贵州毕节植烟区土壤pH空间分布特征及对施肥的影响

以贵州省毕节植烟区为研究对象,探讨了毕节烟区土壤pH变异的主要影响因子,通过地统计插值方法获得了土壤pH空间变异特征,并对该地区以改良酸化土壤为目的的炭基有机肥施用适宜性等级进行了划分。毕节烟区土壤pH均值为6.5,其中大方和威宁两县的pH均值较低,仅为6.2,而织金、金沙和黔西三县的pH均值超过了7.0。因子分析表明,成土母岩和土壤类型是毕节烟区土壤pH变异性的主控因子。从空间分布特征来看,土壤pH整体分布呈现东部高于中西部,金沙县西北部、大方县东部、黔西县中部等地区pH均较高,而威宁县南部、赫章中北部和七星关区中西部等地区的土壤pH整体低于其他区域;土壤pH处于适宜等级(5.5<pH<7.0)的面积比例约为44.1%,而高于和低于适宜等级的比例分别为36.7%和19.2%。炭基有机肥适宜施用区主要分布在西部和中部的部分地区,以及东部的局部区域,而不适宜施用区主要分布在东部地区和中部部分区域。从乡镇水平看,炭基有机肥重点施用乡镇多集中在威宁和七星关等县区,不宜施用区主要分布在黔西、织金和大方等县区,而一般施用区多分布在织金、纳雍和金沙等县区。本研究可为调节土壤酸碱为目的的炭基有机肥的精准施用提供科学依据。

玉溪市100m级植烟土壤质地品质的区划研究

开展以质地为关键因子的高精度植烟土壤区划,对综合提升区域烟叶品质具有现实指导意义。以云南省玉溪市植烟区为研究对象,利用云南省、地市和县级土种志所记录的玉溪市土壤剖面数据为基础,并结合GIS技术和地统计学等方法,对玉溪市植烟土壤质地品质进行高精度区划。建立了玉溪市100 m级土壤质地数据池,对烟草区划的土壤关键因子土壤质地进行了科学的品质等级划分。结果表明,玉溪市适宜植烟的土壤质地品质差异较大,按土壤质地品质分级一等~五等的面积比例分别为9.87%、36.08%、11.7%、21.38%和20.97%,其中,最适宜植烟的一等土壤主要分布在峨山和华宁县,面积分别为26.2 km^(2)和25.2 km^(2),较适宜的二等土壤主要分布在新平、元江和江川,面积分别为87 km^(2)、58.6 km^(2)和55.5 km^(2)。不同海拔上的植烟土壤质地品质存在较为明显的差异,海拔1600~2000 m是玉溪烟叶主产区和优质植烟土壤质地主要分布区。玉溪市100 m级土壤质地空间分布图,详细程度达到村镇尺度,极大地提高了植烟区划精度及其实用性。研究结果可为优质烟叶生产及其长期规划布局和科学管理提供理论依据。

基于土壤钙镁比的毕节植烟区镁肥施用分区研究

当前植烟区土壤镁肥施用主要依据土壤有效镁含量水平及其空间分布特征确定,但很少考虑到土壤钙镁比(有效钙含量/有效镁含量)对土壤镁素供应的现实影响,这必然对镁肥施用效果产生不利影响。本研究以毕节植烟区为例,基于大样本土壤采样数据,综合考虑土壤有效镁含量水平、土壤钙镁比及两者的空间分布特征,通过图形叠加和栅格运算,科学划定植烟区土壤镁肥宜施等级及分区。研究表明,毕节植烟区土壤有效镁平均含量为278.1mg·kg^(–1),土壤钙镁比均值为14.5,空间上均呈现较强的波动性。从空间插值图看,土壤有效镁含量以适宜等级为主,占到毕节植烟区面积的69%,土壤钙镁比分布以10~20和5~10两等级为主,且各等级交错分布。基于土壤有效镁含量和钙镁比获得的土壤镁肥宜施等级图中,适宜和较适宜施用镁肥面积分别为69.0%和10.5%,不适宜施用面积为19.0%,而极适宜和极不适宜面积比例仅分别为1.3%和0.2%。若仅考虑土壤有效镁含量得到的宜施等级分布与考虑钙镁比的宜施等级分布存在很大差异,这说明在制定镁肥施用方案时,若不考虑钙镁比对土壤镁素供应的影响,得到的镁肥宜施等级分区会产生较大的偏差,给植烟区土壤施肥带来不利影响,而综合考虑土壤有效镁含量和钙镁比是科学制定区域镁肥施用方案的重要前提。

