植物篱对紫色土区坡地土壤养分分布特征的影响

通过土壤养分测定,研究了新银合欢植物篱对紫色土区坡地农耕地、经济林地两种土地利用方式及10°,15°坡度下土壤0-20 cm及20-40 cm层养分分布特征的影响。结果表明:植物篱对农耕地小区0-20cm层土壤中SOM、TK,对经济林小区土壤0-20 cm层中TK、AP的含量影响作用较显著;植物篱对农耕地小区土壤20-40 cm层中SOM、TN、TP、AK及TK,对经济林小区土壤20-40 cm层中TN、TK、AN及AK的含量影响作用较显著。农耕地及经济林地小区植物篱对土壤0-20 cm层和20-40 cm层养分含量影响作用大体上表现为农耕地经济林,10°15°,0-20 cm层20-40 cm层。此外,土壤0-20 cm层SOM与TP、AK间呈显著正相关,相关系数分别为0.543,0.581;与AN呈极显著正相关,相关系数为0.905。AN与AK间呈极显著正相关性,相关系数为0.637。AK与AP呈极显著负相关性,相关系数为-0.631。     

双江县冰岛五寨古茶园土壤养分状况及肥力质量评价

研究双江县冰岛五寨古茶园土壤养分状况及肥力质量水平,为该地古茶园土壤养分管理提供科学依据。测定了冰岛五寨古茶园 105 个土壤样本的pH、有机质(OM)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)、速效钾(AK)、全氮(TN)、全磷(TP)以及全钾(TK)8 项土壤养分指标,以变异系数法确定权重,利用模糊数学隶属度函数模型计算土壤肥力综合指数;结合相关性分析与主成分分析,对冰岛五寨古茶园的土壤养分及肥力质量进行综合性评价。结果表明:冰岛五寨古茶园土壤 pH 值在 4.70～6.16 之间,均值为5.45;OM含量在 14.97～123.24 g/kg之间,OM含量丰富;AN含量为 78.17～327.37 mg/kg,其中冰岛老寨和糯伍两地均有4.76%的土壤处于Ⅲ级标准,存在供氮不足;AP含量储备充足,含量在 10.35～474.54 mg/kg之间,冰岛老寨处于高位水平;AK含量在 56.67～590.00 mg/kg之间,坝歪含量总体偏低,部分土壤缺乏钾素;TN、TP、TK的含量范围分别0.33～5.34、4.68～22.38、14.94～45.41 g/kg,TP、TK含量远高于优质茶园标准;相关性与主成分分析的结果表明,pH与其余7个养分间均存在相关性,土壤全量与速效氮素、磷素、钾素间均呈极显著相关;TP、AP、TN、AN、OM的含量对土壤综合肥力的影响较大。冰岛五寨古茶园土壤养分含量充足、肥力质量水平高,其中冰岛老寨的土壤肥力质量水平最优、最稳定。     

江淮丘陵地区土壤养分空间变异特征——以安徽省定远县为例

以安徽省江淮丘陵地区的定远县为例,利用测土配方施肥获取的1 401个农田表层样点数据,运用地统计学方法和GIS技术研究了土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)含量的空间变异特征及其影响因素。结果表明,定远县SOM含量为17.74 g/kg,TN含量为1.04 g/kg,AP含量为13.45 mg/kg,AK含量为115.00 mg/kg,属中等水平。变异系数介于28.85%~73.38%,属中等变异强度。地统计分析表明,定远县土壤养分的变异函数符合指数模型,具有中等强度的空间自相关性,SOM和TN的空间自相关性稍强。土壤养分在空间上呈块状分布,SOM、TN和AK的空间分布总体上东南高、西北低;AP总体上西高东低。土壤养分空间变异主要受地形和土壤类型影响。     

淮北平原农田土壤养分空间变异特征——以安徽省蒙城县为例

以安徽省淮北平原的蒙城县为例,利用测土配方施肥获取796个农田表层样点数据(0~20 cm),运用地统计学方法研究了土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)含量的空间变异特征及其影响因素。结果表明,蒙城县SOM含量为17.14±2.70 g kg~(-1),TN含量为0.85±0.14 g kg~(-1),AP含量为16.63±9.66 mg kg~(-1),AK含量为129.63±35.24 mg kg~(-1),属中等水平。变异系数介于15.75%~58.09%,属中等变异强度。地统计分析表明,蒙城县土壤养分的变异函数符合指数模型,具有中等强度的空间自相关性。SOM和TN的空间自相关性稍强,AP和AK的空间自相关性稍弱。土壤养分在空间上呈块状分布,SOM、TN和AK的空间分布总体上北高南低、在东南—西北方向上变异较强,在西南—东北方向上变异较弱。AP含量总体上由北到南,先降低再升高。     

