北京山区不同植被恢复类型土壤质量综合评价

[目的]综合评价北京山区不同植被恢复类型土壤质量,并进一步确定影响土壤质量的关键因素,为该地区植被恢复与重建提供数据支撑。[方法]以立地条件相近的侧柏纯林、油松纯林、侧柏油松混交林、侧柏针阔混交林、油松针阔混交林、落叶阔叶混交林和无林地(对照)为研究对象,测定14个土壤理化指标作为土壤质量评价的总数据集(TDS),采用主成分分析法(PCA)和Pearson相关性分析建立土壤质量最小数据集(MDS),利用线性(L)和非线性(NL)2种评分方法计算土壤质量指数(SQI)和一般线性模型(GLM)确定影响土壤质量的关键因素。[结果]植被恢复后相较于无林地,土壤容重、砂粒含量下降,而有机质、全氮、全钾、速效氮、速效钾等土壤养分含量增加。筛选出的研究区土壤质量评价MDS指标为全氮、砂粒、全钾、pH、有效含水量。4种方法(SQI-LT、SQI-NLT、SQI-LM、SQI-NLM)下,不同植被恢复类型的SQI值排序均为落叶阔叶混交林>侧柏针阔混交林>油松纯林>油松针阔混交林>侧柏油松混交林>侧柏纯林>无林地,植被恢复后土壤质量显著提升。SQI-NLM的土壤质量评价方法在北京山区具有更好的适用性。相较于无林地,其他植被恢复类型的SQI-NLM分别提高64%,48%,45%,36%,33%,27%。GLM模型解释了土壤质量指数总变异的85.24%,植被类型对土壤质量指数的解释比例最大(45.09%)。[结论]选择适宜的植被恢复类型是改善区域土壤质量的关键。未来实施植被恢复时,树种选择上优先考虑阔叶树种。造林配置方式的选择应取决于树种而定,如侧柏纯林中引入本土阔叶树种形成侧柏针阔混交林或选择油松纯林是最佳造林模式。

晋中太谷县北部地区土壤质量地球化学评价

通过1250000多目标区域地球化学调查、取样和化验,获得了晋中太谷县北部地区表层土壤27项指标数据,研究其分布特征,并依据相关规范进行了土壤质量评价。结果表明,太谷县北部地区土壤养分主要以中等—缺乏为主,在整个研究区内占比为94.20%,土壤环境质量综合等级总体上为一等清洁。耕、园地的土壤质量较好,以优质的一等和良好的二等土壤为主,占各自土地类型面积的55.70%和50.84%,研究区内土壤质量总体较好,硒土壤适量区广泛分布,当地政府应合理引导当地居民进行富硒农产品的开发,创造更大的经济价值和社会效益。

基于修订的最小数据集的土壤质量评价—以安徽合肥巢湖湖滨国家湿地公园为例

运用主成分分析法建立修订的最小数据集(revised minimum data set,R-MDS),计算土壤质量指数(soil quality index,SQI),对安徽合肥巢湖湖滨国家湿地公园土壤质量开展评价。结果表明,建立的最小数据集包括土壤有机质、全氮、速效钾、酸性磷酸酶、脱氢酶、过氧化氢酶和含水率。基于修订的最小数据集的巢湖湖滨湿地土壤质量指数(soil quality index-revised minimum,SQI-RM)与基于全体数据集(total data set,TDS)的土壤质量指数(soil quality index-total,SQI-T)呈显著正相关,R^(2)达到0.86(P<0.05),Nash有效系数为0.65,偏差系数为0.02,表明修订的最小数据集能够提取大部分数据信息,可以有效替代全体数据集开展湖滨湿地土壤质量评价。基于修订的最小数据集的安徽合肥巢湖湖滨湿地公园土壤质量指数范围为0.25~0.61(均值0.44),表明湖滨湿地土壤质量整体水平一般。土壤全氮、有机质含量低是巢湖湖滨湿地土壤的显著特征,是土壤质量的限制因子。本研究结果为安徽合肥巢湖湖滨湿地公园管理提供了重要参考依据。

