .1760 .347 组内

0.640

.0970 .491

2　土壤有机质含量和其它土壤性质之

间的关系

对土壤有机质产生影响的因素很多，其中土壤的相关性状被作为众多研究中的影响因子，在国外

一些成熟的模型中，像C ENTURY 、R OTHC 以及 NC-S OIL 模型中考虑的影响因素基本上都包括土壤粘

粒含量、

N素含量、pH值等相关土壤性状。这些机理性模型是以长期点位试验为基础，通过结果的验证，上述影响因子能够较好地解释有机质的变化。当这些机理模型用于评估具有一定空间区域尺度的土壤有机质含量变化时，输入参数不可能再从剖面单元中获得，而是具有一定空间区域的平均值。即使以剖面为单元时，一些机理模型中的输入变量与土壤有机质含量具有很好的相关性，在该空间区域平均后，这些输入变量不一定再与土壤有机质含量

具有相关性，即尺度发生变化，影响因子将会随之变化。因此，研究和确定不同空间尺度下影响土壤有机质含量的主导因素对于模型的运用是有重要意义的。

（1）以土壤剖面数量为基础对不同尺度下相关性的影响。

表4是部分典型县区的土壤性质与有机质含量的相关系数。可以看出，以剖面为统计单元，在土壤性质中，总能找到与土壤有机质含量具有较好相关性的指标，其中，土壤全N与土壤有机质达到极显著相关水平，这是已经被大多研究学者早已确定的结论，也在各尺度中都能够清楚地体现。表5是各省土壤有机质含量与土壤性质的相关系数。大部分省区中，土壤pH值和土壤有机质也均达到极显著相关水平；在少数省区中土壤粘粒含量与土壤有机质呈现极显著相关水平，在大部分省区中几乎没有相关性。其余一些土壤性质如全P、全K等在各省所表现出的与土壤有机质的相关性各不相同。可以看出，省级尺度中的各个省内，与土壤有机质具有较好相关性的指标一般有两个以上，要好于各典型县区中。

表4　部分典型县区土壤相关性质与

土壤有机质的相关系数

T able 4　 Thecorrelation coefficientbetween soilorganic

m atter and selected soilproperties insom e

r epresentative counties

县区剖面数全N

全P

全K p H粘粒含量

建阳

110 .351－ 0.067－ 0.422－ 0.579 0.630 *

鞍山240.977 **0.4010 .351 －0.469 *

0.203 长岭170.846 **－0.495 *

－0.540 *

0.022 0.523 *沧州130.896 **0.3630

.522－ 0.239 0.584 *安阳320.986 **0.253－

0.219 －0.661

**0.363 *临沂160.976 **0.249－ 0.09－

0.154 0.629

**忻州60.995 **0.929 *－0.983

**

－0.1 安西140.987 **0.877

**0.519－

0.512 0.622 *

宝鸡260.982 **－0.246

－ 0.035－

0.1180 .335 17

0.979

**

0.289

0.033 0.580

*

0.142 注：

*，**分别表示P ＜0.05 和P ＜0.01 水平下的显著性累加若干省份的土壤剖面形成各个大区，累加所有大区的土壤剖面而形成全国尺度，土壤各相关性质与土壤有机质的相关性也基本上和各省内部类似。如表6所示，土壤pH值和土壤有机质含量的相关系数总是能够达到显著或极显著水平。可以看出，如果在四种尺度下全都是在土壤剖面的基础上研究有机质与其它土壤性质的相关性，尺度转换所

第9期　　　　　　　　　　吴乐知等：中国土壤有机质含量变异性与空间尺度的关系　　　　　　　 699

表5　各省区土壤相关性质与土壤有机质的相关系数

T able 5　 Thecorrelation coefficientbetween soilorganic m atter and selected soilproperties ineach pr ovince

