基于最小数据集的宁夏耕地土壤质量评价

以宁夏耕地土壤为研究对象,选取15项土壤质量指标,运用主成分分析结合Norm值构建评价指标最小数据集(MDS),通过灰色关联度和非线性模型(non-linear model,简称NL)进行土壤质量评价.研究表明,宁夏耕地土壤质量评价指标MDS包括全氮、全磷、胡敏酸碳量、交换性钙、交换性镁含量;2种评价方法结果具有高度的正相关性,相关性系数为0.88,相互验证了评价结果的准确性,非线性评分模型方法计算更加简便.研究区耕地土壤质量处于中下等水平,各地土壤质量依次为固原市>石嘴山市>银川市>吴忠市>中卫市.     

土壤质量评价中少量样本最小数据集的构建——以内蒙古杭锦旗黄河南岸灌区典型地块为例

为研究土壤质量评价过程中样本容量较少情况下最小数据集的构建方法。采集并测定内蒙古杭锦旗黄河南岸灌区典型地块的12个土壤理化指标,利用聚类分析、相关分析和主成分分析等探讨了少量样本最小数据集的构建方法。结果表明:1)通过聚类分析、相关分析和主成分分析所构建的最小数据集中的指标包括土壤容重、饱和含水量、土壤电导率、阳离子交换量、硝态氮、速效钾、速效磷;2)全体数据集与最小数据集的土壤质量指数呈显著正相关,R2达到了0.735,Nash有效系数为0.917,偏差系数为0.057;3)基于全体数据集和最小数据集计算得出的土壤质量指数变化范围分别是0.47~0.73和0.37~0.75,平均值为0.56和0.53,表明研究地块土壤呈现中等质量水平。研究发现,在黄河南岸灌区典型地块基于少量样本进行土壤质量评价的过程中,使用聚类分析、相关分析、主成分分析3种分析方法可以构建最小数据集,且检验精度较高。     

多时空尺度的土壤质量评价最小数据集的建立

[目的]探讨土壤质量评价最小数据集的建立方法,并且基于建立的方法构建不同时空尺度的土壤质量评价最小数据集。[方法]基于环境相关法,采用皮尔森相关分析、主成分分析和计算矢量常模值、土壤母质类型、土壤类型和土地利用与土壤质量的关系等建立土壤质量评价最小数据集。[结果]就空间尺度而言,衡量县域和乡镇尺度土壤质量好坏的最小数据集明显不同,2008年县域尺度下最小数据集包括土壤容重、砂粒、土壤有机质、黏粒、pH、土壤有效锌、土壤有效锰7个指标,而进入2008年乡镇尺度下的最小数据集则为粉粒、有效钾、有效锰、全氮、土壤容重、黏粒、pH、土壤有效铁8个因素;就时间尺度而言,不同时期的最小数据集不同。[结论]土壤质量评价必须和时空尺度挂钩才有意义。基于该研究建立的方法得到的土壤质量评价最小数据集参数能够最大限度地包含所有未入选参数所表达的土壤质量信息。不同时空尺度下建立土壤质量最小数据集冗余程度最低。     

应用最小数据集评价不同采伐强度天然针阔混交林的土壤质量

以长白山地区天然云冷杉阔叶混交林为研究对象，分别采集土层深（h）0TN),评价不同采伐强度下的土壤质量。结果表明：研究区土壤呈弱酸性，有效养分水平为中等；中度采伐样地的土壤有机质显著高于轻度采伐样地（P<0.01）;随着土层深度增加，土壤的有机质、全氮、全磷质量分数和含水量均显著降低，土壤密度显著增加（P<0.01）。MDS分别与TDS和MDS_TN的土壤质量指数线性回归的决定系数（R²）分别为0.869 2、0.943 4,说明MDS能够有效代替TDS评价土壤质量。     

