工业型城乡交错区农业土壤Cu、Zn、Pb和Cd的空间分布及影响因素研究

在江苏省无锡市工业型城乡交错区，选择8km2区域，采集119个土壤样品，对土壤Cu、Zn、Pb,Cd及其有效态含量的空间分布和影响因素进行探讨。结果表明：该区土壤Cu、Zn、Pb、Cd含量和变异系数都明显增加，土壤有效态重金属含量与相应的全量重金属含量具有显著相关性。土壤Cu、Zn、Cd空间变异主要受到工业影响，但由于该区工业类型的多样性和工厂分布的分散性，Cu、Zn、、Cd空间分布模式并不相同。本区土壤Pb的分布与工厂分布的相关性不大，但随与城市距离增加而降低。公路和土地利用与土壤重金属含量的关系表现不明显。该区工业污染对土壤重金属空间变异的影响可能掩盖了公路和土地利用等的影响，建议在城乡交错区合理安排工业布局以控制土壤受重金属污染的范围。     

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。     

南通市城市边缘带土壤肥力时空特征分析

基于野外土壤调查与样品分析数据,应用数理统计分析方法,揭示了南通市城市边缘带土壤肥力特征、影响因素、变化趋势以及时空规律。结果表明,研究区土壤表层有机质、土壤全量与速效养分含量空间变异明显,速效养分尤其具有高度的空间可变性,表现出城市边缘带土壤属性的重要特征。样点土壤肥力要素方差分析结果显示,土壤肥力特征的空间变异与本区土地利用变化历史与人为活动的时空分异密切相关;而土壤机械组成及全K含量空间变化不大,受控于土壤类型的空间分布,反映了本区土壤的发生学特点。经过过去20年的农业生产实践,研究区土壤多数肥力要素明显改善、肥力水平明显提高,但影响土壤肥力质量、制约土壤资源可持续利用的不利因素依然存在。     

基于土地利用和微地形的红壤丘岗区土壤水分时空变异性

在红壤丘岗区冬春两季,以网格采样法测定了红壤丘岗区一块包含茶地、旱地和林地的缓坡的地表层和深层土壤含水率,采用经典统计结合地统计方法分析了其空间变异特征。结果表明：单一土地利用下,林地土壤含水率明显高于茶地和旱地,整体采样区土壤水分变异系数明显大于单一土地利用。同一季节表层和深层土壤水分具有类似的变异趋势;土壤水分在不同利用下存在截然不同的变异特征。通过半方差分析发现,茶地－旱地交界区土壤水分空间变异低于其他地方;另一方面,茶地－旱地土壤水分不具备空间相关性。另外,采样区表现出明显的各向异性且季节性变化明显,在冬季,土地利用和微地形共同影响水分变异特征;而在春季,土地利用是土壤水分变异的主导因素。除茶地-旱地交界区冬季水分不具有空间相关性外,土壤水分整体上具有良好的变异特征和空间连续性,因此可以利用地统计学在整体采样区进行水分空间变异的研究。     

南京城郊蔬菜基地土壤有效态铅、锌、铜和镉的空间分异及其驱动因子研究

利用地统计学和地理信息系统相结合的方法,从小尺度区域角度上研究了南京城郊土壤中铅(Pb)、锌(Zn)、铜(Cu)和镉(Cd)4 种重金属有效态含量的空间分布特征及其主要的影响因子。结果表明:(1) 研究区土壤中有效 Zn 变异程度相对较大,有效 Pb 的变异程度相对较小,而有效 Cu 和 Cd 为中等程度变异。(2) 研究区有效 Pb、Zn 含量空间分布具有中等程度的空间自相关性,而 Cu、Cd 空间分布具有强烈的空间自相关性;有效 Zn、Cd 的空间自相关尺度相对较大,而有效 Cu、Pb 相对较小。(3) 研究区土壤中有效 Pb 的空间分布主要受交通影响,交通量越大的道路附近土壤中有效 Pb 含量越高;有效 Zn 主要受城市生活废水的影响,城市生活污水灌溉和城市地表径流是土壤中有效 Zn 积累的主要原因;有效 Cu 主要与蔬菜种植过程中有机肥(主要是牛粪)施用关系密切,有机肥施用量越大,土壤中有效 Cu 含量越高;有效 Cd 受地形影响较大,地形低洼处土壤中有效 Cd 含量相对较高。     

