近30年南方丘陵山区耕地土壤养分时空演变特征--以江西省为例

为了掌握南方丘陵山区耕作土壤养分的时空演变规律,以江西省为例,利用1985年江西省第二次土壤普查数据和2012年测土配方施肥项目采集的大量耕层(0—25cm)土壤样点数据,借助SPSS经典统计方法、ArcGIS地统计学和半方差分析技术,运用全局空间自相关(Global Moran′s I)和普通克里金(Ordinary Kriging)插值分析相结合的方法,对比分析了近30年耕地土壤全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、有机质(SOM)和酸碱度(pH值)5种养分要素的时空变异特征。结果表明:1985—2012年,江西省耕地土壤养分存在较大的时空差异,2012年土壤养分Moran′s I指数和块金系数较1985年表现为具有较强的空间正相关集聚特性。1985年除土壤pH值符合球状模型外,其余4种养分要素属于指数模型,2012年土壤TN,TP和SOM符合球状模型,TK和pH值符合指数模型,两个时期交叉验证结果均达到显著水平。30年来,研究区耕作土壤养分有升有降,以升为主。土壤TN和SOM处于丰富级水平,其含量显著上升,平均级别分别提升了0.41,0.44个单位;TP处于中等水平,全磷水平上升较为显著,平均级别提升了0.39个单位;TK处于低量级水平,全钾含量急剧下降,平均级别降低了0.89个单位;土壤pH值处于酸性水平,pH值下降较为明显,平均级别降低了0.66个单位。近年来,由于受到人为耕作方式、施肥结构、秸秆还田、工业污染及酸性沉降物等的影响,江西省耕地土壤TN,SOM和TP含量有所提升,TK含量急剧降低,土壤严重酸化。研究结果为江西省土壤养分分区管理、精准高效施肥、土壤养分可持续利用和提升耕地质量提供基础理论和科学依据。

基于空间自相关的耕地质量空间差异特征及耕地保护分区——以江西省上高县为例

为了掌握与分析耕地质量空间分布格局,切实提高耕地质量水平与加强耕地保护建设,选取耕地质量等别监测试点县上高县为研究区,运用加权平均法和空间自相关分析法,以国家级耕地质量指数为空间变量,从县级、乡镇级和村级等尺度上探讨了耕地质量的空间分异规律,最终基于耕地质量局部空间自相关分析结果提出了耕地保护分区方案。结果表明:(1)上高县耕地质量呈现出西南低东北高的空间分布规律,耕地质量等指数Moran′s I值表现为利用等指数>自然等指数>经济等指数,三者均呈显著的空间正自相关集聚态势。(2)随着空间尺度的不同,耕地质量指数具有不同的空间关联度,利用等指数受空间尺度影响较大,经济等指数其次,自然等指数最小。(3)正相关HH型和LL型耕地以组团形式聚集分布,负相关HL型和LH型耕地无明显的集中区域,多以零星状分布。(4)综合考虑上高县耕地质量3个层次的空间自相关类型及顺序组合,将耕地划分为6个耕地保护分区,并提出了相应的保护措施。研究结果可为区域高标准基本农田建设、耕地质量监测和耕地保护与管理分区提供借鉴参考。

多尺度下的南方山地丘陵区耕地质量空间自相关分析——以江西省黎川县为例

分析不同尺度下的耕地质量空间分布格局,是提高耕地质量与加强耕地保护建设的基础。选取耕地质量等别监测试点县江西省黎川县为研究区,运用加权平均法、变异系数法和空间自相关分析法,以国家级耕地质量指数为空间变量,分别从县级、乡镇级和村级尺度上探讨了耕地质量的空间关联程度及其分异规律。研究结果表明:1)研究区耕地质量呈现出"南北高,东西低"的空间分布规律,耕地质量指数Mora’s I值表现为国家利用等指数>国家经济等指数>国家自然等指数,县级、乡镇级和村级耕地质量指数的Moran’s I值依次降低,三者均呈显著的空间正自相关集聚态势。2)随着空间尺度的不同,耕地质量指数具有不同的空间关联度,自然等指数受空间尺度影响较大,经济等指数其次,利用等指数最小。3)正相关高-高型和低-低型耕地以组团形式聚集分布,负相关高-低型和低-高型耕地无明显的集中区域,多以零星状分布。研究结果显示耕地质量空间差异对空间尺度的变化较为敏感,可为区域高标准基本农田建设、土地综合整治、耕地质量监测和耕地保护与管理分区提供借鉴参考。