不同衰老程度顶坛花椒土壤养分质量的评价

【目的】为喀斯特石漠化地区花椒林地土壤肥力改良及植被恢复提供科学依据。【方法】以花江峡谷地区6种不同衰老程度顶坛花椒林地土壤为研究对象,通过测定其有机碳(SOC)、全氮(TN)、碱解氮(AN)和全磷(TP)等29项土壤养分及矿质元素化学指标,并运用主成分分析法以及构建土壤质量评价的最小数据集,对顶坛花椒土壤的养分质量进行评价。【结果】1)不同衰老程度顶坛花椒的土壤养分含量存在差异,总体表现出衰老退化较轻花椒林地土壤养分含量高于衰老退化严重的花椒林地。2)研究区土壤养分质量评价的最小数据集有二氧化硅(SiO2)、硼(B)、全钾(TK)、钼(Mo)、速效磷(AP)和速效钾(AK) 6个指标。3)全体数据集土壤质量评价分值依次为低挂果植株(315. 410)幼树衰老植株(233. 972)黄叶+低挂果植株(80. 844)全死亡植株(-35. 366) 4/5死亡植株(-268. 017) 1/2死亡植株(-326. 845)。【结论】衰老退化较轻的顶坛花椒林地的土壤质量较好,但6种(Ⅰ～Ⅵ)不同衰老程度顶坛花椒林地均需要对应增施不同肥料改良土壤质量。     

贵州省耕地土壤的养分状况

为贵州省土壤养分等级划分标准的制定和耕地的合理利用与管理提供一定的理论依据,对贵州省36个县(市、区)共计162716个耕地土壤样品的有机质、全氮、有效磷和速效钾含量状况进行统计分析,并采用全国第2次土壤普查分级标准对贵州省耕地土壤养分含量水平进行评价.结果表明:贵州耕地土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量分别集中在26～42 g/kg、1.5～2.3 g/kg、11～22 mg/kg和100～180mg/kg;贵州耕地土壤有机质及全氮含量均处于较高水平,有效磷含量处于中上水平,速效钾含量与全国平均水平相当.分析结果对掌握贵州耕地土壤养分状况、耕地养分利用管理和作物高产稳产的合理施肥具有重要意义.     

河北平原冬小麦/夏玉米高产田土壤肥力质量最小数据集构建及其评价

基于河北平原区冬小麦/夏玉米11县高产田的396个土壤样点数据,利用主成分分析及相关关系法确定了该区域土壤肥力质量评价的最小数据集,并采用模糊数学隶属度函数法对该区域土壤肥力质量进行评价。结果表明,河北平原区小麦/玉米高产田土壤肥力质量评价的最小数据集(MDS)由pH值、土壤容重、有机质含量、速效磷含量、磷酸酶活性、阳离子交换量(CEC)、微生物量碳、微生物量氮等8项指标组成;微生物量氮和土壤阳离子交换量的隶属度均值较低,是该地区主要的限制性因子,有机质含量次之,土壤容重的隶属度值最高;曲周、吴桥的土壤肥力综合质量指数(IFI)处于Ⅲ级的中等水平,其他9县均为Ⅱ级的良水平。综合分析可知,河北平原小麦/玉米高产田土壤肥力有待于进一步提高。     

基于最小数据集的保山市植烟土壤质量评价与障碍诊断

【目的】通过分析保山市5个县(市、区)植烟土壤质量特征，明确制约土壤质量的主要障碍因子，为区域性植烟土壤障碍治理技术研发、养分管理和优质烤烟生产提供科学依据。【方法】采集保山市5县(市、区)24个乡(镇)72个村的植烟土壤样品，选取pH、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾、土壤容重、田间持水量、蔗糖酶和脲酶等12项指标作为总数据集(TDS),通过构建评价指标最小数据集(MDS),计算土壤质量指数；采用障碍因子诊断模型，分析主要障碍因子。【结果】12项指标经K-S检验，均服从正态分布，进入总数据集(TDS)。经主成分分析筛选，有机质、全磷、碱解氮、有效磷、土壤容重和蔗糖酶等6项指标进入最小数据集(MDS)。土壤质量指数(SQI)的MDS-SQI与TDS-SQI呈极显著正相关关系，最小数据集可代替总数据集对保山市植烟区土壤质量进行评价。施甸县、昌宁县、隆阳区、龙陵县和腾冲市的MDS-SQI土壤质量指数分别为0.681、0.668、0.665、0.626和0.579。障碍度分析表明，保山市各县(市、区)植烟土壤主要障碍因子为田间持水量(平均障碍度0.251)、碱解氮(平均障碍度...     