甘肃省河西灌漠土微量元素的空间变异特征

用传统统计和地统计方法相结合，对甘肃省武威及张掖灌漠土耕层土壤有效B，Cu，Fe，Mn及Zn等微量元素的空间变异特征进行了研究。结果表明：武威土壤有效Zn和Fe普遍缺乏，张掖土壤除Zn较缺乏外，其余元素均较充足。描述性统计结果显示不同土壤微量元素的变异程度各不相同。地统计分析结果表明，武威和张掖土壤微量元素空间分布的最大相关距分别在192～477m及141～206m之间；武威土壤中除有效B含量具有中等的空间自相关性外，其余微量元素及张掖土壤所有微量元素均具有强烈的空间自相关性。武威和张掖土壤微量元素分布的分形维数变化范围分别为1．804～1．947及1．945～1．987，其中武威土壤有效B的最低，并具有中等变异程度，其空间变异主要由施肥、作物、管理水平等人为因素引起。其余微量元素及张掖灌漠土微量元素含量的空间分布强烈自相关，其变异主要由土壤母质、地形、气候等非人为因素引起。且张掖土壤中微量元素的空间自相关性比武威的强烈，即包括人为活动在内的表生作用对该土壤微量元素分布的影响较弱。     

不同地形部位耕地微量元素空间变异性研究-以永济市为例

在永济市耕地资源管理信息系统和传统地统计学的支持下,以半变异函数为主要工具,通过GS 软件对永济市耕地土壤的6种微量元素的空间变异特征进行了初步研究。结果表明,研究区耕地土壤中6种微量元素中Zn和Mo属于中等变异强度的范围,Fe、Mn和B属于中等偏低的变异强度范围,而Cu则在河漫滩区属于中等变异强度,在其他地形部位则表现为中等偏低的变异强度。河漫滩区微量元素Cu、Zn和Mo,盆地区微量元素Zn、B、Mo,丘陵区微量元素Zn、Mo以及山地区的Zn和Mo属于中等变异强度,其他则属于中等偏低的变异强度。丘陵区6种微量元素含量在所研究的尺度上的总变异中既受到自然因素所引起的空间变异影响,同时也受到一些随机因素的影响,影响力为中等尺度;河漫滩区6种微量元素含量的总变异具有强烈的空间相关性,说明在河漫滩区自然因素对空间格局的影响起主导作用。通过对研究区耕地土壤中6种微量元素的统计特征与空间变异性分析,为进一步合理地进行土地利用规划提供了理论依据,并且对土壤养分综合管理以及进行土壤改良和耕作都具有一定的指导作用。     

徐淮黄泛平原土壤有机质空间变异特征及主控因素分析

土壤有机质含量是估算土壤碳储量、评价土壤肥力和质量的重要指标,精确估算土壤有机质含量具有重要意义.本研究在徐淮黄泛冲积平原西北部选取了一个24 km×24 km方形区域为研究区,按照套合采样方法,采集了168个耕作层土样,测定分析土壤有机质含量和机械组成,运用地统计学方法和GIS技术研究了徐淮黄泛平原区表层土壤有机质含量的空间变异特征,利用方差分析和回归分析定量分析了区域内土壤有机质空间变异的影响因素.统计结果表明,研究区土壤有机质含量为21.80-7.43 gkg-1,属中等水平,变异系数为34.08％,属中等变异强度;地统计分析表明,研究区具有强烈的空间自相关性,结构变异占主导作用,各向异性显著,在45°方向上变异程度最剧烈,土壤有机质呈条带状分布,自东北向西南呈递减趋势;方差分析和逐步回归分析表明,土壤机械组成是研究区土壤有机质空间变异的主控因素,能够独立解释空间变异的64.9％,其次是土地利用、成土母质、土壤类型,四个因子对土壤有机质空间变异的综合解释为74.6％.     