云南北中亚热带植烟区土壤养分的空间分布特征与肥力质量评价

【目的】云南北中亚热带气候区烤烟与其它作物种植区域交错重叠。明确该气候区植烟土壤的肥力空间变异特征,为该区作物养分管理和土壤肥力调控提供技术支持。【方法】以2019年云南北中亚热带2548个植烟土壤样品为研究对象,采用模糊数学模型隶属函数法对土壤肥力质量进行综合评价,运用主成分分析法确定各指标的权重和造成肥力差异的主控因子,并通过GIS空间插值确定土壤肥力质量指数的空间分布特征。【结果】云南北中亚热带植烟区土壤肥力质量指数平均值为0.65,处于较高肥力水平。土壤SOM、TN、AP和AK的变异系数分别为46.84%、48.69%、75.64%和52.34%,均属于中等变异强度,且含量较为丰富。土壤AP是影响土壤肥力差异的主要限制因子。云南北中亚热带植烟区土壤肥力质量指数呈中部高,东部或西部部分区域低的分布格局,局部地区有零星分布。【结论】云南北中亚热带植烟区土壤较适宜烟草生长。平衡施肥时应注意控制氮肥,增施有机肥和磷钾肥,有效平衡并协调土壤养分,提高植烟区土壤肥力和烟叶品质。

中国农田土壤质量评价指标及其发展趋势

中国现有农田土壤质量评价指标主要包括物理、化学、生物3类,但当前的指标体系还存在诸如对生物指标重视程度不足、部分指标检测方法技术落后、指标之间不成体系等问题。在总结此3类常规农田土壤质量评价指标的基础上,着重介绍土壤中微量营养元素、重金属、微塑料、农药等化学类物质的定性与定量以及土壤微生物群落组成等非常规指标的应用,并对土壤分析方法和分析设备的升级和研发、生物传感器技术等领域的研究及其在农田土壤质量评价中的应用进行了展望。此可为中国农田土壤质量评价体系的发展提供参考。

考虑微生物要素的土壤质量综合评价——以北京市平谷区为例

为探讨北京市平谷区土壤质量现状,本研究在传统的土壤质量综合评价体系基础上考虑了微生物要素,基于实地网格土壤采样的228个样本,从土壤肥力、土壤环境、土壤微生物3个维度选取11项土壤指标,采用土壤质量指数法定量分析各指标并计算土壤质量指数,综合评价北京市平谷区的土壤质量。结果表明:平谷区土壤质量综合指数(ISQI)在良好到优等范围内(0.60~0.96),平均值为0.74,平均土壤质量综合评价等级为良好。空间分布上整体呈现南低北高、西低东高的特征,北部熊儿寨乡、黄松峪乡及东部金梅湖镇等地区多为山地或林地,植被丰富,人为活动强度弱,土壤肥力水平高且微生物较为丰富,土壤质量综合评价等级相对较高;而西南部马坊镇、马昌营镇等地区土壤肥力水平低,微生物数量较少,综合质量评价等级相对较低。熊儿寨乡的ISQI最高,为0.81;平谷镇的ISQI最低,为0.64。平谷区不同土地利用类型ISQI排序为果园>林地>荒地>菜地>农田。研究表明,北京市平谷区土壤质量综合评价等级为良好,但空间差异明显,东北部多为山地和林地,综合评价等级为优等,中部及西南部多为农田菜地,综合评价等级为良好和中等,未来应注重科学施肥和土壤质量管理。

河南省典型造林困难地土壤质量评价

【目的】准确评估人工造林对困难地土壤质量的影响,为困难地土壤质量的监测与提升提供理论依据。【方法】以洛阳市云梦山石质山地土壤为研究对象,分别采集0~10、10~20和20~30 cm土层的样本,综合选取11项物理化学评价指标作为全数据集,采用相关性和主成分分析筛选确定土壤质量评价最小数据集,构建土壤质量指数对研究区的土壤质量进行评价。【结果】1)研究区土壤全氮及全碳的含量极低,平均值分别为0.31和2.61 mg·g^(-1)。2)云梦山地区土壤质量的最小数据集包括土壤pH值、脲酶、碳氮比和总孔隙度。最小数据集土壤质量指数为0.037~0.604,平均值为0.322。大部分样地的土壤质量指数都随着土层深度的增加而降低,且0~10 cm土层的土壤质量指数远高于其他土层,10~20与20~30 cm土层的土壤质量指数较为接近。3)最小数据集与全数据集的土壤质量指数具有显著正相关关系(p<0.01),两者间的线性回归拟合程度较好(R^(2)=0.63),表明构建的最小数据集可以较好反映研究区的土壤质量状况。【结论】根据土壤质量分级标准,云梦山石质山地土壤质量整体为中等偏低水平,且随土层深度增加显著降低,因此对深层土壤质量的改良是今后植被恢复和重建的重点区域。

