县域尺度耕地生产能力的空间变异

研究河北省雄县耕地生产能力空间变异性特征及其主控因素,为黑龙港典型区耕地质量等级与生产能力提升及可持续利用提供指导。该文在分析县域和景观尺度耕地生产能力变异性特征的基础上,引用分类回归树模型探讨耕地自然属性因素和耕地管理因素对不同尺度耕地生产能力的影响。结果表明：县域尺度上耕地生产能力差异显著,呈现出西南部和东部高,东南部和中西部低的空间分布格局。5种景观尺度上耕地生产能力由高到低依次为：轻壤蒙金型小二坡地＞轻壤均质型小二坡地>黏壤均质型小低平地>砂壤蒙金型准缓岗>砂壤均质型准缓岗;耕地管理因素较耕地自然属性因素更能解释县域耕地生产能力空间变异性,主控因素依次是灌溉保证率、氮肥施用量、耕地速效氮和耕地有机质,贡献率总计51%。耕地自然属性因素是不同景观尺度间的主控因素,依次为阳离子交换量、有机质、速效钾和速效氮含量,贡献率总计55%;不同景观尺度上耕地生产能力主要受耕地管理因素所主控。因此,要想维持区域高水平耕地生产能力应注意调整耕地管理措施,包括节约集约用水,控制氮肥施用量（不宜超过240.34 kg/hm2）和加强耕地培肥管理。     

黑土坡耕地土壤有机质与生产力的空间关系

[目的]从田块尺度上揭示黑土坡耕地生产力与土壤有机质和全氮的空间关系,为坡耕地水土流失的治理和农业生产提供参考。[方法]利用经典统计学和地统计学的方法对典型黑土区坡耕地大豆产量与土壤有机质、全氮、海拔高度的空间关系进行分析。[结果]坡耕地大豆产量、土壤有机质和全氮含量存在较大变异,分别为0.05~0.26g/kg,19.27~52.64g/kg和0.95~2.38g/kg,但大豆产量与土壤有机质和全氮之间不存在显著的空间相关关系,与海拔高度之间存在负相关,但不显著。土壤有机质和土壤全氮之间存在极显著相关关系。[结论]坡耕地生产力受地形、地下水位、成土过程等结构性因子的影响约占2/3,受人类耕作、施肥、种植作物的影响只占1/3。水土流失是造成黑土农田生产力降低的主要因素。     

黄土高原北部典型县域耕地土壤碳氮时空变异特征及影响因素

黄土高原生态环境脆弱，耕地质量的变化直接影响土地生产力的高低。选取其北部典型县域——天镇县，研究长时期耕地土壤有机质和全氮的时空演变规律及其影响因素，为黄土高原耕地质量提升和农业生态环境保护提供理论依据。基于1983年、2008年和2019年耕地质量数据，运用地统计学等方法分析天镇县有机质和全氮的时空演变特征。结果发现：（1）36年（1983—2019年）来，天镇县土壤有机质和全氮含量呈现整体上升、后期快速增加的变化特征。有机质和全氮含量的年均增加量前期（1983—2008年）较低，分别为0.20 g?kg-1和0.01 g?kg-1，在后期（2008—2019年）较高，分别为0.29 g?kg-1和0.03 g?kg-1。碳氮比呈现前期无显著变化，后期显著降低。（2）36年来土壤有机质和全氮的块基比均提升至高于25%，表明地形等自然因素影响逐渐减弱，施肥等人为因素影响增强。（3）土壤有机质和全氮的空间分布特征相似，呈现西部低、东部高的格局，西北部和中部的变化速度快。综上，36年（1983—2019年）来，施肥及秸秆还田等因素是导致天镇县有机质和全氮含量变化的主要因素，因此，结合当地条件增施有机肥、推广秸秆还田并合理施用氮肥能快速提升耕地土壤肥力。     