呼伦贝尔市粮食主产区耕地土壤养分现状

利用2019年呼伦贝尔市耕地质量等级评价养分调查数据,研究了呼伦贝尔市粮食主产区耕地土壤有机质等养分含量现状。结果表明:当前呼伦贝尔市粮食主产区土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾平均含量分别为55.1 g/kg、2.73 g/kg、46.2 mg/kg、242 mg/kg,pH平均值为6.0;养分含量在1级(高)和2级(较高)水平的占比达72.15%～95.91%。土壤各养分之间呈极显著正相关。阿荣旗和扎兰屯市养分含量总体低于其他旗市;草甸土养分含量总体低于其他土壤类型。     

基于最小数据集的宜章植烟土壤综合肥力评价

采用主成分分析和相关性分析方法，构建了由土壤有机质、全磷、pH值、交换性钙、有效钼、有效锰、有效硫、水溶性氯等组成土壤肥力评价的最小数据集（MDS），综合分析了湖南宜章烤烟产值与土壤质量的关系，探究了制约烤烟产质量的土壤因素，并提出了土壤保育和肥力提升技术措施。结果表明，全数据集的土壤肥力指数（TDS-IFI）与最小数据集的土壤肥力指数（MDS-IFI）之间呈显著正相关，R2达到0.6332。TDS-IFI介于0.451～0.756之间，均值为0.591;MDS-IFI介于0.444～0.734之间，均值为0.565，表明宜章烤烟区的土壤肥力属于中等。土壤pH值偏中性和弱碱性，有机质和碱解氮含量相对较高，有效铜、有效铁和水溶性氯含量较适宜，而有效硫和有效锰含量较低。     

晋西清水河流域不同土地利用类型土壤质量评价

【目的】探索和评价黄土高原残塬沟壑区清水河流域不同土地利用方式下的土壤质量,并量化其与环境因子的关系。【方法】以该流域4种典型的立地类型(农地、林地、果园、灌草地)为研究对象,基于土壤容重、土壤机械组成、土壤养分(有机质、全氮、全磷、全钾、速效钾)质量分数等9种土壤理化性质指标,采用主成分分析和相关性建立最小数据集(MDS),并根据加权求和指数法计算不同土地利用类型的土壤质量。【结果】(1)清水河流域内林地各土层的有机质、全氮质量分数在4种立地类型中均为最高;在0～20 cm土层,农地的容重和全磷质量分数显著高于其他立地类型(P<0.05);在0～20 cm土层,林地的速效钾质量分数显著高于其他3种土地利用类型(P<0.05);各土地利用类型间的pH无显著差异;有机质质量分数均随土壤深度的增加逐渐降低,且与全氮表现出显著正相关关系(P<0.05)。(2)土壤质量指数评价的最小数据集包括土壤容重、砂粒体积百分比以及速效钾质量分数。4种土地利用类型间的土壤质量从高到低依次为林地、灌草地、农地、果园,土壤质量指数随海拔的升高而升高。【结论】清水河流域土壤质量整体状况较好,林...     

桂北土壤肥力质量对尾叶桉人工林连栽连作的响应

以桂北尾叶按三代连栽连作人工林为研究对象,分析20项土壤理化性质差异,筛选出尾叶按林地土壤肥力质量评价最小数据集,并对土壤肥力进行质量评价。结果表明:第三代尾叶按人工林大部分土壤理化指标比第一、第二代林土壤显著降低,其中第三代林土壤持水量、毛管孔隙度、有机质、全磷、有效磷、速效钾、有效元素含量显著低于第一代林、第二代林。基于主成分分析及皮尔逊相关性分析筛选出毛管孔隙度、有机质、全磷、有效磷、速效钾、有效硼、有效钙和有效锌含量,建成反映桉树人工林土壤肥力质量的最小数据集。评价发现,三代连栽尾叶按人工林土壤肥力为第二代(0.785)第一代(0.642)第三代林(0.566),土壤肥力质量先增加后降低,尾叶按连栽两代之后土壤理化性质显著退化。因此,建议在第二代林采伐后要及时补充因连栽下降的元素,以达到桉树速生丰产的目的。     

土壤质量评价指标体系的构建及评价方法

【目的】探究国内外土壤质量评价方法与指标体系,梳理土壤质量评价中的研究热点与发展前沿,为我国土壤质量评估研究及方法应用提供科学参考。【方法】基于Web of Science 和CNKI数据库,利用文献计量检索方法,收集有关土壤质量评价指标、最小数据集筛选、土壤质量评价方法等方面的文献415篇、最小数据集155个。基于土壤质量评价指标选取频率、评价方法和最小数据集等信息,分析近30年来全球土壤质量评价的发展态势、前沿领域以及评价中存在的问题。【结果】国内外土壤质量评价指标体系涉及25个物理指标、36个化学指标、35个生物指标和19个环境指标。土壤有机质作为土壤质量的核心指标,其选取频率最高,为96.6%;其次是土壤酸碱度、全氮、速效磷、速效钾和容重,选取频率均在50%以上;微生物生物量、土壤酶活性等生物指标选取频率较低,均小于25%,但呈逐年增加的趋势。最小数据集构建方法中,主成分分析能最大限度地减少指标冗余,体现原始变量的绝大部分信息,应用最为广泛。被筛选进入最小数据集的指标中,有机质、速效磷、容重和土壤酸碱度在表征土壤质量时应用广泛,频率分别为67.7%、43.2%、34.8%和34.2%。目前土壤质量评价研究主要采用主成分分析方法筛选土壤质量指标,运用土壤质量指数法进行综合评价,能较准确地评估管理措施对土壤质量的影响,适用于土壤可持续管理。【结论】土壤有机质、速效磷、酸碱度、容重和含水量是表征土壤质量的重要评价指标。构建能够客观、全面、真实地反映土壤质量变化的指标体系及其与信息技术的融合是未来土壤质量评价研究的重点,应用指标体系在大空间尺度评估土壤质量是未来发展的趋势。     