省份剖面数

全N

全P

全K p H粘粒含量

安徽107 0.711 **0.048

0.224 *

－0.425 *

0.102 福建360.775 **－0.142

0 .02－

0.317 0.393 *

江西110 0.237 *0.1170

.141－

0.159－

0.117 浙江121 0.914 **0.018－

0.093 －0.264

**0.018 江苏650.930 **－0.137－

0.352 －0.404 **0.388 **上海220.962 **0.2930 .094 －0.673 **

0.321 辽宁157 0.945 **0.287 **

0.127

－0.330 **

0.07 吉林840.939 **－0.009－ 0.197 －0.517 **

0.0 1黑龙江123 0.951 **0.319

**

－0.405 **

－0.314

**

－0.147 海南580.958 **0.294 *－0.049

－

0.172 0.256 广东890.958 **0.743 **

－0.123

0.332 **

－0.058

广西610.914 **0.180 .159 －0.292 *

－0.087 湖南102 0.902 **0.0670 .066－

0.087－ 0.152 湖北610.985

**0.201－ 0.001－

0.2140 .007 河北750.487 **0.490 **

0.216

－0.340 **

－

0.041 河南105 0.984 **0.088

－

0.070 －0.300 **

－0.057 山东720.792 **

0.761 **

－0.109－

0.02 0.357 **山西380.905 **0.468 **－0.866 **0.065 内蒙100 0.960 *

*

0.351 **

0.156 －0.671 **0.266 **北京120.992 **－0.158－

0.680 －0.889 **0.433 甘肃111 0.820 **0.408 **

0.011 －0.526 **0.049 陕西108 0.959 **0.020 .139 －0.484 **

0.349 **宁夏450.629 **0.756 **0.216

－ 0.272 0.589 **

青海860.967 **0.312 **－0.179

－0.728 **－0.135 新疆920.958 **0.019

－

0.169 －0.375

**0.065 四川107 0.969 **0.032－ 0.106

－0.315 **－0.135

云南930.915 **0.428 **

－0.187

－0.432 **

－0.328

**

贵州111 0.295 **0.221 *－0.294

*

－0.249 **－0.197

*

西藏

122

0.965 **

0.07 0.332

*

*

0.564

**

－0.035

注：

*，**

分别表示P ＜0.05 和 P＜0.01 水平下的显著性表6　土壤相关性质与土壤有机质的相关

系数随剖面数的变化

T able 6　 Thechange ofcorrelation coefficien tbetween

s oilorganicmatter and selected soilpropert ies

w ithsoilprofilenumber

区域剖面数

全N

全P

全K p H粘粒含量

华东地区

461 0.566 **0.0220 .045 －0.317

**0.081 东北地区364 0.950 **0.155 **0.005 －0.329 **

0.096 中南地区371 0.938 **0.351

**

0.008－

0.0410 .014 华北地区402 0.722 **0.126 *

0.082

－0.309

**

0.056 西北地区442 0.921 **0.084－ 0.055 －0.422

*

*0.046 西南地区433 0.426

**0.150 **－0.188 **－0.355

*

*－0.143 **

全国

2473

0.612

**

0.143 **－0.001 0.276

*

*

0.028

注：

*，**分别表示 P＜0.05 和 P＜0.01 水平下的显著性带来的变化影响很小，在各种尺度下总能找到两个以上指标与土壤有机质具有较好的相关性。剖面数增加能够更好地反映其内部的相关性。

（2）以区域为基础的空间尺度扩展对相关性的影响。

如果不是以剖面数累加为基础，而是把低一级的空间区域作为更高一级尺度的基础时，土壤有机质含量与其它土壤性质的相关关系就会发生不同的变化。由于在各省内只获得一个典型县区资料，因此在尺度扩展中只考虑省、大区和全国这三种尺度。如表7所示，在以地区内部各省为基础的大区尺度下，土壤有机质与全N的相关系数基本达到显著水平，很少达到极显著的水平，与各自的省级尺度中的相关性显示出明显的区别。土壤其它性质几乎没有什么指标与土壤有机质的相关性达到显著水平。这与省级尺度内众多的土壤性质指标与土壤有机质达到显著、极显著水平显示出很大的差异，同样与直接累加得到大区尺度下的相关性也表现出明显的差异。

在全国尺度下分析土壤有机质与土壤其他性质的相关性，在以29个省（直辖市）为基础单元计算时，与土壤有机质含量有较好相关性的指标很少，达到极显著水平的只有土壤全N和粘粒含量；在以6

个大区为基础单元计算时，仅仅只有土壤全N这一个指标和土壤有机质含量具有较好的相关性，达到了极显著水平。可以看出，在全国空间尺度中，与土壤有机质具有较好相关性的土壤性质较少，特别是在以大区空间尺度为计算基础时，只有土壤全N能够较好的反映出与土壤有机质的相关关系。可见，随着以区域为基础的空间尺度扩展，与土壤有机质含量具有较好相关关系的土壤性质越来越少。