浙东海积平原耕地土壤肥力特征及空间变化规律研究

为了解人为因素与自然因素对农地土壤肥力质量的影响,以浙东海积平原(涉及浙江省嘉兴市、杭州市、绍兴市、宁波市、台州市、温州市和舟山市等7个地级市)为研究区,分析了成土母质特性、土壤形成时间及人为管理等对耕地土壤p H、有机质、全氮、有效磷、速效钾和CEC等的影响。结果表明,无论是整个研究区还是特定的地级市的相同土壤类型区,土壤肥力指标均有较大的空间变异,表明农业管理对土壤肥力(特别是有机质积累、全氮、有效磷、速效钾)产生了很大的影响;但从土壤肥力指标的南北向变化及成土时间由短至长土壤肥力发生有规律地变化来看,成土母质的特性(主要为质地)和成土时间等自然因素对肥力性状仍有明显的影响。总体上,土壤有机质、全氮的积累和速效钾含量由北向南随土壤质地变重而趋向增加,土壤有机质、全氮和CEC随成土时间的增加(从盐土至潮土和水稻土)趋向增加,而土壤p H值随成土时间的增加趋向下降。但土壤有效磷主要受人为管理影响,其南北向变化不明显,受成土时间影响较小。     

不同土地利用和管理方式对黑土肥力的影响

基于中国科学院海伦农业生态试验站22 a长期定位实验,研究了不同土地利用和管理方式对黑土肥力的影响。结果表明,不同土地利用方式促使土壤肥力发生不同的变化,裸地生态系统由于无有机质输入和无植被保护,土壤肥力逐年下降;草地植被覆盖使黑土全碳、全氮、碱解氮含量逐年提高;农田生态系统施肥管理能减缓土壤肥力降低,化肥配施有机肥增加土壤养分库,提高土壤肥力。不同覆盖特定的因子影响特殊的土壤酶活性。自然植被恢复对土壤转化酶和磷酸酶活性的影响大于增加土壤养分含量(碳、氮、磷含量)的影响。黑土自然植被恢复和农田土壤有机-无机肥配施是保持和增加黑土有机C,N库稳定性以及提高土壤肥力的重要途径。     

江苏省沭阳县农田土壤有机质和全氮的时空变异及其影响因素

在2011年土壤采样的基础上,参照1981年沭阳县二次土壤普查资料,对该县土壤有机质和全氮30年来的时空演变进行了分析,并进一步讨论了时空演变的自然和人为因素.结果表明:30年来,沭阳县农田耕层(0～20cm)土壤有机质和全氮均明显增加,2011年土壤有机质和全氮的平均含量分别为23.12 g/kg和1.36 g/kg,分别比1981年增加了12.15 g/kg和0.61 g/kg,平均增加速率达0.41 g/(kg·a)和0.02 g/(kg.a).2011年土壤有机质和全氮的整体空间分布格局与1981年相似,均呈现北部黏性土壤高而南部砂性土壤低、东部水田高西部旱地低的空间分布格局.土壤质地是造成这种时空变异最主要的结构性因素,而秸秆还田量的增加、土地利用方式的转化是30年来影响土壤有机质和全氮时空演变的主要人为随机性因素.     

