高原耕地土壤养分空间分布与影响因子相关性研究

综合运用GIS地统计分析和空间分析技术,以保山市隆阳区为代表区域研究高原坝区耕地土壤主要养分的空间变异规律,及其与土类、地形因子间的关系。结果表明:研究区内土壤pH、有机质、碱解氮、速效钾表现出中等程度的空间相关性。有效磷变异系数最大,空间自相关性较强。各指标在不同土类间差异均达极显著水平:潴育型水稻土中pH值、有机质、碱解氮含量较高;黄壤中有效磷含量最低,速效钾最高;红壤中有机质含量最低。土壤养分受地形因子影响明显,pH、有机质、碱解氮和速效钾与海拔均呈显著的正相关;有效磷与海拔呈负相关;坡度与pH、有机质、碱解氮、有效磷均呈负相关,与速效钾正相关。坡向与各指标相关性均不显著。本研究可为科学耕地施肥,合理土地改良及利用提供依据,对高原稀缺耕地的可持续和高效利用具有重要意义。     

近30年我国典型水稻土肥力演变特征

【目的】 水稻土是我国面积最大、分布最广的耕地土壤类型,水稻产量约占全国粮食总产量的二分之一,明确水稻土养分演变规律对其质量建设和生产力输出有重要意义。本研究拟以136个国家级水稻土长期定位监测点为平台,对20世纪80年代以来近30年的水稻土肥力和生产力水平进行分析,以期探明我国水稻土肥力和生产力的演变特征,为水稻土合理培肥管理提供科学依据和指导。 【方法】 利用时间趋势分析结合平均值及中值分析的方法对水稻土常规施肥下土壤养分和作物产量的变化趋势进行了分析,分别总结了水稻土有机质、全氮、有效磷、速效钾、pH以及作物产量在不同监测时期的演变特征和总体变化趋势;运用主成分分析和冗余分析分别对上述5个肥力因子和作物产量进行分析,得出水稻土肥力演变的主要贡献因子和影响水稻土作物产量的主控肥力因子。 【结果】 近30年常规施肥下水稻土肥力监测结果显示,与监测初期相比,水稻土有机质 (31.3～32.2 g/kg) 和全氮 (1.88～1.92 g/kg) 含量基本稳定,土壤速效养分含量明显升高。2012—2016年间水稻土有效磷平均含量 (20.1 mg/kg),比监测初期平均值 (15.2 mg/kg) 显著提高了32.2%;2012—2016年间水稻土速效钾平均含量 (92.1 mg/kg) 比监测初期 (77.8 mg/kg) 提高了18.4%。经过近30年施肥,水稻土pH值下降了0.35个单位。主成分分析结果表明,水稻土肥力提高的两个决定因子是土壤速效钾和有效磷。冗余分析结果表明,影响作物产量的主要肥力因子是土壤速效钾、有效磷和有机质。 【结论】 近30年农民习惯施肥管理模式下,水稻土整体肥力略有提高,生产力水平明显提高,但土壤pH值降低,有酸化趋势;水稻土肥力演变的主要障碍因子是土壤有机质和全氮,所以水稻土培肥应该在平衡施用氮磷钾肥的基础上合理配施有机肥或秸秆。      

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。     

大兴安岭旱作丘陵区耕地肥力演变研究

以全国第二次土壤普查资料为主要数据源,结合实地取样测定,比较分析了大兴安岭东南麓旱作丘陵区1981～2007年期间土壤肥力演变状况。结果表明,二十多年间耕地土壤养分含量发生明显变化。主要表现为:土壤有机质、全氮、碱解氮和速效钾含量明显下降,速效磷含量增加,但不同土壤类型的变化幅度不同;草甸土的有机质和全氮含量下降幅度大于暗棕壤和黑土,碱解氮含量在黑土中的下降幅度较大,暗棕壤次之,草甸土较低;暗棕壤中有效磷增加的幅度大于黑土和草甸土;速效钾在暗棕壤中下降的幅度最大,在黑土中下降的幅度最小;该区土壤中富含交换性钙、交换性镁、有效硫、有效硅等中量元素和锌、铜、铁和锰等微量元素;现有耕地约有87.2%的土壤缺硼,78.2%的土壤缺钼。     