基于1∶100万土壤空间数据库的有机碳储量估算研究——以中国东北三省为例

以最近建成的中国1∶100万土壤空间数据库以及《中国土种志》和省级土种志的土壤属性为基础,共收集东北三省736个土壤剖面理化分析数据,估算出该地区土壤有机碳总储量,并分析讨论了土壤有机碳密度在空间上的分布特征。结果表明,东北三省土壤有机碳密度平均为16.13kg/m2,在空间分布上的总趋势为东北部高,西南部低,密度较高的有机碳主要分布在原始森林、湿地及部分农业耕作区中。土壤有机碳密度最高的土类为泥炭土和沼泽土等土类,最低的为石质土、风沙土等土类。

长江三角洲典型地区农田土壤速效钾时空演变特征及其驱动力

研究农田土壤速效钾的时空演变规律对改善土壤管理和提高土壤质量具有重要的指导作用.以长江三角洲地区的江苏省如皋市为例,对不同时期农田土壤速效钾的时空分异进行了研究.结果表明,自1982-1997-2002的20多年来,虽然速效钾在空间分布模式上变化不大,但近年来,空间分布趋于复杂化.土壤速效钾具有明显的时间分异特征,总体上经历了先下降后又有所回升的动态演变过程,在90年代中期土壤速效钾普遍亏缺,但近年来有显著回升.不同土壤类型速效钾的时空分异特征有明显差别.由江淮冲积物或长江现代冲积物发育而成的,质地较粗的雏形土(磨头系、郭园系和张黄港系)20年来持续下降,但下降幅度较小.由浅湖相冲积物发育而成的,质地较细的水耕人为土(白蒲系)和长江现代冲积物发育而成的,质地较细的潮湿雏形土(长青沙系)早期下降幅度较大,但近年来回升幅度也较大.其余土系则遵循先下降后上升的总体规律.影响土壤速效钾变化的驱动力分析表明,造成这些时空演变规律的主要因素包括:秸秆还田、施肥管理、种植结构和土地利用方式的改变等.且随着时间的推移,这些因素的影响趋于多元,导致农田土壤速效钾的空间变异性逐渐增强.

长三角典型地区土壤环境中Se的空间变异特征及其与人类健康的关系

农业土壤环境中硒(Se)的缺乏或过量都会通过食物链最终影响人类健康。在203个土壤采样点的基础上,利用GIS和地统计学相结合的方法,对江苏省如皋市农田土壤环境中Se的空间变异特征及其影响因素进行分析,同时,对土壤中Se的空间分布与长寿人口的空间分布进行空间叠加分析。研究结果表明,如皋市土壤环境中总Se及水溶态Se的平均含量分别为0.13 mg/kg和2.16μg/kg,研究区处在相对低Se的土壤环境中。总Se的空间变异性不大,其空间分布比较均一;但水溶态Se的空间变异性较大,主要受成土条件及土壤母质、土壤类型及地形地貌等结构性因子的影响。水溶态Se对土壤的理化性质也比较敏感,特别是速效磷、有机质及全钾含量与水溶态硒的相关性较显著,因此在有机质及土壤养分含量较高、土壤颗粒组成较细的东部及北部地区水溶态硒的含量也较高。土壤水溶态Se的空间分异与长寿人口比率的空间分异呈极显著的正相关关系(P<0.01),相关系数达r =0.325,表明人类的健康长寿现象与环境中水溶态硒的含量有很大关系,但人类长寿的本质和真正机理仍需进一步研究验证。

土壤有机碳的剖面分布特征及其密度的估算方法研究——以我国东北地区为例

土壤有机碳(C)库在全球变化研究中具有极其重要的地位,而土壤剖面中有机C分布特征及估算方法是精确计算土壤有机C库的前提。本文收集了《中国土种志》和东北3省土种志中有关的土壤剖面属性数据,建立以土壤有机C为主体的数据库,讨论了土壤剖面有机C的分布特征及土壤剖面不同分类单元下土壤有机C的估算方法,为合理和准确地估算土壤有机C密度及土壤有机C库提供科学依据。