渭北黄土高原沟壑区土地整治中新增耕地土壤养分现状分析

【目的】以渭北黄土高原沟壑区为例,研究土地整治中新增耕地的土壤养分特征,为判别新增耕地能否实现可持续利用提供参考。【方法】以位于渭北黄土高原沟壑区的白水、蒲城和富平3县新增耕地为研究对象,每20 ha新增耕地作为一个采样单元,采集0~30 cm耕层土壤,共采集土样30个,测定土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量及土样质地等指标,分析土壤养分状况。【结果】渭北黄土高原沟壑区新增耕地土壤质地均为粉壤土,有机质、全氮、有效磷及速效钾平均含量分别为16.69 g/kg、0.67 g/kg、15.79 mg/kg和173.28 mg/kg;有机质和速效钾含量表现为白水县>富平县>蒲城县;全氮含量表现为蒲城县>白水县=富平县;有效磷含量表现为白水县>蒲城县>富平县。相关性分析结果表明,土壤有机质含量与全氮含量呈显著正相关(P<0.05),与有效磷、速效钾含量呈极显著正相关(P<0.01,下同);有效磷含量与速效钾含量呈极显著正相关。除全氮外,其他土壤养分含量与砂粒含量呈正相关,与黏粒和粉粒含量呈负相关。参照黄土高原养分分级指标对渭北黄土高原沟壑区新增耕地的土壤养分进行分级评价,土壤有机质含量整体处于中等水平,全氮含量较低,有效磷和速效钾含量较高。【结论】渭北黄土高原沟壑区不同采样县新增耕地土壤养分存在地区差异性。土壤有机质含量对土壤养分含量影响较大。     

乌兰察布市耕地土壤中氮磷钾元素含量分析

为进一步了解乌兰察布市耕地土壤中全氮、有效磷和速效钾含量,分析了乌兰察布市10个旗(县、市)耕地土壤中全氮、有效磷、速效钾含量.结果发现各旗(县、市)耕地土壤中全氮、有效磷、速效钾含量存在较大差异.其中,卓资县耕地土壤平均全氮含量最高,为1.45 g/kg.察右中旗耕地土壤平均有效磷含量最高,为25.6 mg/kg.化德县耕地土壤平均速效钾含量最高,为242 mg/kg.通过研究乌兰察布市各旗(县、市)耕地土壤全氮、有效磷和速效钾含量,为改善和提高全市耕地土壤质量提供重要数据支撑.     

基于多元线性回归的东北风沙土耕层土壤质量评价

[目的]采用耕作指数(TI)定量评价东北风沙土区农田耕层土壤质量,为准确评价东北风沙土区耕层土壤质量提供科学依据。[方法]以黑龙江省大庆市杜尔伯特蒙古族自治县域内风沙土区玉米田块为调查对象,依据土壤肥力差异,选取18个调查点进行28项常规土壤理化性状指标和玉米产量的测量。采用多元线性回归方法建立耕层质量评价最小数据集(MDS),计算土壤耕作指数(TI)。[结果]多元回归结果表明,土壤有机质、全磷、碱解氮、孔隙度和pH构成评价风沙土壤质量的最小数据集(MDS)。最小集耕作指数(MDS-TI)分别与全量数据集耕作指数(TDS-TI)和玉米产量呈极显著正相关,相关系数分别为r=0.95和r=0.96,表明可以用最小数据集替代全量数据集来评价土壤质量。依据耕作指数0～1取值范围,将耕作指数分为0～0.33,0.33～0.66,0.66～1.00,对应耕层土壤地力高中低3个等级。该研究的18个调查点高产田占11.1%,中产田最多,占55.6%,低产田占33.3%,说明风沙土区农田以中低产田为主。[结论]利用最小数据集耕作指数可以有效评价东北风沙土壤质量,为东北风沙土质量评价和中低产田改良提供理论参考。     