紫色土丘陵恢复区不同土地利用方式土壤质量综合评价

在紫色土丘陵恢复区,研究了撂荒地(AL)、紫穗槐-白花草木樨地(AML)、沙地柏+马桑地(SCL)、坡耕地(SFL)和马尾松林地(PFL)5种土地利用方式对0~20 cm土层土壤性质的影响。结果显示:AML与SFL的土壤pH和土壤体积质量显著低于其他土地利用方式,而土壤含水量、土壤有机碳、全氮、碱解氮和速效磷含量显著高于其他土地利用方式。不同土地利用方式的PLFA总量、细菌数量、真菌数量和放线菌数量、脲酶活性、蔗糖酶活性和酸性磷酸酶活性的大小为AML(或SFL)>SCL(或PFL)>AL(P<0.05),土壤微生物量碳和土壤微生物量氮的大小为AML>SFL>SCL(或PFL)>AL(P<0.05)。除速效钾外,土壤各因子间存在密切相关性。主成分分析评价的土壤肥力综合指数大小为AML(0.212)>SFL(0.209)>SCL(0.162)>PFL(0.147)>AL(-0.480)。研究表明AML和SFL(坡改梯+植物篱)最有利于恢复区土壤质量恢复,研究结果可为紫色土丘陵恢复区及相似条件地区的生态建设提供理论基础。

桂西北干热河谷典型森林类型土壤质量综合评价

【目的】综合评价桂西北干热河谷典型森林类型土壤质量,以期为干热河谷区域森林经营管理和资源可持续利用提供科学参考。【方法】以桂西北干热河谷林区内的常绿落叶阔叶混交林、落叶阔叶次生林、落叶阔叶人工林和针叶人工纯林4种典型林地为研究对象,测定其土壤物理、化学和生物学指标共14个,运用主成分分析和最小数据集法构建质量评价最小数据集,通过加权综合指数法开展土壤质量综合评价。【结果】1)针叶人工纯林土壤化学养分和蔗糖酶活性显著低于阔叶林,阔叶人工林土壤性质与次生林无显著差异,总体上桂西北干热河谷林区土壤呈干旱缺磷的特征;2)筛选出含水率、全磷和全氮构建最小数据集,可以解释全数据集质量指标的77%,能系统有效地评价研究区内土壤质量;权重排序为含水率(0.364)>全磷(0.340)>全氮(0.296),含水率和全磷是影响土壤质量的主要指标;3)不同林型土壤质量指数排序为常绿落叶阔叶混交林(0.618)>落叶阔叶人工林(0.598)>落叶阔叶次生林(0.473)>针叶人工纯林(0.282),针叶人工纯林土壤质量显著最低(P<0.05)。【结论】针叶人工林土壤质量显著低于阔叶林,含水率和全磷含量是限制干热河谷林区土壤质量的关键因素。

结合最小数据集和改进灰色-TOPSIS的全国耕地土壤质量评价及影响因素研究

探究耕地土壤质量的空间分布及影响因素,为指导农户行为及促进农业生态可持续发展提供理论依据,基于中国土壤数据集(HWSD V2.1),利用主成分分析构建耕地土壤质量评价的最小数据集,结合灰色-TOPSIS多目标评价模型,对全国(港澳台除外)耕地土壤质量进行评价,运用地理探测器探索外部因子(年平均降水、年平均温度、人口密度和GDP)对耕地土壤质量的影响程度。结果表明:(1)最小数据集能有效减少指标体系之间的相关性,改进灰色-TOPSIS方法一定程度上提高耕地土壤质量评估的准确性;(2)根据耕地土壤质量评价结果,将耕地质量分为5个等级,从全国范围来看,长江中下游区、华南区耕地土壤质量较好,而黄土高原区、青藏高原区、内蒙古高原区耕地土壤质量则较差;(3)从地理探测器结果来看,年平均温度与年平均降水量共同对耕地土壤质量的解释程度大的省份共有20个,远远大于其他两两因子共同对耕地土壤的解释程度,2个因素交互作用效果大于单因子对耕地土壤质量的影响。综上,年平均降水量和年平均温度是影响耕地土壤综合质量的主要因素。