基于GIS和改进灰色关联模型的土壤肥力评价

运用在山东省禹城市开展的系统土壤调查采样和室内化验分析获得的土壤肥力各要素数据信息基础上,在GIS技术支持下,综合利用采样点肥力要素和空间信息数据,通过运用层次分析法、模糊评价等方法改进灰色关联模型,实现了土壤肥力综合评价定量化、自动化。评价获取了研究区土壤肥力等级面积及其分布信息,与实地调查分析结果相符,表明运用该技术方法对土壤肥力评价的可行性和科学性。该法开展的肥力评价对土壤资源的科学管理和可持续利用具有积极意义,并可为研究区提升土壤质量提供科学参考。

中国土壤温度的季节性变化及其区域分异研究

土壤温度是重要的土壤物理性质,其区域分异和季节性变化直接影响着土壤生物的生长发育、繁殖和分布,与农业生产和生态环境紧密相关。本研究根据中国1971～2000年地面气候资料中年均和月均土壤温度、气温和降水数据,分析了我国土壤温度的季节变化及其区域分异特征,并分析了气温和降水对土壤温度的影响。研究表明,我国土壤温度的季节性变化非常明显,土壤温度从春季到夏季变化最大,20℃等温线的纬度跳跃接近25°,而由冬季到春季土壤温度的变化最为缓和。土壤温度的季节变化在不同区域之间存在显著差异;不同区域中土壤温度与气温、降水之间的相关性也各不相同,在温带区域和青藏高原区,气温是土壤温度变化的主要影响因素;在亚热带和热带湿润区土壤温度的季节变化受到气温和降水的共同作用。

不同方法预测河北省土壤有机碳密度空间分布特征的研究

运用多元线性回归、泛克里格和回归克里格三种方法,结合由DEM获取的地形属性因子预测了河北省土壤有机碳密度的空间分布。多元线性回归预测的残差较大,模型对总方差的解释仅18.6%,采用泛克里格方法后,预测残差降低,预测结果的极差范围变宽,低碳密度区的局部变异得以体现,模型对总方差的解释程度提高到53%。而回归克里格方法应用后预测残差和均方根预测误差进一步降低,模型对总方差的解释程度提高到65%,回归克里格方法也能更好地反映碳密度与地形的关系以及局部变异。三种方法中回归克里格预测效果最好,泛克里格次之,而多元线性回归方法最差。

近20年来江苏省土壤pH值时空变化及其驱动力

通过比较1980年和2003年江苏省土壤pH空间分布图,发现虽然两个时期土壤pH空间分布的基本格局仍然相似,表现为南酸北碱,但局部地区也存在较大的变化,主要表现为酸化。沂沭岗地浅洼平原土区、里下河浅洼地土区、宁镇扬低山丘陵土区和太湖平原土区均有较严重的酸化出现。分析发现前两者主要受不合理施肥、田间管理和土地利用及种植类型变化的影响,后两者除以上的影响因素外还包括工业化和城市化。另外在后两者和宜溧洞庭山地土区由于土地利用和种植方式的变化、建筑和道路的兴建,还导致了局部地区土壤pH有所上升。土类中潮土酸缓冲性能强、pH变化不大,水稻土pH下降严重,特别是里下河浅洼地土区水稻土,在现有的管理利用方式下,继续下降的可能性很大。

基于1∶100万土壤数据库的中国土壤有机碳密度及储量研究

基于中国1∶100万土壤数据库,利用土壤有机碳储量和碳密度的空间化表达和计算方法研究中国土壤有机碳密度及储量.土壤空间数据库包含926个土壤类型单元,690个土属类型,94000多个图斑;土壤属性数据库收录了7292个全国各类型土壤的剖面数据,包括81个土壤属性字段.研究采用“土壤类型GIS连接法”实现土壤剖面有机碳密度与图形图斑连接,通过制图单元碳储量求和得出全国或者区域碳储量,并利用面积平均法计算全国及各类型土壤的有机碳平均密度.结果表明,中国的土壤面积共有928.10×104km2,有机碳储量为89.14Pg(1Pg=1015g),土壤平均碳密度9.60kg.m-2,是目前与真值最为接近的研究结果.