不同土地利用方式下紫色土磷吸附-解吸动力学特征

[目的]研究川东紫色丘陵区旱耕地、林地、果园、荒草地、茶园、水稻田6种土地利用方式下土壤磷吸附与解吸特征及其影响因素,以期为四川低山丘陵区不同土地利用方式下紫色土磷潜在流失风险评估提供理论依据。[方法]采取研究区内6种土地利用方式下的0—20cm土层土壤样品,通过土壤磷吸附解吸试验,计算土壤磷吸附—解吸参数,测定土壤相关理化指标,利用主成分分析和旋转因子分析法评估土壤磷素流失风险及其主要影响因子。[结果]土壤pH值,有机质,水溶性磷,速效磷,全磷,CaCO3,有效锌是影响磷吸附的重要因子,主因素分析得出速效磷、全磷、CaCO3有效锌对紫色土吸附磷能力贡献率分别为86.9%,89.2%,89.4%,96.9%。通过因子分析法分析土壤磷吸附解吸参数,得出可用最大吸磷量Qm,最大缓冲量MBC,易解吸磷RDP,拟合吸附量与解吸量的相关关系式中的截距值b这4个参数来综合预测紫色土磷素流失风险。[结论]研究区域6种土地利用方式下,果园与旱耕地土壤磷素流失风险较大,水稻田及茶园磷素流失风险较低。     

华北山区不同海拔台地不同土地利用方式下土壤肥力及脱盐趋势

以华北地区典型山区忻州为例,采集1 908个土壤样品,研究不同海拔及土地利用方式下,山区台地土壤肥力特征及盐分含量。结果显示,相同海拔下,耕地的碱解氮含量最高,有机质含量最低,林地土壤有效磷和速效钾含量最高,而灌草丛的有机质含量最高;中微量元素铜、锌、钼含量都以耕地最低,硫含量最高,而林地铜、锌含量都最高;海拔<1 000m不同利用类型土壤碱解氮和速效钾含量相当,都明显低于海拔>1 000m土壤,而海拔越低土壤有效磷含量越高。各土地利用类型土壤的pH和盐分都以耕地最低,灌草丛最高,随海拔上升土壤pH及盐分含量都呈降低趋势。以上分析表明,长期耕作及不同小气候影响土壤的基本理化性状,农林耕作及高海拔有利于耕地脱盐,因此实施农林布局时可结合当地小气候特点进行相应的养分优化管理和种植调整。     

甘肃省黄土区小流域土壤养分评价

在位于黄土高原甘肃省东南部桥子沟小流域内进行调查并采集土壤样品,分不同土壤类型和土地利用类型分层采集土样,选择土壤有机质、速效磷、速效钾、有效铜、有效铁、有效锰、有效锌7项土壤化学指标作为土壤养分的评价指标,建立物元模型评价小流域土壤养分等级,结果显示流域内有机质整体处于极贫乏的水平等级,其他土壤养分指标都处于丰富~适量水平;不同土壤类型中,黄绵土的土壤养分整体水平较灰漠土和黑褐土高;不同土地利用条件下,林地的土壤养分水平最优。     

物元模型在玉树地区林地土壤养分评价中的应用

选择玉树区林地土壤有机质,全氮,全磷,全钾,速效氮,速效磷和速效钾7项测试数据作为土壤养分评价指标,采用偏相关分析法确定权重,应用物元分析建模对玉树地区林地土壤养分进行评价。结果表明玉树地区整体林地土壤养分状况良好,除速效磷含量极贫乏外,其余养分指标含量均达到丰富水平;有机质、氮素和速效磷是影响土壤养分的主要因子。建议平衡地区土壤养分状况,优先考虑提高速效磷养分水平。     