民勤风沙区不同灌木林土壤质量综合评价

[目的]研究风沙区灌木林土壤养分和生物学性质的变化特征,定量评价不同固沙灌木林土壤质量,对风沙区合理选择固沙树种和指导生态修复具有重要的现实意义。[方法]在民勤风沙区选取白刺(Nitraria tangutorum Bobr.)、红砂(Reaumuria songarica(Pall.) Maxim.)、沙拐枣(Calligonum mongolicum Turcz.)、膜果麻黄(Ephedra przewalskii Stapf)、黄花矶松(Limonium aureum(L.) Hill.)为研究对象,以裸沙地为对照,测定和分析了不同固沙灌木林土壤的养分、微生物数量和酶活性差异,采用主成分分析和土壤质量指数相结合的方法定量评价了不同固沙灌木对土壤质量的改良效果。[结果](1)民勤风沙区固沙灌木林土壤有机质和氮素含量较低,磷素缺乏,钾素含量较高,全盐量过低;与裸沙地相比,研究区各固沙灌木林土壤有机质、氮素、磷素、钾素含量、微生物数量和酶活性均有所增加;0—20 cm, 20—40 cm, 40—60 cm土层土壤养分含量均以红砂最高,土壤微生物数量和酶活性各固沙灌木林表现趋势各不相同;(2)各固沙灌木林随土层深度增加土壤微生物数量和酶活性变化规律各异,土壤养分含量逐渐减小,但各土层间差异不显著;(3)固沙灌木林土壤养分、盐分、微生物和酶活性之间相关性密切,土壤养分、微生物各指标间均呈极显著正相关关系(p<0.01);(4)不同固沙灌木林在不同土层对土壤质量的改良效果不同,0—20 cm土层综合得分排序为红砂>白刺>黄花矶松>沙拐枣>膜果麻黄>裸沙地,20—40 cm和40—60 cm均为红砂>白刺>沙拐枣>黄花矶松>膜果麻黄>裸沙地。[结论]红砂和白刺对土壤质量的改善效果最好,黄花矶松改善表层土壤质量的作用大于中下层土壤。

南方典型稻田土壤-水稻系统环境质量评价

为研究南方典型区域稻田土壤-水稻系统中重金属含量,采集江西省进贤县、金溪县、渝水区、高安市、安福县和兴国县6个水稻主产区典型田块土壤、水稻和灌溉水,重点分析土壤和水稻铅、镉、砷和汞含量及其土壤养分,并采用单因子污染指数和内梅罗综合指数对土壤-水稻系统中重金属含量进行评价。结果表明:研究区稻田土壤pH、有机质、总氮、总磷、总钾、碱解氮、有效磷和速效钾总均值分别为5.48、32.99 g/kg、2.06 g/kg、0.54 g/kg、16.04 g/kg、156.71 mg/kg、14.00 mg/kg和94.98 mg/kg。研究区土壤铅、镉、砷和汞含量总均值分别为35.46、0.18、7.21、0.17 mg/kg,单因子污染指数均小于1,内梅罗综合污染指数为0.56,土壤环境质量等级为清洁;但渝水土壤镉含量为0.37 mg/kg,超过限量标准(0.30 mg/kg),土壤环境质量属于警戒状态。研究区糙米铅、镉、砷和汞的含量总均值分别为0.06、0.17、0.24、0.0086 mg/kg,单因子污染指数均小于1,内梅罗综合污染指数均值为0.77,糙米环境质量等级为警戒限;但兴国和渝水糙米镉含量分别为0.22、0.35mg/kg,均超过限量标准(0.20 mg/kg),环境质量等级分别为警戒限和轻度污染。相关性表明,糙米镉与土壤镉和铅呈显著正相关,而与土壤砷呈显著负相关;糙米砷与土壤砷和有效磷呈显著正相关。总之,重金属镉是调查区域水稻安全性最主要的潜在污染元素,需重点关注兴国和渝水两地水稻食品安全。