连续全量秸秆还田与氮肥用量对农田土壤养分的影响

秸秆每季或隔季机械化全量还田可能是未来稻麦轮作农田秸秆还田的主流方式。该文研究了两种秸秆全量还田方式下不同氮肥用量对土壤养分保持和供应能力的影响,以期为该种还田方式的应用提供依据。通过田间小区试验,比较稻作一季与稻麦两季秸秆全量还田条件下不同氮肥用量对土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)、铵态氮(NH4-N)和硝态氮(NO3-N)的影响。结果表明:单季秸秆还田下,土壤SOM、TN、AN、AP、AK随着氮肥用量的增加而增加,分别比CK(不施秸秆与氮肥)增加了3.7%～11.2%,2.2%～16.2%,6.4%～22.8%,25.7%～106.5%,30.2%～58.7%,土壤NH4-N、NO3-N的含量比CK显著降低,分别减少了1.30,1.32mg/kg;同等氮肥用量(N1～N3)时,双季秸秆还田比单季秸秆还田土壤SOM、AP、AK分别增加了1 000～2 400,7.9～14.5,11.0～15.0mg/kg,土壤AN、NH4-N、NO3-N分别降低了6.1%～10.0%,9.9%～11.3%,14.7%～22.8%,对土壤TN无显著影响;秸秆和氮肥的交互作用对SOM、TN有显著影响。氮肥施用提高了土壤中SOM、TN、AN、AP、AK、NH4-N、NO3-N含量;秸秆还田显著增加了土壤SOM、AN、AP、AK的含量,显著降低了土壤NH4-N、NO3-N的含量,土壤AN、NH4-N、NO3-N含量与秸秆用量呈显著负相关;秸秆与氮肥的交互作用能显著提高土壤中SOM、TN的含量。     

松嫩平原土壤孔隙指标与其他土壤指标的相关关系

为了研究东北地区黑土区土壤物理性质变化对土壤功能维持的影响,选取松嫩平原的土壤样品作为试验材料,测定了土壤物理指标中3个孔隙相关指标包括土壤比表面积、容重和孔隙度,10个土壤理化及肥力相关指标包括土壤pH值、电导率(EC)、土壤含水量、土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、碱解氮(AN)、全钾(TK)、速效钾(AK)、全磷(TP)、速效磷(AP)。结果显示:3个指标与其他指标显著相关个数及相关系数R2显示,土壤容重与土壤肥力及理化性质变化相关性最高。不同物理指标对于表征土壤肥力的功能存在差异性,简单线性回归与逐步回归均发现类似的规律:土壤的比表面积与土壤含水量的相关性最强(R2=0.24,slope=0.085),表明土壤比表面积越大,土壤持水能力越强;土壤容重与土壤SOC含量相关程度最强(R2=0.21,slope=-24.92),而土壤的孔隙度与TN含量的相关程度最高(R2=0.08,slope=0.02)。3个指标与养分的不同形式的相关性分析结果显示:它们多与全量养分(TN、TK、TP)相关性较高(R2=0.058),而与养分速效量(AN、AK和AP)相关性较弱(R2=0.026)。     

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。     

1980—2010年安徽省耕地表层土壤养分变化特征

本研究利用安徽省第二次土壤普查数据和2010—2011年土壤调查数据,运用统计方法从省级和县级两个尺度研究1980—2010年安徽省耕地表层(0 ~ 20 cm)土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)和全钾(TK)等养分含量的变化特征。结果表明,1980—2010年全省耕地土壤养分变化趋势不同,SOM平均含量由20.65 ± 11.78 g/kg增加到23.30 ± 8.81 g/kg,TP平均含量由0.58 ± 0.43 g/kg增加到0.71 ± 0.29 g/kg,TN含量总体保持不变,TK平均含量由19.00 ± 5.33 g/kg减少到14.28 ± 3.27 g/kg,四种养分含量的变异程度均降低。从养分含量的等级分布来看,全省耕地肥力总体上提高,SOM、TP和TN的高值比例均有不同程度的增加,TP含量的等级提升较大。在空间上,不同土地利用和地理区域的养分含量变化差异较大。淮北平原和沿江平原的SOM和TN含量增加较多,淮北平原和皖南丘陵区TP含量增加较多,各地理区域TK含量减少程度相似。三个典型县土壤养分变化趋势与全省变化趋势一致,除TK含量减少外其余养分含量均有不同程度的增加。典型县耕地土壤养分变化与相应的地理区域养分变化趋势基本一致。     