表7　土壤相关性质与土壤有机质的

相关系数随区域的变化

T able 7　 Correlation coefficientbetween ave raged soil

o rganicmatter and selected soilproperties a tdistrict

s caleand nationalscale

区域省/大全N

全P全K

p H

粘粒含量

华东地区

60.902 *－0.231－

0.516－ 0.679 0.108 东北地区30.999 *0.924－ 0.719－ 0.994 0.938

中南地区50.887 *0.092－ 0.0110 .169 0.940 *

华北地区60.905 *0.5250 .4980 .138－ 0.161 西北地区50.977 **

0.4070 .126－ 0.178 0.029 西南地区40.9420 .655－ 0.384－ 0.270 0.232

全国

1

290.973 **0.233－ 0.075－ 0.363 0.416 *

2

6

0.997

**0.090 .235 0.437 0.617

*，在各省基础上；**，在各大区基础上

无论在土壤剖面累加的基础上，还是在区域空

709　　　　　　　　　　　　　　　　　地球科学进展　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第21卷

间基础上进行的尺度扩展，如果分别按照各个指标与有机质的关系，作一元线性回归分析，除了土壤全N能够解释80％以上的差异外，其余指标能够解释的部分就很少。因此对于在尺度扩展过程中土壤有机质的变异，特别是在大区域尺度下，应该更多地考虑土壤性质以外的影响因子。

（3）不同土类土壤有机质含量与土壤相关性质之间的关系。

对各种土类而言，类似于各区域尺度，在其它土壤性质中总能够找到两个以上指标和有机质具有较好的相关关系，但达到极显著水平并能够充分解释土壤有机质含量变异的仍然只有土壤全N。

3　讨论与结论

根据土壤有机质在不同尺度内的变异情况，可

以看出，两种方式下的空间尺度扩展得到的结果完全不同。在不同尺度下土壤有机质含量变异性的改变十分明显，土壤其它性质的变异性也具有类似的规律。对于土壤这样一个不均匀的历史自然体而言，如果同样的样本数分布在大小不同的空间区域，那么大区域中的变异系数就会超过小区域内的结果；而对于同一区域，在一定限度内，剖面数的增多

会增加变异性。在此借用鲁学军［18］

等的地理空间结构模式（图3）讨论土壤有机质含量变异程度随空间区域尺度的变化。用虚线人为划定不同尺度下的区域空间单位界线。图中最小的实心圆点代表最基本的实体单元———土壤剖面。不考虑图中的虚线空间区域，各个尺度的变异基础都是土壤剖面，它们之间的区别仅仅是大空间区域内的土壤剖面数远远多于小空间区域，并且小区域内的土壤剖面属于大区域内的一部分。在这种方式下的空间尺度扩展，其变量的变异程度随着样本数的增加而增加。以图中的虚线空间区域为基础逐步进行尺度扩展时，各尺度的变异基础不同，最底层的县级尺度以土壤剖面为基础，随着尺度扩展，高层空间尺度的变异以低层空间区域为基础，基础单位内部的变异被掩盖，这种方式下的空间尺度扩展，其变量的变异程度随空间区域的扩大而降低。在实际空间尺度转换过程中，像大区、全国这样的大尺度下，虽然使用最基本的实体统计单元能保证变异基础的统一性，但是大的空间区域需要很大量的样本数，并不切合实际。高层空间尺度往往包括了多个层次的空间区域，如果按照层次依次扩展，其结果就会大大降低原有的差异性，如果在多个层次中选择合适的区域空间尺度作为

高层空间尺度的计算基础，既可以避免样本数不足的问题，又可以在某种程度上体现出内部的差异性。

图3　以空间区域为基础的尺度扩展系统［

18］

F ig.3　 Thescaleexpansion system based on spa tialregion

从上述表层土壤有机质含量变异系数随空间区

域尺度和统计单元空间区域尺度的变化而变化的规律可以看出，以网格法或行政区域划分空间区域时，由于空间区域单元内以剖面为单元统计的土壤有机质含量的变异性较大，因此，精确评估此空间区域单元内土壤有机质含量需要较大的剖面数。但是，由于以此空间区域单元为统计单元时，此空间区域单元之间的土壤有机质含量变异性较小，因此，如果能够获得全国典型区域的有机质含量，则由此外推其它数据缺乏的空间区域，则可以获得不确定相对较小的估算值。这也足以说明小尺度范围内的大量不确定性及其估算的较大误差将会在空间尺度不断扩展过程中得到无限延伸，由此会引发对变量在大空