沿海滩涂区土壤重金属含量分布及其有效态影响因素

为揭示沿海地区土壤重金属含量的空间分布特征及其与自然、人为因素的关联,以近年来围垦开发强度较大的江苏沿海某滩涂区为研究对象,采用经典统计与地统计相结合的方法研究了表层土壤主要重金属Pb、Cr、Cd、As全量与有效态含量状况及其空间分布,分析了沿海滩涂区土地利用方式对重金属含量的影响,探讨了重金属有效态含量与土壤理化性质的相关性。结果表明:目前研究区土壤环境质量状况良好,土壤Pb、Cr、Cd、As均呈累积趋势但基本都低于土壤环境质量一级标准值;土地利用方式不同程度地影响了Pb、Cr、Cd全量与有效态含量,As全量与有效态含量受土地利用方式影响较小;研究区土壤Pb、Cr、Cd全量与Pb、Cr有效态含量具有明显的趋势效应,且研究区土壤重金属全量与有效态含量的空间分布受大尺度的潮汐作用与小尺度的人为因素的共同控制;土壤Pb、Cr、Cd有效态含量与黏粒含量、阳离子交换量和p H显著负相关,与有机质呈显著正相关,土壤As有效态含量仅与土壤p H显著正相关。本研究为沿海滩涂区土壤重金属源头减量、活性钝化、污染消减与风险防范提供科学依据。     

秸秆还田对石灰性土壤Zn扩散迁移及形态转化的影响

有机碳(特别是活性组分)通过络合、螯合等作用对土壤锌(Zn)的迁移转化起重要作用。目前,作物秸秆还田已经代替传统有机肥,成为中国提高粮田土壤有机碳含量及质量的最主要措施。基于此,采用半扩散池装置通过室内模拟试验探究了秸秆还田对石灰性土壤有效Zn(二乙三胺五乙酸浸提态Zn,即DTPA-Zn)扩散迁移及Zn形态转化的影响,以期为提高石灰性土壤Zn有效性及移动性,进而改善作物对Zn的吸收利用提供科学依据。结果表明,单独秸秆还田显著提高了土壤有机碳及活性碳组分(如溶解性有机碳(DOC)和富里酸(FA))含量,但对土壤DTPA-Zn的扩散迁移及Zn形态转化影响甚微。单施Zn肥通过提高松结有机态Zn(Lom-Zn)含量及其在全Zn中的分布,显著改善了土壤DTPA-Zn含量及扩散迁移能力;但是,其扩散的DTPA-Zn却主要被限制在非施肥区15 mm以内(45 d),这可能与外源Zn在石灰性土壤上的无效化有关。当秸秆还田与Zn配施时,土壤DTPA-Zn和各形态Zn含量与单施Zn肥相似,但DTPA-Zn的最远扩散距离可达非施肥区20 mm(45 d)处,且累积扩散量和扩散比率均高于单独施Zn。秸秆还田配施Zn肥施肥区土壤活性碳组分(DOC和FA)含量的提升,有效地抑制了外源Zn向无效态组分(残渣态)转化,进而提高了土壤DTPA-Zn的含量及扩散迁移能力。可见,在秸秆还田条件下,土壤施Zn是一种有效提升石灰性土壤有效Zn含量同时兼顾Zn扩散迁移能力的重要措施。     

工业型城乡交错区土壤重金属含量及其空间分异的特征-以无锡典型城乡交错区为例

Phosphorus （P） is necessary for growth and nitrogen fixation, and thus its deficiency is a major factor limiting legume production in most agricultural soils. The effect of phosphorus supply on nodule development and its role in soybeans （Glycine max L.） was studied in a nutrient solution. Plants were inoculated with Bradyrhizobium japonicum and grown for 35 days in a glasshouse at a day and night temperature of 25℃ and 15℃, respectively. Although increasing P supply increased the concentrations of P and N in the shoots and roots, the external P supply did not significantly affect the P concentration in the nodules, and the N fixed per unit nodule biomass decreased with increasing P supply. The nitrogen content in the shoots correlated well with the P content （r=0.92＊＊）. At an inoculation level of 10^2 cells mL^-1, the P supply did not affect the number of nodules; however, at inoculation levels of 10^3.5 and 10^5 cells mL^-1, increasing P supply increased both the number and size of nodules. Irrespective of the inoculation level, increasing P supply increased the nodule biomass relative to the biomass of the host plant. It is suggested that the P deficiency specifically inhibited the nodule development and thereby the total N2 fixation.     