江西省耕地土壤氮素空间变异特征及其主控因素

根据江西省采集的16 823个耕层(0—20cm)土壤样点数据,运用实地调查、经典统计学及地统计学等分析方法,对江西省耕地土壤氮素含量的空间变异特征及其影响因素进行了深入探讨。结果表明:江西省土壤全氮(TN)含量和碱解氮(AN)平均含量分别为1.57g/kg和164.13mg/kg,两者均处于丰富级水平。通过半方差函数分析,土壤TN和AN的块金基台比分别为62.03%和78.97%,两者空间变异特征受到结构性因素和随机性因素的共同影响,但受到随机性因素的影响更大;Kriging插值结果显示,研究区土壤AN与TN含量在空间分布上基本一致,均表现出北高南低的空间分布趋势。回归分析表明,成土母质、土壤类型、地形因子、土壤侵蚀、秸秆还田方式、农田利用方式和氮肥施用量对土壤TN和AN空间变异均有极显著影响(P<0.01)。地形因子中高程和河流动能指数与土壤AN与TN含量呈显著负相关关系(P<0.05);成土母质对TN和AN空间变异具有6.1%和4.1%的独立解释能力,土壤类型对TN和AN的空间变异的独立解释能力分别在4.2%~4.7%和3.1%~4.0%,地形因子对TN和AN空间变异具有4.2%和2.8%的独立解释能力,土壤侵蚀程度对TN和AN空间变异具有6.2%和3.5%的独立解释能力,秸秆还田方式对TN和AN空间变异的具有27.3%和3.3%的独立解释能力,农田利用方式对TN、AN空间变异具有2.9%和2.0%的独立解释能力,氮肥施用量对TN、AN空间变异的独立解释能力分别为18.8%和5.6%。因此,秸秆还田方式和氮肥施用量是引起江西省土壤氮素空间变异性的主控因素。

基于空间自相关的耕地质量空间分布特征研究——以江西省南昌县为例

为了掌握与分析耕地质量空间分布特征,加强耕地质量建设,完善耕地保护新格局,基于加权平均法、集中度指数、分形维数和空间自相关分析法,以耕地质量等别监测试点县——南昌县为研究区,引入国家自然等指数、利用等指数和经济等指数为空间变量,以耕地图斑为空间单元进行空间自相关分析,从县级和乡镇级尺度上探讨耕地质量的空间差异特征。结果表明,南昌县耕地质量呈现出西南高东北低的空间分布规律,耕地质量等指数Moran's I值表现为自然等指数>经济等指数>利用等指数。不同空间尺度下,耕地质量指数具有不同的空间关联度,自然等指数受空间尺度的影响最大,经济等指数其次,利用等指数最小。正相关HH型和LL型耕地以组团形式聚集分布,负相关HL型和LH型耕地则多以零星状分布。综合考虑南昌县耕地质量空间自相关类型,将耕地划分为常规监测区、综合监测区和重点监测区3个监测分区。研究结果可为区域耕地质量监测、主导限制型谱序、耕地保护与管理分区和空间优化布局等提供借鉴参考。

