Stratified data reconstruction based on spatial pattern of soil bulk density intemperate grasslands of Northern China

doi:10.11686/cyxb2020056

Abstract

Abstract:

The spatial patterns and stratification of soil bulk density in the temperate grassland of Northern China remain undefined because of the complex geographical conditions. In this study， we used measured data for soil bulk density available in reports of soil surveys of temperate grasslands of Northern China， and constructed a soil transfer function from the surface soil bulk density. Accordingly， we reconstructed vertically stratified bulk density data of the soil profile， and estimated the pattern of soil bulk density in the horizontal plane. In these analyses， the soil bulk density of the temperate grasslands of Northern China was typically high in the central and northwestern regions and low in the eastern and mountainous regions. The mean soil bulk density of grasslands was 1.50 g·cm^-3. According to geographical divisions， the highest soil bulk density was in the South Xinjiang Basin （mean soil bulk density， 1.99 g·cm^-3）， and the lowest was in the Altai Mountains （mean soil bulk density， 1.03 g·cm^-3）. Based on data obtained from various types of grasslands， the soil bulk density was lowest in alpine meadow grassland （mean soil bulk density， 0.76 g·cm^-3） and highest in temperate desert grassland （mean soil bulk density， 1.80 g·cm^-3）. The mean prediction error， root mean square deviation， relative error， and multiple correlation coefficient of soil bulk density data pertaining to the surface layer （0-10 cm） in the temperate grasslands of Northern China were 0.018， 0.223， 16.2%， and 0.5386， respectively.

Key words: soil bulk density, northern temperate grassland, spatial pattern analysis, transfer function

Yu-xin QIAO, Hua-ping ZHONG, Hua-zhong ZHU, Xiao-ming SHAO, Yu-zhe Li. Stratified data reconstruction based on spatial pattern of soil bulk density intemperate grasslands of Northern China[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2021, 30(1): 1-11.

Figures/Tables 8

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土层 Soil layer (cm)	不同容重等级分布面积所占比例Proportion of stratified soil bulk density
土层 Soil layer (cm)	Ⅰ (0~0.8 g·cm^-3)	Ⅱ (0.8~1.2 g·cm^-3)	Ⅲ (1.2~1.5 g·cm^-3)	Ⅳ (1.5~1.8 g·cm^-3)	Ⅴ (1.8~2.2 g·cm^-3)	合计 Total
0~10	6.33	15.78	24.39	38.04	15.46	100
10~20	4.94	13.90	21.98	38.06	21.12	100
20~30	3.84	12.23	19.66	35.41	28.87	100
30~50	3.03	10.72	16.91	32.61	36.73	100
平均Mean	4.54	13.15	20.73	36.03	25.55	100

土层 Soil layer (cm)	不同容重等级分布面积所占比例Proportion of stratified soil bulk density
土层 Soil layer (cm)	Ⅰ (0~0.8 g·cm^-3)	Ⅱ (0.8~1.2 g·cm^-3)	Ⅲ (1.2~1.5 g·cm^-3)	Ⅳ (1.5~1.8 g·cm^-3)	Ⅴ (1.8~2.2 g·cm^-3)	合计 Total
0~10	6.33	15.78	24.39	38.04	15.46	100
10~20	4.94	13.90	21.98	38.06	21.12	100
20~30	3.84	12.23	19.66	35.41	28.87	100
30~50	3.03	10.72	16.91	32.61	36.73	100
平均Mean	4.54	13.15	20.73	36.03	25.55	100