河北省饶阳县果蔬基地土壤质量综合评价

[目的]揭示京津冀果蔬基地土壤现状及问题。[方法]以饶阳县果园与蔬菜大棚土壤为评价对象,采集12个土壤样品,测定主要理化性质指标和盐碱度,并采用模糊评价法对土壤肥力进行综合评价。同时,采用综合质量影响指数评价法评价土壤重金属污染现状。[结果]饶阳果蔬基地土壤偏碱性,土壤出现了弱次生盐渍化现象,电导率随含盐量增加而增加,盐化的同时发生着碱化的现象。土壤肥力水平处于中等水平。土壤重金属污染评价结果显示,该研究区域出现了不同程度的重金属累积现象,这可能与施肥方式的不合理有关,具有潜在的风险,需引起重视。果园改为设施大棚蔬菜种植后明显降低了土壤有机质的含量,也增加了土壤盐碱化的风险。[结论]研究结果为饶阳县果蔬基地土地合理利用、合理施肥、土壤养分管理及优质果蔬生产提供科学依据。

杭州余杭径山茶园土壤养分状况及肥力质量评价

深入了解余杭区茶园土壤养分状况与肥力水平,可为该区径山茶园土壤改良、精准施肥以及优质径山茶叶生产提供科学依据。本研究对余杭区径山茶园面积集中的7个镇街进行实地调查和布点采样,采集并分析了36个样点径山茶园土壤,检测6个肥力指标,既土壤pH、有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量,并采用主成分分析法和模糊数学隶属度函数模型,通过计算土壤肥力综合指数(IFI),对余杭区土壤养分状况进行数值化综合评价。结果表明:余杭径山茶园土壤有酸化趋势;茶园土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量整体丰富,平均值均达到I级优质标准;91.7%的径山茶园土壤肥力综合指数IFI达到I级优质标准,8.3%达到II级标准,余杭径山茶园土壤适宜种植径山茶树。

白于山区典型人工林土壤质量综合评价

以陕西省榆林市白于山区为例,选取40年生典型河北杨(Populus×hopeiensis Hu&Chow)、油松(Pinus tabuliformis)、樟子松(Pinus sylvestris var.mongholica)成熟人工林,以荒草地为对照,测定土壤深度(h)为0<h≤100 cm土层土壤理化指标,分析3种典型林分土壤理化性质的垂直分布特征,并采用综合指数法对土壤质量进行评价。结果表明:土壤有机碳、全氮、全磷、速效磷质量分数均在0<h≤20 cm土层处达到最大值,速效钾、硝态氮、铵态氮质量分数均在20 cm<h≤40 cm土层处达到最大值,这说明土壤养分具有表聚效应。土壤有机碳、全氮、全磷质量分数总体呈阔叶林(河北杨林)高于针叶林(樟子松林、油松林)的分布规律。最小数据集(MDS)筛选出土壤碳、粉粒体积分数、土壤pH、速效钾、铵态氮5个指标进入最终的土壤质量评价,各林分综合排名由高到低依次为樟子松林、油松林、河北杨林、荒草地。在未来进行植被恢复时,树种选择可优先考虑针叶树种,造林配置模式选择则由树种而定,如在樟子松林中引入河北杨等阔叶树种形成混交林或选择油松及樟子松纯林的造林配置模式。