江西省不同农田利用方式对土壤养分状况的影响

为了全面掌握江西省土壤养分的状况,基于江西省16 823个农田耕层(0—20cm)土壤样点数据,运用实地采样、数理统计与地统计学等分析方法,对研究区不同农田利用方式(水旱轮作、一季旱地、两季旱地、一季水田和两季水田)下土壤养分含量进行了研究。结果表明:通过半方差函数研究发现,江西省土壤养分的空间变异主要是由随机因素引起的,耕层(0—20cm)土壤全氮(TN)和碱解氮(AN)含量分别为1.25～1.61g/kg,149.27～169.90mg/kg,全磷和有效磷含量为0.49～0.54g/kg和17.94～21.30mg/kg,全钾(TK)和速效钾含量为11.55～12.19g/kg和72.67～106.41mg/kg,有机质含量和土壤pH值为27.09～31.52g/kg,5.12～5.52;不同土地利用方式下土壤化学性质差异达到极显著水平,其影响程度由大到小依次为土壤pH值>全氮>速效钾>有机质>有效磷>碱解氮>全磷>全钾;Pearson相关性分析发现,土壤中有机质含量和与全氮、碱解氮、全钾、速效钾、有效磷含量以及pH值有显著(p<0.05)或极显著的相关性(p<0.01),相关系数分别为0.945,0.359,-0.014,0.033,0.028,0.061,-0.061,说明土壤有机质含量与其他养分含量关系密切,可以作为指示土壤肥力的敏感因子。研究结果对于江西省采取合理的土地利用方式、施肥方式以及提高土壤养分水平、土地生产力等方面具有极其重要的意义。

基于冠层高光谱信息的水稻生长监测应用研究进展

水稻是我国主要的粮食作物,与传统的诊断方法相比,光谱与成像技术具有快速、准确、无损探测和获取水稻养分生理信息的优势,是水稻生长监测和田间精细化管理以及指导农业生产不可或缺的理论基础和关键技术。介绍高光谱技术常用的数据处理与变换方法、建模与模型验证方法,总结国内外近40年来光谱分析技术在叶面积指数、生物量、养分、叶绿素含量、植被指数、病虫害和水分等作物生长信息检测中的应用研究进展,剖析水稻光谱诊断技术亟待解决的问题,为提高水稻精确管理水平和实现精准农业提供技术支撑。最后指出,基于计算机视觉和图像处理技术,利用数码相机RGB(red,green,blue)和HSV(hue,saturation,value)等2种颜色模型以及在多因子交互作用条件下进行水稻参数分析是未来的发展趋势。

江西省油菜土壤碳氮磷生态化学计量学空间变异性及影响因素

运用经典统计学和地统计学分析方法,探讨了江西省油菜种植区土壤碳氮磷生态化学计量特征的空间变异性及影响因素。结果表明:江西省油菜土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)平均含量分别为16.99,1.44,0.50g/kg,土壤C∶N、C∶P和N∶P平均值分别为12.28,38.31和3.27,土壤总体C∶N∶P为33.86∶2.88∶1,整体处于相对较低水平,表现出中等程度的变异性和空间自相关性,其空间变异特征受到结构性因素和随机性因素的共同影响,但受结构性因素影响更大。从空间分布规律看,土壤SOC、TN和TP含量均表现出东北高西南低的空间分布格局。土壤C∶N高值区主要分布在赣北地区,分布面积较小,低值区主要分布在赣西、赣西北、赣西南以及赣东等地区。土壤C∶P与N∶P高值区零星分布在赣西南、赣东北等区域;低值区主要分布在赣西北及赣南地区。回归分析表明,成土母质、土壤类型、地形因子、气候条件、种植制度和氮肥施用量对研究区土壤C∶N、C∶P和N∶P空间变异特征有极显著影响(P<0.01);成土母质对土壤C∶N、C∶P和N∶P空间变异的独立解释能力分别为16.6%,3.7%和7.0%,地形因子的独立解释能力分别为3.5%,2.9%和4.2%,种植制度的独立解释能力分别为9.7%,4.4%和7.6%,氮肥施用量的独立解释能力分别为3.9%,4.4%和7.6%,土壤类型和气候条件独立解释能力最高,分别为16.8%,5.1%,9.0%和13.4%,9.8%,15.2%,是调控江西省油菜土壤C∶N、C∶P和N∶P空间变异最主要的影响因素。