陕西省渭南市卤阳湖盐碱地土壤肥力综合评价

为全面认识,有效管理和保护陕西省渭南市卤阳湖盐碱地土壤,分析了该地区土壤物理性质和盐碱特性。同时采用主成分分析法结合norm值,筛选出有机质,碱解氮,速效磷,速效钾,CEC,ESP,电导率和土壤容重8项指标,建立了该地区土壤综合质量评价最小数据集。结果表明,该地区土壤质地较黏重,土壤有机质(0.31)、碱解氮(0.39)、速效磷(0.26)、速效钾(0.38)的隶属度均值很小,是该地区土壤养分的主要限制因子。土壤容重隶属度为1,CEC隶属度为0.64,土壤碱化度(ESP)隶属度为0.61,说明该地区土壤紧实,但碱性极强。总之,利用加权求和指数法计算土壤肥力综合指数为0.277,说明该地区土壤肥力处于较低水平,需采取适当措施进行改良,以提高土壤肥力。     

宁南山区土壤酶活性特征及其与肥力因子的关系

分析了黄土丘陵区土壤酶活性与土壤肥力因子之间的关系。相关分析结果表明,土壤有机质与全N、速效磷、速效钾等密切相关,同时与土壤几种酶活性有较好的相关性。土壤酶活性依赖于有机质,当有机质含量增加时,酶积极参与其转化分解过程,活性提高。脲酶、蔗糖酶活性与土壤N、P、K含量关系最大,土壤速效钾与蔗糖酶活性关系最大。通径分析结果表明:土壤肥力因子对脲酶活性的直接作用顺序为有机质>速效钾>速效氮>阳离子交换量>全N>速效磷>物理性黏粒>土壤pH。有机质是影响土壤脲酶活性、碱性磷酸酶活性的主要因素,速效钾是影响蔗糖酶活性的最主要因素。     

宁夏农田土壤耕层养分含量的时空变化特征

根据土壤普查资料和实际采样测定结果,探讨了宁夏山区和灌区农田土壤耕层有机质和氮磷钾养分含量的时空变化特征。结果表明,在1970年、1985年和2000年3个时段内,土壤有机质、有效磷和碱解氮含量呈显著或较显著增长态势,土壤速效钾含量近15年在灌区明显下降,土壤氮磷钾全量养分在30年间没有明显变化。从两个地区比较来看,除土壤全磷量外,土壤有机质和其它养分含量都是灌区显著高于山区,而变异系数除土壤全钾外都是山区显著大于灌区。     

胜利矿区土壤养分空间变异特征与影响因素

研究矿区土壤养分空间变异特征对矿区土地复垦与生态保护具有重要意义。选取胜利矿区土壤作为研究对象，基于地统计学和GIS技术分析土壤养分的空间变异性，并探讨地形因子和土地利用类型对其影响。结果表明：研究区土壤pH、有机质、速效氮、速效磷、速效钾平均含量分别为8.073、21.588g/kg、82.914mg/kg、8.210 mg/kg、257.341 mg/kg。除pH属于弱变异外，其他养分均属于中等强度变异。各项养分指标均具有一定的趋势效应。pH的最适模型是球面模型，有机质、速效钾的最适模型是线性有基台模型，速效氮、速效磷的最佳拟合模型是指数模型。pH、有机质、速效氮表现为中等空间相关性；速效磷、速效钾呈弱空间自相关。pH值由中部向四周逐渐降低；有机质、速效氮高值区集中在西部高程较大的位置，低值区分布在受人类扰动较强的中东部；速效磷、速效钾没有呈现一定的分布规律。坡度、坡向、高程、地形湿度指数是造成土壤养分格局差异的主要地形因子；从土地利用方式看，采矿扰动是养分含量较低的重要原因，矿业用地养分含量显著低于耕地和草地。     