基于气候带与农业区划的农田生态系统服务权衡及驱动机制

农田生态系统作为重要的陆地生态系统之一，不同气候带与农业区的农田生态系统服务权衡关系与机理尚不明确。该研究定量分析了1990-2019年典型区域淮河流域农田生态系统关键服务食物供给与土壤保持的权衡强度，运用地理探测器方法揭示了不同气候带与农业区划下农田生态系统服务权衡关系的驱动机制，完善与细化了农田生态系统服务权衡机理，为推进淮河流域不同气候区和农业区的粮食安全和生态安全协同和精准施策提供科学依据。结果表明：1）淮河流域食物供给服务总体呈现增长趋势，黄淮海平原食物供给增长幅度显著高于长江中下游。土壤保持服务分区差异较大，在气候带上表现为亚热带增长趋势快于暖温带，在农业区划上表现为长江中下游增长趋势快于黄淮海平原，但黄淮海平原土壤保持平均值高于长江中下游。2）淮河流域农田食物供给与土壤保持两种服务间的权衡关系存在时空分异性，总体呈现加剧态势，权衡强度表现为暖温带长江中下游农业区>亚热带农业区>暖温带黄淮海平原农业区。3）淮河流域农田生态系统食物供给与土壤保持间的权衡关系受自然因素和人为因素共同作用，人为因素尤其是化肥施用量显著增强了食物供给与土壤保持间的权衡；在不同气候带与农业区，气候因素和地形因素对权衡关系的影响差异显著，其中，暖温带黄淮海平原农业区受地形因素和年均温的影响显著，而其他农业区年降水量的作用更明显。4）粮食主产区耕地利用与保护政策制定应充分考虑农田生态系统供给服务（粮食生产）和支持服务（土壤保持）的权衡关系在不同气候带和农业区划作用机制的时空差异性，同时要考虑驱动因素的普遍性与差异性，减少人为因素的普遍影响，并结合不同区域自然因素及与人为因素的交互影响分区施策。     

长期施肥对不同有机质水平黑土蛋白酶活性及氮素的影响

为了探讨长期施肥对不同有机质含量农田黑土酶活性及养分的影响。本研究以黑土生产力长期定位试验为平台,选取5个不同有机质含量农田黑土为研究对象,对比分析长期施用化肥对农田黑土土壤蛋白酶活性及相关土壤养分的影响。结果表明:5种不同有机质含量农田黑土蛋白酶活性随有机质含量的增加而递增;与长期无肥处理相比,施用化肥显著提高了农田黑土蛋白酶的活性。不同施肥处理间土壤全氮随有机质含量的降低而降低,铵态氮、硝态氮与全氮含量变化一致。相关分析显示,土壤蛋白酶活性与土壤全氮、铵态氮、硝态氮均呈显著的正相关关系(P0.05)。土壤蛋白酶活性可以作为长期施用化肥农田黑土质量评价的灵敏指标。     

基于GIS和地统计学的张掖市甘州区土壤全氮、有机质的空间变异特征分析

区域的土壤是一个形态和过程相当复杂的自然综合体,成土过程中受到多种因素的影响,使得土壤性质具有高度的空间异质性。以甘州区土壤(0~20 cm)中全氮、有机质为研究对象,运用GIS和地统计相结合的方法研究了土壤中全氮、有机质的空间分布特征,并用经典统计方法分析获取土壤基本属性的特点,并随后用普通克立格插值的方法绘制了土壤全氮、有机质的空间分布图,发现甘州区土壤全氮、有机质含量比较低,存在着明显的空间分异性,表现为从中心向四周逐渐递减的趋势。     

黄土塬面果园土壤养分特征及演变

为了探明黄土高原沟壑区长期种植果树对果园土壤肥力的影响,应用空间代时间的方法,对不同种植年限果园的土壤肥力状况进行多元统计分析。结果表明,果园土壤全磷、速效磷和速效钾含量丰富,有机质、全氮、碱解氮含量属中等偏下水平。不同果园中各养分变异较大的是土壤速效磷、速效钾,土壤有机质和全氮的变异系数最小。与当地农田土壤养分相比,果园土壤养分除有机质含量差异不显著,全氮含量显著低于农田外,其余养分含量均显著高于农田。总体上看,不同种植年限间果园土壤养分含量差异显著。果园土壤肥力综合指数与种植年限二者之间有显著的相关性,其变化趋势符合y=-0.0011x2+0.0419x+0.2078模型。在黄土高原沟壑区种植果树能够提高土壤肥力,但当果树种植年限超过19年时果园土壤肥力开始衰退,果园生态系统质量下降。