拉萨河流域中下游洪积扇土壤养分评价

  【目的】  洪积扇是拉萨河流域珍贵的土地资源,目前西藏对洪积扇土地资源的管理还相当粗放,过度放牧、不合理开垦等人为活动已导致部分土地资源土壤肥力低下。本研究根据实地调查所得的土壤养分数据,对拉萨河流域中下游洪积扇的土壤养分状况进行综合评价,为其进行合理开发利用奠定基础。  【方法】  选取该区域20个典型洪积扇,分别于2019年和2020年7—8月采集土壤样本,测定土壤有机质(OM)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)和速效钾(AK) 7个指标。基于主成分分析确定各养分指标的权重,以全国第二次土壤养分普查养分分级标准为依据,应用物元模型进行土壤养分综合评价。  【结果】  洪积扇土壤OM、TN、TP、TK、AN、AP和AK的含量分别为2.65～314.57 g/kg、0.14～17.55 g/kg、0.04～2.06 g/kg、7.71～25.57 g/kg、7.70～358.56 mg/kg、0.12～342.50 mg/kg和17～1350 mg/kg。在321个样点中,土壤TN和TP含量在Ⅳ级以下的样点分别仅占9.97%和15.89%,而土壤AN和AP含量在Ⅳ级以下的样点分别占46.42%和48.60%,土壤AN和AP含量缺乏;61.99%的样点土壤养分综合评价等级在Ⅳ级以上,土壤养分含量充足。洪积扇草地、灌丛和农田中Ⅳ级以上的样点分别占63.84%、55.77%和60%。土壤TN、OM和AN是影响土壤养分综合水平最主要的指标。土壤养分综合评价结果显示,20个洪积扇中有1个洪积扇为Ⅰ级,土壤养分含量极丰富;分别有9个洪积扇为Ⅲ和Ⅳ级,土壤养分含量较丰富或适中;仅有1个洪积扇为Ⅵ级,土壤养分含量极贫乏。 Ⅲ、Ⅳ和Ⅵ级洪积扇海拔和年平均降雨量逐级显著降低(P<0.05),年平均气温逐级显著升高(P<0.05)。  【结论】  拉萨河流域中下游洪积扇总体呈现出海拔越低,土壤养分水平越低的分布特征。20个洪积扇中,相对于土壤全氮和全磷,土壤有效氮和有效磷含量贫乏或极贫乏的样点数增加了36.45%和32.71%,并且在不同植被类型下均存在这种现象。     

云南省文山州烟田土壤主要肥力指标多年度动态变化

2005—2020年期间采集了云南省文山州5176个烟田土壤样品,测定分析了其pH及有机质(SOM)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)和速效钾(AK)含量,以及各级别分配比例及其年度变化情况.结果表明:2005—2020年期间,研究区土壤pH及SOM、AN、AP含量平均分别为6.40、25.65 g/kg、102.25 ...     

湘中南土地整理后烟田土壤肥力指标评价及空间变异特征

掌握土地整理区土壤养分特征已成为烟田快速培肥和提升土壤质量的首要问题。采用GIS与地统计学相结合的方法,评价了土地整理后烟田土壤养分等肥力指标的适宜性等级状况及其空间变异特征。结果表明:研究区土壤偏酸,有机质、碱解氮含量普遍缺乏,存在较大面积的缺钾现象;各肥力指标均属于中等变异,变异系数大小顺序依次为有效磷 > 速效钾 > 碱解氮 > 有机质 > 全氮 > 全磷 > 全钾 > pH值。有机质和速效钾的变异函数比较符合指数模型,全钾、碱解氮用高斯模型拟合效果好,而pH值、全磷、全氮和有效磷则以球状模型拟合效果最佳。肥力指标的块金系数[C₀/（C₀+C）]中,土壤有机质、全钾、碱解氮分别为0.903,0.998,0.823,空间相关性较弱;而pH值、全氮、全磷和有效磷的块金系数[C₀/（C₀+C）]变化范围为0.501~0.724,具有中等空间相关性;各肥力指标空间变程为99~1 003 m,最大和最小值分别为全钾和碱解氮;各肥力指标表现出不同的空间分布特征,其中,pH值呈斑块状,碱解氮及全钾呈条带状,全磷整体上呈从北至南含量增加的梯度分布格局。     