长江三角洲典型区农田土壤碳氮比值的演变趋势及其环境意义

土壤碳氮比值（C/N）是衡量土壤C、N营养平衡状况的指标，它的演变趋势对土壤碳、氮循环有重要影响。本文通过野外调查、采样和分析，运用地统计学方法和GIS技术，分析了张家港市自1980～2004年土壤C/N值的时空演变及其对土壤碳、氮循环的意义。结果表明，张家港市土壤有机质和全氮总体上明显提高，土壤C/N值也发生了不同程度的变异，主要表现在南部的人为土区土壤C/N降低，其中普通铁聚水耕人为土降低显著（p〈0．001），平均降低0．85个单位，北部雏形土区C/N亦呈降低趋势，但无显著性（p〉0．05）。在土壤有机质和全氮提高的同时，C/N的降低提高了微生物活性，加快有机质和有机氮的分解矿化，土壤固定有机碳能力降低，并释放更多的无机氮，氮素流失的可能性增加，对环境产生负面影响。今后的农业生产中应注意提高土壤碳素投入和降低氮素投入，如大力推行秸秆还田、增施有机肥、减少无机氮肥，以保持土壤碳氮平衡及土壤的可持续利用。

不同工业企业周围土壤-作物系统重金属Pb、Cd的空间变异及其迁移规律

对苏南不同排污方式的3个工业企业周围土壤-作物系统的重金属空间变异、迁移及影响因素进行了深入研究。研究表明:污水排放分别导致了氧化铅厂(F1)和化工厂(F2)周围农田土壤中Pb和Cd的聚集,其上作物的重金属吸收量也明显提高。而以大气排放为主的冶金企业(F3)导致土壤中重金属的轻微积累,也显著提高了作物中Pb的含量。在空间分布上,污水排放企业周围土壤和作物重金属的强烈聚集区出现在企业排污口附近约50m范围内,并随着距企业距离的增加重金属含量呈指数降低,高于土壤背景值的污染范围分别为400m(F1)和100m(F2)。进入土壤的Pb和Cd主要聚集在土壤表层0～20cm范围内。在企业污水灌溉的影响下,水稻Pb和土壤Pb、水稻Cd和土壤Cd均呈显著的指数关系;小麦Cd和土壤Cd呈显著的线性关系。当小麦和水稻Cd含量超过国家食品卫生标准(0.2mgkg-1)时,土壤中有效Cd含量分别为0.360mgkg-1和0.319mgkg-1,全Cd分别为1.50mgkg-1和1.42mgkg-1。而在大气污染的影响下,土壤-作物中的重金属无明显的相关性。

长江三角洲典型地区工业企业的分布对土壤重金属污染的影响

以长江三角洲地区近年来经济发展较快的张家港市为例,在密集的大田采样和大田与企业周围采样结合的基础上,评价了该市土壤Cd、Hg、Pb污染状况;讨论了两种不同采样方式对土壤污染状况评价的影响;用土壤表层与底层重金属含量的比值(后简称元素比值)为指标讨论了不同类型企业对周围土壤重金属积累的影响。总的来看,张家港市土壤重金属整体平均值与环境背景值接近,明显低于国家环境质量(GB 15618-1995)二级标准和中国绿色食品生产基地环境土壤污染限值(NY/T391-2000)。但存在少数样点超标和超限现象,空间上有小面积高含量土壤分布,且主要局限于企业周围的小范围内。采样方式对土壤污染的评价有明显的影响,对Cd和Pb而言,大田采样方式下他们的含量要明显低于两种方式结合的情况下(p<0.05),而Hg元素则相反,当大田采样与企业周围采样相结合可使得土壤中Hg元素高含量的分布面积明显增大。绝大部分企业周围土壤样品的元素比值要明显高于大田采集的土壤。除冶金类企业有着明显的Pb单一聚集外,化工、电子类企业往往导致了多个元素的积累,企业对周围土壤存在复合污染的可能性。这些结果为该市或类似地区的环境质量调查和评价、环境治理提供了重要的基础资料和决策依据。