间区域估计的极大不确定性［19

］。相反，以生物、气候、土壤、利用方式等属性的相似性划分空间区域如本文中以土类划分）时，该空间区域单元内，以剖面统计的土壤有机质含量变异性较小，可以用比较少的剖面而获得比较精确的该空间区域的土壤有机质平均含量，但是，以此空间区域的土壤有机质平均含量外推其它空间区域时，其不确定性则较大。而对于土壤有机质的变化及其空间变异的评价相对比较困难，除了包括对气候、土壤、农业利用等影响条件进行分析以外，必需利用实际的田间观测数据

对估算的不确定性进行检验和对照［20］

。

如前所述，在空间区域基础上，随空间尺度的逐步扩展，土壤有机质含量及其它土壤性质的变异程度逐渐降低，与土壤有机质具有较好相关性的土壤性质也越来越少，其相关性在单个试验点或小尺度区域中能够很好地呈现，但随着空间尺度扩展而逐渐消失，在全国尺度下，几乎没有什么土壤性质和土

（

第9期　　　　　　　　　　吴乐知等：中国土壤有机质含量变异性与空间尺度的关系　　　　　　　

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壤有机质的变化具有较好的相关性。对于各土类而言，土壤有机质在各土类内部差异较小，而土类之间的差异增大。无论从土类之间的变异情况，还是从大尺度中影响土壤有机质变异的土壤性质减少来看，在大空间中应用较小尺度中的因素，会由于其影响过于微弱而被概括，再加上尺度变化带来的过程复杂化，造成大尺度区域中土壤性质和土壤有机质的相关性降低甚至丧失。因此，对于大尺度区域中土壤有机质的变化，土壤性质可以不作为影响因子考虑，更多的应该考虑与相应尺度匹配的主导因素，其中包括区域性的气候、环境等自然影响因子。另外，由于农业利用对土壤有机质的影响也是一个不可忽略的因素，因此各地区农作耕地所占的比例也应该作为今后工作需要考虑的一个方面。

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　　　　　　　　　　　　　　　　　地球科学进展　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第21卷

The Rela tio nship betw een th e Spatia l Scale an dth e Varia tio n

ofS oil Organic Matter in Chin a

WULe- zhi ， CAIZu- cong

1，2

1

State Key Laboratoryof Soiland Sustainable Agriculture ，Instituteof Soil Science ，Chinese （1.

Academ yof Sciences Nan jing 210008 ，China ；2. Graduate Universityof Chinese ，

Academ yof Sciences Bei jing 100049 ，China ，）

Abstract Based on the data from the National Second Soil Survey ，thispaper analyzed the relationship be-：t ween the variation ofsoilorganic matter and the spatial scales the variation within and am ong soilgroups and ， ， discussed the correlation between the soilpr operties and the average contentofsoilorgan icmatteratvariousspatial-s cales. The resultsindicated thatthe variat ion coefficientofsoilorganicmatterconten tincreased withincreasing the number ofsoilprofiles whileindividualsoil profilewas taken as abasicstatisticalunit and decreased with spatial ， s caleup whileaverage ofsoilorganicmatter c ontentin the defined scalewas taken as astati sticalunit. Whilesoil t axonom ygroup was taken as the basicspatialu nit the variation coefficientofsoilorganicmat tercontentwithinsoil ，g roup was less than thatam ong soilgroups. The correlation between soilproperties and soil organicmatter content becam eless significantwith spatialscaleup . Therefore ，when the grid technique or the districtwas app lied to re-g ionalize spatialscale ，individualsoilprofileareneeded moretored uce uncertainties ofthe estimateofsoilorga nic matter in the gridorthe districtwithspatial scaleup ，butthe uncertainties aresm allerwhen using s oilorganicmat-t er contentin well- estimate girdor district to estimate the grid or district withoutavail able data by extrapolation.When the soiltaxonom ygroup was taken as the ba sicspatialscale ，the resultwas reverse.

K ey words ：Soilorganicmatter Scale ；Variation coefficient.；

檼

调整《地球科学进展》杂志发行定价的公告

2005 年改月刊出版以来，自《地球科学进展》经过两年的试运行已日趋正常。在试运行的两年间，各项 费用已严重超支，影响到刊物的正常运行，基与此，经请示有关主管部门，并经编委会研究讨论，决定从2007 元/期调整为35.00 元/期，年1月起调整《地球科学进展》杂志的发行价格，由原来的25.00现全年定价为420 元。

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