围封禁牧对退化草原土壤性状的影响

以希拉穆仁草原为研究对象,通过对比分析不同围封年限草原土壤机械组成、含水率、容重、孔隙度、有机质含量、碱解氮及速效磷、钾等各项指标,探讨了围封对低山丘陵退化草原土壤性状的影响。结果表明,随着围封年限的增加,草原0-20 cm土层土壤黏粒含量、孔隙度逐年增大,容重和含水率逐渐降低。随着围封时间的延长,土壤速效钾含量逐年降低,土壤有机质、速效磷、碱解氮含量逐渐增加。回归分析结果表明,土壤有机质、碱解氮、速效磷以及速效钾含量的变化同围封年限有显著的相关性。由此可见,围封是促进退化草原土壤改良及植被恢复的一项有效措施。     

秦岭火地塘林区不同海拔森林土壤理化性质

为了探究海拔高度与土壤理化性质之间的关系,对秦岭火地塘林区不同海拔高度土壤理化性质进行研究。在不同海拔高度设置样地,对土壤进行分层取样,室内测定土壤pH值、有机质、全氮、全磷、全钾、有效氮、有效磷和有效钾含量。结果表明：（1）在不同采样深度下,随着土壤深度增加,除土壤pH值逐渐升高外,有机质、全氮、有效磷和有效钾的含量逐渐降低,其他指标无明显变化规律;（2）土壤pH值、有机质、全氮和有效磷含量与海拔之间有显著的相关关系,土壤pH值随海拔升高先逐渐升高,最高点出现在海拔1 800～2 000m,后随海拔升高逐渐降低;有机质、全氮含量随着海拔升高而升高;有效磷含量随海拔升高而下降;有效氮、全磷、全钾和有效钾的含量和海拔之间不存在明显的相关关系。该林区应结合当地森林植被类型状况,针对不同海拔林地土壤的特点,调整林分模式,改善林地土壤性质,以维护该区林地的可持续发展。     

河南省潮土、砂姜黑土基本性质变化分析

通过对河南省潮土、砂姜黑土的室外采集与室内测定,对其基本性质的时空变化进行研究。结果表明:1潮土和砂姜黑土表层质地均以粉砂壤土为主,潮土颗粒大小级别以壤质为主,砂姜黑土颗粒大小级别以细壤质为主;21979—2012年,潮土表层p H平均值由8.3降为8.2,砂姜黑土表层p H平均值由7.8降为6.9,有机质、全氮平均含量均随时间变化上升,CEC均随时间变化而降低;砂姜黑土速效钾平均含量增加了51.3 mg/kg,潮土速效钾平均含量降低了21.2 mg/kg;潮土、砂姜黑土有效磷平均值分别由5.8 mg/kg和4.8 mg/kg上升至27.9 mg/kg和33.6 mg/kg,变化幅度较大,且变异系数较高,都达70%以上;3潮土、砂姜黑土不同地区及不同剖面层次的基本性质均存在较为明显的空间变化。     

北京山区土壤养分空间变化特征研究

为了揭示土壤养分空间变异分布特征并且指导土壤规划管理,以北京市西部山区水源林和京津风沙源地带为研究对象,在野外大田采集样本的基础之上,运用了地统计学与GIS相结合的研究方法,探究了典型区域土壤碱解氮、有效磷、速效钾、有机质和全氮的空间变化格局,同时采用模糊模式识别理论对土壤养分等级进行了综合评价,并结合地区的实际情况分析了其变异特性的影响因素。结果表明:土壤养分的空间分布整体上符合正态分布(P0.05),有效磷、速效钾和有机质的空间分布变异性较强,碱解氮和全氮的变异系数相对降低,并且随着土层深度的增加,土壤的养分含量呈现逐渐缩小趋势。土壤养分的各项指标能够较好地符合半方差函数模型,有机质和全氮具有较好的空间自相关性,碱解氮、速效钾和有效磷体现出中等自相关性,土壤养分整体分布格局的空间自相关性水平较强。土壤碱解氮含量等级为中等的比重最大,其面积占比为27.87%;有效磷、速效钾含量整体处于缺乏状态;而有机质含量在很丰富等级比重较大,且区域73.77%的土壤质地类型属于有机质丰富;全氮含量变化程度较低,并且大部分地区处于丰富的水平;区域土壤肥力的综合水平为IV。研究成果为区域土壤资源使用划分、修复重建以及可持续利用提供科学依据。     