滇黔桂地区土壤有机碳储量与影响因素研究

土壤有机碳（SOC）库在陆地生态系统中具有重要作用.由于土壤剖面数量和采用的土壤图比例尺等的限制,目前土壤有机碳库估算尚存在很大不确定性.为了提高SOC库估算的精确性,利用798个土壤剖面及1∶50万土壤图估算了滇黔桂地区（云南省、贵州省和广西壮族自治区）的SOC储量,并采用逐步回归分析和通径分析方法分析了影响SOC密度的主要因子.结果表明,滇黔桂地区表土层（0-20 cm）和土壤剖面（0-100 cm）的SOC储量分别为4.39 Pg和10.91 Pg;SOC密度分别为56.2Mg·hm^-2和139.8 Mg·hm^-2,高于全国平均水平.环境因子（海拔、经度、纬度、气温和降雨）、成土母质和土地利用方式对表土层和土壤剖面SOC密度变异性的解释度分别为37.9%和30.7%;环境因子为影响SOC密度的主要因子.环境因子中,气温对SOC密度的影响大于降雨,其中气温和降雨的变化分别主要由海拔和纬度的变化引起的.除气温和降雨外,还有其它随海拔或经纬度而变化的因子也对SOC密度产生显著影响,这种影响要大于降雨的影响.

省域土壤有机碳空间分布的主控因子——土壤类型与土地利用比较

基于河北省第二次全国土壤普查数据,运用方差分析和回归分析对比了河北省土壤类型和一级土地利用类型对0～20 cm深土壤有机碳空间分布的影响,探讨了省域土壤有机碳空间分布的主控因子。研究结果表明,土壤类型和土地利用是河北省表层土壤有机碳密度空间分布的重要影响因子。其中土壤类型对土壤有机碳密度空间分布的影响与土壤分类级别相关,土壤分类级别越低,对土壤有机碳密度空间变异的反映能力越大。与土壤类型相比,土地利用对表层土壤有机碳密度空间分异的解释能力要大于土类,但小于亚类和土属。为此,在省域尺度对土壤有机碳密度进行区域预测和估算时应将土地利用和土壤类型结合起来作为土壤有机碳空间分布的主控因子,优先考虑土地利用后,在相同土地利用类型内再尽量以低级土壤分类进行空间预测或估算。

耕地土壤有机质空间变异性的随机模拟

有机质是土壤重要的肥力特征,研究盐渍土改良区耕地土壤有机质空间变异特征可为土壤质量提升提供科学依据。以山东省禹城市盐渍土改良区典型地块耕地土壤有机质为研究对象,在全面野外调查和室内化验分析以获得大量的土壤有机质相关信息的基础上,运用地统计学方法对有机质进行了序贯高斯模拟各次实现(SGSV)、序贯高斯模拟平均实现(SGSA)和ordinary Kriging插值(OK),并将SGSV、SGSA、OK与实测数据进行了统计参数、变异函数、空间分布趋势等方面进行了对比分析。结果表明OK、SGSA改变了有机质数据的空间结构,具有"平滑"效应,SGSA在消除平滑影响方面优于Kriging插值;SGSV具有与实测数据相同的空间自相关结构,对预测点的模拟值具有不确定性,为揭示研究区域土壤有机质的空间结构特征提供了有力的工具,对盐渍土改良区土壤有机质空间不确定性的风险研究具有更实际的意义。

秸秆覆盖对不同初始含水率土壤产沙过程的影响

秸秆覆盖是防治水土流失最有效的措施之一。该文通过模拟降雨(降雨强度为60mm/h,降雨历时1h)研究坡耕地在不同土壤初始含水率状态下秸秆覆盖变化对产沙过程的影响。试验地位于中国科学院红壤生态实验站,土壤类型为耕作铝质湿润淋溶土,试验小区为12m×3m,坡度为9%。处理分为5个水平的覆盖度(0、15%、30%、60%和90%)和2种土壤初始含水率(干态和湿态)。结果表明,在0、15%、30%、60%和90%覆盖度下,干态土壤平均产沙速率依次为24.5、15.8、10.4、11.2和1.0g/(m2·h),同一覆盖度下产沙速率在模拟降雨时段内略微增大。湿态土壤条件下平均产沙速率依次为115.6、70.0、49.6、34.8和31.9g/(m2·h),同一覆盖度下产沙速率在模拟降雨时段内下降明显。0、15%、30%、60%和90%覆盖度下平衡时产沙速率依次为52.5、30.5、22.8、19.8和15.4g/(m2·h)。另外,5个水平的覆盖度中,30%的花生秸秆覆盖降低不同前期含水率下土壤产沙速率50%以上。因此,不同前期含水率情况下土壤产沙速率对秸秆覆盖度变化的响应非常明显,30%秸秆覆盖具有较为经济的水土保持效果。