赣东北低山丘陵区农村居民点时空演变格局及影响因素研究——以江西省贵溪市为例

科学辨识农村居民点的空间分布特征及其影响因素是研究城乡建设用地合理利用、农村居民点优化布局和村级土地利用规划的基础。选取赣东北低山丘陵区——贵溪市为研究区,综合运用空间自相关、标准距离、标准差椭圆及核密度分析等空间统计方法,全面分析了贵溪市2005—2015年农村居民点规模结构和空间分布的演变特征及其驱动因素。结果表明:2005—2015年贵溪市农村居民点空间分布模式的全局Moran’s I指数均表现出显著的空间正相关集聚态势;近10年来,农村居民点主要以东南-西北轴为扩展方向,东南、中部、西北3个方向为2005—2015年重点发展方向,西北方向最为突出,新增农村居民点主要集中分布在研究区中部和西北部区域;对比分析2005年和2015年农村居民点核密度分布情况,两个时期贵溪市农村居民点有集中收缩的趋势,均呈现"东南-西北密,西南-东北疏"的空间分布格局,空间形态表现为"大分散、小集聚"的分布特征。2005—2015年研究区农村居民点空间分布主要集中在海拔低、坡度缓、近河流、沿交通道路、距城镇近、无土壤侵蚀和地质灾害的区域。分析表明,研究区农村居民点是自然环境因素、自然灾害因素和社会经济因素共同作用的结果,农村居民点受到高程、坡度、河流、地质灾害、水土流失、交通道路、城镇、政策与规划导向等因素的显著影响,交通道路、城镇、政策与规划导向是影响贵溪市农村居民点空间分布格局的主要因素。

鄱阳湖平原区土地整治项目生态效益评价——以江西省鄱阳县为例

以鄱阳县土地整治项目为例,基于层次分析法和理想值法,针对鄱阳县环湖河网平原特征选取了土地平整度、农田防护林密度、钉螺治理度等10个生态效益评价指标,对研究区土地整理项目实施后的生态效益进行了综合评价。结果表明:土地整治项目的实施增加了项目区防护林种植量,增强了自然灾害防洪涝能力,提升了土壤肥力,促进了生态环境的保护,其土地整治的生态效益得到了显著改善,为土地整治综合效益评价提供了科学的评价标准和定量依据。

赣南地区杂交水稻组合再生稻筛选及产量构成因素分析

从9个杂交水稻组合中筛选出适合作再生稻的3个组合长泰优711、内10优702和恒丰优712,其头季稻+再生季产量比对照深两优814分别增产4.6%、2.5%、1.8%。对9个杂交稻组合的表型特征和经济指标观测结果表明:相比于头季稻,再生季的株高、穗长、每穗颖花数都降低或减少,但单株有效穗数增加。对其产量构成因素进行通径分析,结果显示:结实率对头季稻产量的直接作用最大,其次是单位面积有效穗数;单位面积有效穗数对再生季产量的直接作用最大,其次是每穗颖花数。

新质源两系杂交早稻10个性状的配合力及遗传力分析

采用两套新质源亲本,按3×6 NCⅡ遗传设计,分析了3个不育系与6个恢复系配制的18个两系杂交早稻组合的株高、穗长等10个性状的配合力和遗传力。结果表明,除单株有效穗外,其余9个性状组合间的差异均达极显著水平;恢复系除单株有效穗和小区产量外,其余性状的一般配合力方差均达显著水平;不育系株高、穗长、单株有效穗、小区产量和长宽比的一般配合力方差达到显著水平。恢复系R 76/鹏超1号和不育系标广占63 S表现出较好的一般配合力,组合标广占63 S/(R 76/鹏超1号)的特殊配合力表现最佳。10个性状中单株有效穗、穗实粒数、小区产量的狭义遗传力较小,容易受到环境的影响。