道地金银花品质与土壤肥力关系的研究

为探究山东道地金银花品质与土壤肥力的关系,在山东省临沂市平邑县和费县,选取100个代表性土壤样点,点对点进行土壤质量和金银花品质的调查分析。根据土壤pH、CEC、有机质、有效磷、速效钾、全氮、全磷、全钾、有效铁、有效锰、有效铜、有效锌、有效硼和土壤质地类型等土壤肥力评价指标,采用这些指标与金银花长势和品质指标的相关系数来确定各项指标的权重,计算土壤综合肥力指数,分析土壤肥力因子与金银花生长和品质的关系。结果表明:调查区域金银花种植土壤全氮和有效磷含量较丰富,有机质和速效钾含量较为缺乏;土壤综合肥力指数在0.20～0.75,平均为0.45,总体肥力偏低。土壤肥力综合指数与金银花冠幅呈显著正相关,土壤有效硼含量是影响土壤肥力的主要限制性因子,最适合金银花生长的土壤类型是砂壤土。金银花绿原酸含量与土壤全磷含量呈正相关关系,木犀草苷含量与土壤全氮含量以及土壤综合肥力指数呈负相关关系。总体上看,肥力指标较低的砂壤土更有利于金银花品质的提升,这也可能是调查区道地金银花品质总体比较好的原因。本研究结果对当地金银花种植土壤选择、规范化种植和养分管理有一定的参考和指导作用。     

滇中高原不同起源华山松林地土壤质量分析

通过运用野外调查法和实验室分析法对样品进行采集与处理,对玉溪市磨盘山国家森林公园的华山松土壤理化因子和土壤生物学特性进行了研究。结果表明:(1)华山松天然次生林在改善土壤紧实度和酸碱度,增加有机质、全氮、碱解氮、全钾,以及提高蔗糖酶活性、细菌数量及真菌数量方面效果优于人工林,分别高出15.12%、1.17%、34.25%、18.37%、8.74%,12.46%,122.23%、6.11%以及11.67%;而人工林在增加全磷、速效钾以及提高土壤脲酶活性、过氧化氢酶活性及放线菌数量方面效果优于天然次生林,分别高出77.94%、27.41%、90.36%、77.78%以及6.99%。(2)主成分分析结果显示,土壤质量含水量、全氮、碱解氮、全磷与速效钾这5个因子能较好的反映土壤理化性质,过氧化氢酶、细菌和真菌这3个因子能较好的反映土壤生物学性质。(3)华山松土壤理化因子与土壤生物学特性存在显著的相关关系,其中影响酶活性的主要因子有质量含水量、全磷、有机质、容重和pH;影响微生物的主要因子有速效钾、碱解氮、全磷、pH、容重以及全钾。因此,通过改变容易控制的土壤理化因子,可以相应地改变土壤生物学特性,从而达到改良土壤的效果。     

滨海围垦平原区土壤质量时空演变及其影响因素分析——以浙江省慈溪市为例

以慈溪市为研究区,通过定点配对采样和典型区采样,选取有机质、全氮、速效磷、速效钾、电导率、pH值6个土壤理化特性指标,在广泛收集资料的基础上,分析了慈溪市1982-2012年30a间土壤质量时空演变特征,并探讨了影响土壤特性时空演变的主要因素。结果表明,慈溪市近30a来土壤质量呈逐渐下降的趋势,其中全氮、速效钾、pH值、有机质的单质量指数分别下降了1.03,0.46,0.33,0.18;速效磷和电导率的单质量指数分别上升0.50和0.42,土壤综合质量指数下降0.28,土壤全氮损失较为严重。空间上,从南到北土壤质量基本呈阶梯状依次下降,从南到北土壤综合质量指数分别为1.36,1.35,1.43,1.18。研究表明,种植模式、围垦时间和土壤管理是影响土壤特性变化的主要因素。