2013-2022年南亚热带桉树人工林土壤质量评价及障碍因子演变特征

以广西国有派阳山林场2013—2022年桉树人工林为研究对象,对比土壤pH值、有机质、大量元素及中微量元素等13个化学性质指标,采用秩和比综合评价法、优劣解距离法、主成分分析法、因子分析法和熵值法综合评价土壤质量;采用分层聚类法和主成分分析法,引入土壤障碍因子诊断模型,评价桉树人工林土壤质量及障碍因子演变特性。结果表明:10年来桉树人工林整体呈现出酸度高、磷素严重缺乏、中微量元素部分缺乏的特征,土壤肥力质量整体呈上升趋势。5种综合评价结果一致,2022年不同土壤深度肥力质量均高于2013年相同深度的土壤肥力质量,上层土壤肥力质量均优于下层土壤肥力质量。2013年和2022年桉树人工林13个化学性质指标中,共提取障碍因子18个,其中轻、重度障碍因子分别占比56.0%和44.0%;pH值、有机质、全氮、全钾、速效钾、交换性钙和镁含量在两个年度均为障碍因子,其中交换性钙和镁均为重度障碍因子。2013年的土壤障碍因子和重度障碍因子均高于2022年,2013桉树人工林土壤中重度障碍因子依次分别为全磷、速效磷、交换性钙、交换性镁和全氮,而2022年的依次为交换性钙、pH值和交换性镁。桉树大面积、长时期经营后在一定程度上易造成土壤肥力退化、大量元素和中微量元素养分等级降低等问题,需因地制宜,制定科学经营策略,减少土壤障碍的发生,在一定程度上提高土壤肥力和生产力。

喀斯特槽谷区侵蚀坡面的土壤质量评价及障碍因子

[目的]为准确评价喀斯特槽谷区顺/逆层坡侵蚀坡面的土壤质量特征,筛选出适用于该地区的土壤质量评价方法,探析限制其土壤质量的障碍因子。[方法]以重庆市青木关喀斯特槽谷区顺/逆层坡面的5种典型土地利用类型(林地、草地、裸地、玉米地、辣椒地)为研究对象,利用主成分分析法结合Norm值建立评价指标最小数据集(minimum data set,MDS),并通过非线性土壤质量评价方法和隶属度函数对喀斯特槽谷区顺/逆层坡面的土壤质量进行评价。[结果](1)喀斯特槽谷区土壤质量评价指标最小数据集(MDS)包括毛管持水量、毛管孔隙度和全磷;(2)通过非线性土壤质量评价方法得出,逆层坡土壤质量(0.519)优于顺层坡(0.451),其中逆层坡林地土壤质量最优(0.653),辣椒地土壤质量最差(0.426);(3)非线性评价方法在顺/逆层坡的决定系数(R 2)均高于隶属度函数,因此喀斯特槽谷区更适合采用非线性评分模型;(4)顺/逆层坡侵蚀坡面的土壤质量障碍因子差异显著,仅有全氮为共同的障碍因子。[结论]适当增加草地和乔木林的覆盖能提高喀斯特槽谷区土壤质量,研究结果可因地制宜地为喀斯特槽谷区顺/逆层坡侵蚀坡面的土壤质量调控和生态恢复提供依据。

南团公路绿化土壤质量分析与评价——以沪南公路—南芦公路为例

为了解南团公路(沪南公路—南芦公路)绿化的土壤质量,分别采集了两侧绿化带、行道树、机非隔离带和中央分隔带等的57个采样单元,共计114个土样,主要进行了土壤养分状况的测试与统计分析。结果表明:土壤质地均属于壤质土,能满足植物正常生长;土壤有机质达较肥沃水平,土壤全氮和有效磷含量均达较丰富水平,土壤速效钾含量丰富;土壤综合质量主要以质量较好的二类土为主,无质量差的五类土和较差的四类土,有27.2%质量最好的一类土。

土壤污染监测与土壤质量评价策略研究

在城市发展加速、工业大型化以及大众生活品质提升等因素的共同作用下,使得各地土壤环境都受到了严重影响,出现诸多生态失衡现象如土壤污染与老化。因此,各地应严格遵循《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB15618-2018)等条例,通过抽样检测和实地测试的方法,以实施最优质的土壤环境掌控与评估策略,从客观科学的角度,揭露土壤资源的真实面貌,为环境管理和土地资源可持续性运用提供有力支持。

土壤环境质量评价与污染控制策略研究

土壤是非常重要的自然资源,合理评价土壤环境质量,做好土壤质量控制工作,对于保护土壤环境、促进土壤资源的高效利用以及推动高质量发展具有深远意义。由于土壤环境复杂,如何做好土壤质量评价与污染控制工作,不仅是土壤资源保护的重中之重,也是全社会共同面对的课题。本文分析了土壤环境质量评价的策略与方法,随后从两个角度,探索了土壤污染控制的方式方法。