小尺度土壤养分的空间变异及其影响因素探讨—以江苏省无锡市典型城乡交错区为例

以江苏省无锡市城乡交错区为例,在8km2范围内,采集102个土壤表层样,利用地统计学和G IS相结合的方法,研究了土壤全量和速效氮、磷、钾的空间变异特征,并对其影响因素进行了探讨。结果表明土壤养分空间变异程度从大到小依次为:土壤全氮>土壤全磷>土壤速效磷>土壤速效氮>土壤速效钾>土壤全钾。土壤全氮空间变异受到土壤类型的影响,土壤全磷的空间变异与居民点分布有关,土壤全钾空间变异与土壤粘粒关系最密切。土壤全量养分和相应的速效养分具有显著相关关系,在空间分布上,也分别存在不同程度的相似性。同时土壤全磷和土壤速效养分受土地利用影响也较大。研究还表明,城乡交错区土壤氮、磷流失风险增加,需要实施有效措施控制氮、磷肥料的过度施用。     

Rhizosphere soil enzymatic and microbial activities in bamboo forests in southeastern China

Bamboo has been introduced to coastal sandy areas in southeastern China to protect and restore coastal ecosystems. An understanding of the chemistries and enzymatic and microbial activities in the soils of these bamboo forests will aid our understanding of how bamboo plantations can improve soil fertility and will provide scientific evidence for policy makers for encouraging the planting of bamboo in other coastal areas. We investigated the physical and chemical properties of the rhizosphere soil [soil moisture content (SMC), pH, and contents of soil organic matter (SOM), total nitrogen (TN), available nitrogen (AN), total phosphorus (TP), available phosphorus (AP), total potassium (TK) and available potassium (AK)], enzymatic activities (sucrase, protease, urease and catalase) and microbial properties (counts of bacteria, fungi and actinomycetes) in five bamboo forests. The bamboo forests had significantly higher levels of SOM, TN, AN, TP, AP, TK, and AK and lower pH relative to a control soil sample from an area devoid of plants. Soil enzymatic activities and microbial communities were considerably higher in the bamboo forests than in the soil from the barren land. The chemical contents, enzymatic activities and microbial counts of the soil and the litter and root biomasses were higher in forests with the bamboo species Dendrocalamopsis oldhami and Pseudosasa amabilis than in forests with the other three species (Acidosasa edulis, Dendrocalamopsis vario-striata, and Dendrocalamopsis beecheyana var. pubescens), which suggests that these two species could adapt to sandy soil and grow well in a hostile environment. These results indicate that planting bamboo may help to both enrich soil fertility and increase the diversity of tree species in coastal ecosystems. The difference between aboveground and belowground biomass may have been responsible for these changes in soil properties.     

Effects of climate factors and soil properties on soil nutrients and elemental stoichiometry across the Huang–Huai–Hai River Basin,China

Purpose

Soil nutrients, elemental stoichiometry, and their associated environmental control play important roles in nutrient cycling. The objectives of this study were (1) to investigate soil nutrients and elemental stoichiometry, especially potassium and its associative elemental stoichiometry with other nutrients under different land uses in terrestrial ecosystems; (2) to discuss the impacts of climate factors, soil texture, and soil physicochemical properties; and (3) to identify the key factors on soil nutrient levels and elemental stoichiometry.

Materials and methods

Soil data, including pH, bulk density (BD), cation exchange capacity (CEC), volumetric water content (VMC), clay, silt and sand contents, total carbon (TC), nitrogen (TN), phosphorous (TP) and potassium (TK), available nitrogen (AN), phosphorus (AP), potassium (AK), and soil organic matter (SOM) under different land-use types, were collected, and their elemental stoichiometry ratios were calculated. Climate data including temperature, precipitation, relative humidity, wind speed, and evapotranspiration were collected. The least significant difference test and one-way analysis of variance were applied to investigate the variability of soil nutrients and elemental stoichiometry among land-use types; the ordinary least squares method and the general linear model were used to illustrate the correlations between soil nutrients, elemental stoichiometry, and soil properties or climate factors and to identify the key influencing factors.

Results and discussion

Woodlands had the highest SOM, TN, AN, and AK contents, followed by grasslands, croplands, and shrublands, while the TP and TK contents only varied slightly among land-use types. SOM, TN, AN, N/P, and N/K were strongly negatively correlated to soil pH (p <?0.05) and were strongly positively correlated to soil CEC (p <?0.05). For soil texture, only C/N was moderately negatively correlated to silt content but moderately positively correlated to sand content (p <?0.05). For climate factors, SOM, TN, AN, N/P, and N/K were significantly negatively correlated to evapotranspiration and temperature (p <?0.05), and the correlations were usually moderate. Soil pH explained most of the total variation in soil nutrients, and climate factors explained 5.64–28.16% of soil nutrients and elemental stoichiometry (except for AP (0.0%) and TK (68.35%)).