稻米和土壤微量元素的空间变异

Consumption of rice is the main source of micronutrients to human in Asia. A paddy field with unknown anthropogenic contamination in Deqing County, Zhejiang Province, China was selected to characterize the spatial variability and distribution of micronutrients in rice grain and soil. A total of 96 paired soil and rice grain samples were collected at harvest. The micronutrients in the soil samples were extracted by diethylenetriamine pentaacetic acid (DTPA). The mean micronutrient concentrations in rice grain were 3.85 μg Cu g-1, 11.6 μg Fe g-1, 39.7 μg Mn g-1, and 26.0 μg Zn g-1. The mean concentrations were 2.54 μg g-1 for DTPA-Cu, 133.5 μg g-1 for DTPA-Fe, 30.6 μg g-1 for DTPA-Mn, and 0.84 μg g-1 for DTPA-Zn. Semivariograms showed that measured micronutrients in rice grain were moderately dependent, with a range distance of about 110 m. The concentrations of the DTPA-extractable micronutrients all displayed strong spatial dependency, with a range distance of about 60 m. There was some resemblance of spatial structure between soil pH and the grain Cu, Fe, Mn, and Zn. By analogy, similar spatial variation was observed between soil organic matter (SOM) and DTPA-extractable micronutrients in the soil. Kriging estimated maps of the attributes showed the spatial distributions of the variables in the field, which is beneficial for better understanding the spatial variation of micronutrients and for potentially refining agricultural management practices at a field scale.     

低锌旱地土施锌肥对小麦产量和锌利用的影响

土壤有效锌含量低是制约西北旱地冬小麦籽粒锌营养品质的关键问题。采用连续两年的田间定位试验,设0、10、25、50、100、150kg·hm。6个锌肥（ZnSO4·7H2O）水平,研究了施锌对小麦产量、籽粒锌含量和土壤有效锌含量的影响,分析了西北旱地冬小麦土施锌肥的可行性。结果表明,随锌肥用量增加,土壤有效锌含量显著提高,但小麦产量无明显变化,小麦籽粒锌含量两季最高值分别为19．8、32.1mg·kg^-1,比不施锌提高32％和44％,却依然低于40-60mg·kg^-1的推荐含量,总锌利用率不到1％。因此,在西北旱地,不建议通过土施锌肥来提高小麦籽粒锌含量。     

南通市城市边缘带土壤重金属污染现状及评价

通过对不同土地利用方式下的7个样区进行系统的采样测定,对南通城市边缘带土壤重金属富集与污染状况进行了分析与评价。结果显示,研究区土壤未发生明显的重金属污染。但3个样区的土壤有轻度的重金属污染现象,Zn是发生富集最普遍的元素,约76%的样点土壤Zn富集指数>1,18%的样点土壤出现Zn的轻度污染。Cu、Pb等重金属元素导致的污染也在零星样点被发现。方差分析表明,土地利用方式不是导致研究区土壤重金属含量空间差异的主要因素,而土壤类型、样区空间环境与土壤重金属含量及富集、污染有相对密切的关系。     

Spatial Distribution and Management Zones for Sulphur and Micronutrients in Shiwalik Himalayan Region of India

Agricultural land degradation due to nutrient deficiencies is a threat to agricultural sustainability. As nutrients availability is influenced by soil heterogeneity, climatic conditions and anthropogenic activities; hence, delineation of nutrient management zones (MZs) based on spatial variability could be an effective management option at regional scale. Thus, the present study was carried out to delineate MZs in the Shiwalik Himalayan region of India by capturing spatial variability of soil properties and secondary and micronutrients status because of the emerging nutrient deficiencies. For the study, a total of 2575 geo‐referenced representative surface (0–15 cm depth) soil samples were collected from the study region covering an area of 53,483 km². The soils were analysed for pH, electrical conductivity, soil organic carbon, available sulphur (S) and micronutrients (Zn, Fe, Cu, Mn, B and Mo) concentrations. There was a wide variation in soil properties with coefficient of variation values of 14 (for pH) to 86% for available Mo. Geostatistical analysis revealed spherical, Gaussian, exponential, stable, circular and K‐Bessel best‐fit models for soil properties. Most of the soil properties were having moderate spatial dependence except soil pH and S (strong spatial dependence) and Zn (weak spatial dependence). About 49%, 10%, 2%, 13%, 11%, 12% and 8% area of the study region were found to be deficient (including acute and marginal deficiency) in S, Zn, Fe, Cu, Mn, B and Mo, respectively. The principal component analysis and fuzzy c‐mean clustering were performed to develop the MZs. Four principal components with eigenvalues greater than 1 and accounting 65·4% of total variance were retained for further analysis. On the basis of fuzzy performance index and normalized classification entropy, four potential MZs were identified. Analysis of variance confirmed the heterogeneity in most of the studied soil properties among the MZs. The study indicated that the methodology of delineating MZs can be effectively used in site‐specific S and micronutrients management in the Shiwalik Himalayan region of India. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