不同肥料投入对有机菜田土壤质量的影响

为探究不同肥料投入对有机菜田土壤质量的影响,以有机菜田为研究对象,设置商品有机肥（OF）、餐厨有机肥（KOF）、绿肥（G）和种植绿肥配施菌剂（MG）4个处理,以不施用肥料为对照（CK）,测定不同肥料投入后有机菜田土壤的pH、有机质含量、阳离子交换量等15个指标,利用相关性分析、聚类分析以及主成分分析等方法建立有机菜田土壤质量评价最小数据集,并根据非线性参数方程及权重计算出不同肥料投入对土壤质量的综合影响指数。结果表明：与CK相比,施加OF和KOF均可以显著提高土壤pH、速效磷含量、电导率、钠离子含量（P<0.05）,施加KOF可使土壤有机质增加18.52%（P<0.05）。相较于CK,施用有机肥和种植绿肥均可以提升土壤质量,但KOF的施用对土壤质量提升效果最为显著,综合土壤质量评价指数较CK升高30.23%。在筛选出的8个土壤评价最小数据集指标中,土壤有机质对土壤质量影响最大。综上,施加餐厨有机肥比商品有机肥和绿肥更有利于提升有机菜田的土壤质量。     

杭锦旗黄河南岸灌区土壤质量指数计算方法比较研究

为研究土壤质量评价过程中不同质量指数计算方法的差异与最优组合,采集并测定了内蒙古杭锦旗黄河南岸灌区79个土壤样本的11项理化指标,并基于主成分分析法构建最小数据集,对比分析了主成分分析法和层次分析法2种权重确定方法与隶属度函数、线性评分函数和非线性评分函数3种指标评分方法组合下计算的土壤质量指数,最后通过与全体数据集的自相关精度检验获取最优方法组合。结果表明：1)层次分析法确定的物理指标权重高于主成分分析法,速效养分指标权重低于主成分分析法,隶属度函数、线性评分函数、非线性评分函数对指标分值计算结果的分布趋势基本保持一致,但隶属度函数对物理指标进行评分时具有更高的区分度;2)采用层次分析法确定指标权重,隶属度函数确定指标分值计算的最小数据集土壤质量指数的自相关检验精度最高(R²=0.85),纳什效率系数为0.81,相对偏差系数为0.04;3)最优方法组合下全体数据集和最小数据集的土壤质量指数变化分别是0.25～0.71和0.16～0.78,平均值为0.43和0.45,表明研究区域土壤处于中等质量水平。综上,本研究确定了准确评价杭锦旗黄河南岸灌区土壤质量的最优方法组...     

河南省平顶山市耕地土壤养分状况及聚类分析

为全面了解平顶山市耕地土壤养分状况,对全市5个县(市)65乡(镇)耕地土壤养分进行分析,结果表明:全市耕地土壤pH值以及有机质、全氮、有效磷、速效钾、缓效钾平均值依次为5.74、23.62 g/kg、1.26g/kg、25.01 mg/kg、130.72 mg/kg、727.31 mg/kg,pH、速效钾、缓效钾均有所下降,有机质、全氮、有效磷均有所提升.全市耕地土壤总体较为酸化,有效磷、速效钾在区域分布上有较大的差异;各县(市)耕地土壤养分状况既存在一定差异性,又存在一定共同性.郏县及宝丰县耕地土壤养分状况总体上优于其他县(市);65乡(镇)聚类分析为三类,分别包括19、32、14个乡(镇),第一、三类区域分布相对集中,第二类区域分布较为分散.三类区域耕地土壤养分有一定的差异,全氮、有效磷在三类区域上均达到显著性差异,第一类耕地土壤养分状况较好.对此,进一步提出了有针对性的建议.     

昆山市耕地质量现状分析与提升对策

为了全面落实新形势下粮食安全战略,摸清江苏省昆山市耕地质量现状,提升耕地综合生产能力,以第三次全国耕地质量等级调查数据为基础,对昆山市耕地质量进行了综合评价与分级。结果表明,昆山市耕地质量整体较好,但部分区域因土壤有效磷含量、速效钾含量、pH偏低,镉轻度污染,导致耕地质量等级下降。建议在今后的耕地质量保护与提升中,有针对性地采取优化施肥、治理酸化土壤、建设高标准农田、发展循环农业、加快镉污染地块的治理修复等措施。