Conclusions

The results suggest that climate factors and soil properties both affect soil nutrients and elemental stoichiometry, and soil properties generally contribute more than climate factors to soil nutrient levels. The findings will help to improve our knowledge of nutrient flux responses to climate change while also assisting in developing management measures related to soil nutrients under conditions of climate change.

     

典型喀斯特峰丛洼地坡面土壤养分空间变异性研究

采用线形取样,利用地统计学方法研究了典型喀斯特峰丛洼地坡面土壤养分的空间变异特征.结果表明:有机碳、全氮、碱解氮和速效钾具有相似的空间变异结构,其变程变化在212～251 m之间,与坡面不同土地利用方式的空间范围相当.全磷和全钾的变异尺度较小,为141.2 m和120.6m.受部分耕地施用磷肥影响,速效磷的变异尺度最小,仅为85.1 m.除pH值外,土壤各养分均表现为强烈的空间相关性.有机碳、全氮、碱解氮等养分的空间分布表现出随着海拔高度增加而增大的特征,人类的耕作管理和峰丛洼地特殊的水文地质过程是影响土壤养分空间变异的主要因素.     

黄土丘陵区刺槐人工林土壤养分特征及演变

为了探明黄土丘陵沟壑区人工林土壤养分状况及其演变规律,应用时空互代的方法,以刺槐林为代表,对该区不同利用年限的人工林土壤养分特征及其时空变化等进行了系统研究。结果表明,黄土丘陵区人工林土壤肥力处于低水平;人工林表层土壤养分中有机质和速效磷的空间变异性较大;坡度、坡向、坡位等环境因子对土壤养分有一定的影响。随利用年限的增加,人工林土壤全氮,有机质、碱解氮、速效钾含量及土壤养分指数均增加,与利用年限有极显著的相关性,其变化趋势符合y=axb模型。全氮,有机质和碱解氮随利用年限的增加量不显著,而速效钾每经过10年就有显著增加,全磷和速效磷含量则保持相对衡定的水平。黄土丘陵区人工林地土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾及养分指数年增长率分别约为0.20g.kg、0.01g.kg、0.69mg.kg、2.27mg.kg和0.04。该区人工林地土壤有机质、全氮、碱解氮及养分指数约需50年、速效钾约需30年可达到中上等养分水平。     

黄土丘陵沟壑区退耕地人工柠条林土壤养分特征及其空间变异

应用时空互代方法,以柠条林为例,对黄土丘陵沟壑区不同利用年限人工林土壤养分特征、空间变异及其演变进行了系统的研究。结果表明,该区人工林土壤肥力处于较低水平;人工林表层土壤养分中速效磷和速效钾的空间变异性较大;各环境因子对土壤养分有一定的影响,海拔、坡度和坡向等环境因子与人工林地土壤养分间呈负相关关系,坡位和地形与人工林地土壤养分间呈正相关关系。随着利用年限的增加,人工林土壤养分各指标含量均增加,与利用年限有显著的相关性。有机质、全氮、有效氮和速效磷的增加量不明显,全磷含量保持相对稳定的水平,速效钾经过多年积累有明显的增加。从土壤养分指数模型可以算出该区的人工林土壤有机质、全氮、有效氮约需35a能达到中上等养分水平,速效钾则约需27a才能达到中上等养分水平。     

徐州农田土壤养分和重金属含量与分布研究

测定分析了江苏省徐州市9 232个农田土壤耕层样品的养分含量和重金属含量,并综合运用GIS空间分析与统计方法研究了土壤大量养分(全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)和速效钾(AK))、微量养分全量(硼(B)、锰(Mn)、钼(Mo))和重金属全量(砷(As)、镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、汞(Hg)、镍(Ni)、铅(Pb)、锌(Zn))的统计特征、空间分布特征及其在不同土壤类型和农田类型中的分布差异。结果表明,徐州农田耕层土壤中的养分和重金属元素含量总体高于江苏和全国平均值,养分含量达中等水平以上的面积比例超过80%,99%以上的农田土壤重金属元素含量为清洁或尚清洁。养分含量偏高与徐州农田耕作程度较高有关,重金属元素含量超标与工矿业生产有关。养分和重金属元素含量在空间分布上有较大分异,不同成因的土壤类型和不同农田类型的养分和重金属元素含量差异明显。