Establishing a spatial grouping base for surface soil properties along urban–rural gradient—A case study in Nanjing,China

Conventional classification systems based on vegetation and land use are frequently used to characterize or describe urban soils to determine the influence of urbanization on soils. In this study, the sensitivity of different grouping methods in reflecting soil variations along an urban–rural gradient was compared. The objective of this study was to determine the most sensitive grouping system in depicting and explaining variations of soil attributes around an urban area. Grouping methods, including urban–rural division, in situ vegetation type, land use types in different scales and numerical clustering, were compared for both single soil attributes and “soil set” defined by multiple variables. The result shows urbanization has a strong impact on many soil properties, especially that of gravel content, sand content, pH, phosphorus and soil compaction. In terms of the variations of soil attributes, in situ vegetation type is the most sensitive in comparison with local land use types and district-viewed land use types. In other words, soil properties in this study are not sensitive to coarser spatial resolution. Therefore, it's hard to interpret the spatial variation of urban soil by regular methods using natural soil-landscape paradigm. Furthermore, vegetation would best proxy the delineation of single attribute of urban soils. Numerical clusters effectively reflect the land use types and their change during urbanization. All clusters were interpreted as different sets with practical meanings: soil in abandoned greenbelt, soil in ill-managed greenbelt, soil in new vegetable land, extreme urban conditioned soil, soil in well-managed greenbelt, soil in highly mellowed vegetable land, soil in common urban–peri-urban greenbelt and weak-urban-impacted soil. They can be used as bases for soil regionalization in urban and peri-urban environment.     

有机管理对不同土地利用方式下土壤质量的影响

许多研究发现有机管理可以改善农田土壤质量,但是否不同土地利用方式下都存在此结论尚未明确。为探究有机管理对不同土地利用方式土壤质量的影响,本研究基于一个多土地利用方式的有机管理农场及其附近常规管理农田进行土壤质量调查,对比不同管理措施及大棚菜地、果园、露天菜地、农田边界、稻田田埂5种土地利用方式下农田土壤质量的差异,并对不同管理措施下农田土壤养分含量、重金属含量、动物数量共计20个指标进行方差分析和主成分分析。研究发现虽然总体上(综合5种土地利用方式的均值)有机管理的土壤pH显著高于常规农田;但针对一种土地利用方式,只有露天菜地和农田边界的土壤pH显著提高。总体上有机管理下土壤全磷、全钾、有效磷含量显著降低,但露天菜地土壤有机质和全氮含量均显著高于常规管理农田。有机管理在总体上显著降低了土壤Cr、Cu、Ni、Zn含量;但针对一种土地利用方式,只显著降低了大棚菜地土壤Cr、Ni、Zn含量,果园和稻田田埂土壤Cu含量,露天菜地和农田边界土壤Zn含量。有机管理虽然总体上均显著增加了土壤中蜘蛛目、倍足纲、步甲、蚯蚓的数量;但针对一种土地利用方式,只显著增加了露天菜地地表蜘蛛目、倍足纲、步甲,稻田田埂地表步甲、土壤蚯蚓以及果园倍足纲数量。主成分分析结果表明,不同管理方式下土壤质量差异明显,有机管理下蜘蛛目、倍足纲、步甲和蚯蚓等土壤动物较多,土壤pH较高,土壤P含量较低,重金属Cu、Pb、Zn、Cr含量较低,但并非在所有土地利用方式下都成立。由此可见,有机管理虽然总体上可以改善土壤质量,但受具体管理措施、人为投入品数量和有机种植时间等因素影响,并非在所有土地利用方式下效果都显著,且在不同土地利用方式下显著改善的指标也各不相同,因此需要针对不同土地利用方式和不同指标采取针对性的改善措施。