江西省不同农田利用方式对土壤碳、氮和碳氮比的影响

基于江西省16582个农田耕层(0~20 cm)土壤样点数据,运用实地调查、数理统计与地统计学等分析方法,探讨了不同农田利用方式(水旱轮作、一季旱地、两季旱地、一季水田和两季水田)对土壤有机碳(SOC)、氮含量(TN)和碳氮比(C∶N)的影响.结果表明,江西省耕层土壤SOC、TN含量和C∶N比分别为5.22~34.56 g·kg^(-1)、0.26~3.06 g·kg^(-1)和2.98~52.67,均处于中等偏上水平.经半方差函数分析,江西省土壤SOC、TN和C∶N比的空间变异主要是由随机性因素引起的;方差分析显示,不同土地利用方式下耕地土壤中SOC、TN和C∶N比存在显著差异,土壤SOC和TN含量表现为两季水田>水旱轮作>一季水田>一季旱地>两季旱地,而土壤C∶N比则表现为两季水田>两季旱地>一季水田>水旱轮作>一季旱地,土壤C∶N比对估测区域土壤有机碳储量具有良好的指示作用,因此,从土壤C∶N比角度考虑,水田更有利于SOC的贮存,有利于增加土壤汇集碳氮的能力.Pearson相关性分析表明,5种利用方式下经度、纬度和海拔与土壤SOC、TN含量和C∶N比具有显著的相关关系.

不同利用方式对江西省农田土壤碳氮磷生态化学计量特征的影响

根据江西省2013年采集的16582个农田耕层(0～20 cm)土壤样点数据,运用实地调查、经典统计学与地统计学等相结合方法,研究了江西省耕地土壤碳氮磷生态化学计量特征的空间变异性及不同农田利用方式对其的影响.研究结果表明:江西省耕地土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)平均含量分别为17.90、1.58和0.52 g·kg^(-1),土壤碳氮比(C∶N)、碳磷比(C∶P)和氮磷比(N∶P)平均值分别为11.72、38.29和3.38,土壤C∶N∶P比平均值为34.44∶3.03∶1,说明P是江西省耕地土壤主要的限制因素.此外,由于碳、氮、磷三者之间并不存在显著的两两相关性,表明江西省耕地土壤中不存在稳定的"Redfield ratio";半方差函数表明,江西省土壤碳、氮、磷生态化学计量特征具有中等程度的空间变异性,其空间变异特征主要受到随机性因素的影响;经ANOVA检验显示,不同农田利用方式对土壤碳氮磷生态化学计量特征影响显著(p<0.05),土壤SOC和TN平均含量依次表现为:两季水田>水旱轮作>一季水田>一季旱地>两季旱地,土壤TP平均含量依次表现为:两季旱地>两季水田>一季水田>一季旱地>水旱轮作,土壤C∶N依次表现为:两季水田>两季旱地>一季水田>水旱轮作>一季旱地,土壤C∶P平均值依次表现为:水旱轮作>两季水田>一季水田>一季旱地>两季旱地,土壤N∶P平均值依次表现为:水旱轮作>一季旱地>两季水田>一季水田>两季旱地.总体而言,土壤碳、氮、磷生态化学计量比的变化特征是农田利用方式和环境因子综合作用的结果,土壤C∶N∶P比对土壤碳、氮、磷储量及养分的限制性具有重要的指示作用.

不同茶树品种的耐热性评价

以‘槠叶齐’等33个茶树品种为试验对象,采用田间自然鉴定法和室内鉴定法,通过热害指数、电解质渗透率、叶绿素荧光参数Fv/Fm等3个指标对各茶树品种的耐热性进行评价。结果表明,33个茶树品种热害指数在20.0~80.0,其中‘槠叶齐’和‘碧香早’的热害指数较低,表现出较强的耐热性。高温条件下不同茶树品种的电解质渗透率不同,‘碧香早’‘黄玫瑰’和‘槠叶齐’3个品种的电解质渗透率显著低于除‘白芽奇兰’与‘毛蟹’外的其他品种;33个茶树品种的Fv/Fm数值下降百分比为28.24%~41.89%,其中‘槠叶齐’‘中茶108’‘毛蟹’‘黄玫瑰’‘碧香早’‘福鼎大白茶’下降幅度相对较小,下降幅度均小于30%;但在25℃条件下除‘紫娟’和‘赣茶3号’外,其他品种的Fv/Fm无显著差异。可见,‘碧香早’‘槠叶齐’‘黄玫瑰’3个茶树品种的耐热性表现较优,‘毛蟹’‘白芽奇兰’‘福鼎大白茶’等茶树品种的耐热性次之。