主要地理区域 Major geographical areas	土壤容重值Soil bulk density
主要地理区域 Major geographical areas	0~10 cm	10~20 cm	20~30 cm	30~50 cm	平均值Mean
北方温带草原区 Northern temperate grassland region	1.42	1.47	1.52	1.58	1.50
呼伦贝尔高原 Hulunbuir Plateau	1.35	1.41	1.47	1.53	1.44
大兴安岭地区 Da Hinggan Ling Prefecture	1.10	1.16	1.22	1.28	1.19
松嫩平原地区 Songnen Plain	1.47	1.52	1.58	1.64	1.55
内蒙古高原 Inner Mongolia Plateau	1.40	1.45	1.51	1.57	1.48
河套及土默川平原 Hetao and Tumochuan Plains	1.68	1.73	1.79	1.84	1.76
鄂尔多斯及黄土高原 Ordos and Loess Plateau	1.45	1.51	1.56	1.62	1.54
阿拉善高原 Alxa Plateau	1.77	1.82	1.86	1.91	1.84
河西走廊地区 Hexi Corridor Area	1.42	1.47	1.52	1.58	1.50
南疆盆地 Southern Xinjiang Basin	1.94	1.97	2.01	2.05	1.99
天山山区 Tianshan Mountain Area	1.06	1.10	1.15	1.20	1.13
伊犁河谷 Ili River Valley	1.21	1.27	1.32	1.38	1.30
北疆准噶尔盆地 Junggar Basin, Northern Xinjiang	1.67	1.72	1.77	1.82	1.75
阿勒泰山区 Altai Mountains	0.95	1.00	1.05	1.10	1.03
帕米尔-昆仑山-阿尔金山高原地区 Pamir-Kunlun-Altun Plateau Region	1.42	1.47	1.52	1.58	1.50

主要地理区域 Major geographical areas	土壤容重值Soil bulk density
主要地理区域 Major geographical areas	0~10 cm	10~20 cm	20~30 cm	30~50 cm	平均值Mean
北方温带草原区 Northern temperate grassland region	1.42	1.47	1.52	1.58	1.50
呼伦贝尔高原 Hulunbuir Plateau	1.35	1.41	1.47	1.53	1.44
大兴安岭地区 Da Hinggan Ling Prefecture	1.10	1.16	1.22	1.28	1.19
松嫩平原地区 Songnen Plain	1.47	1.52	1.58	1.64	1.55
内蒙古高原 Inner Mongolia Plateau	1.40	1.45	1.51	1.57	1.48
河套及土默川平原 Hetao and Tumochuan Plains	1.68	1.73	1.79	1.84	1.76
鄂尔多斯及黄土高原 Ordos and Loess Plateau	1.45	1.51	1.56	1.62	1.54
阿拉善高原 Alxa Plateau	1.77	1.82	1.86	1.91	1.84
河西走廊地区 Hexi Corridor Area	1.42	1.47	1.52	1.58	1.50
南疆盆地 Southern Xinjiang Basin	1.94	1.97	2.01	2.05	1.99
天山山区 Tianshan Mountain Area	1.06	1.10	1.15	1.20	1.13
伊犁河谷 Ili River Valley	1.21	1.27	1.32	1.38	1.30
北疆准噶尔盆地 Junggar Basin, Northern Xinjiang	1.67	1.72	1.77	1.82	1.75
阿勒泰山区 Altai Mountains	0.95	1.00	1.05	1.10	1.03
帕米尔-昆仑山-阿尔金山高原地区 Pamir-Kunlun-Altun Plateau Region	1.42	1.47	1.52	1.58	1.50

主要草地类 Main grassland types	土壤容重值Soil bulk density
主要草地类 Main grassland types	0~10 cm	10~20 cm	20~30 cm	30~50 cm	平均值Mean
温性草甸草原 Temperate meadow grassland	1.22	1.28	1.34	1.39	1.31
温性草原类 Temperate steppe	1.39	1.44	1.50	1.56	1.47
温性荒漠草原类 Temperate desert steppe	1.50	1.55	1.61	1.66	1.58
高寒草原类 Alpine steppe	1.18	1.20	1.23	1.25	1.22
高寒荒漠草原类 Alpine desert steppe	1.52	1.57	1.63	1.68	1.60
温性草原化荒漠类 Temperate steppe-desert	1.58	1.63	1.69	1.74	1.66
温性荒漠类 Temperate desert	1.72	1.77	1.82	1.87	1.80
高寒荒漠类 Alpine desert	1.48	1.53	1.58	1.64	1.56
暖性草丛类 Warm tussock	1.45	1.50	1.56	1.61	1.53
暖性灌草丛类 Warm shrubby tussock	1.33	1.39	1.45	1.51	1.42
低地草甸类 Lowland meadow	0.75	0.79	0.84	0.90	0.82
山地草甸类 Montane meadow	0.91	0.97	1.02	1.07	0.99
高寒草甸类 Alpine meadow	0.69	0.74	0.79	0.84	0.77
沼泽类 Marsh	0.74	0.79	0.84	0.89	0.82