基于1:5万数据库的福建省土壤全氮密度及储量估算研究

土壤全氮对于全球温室效应和水体富营养化具有重要的调控作用。基于福建省第二次土壤普查3 082个剖面数据和最新建立的1:5万大比例尺矢量土壤图,对全省土壤全氮储量进行了估算。结果表明：福建省土壤总面积为12.08×106 hm2,表层（0~20 cm）和剖面（0~100 cm）土壤的全氮密度分别为0.35 kg?m-2 和0.97 kg?m-2,储量为42.06 Tg和116.83 Tg。全省土壤全氮密度整体呈自北向南逐渐递减的趋势,且沿海低而内陆高。从不同土壤类型来看,山地草甸土的表层和剖面全氮密度最高,分别为0.85 kg?m-2和2.09 kg?m-2;而风沙土的表层和剖面全氮密度最低,分别为0.11 kg?m-2和0.27 kg?m-2。从不同行政区来看,南平市和龙岩市的表层土壤全氮密度最高,分别为0.40 kg?m-2 和 0.39 kg?m-2,而南平市和三明市的剖面土壤全氮密度最高,分别为1.19 kg?m-2 和 1.11 kg?m-2。总体而言,福建省土壤全氮密度和储量空间分布差异很大,今后可依据不同行政区和土壤类型的全氮分布制定合理的施肥管理措施。     

吉林省耕地表层土壤氮密度分布特征及其影响因素

为了探讨吉林省耕地表层氮素分布特征及影响因素,以吉林省703万公顷耕地为研究区域,根据2010年吉林省耕地地力评价数据(6169个耕地表层土壤采样点数据),辅以吉林省行政区划图、吉林省土壤图、土地利用现状图,利用ArcGIS技术以及分析软件SPSS,计算了吉林省耕地表层土壤氮密度、储量,分析了其分布特征,并对影响吉林省耕地表层土壤氮密度的因素进行研究。吉林省耕地表层土壤氮密度平均值是0.473 kg m~(-2),氮储量为2902.13×103 kg。吉林省耕地表层土壤氮密度自东向西逐渐递减,东部、中部和西部平均值分别为0.611 kg m~(-2)、0.354 kg m~(-2)和0.307 kg m~(-2)。暗棕壤、黑钙土、草甸土、白浆土和黑土氮储量较高,占总储量的76.4%。土壤全氮含量和氮密度与海拔高度和年平均降雨量都呈极显著正相关,与年积温和pH都呈极显著负相关。     

基于1:5万土壤数据库的太湖地区水稻土全氮含量动态变化研究

准确评估农田土壤全氮含量变化是有效制定农业管理措施的基础。选择太湖地区37个县(市、区)2.32 M hm~2水稻土为研究对象,以1982年第二次土壤普查的1 096个和2000年"973"项目的 1 393个表层样点建立1︰5万高精度土壤数据库为基础,定量化该地区近20年来水稻土全氮含量的动态变化。结果表明:1982—2000年太湖地区水稻土全氮含量上升了0.21 g·kg~(–1),氮素富集效应明显。其中,脱潜型水稻土全氮含量上升最多,增幅达17.0%,而潜育型水稻土有所下降,降幅为26.2%。从不同土区来看,低山丘陵土区全氮含量上升最多,增幅达31.8%,而太湖平原土区变化幅度最小,增幅仅为9.8%。从不同行政区来看,安吉县、长兴县、川沙县、闵行区、余杭县和崇明县全氮含量增长幅度均超过40%,而吴县、青浦县、嘉善县和丹阳县均有所下降。总体来看,太湖地区水稻土全氮含量空间动态变化差异很大,今后根据不同土壤类型、土区和行政区氮素富集程度适当减少氮肥施用量,以防止氮素流失造成的水体富营养化风险是十分必要的。     

福建省不同耕地土壤和土地利用类型对“碳源/汇”的贡献差异研究

农田生态系统无论作为全球温室气体的“源”还是“汇”,均对大气CO2浓度的年际变化产生重要影响.以我国亚热带地区——福建省不同地理位置的闽侯县、浦城县、同安县和永定县为典型研究区,利用这4个县1982年23 869个样点和2008年12 521个样点实测数据建立的1∶5万土壤类型-土地利用方式数据库,分析了近30年来福建省不同土类、亚类、土属和土地利用方式耕地有机碳密度变化,并利用尺度上推的方法估算了全省两期耕地土壤有机碳储量.结果表明,近30年来福建省耕地总体上表现为弱的“碳汇”,土壤有机碳密度和储量分别上升了0.24 kg m-2和4.26 Tg,但不同土壤类型和土地利用方式在“碳汇/源”中的贡献程度差异很大.从土壤类型来看,紫色土、酸性紫色土和石灰泥田分别在土类、亚类和土属级别中的“碳汇”贡献最大,有机碳密度分别提高了0.63、0.63和1.25 kg m-2;而滨海盐土、滨海盐土和黄泥砂土则分别在土类、亚类和土属级别中的“碳源”贡献最大,有机碳密度分别下降了0.59、0.59和1.08 kg m-2.从土地利用方式来看,灌溉水田是全省最主要的“碳汇”,有机碳密度提高了0.27 kg m-2,而水浇地是全省最主要的“碳源”,有机碳密度下降了0.36 kg m-2.因此,在今后的福建省农田土壤有机碳管理政策中应重点考虑有机碳密度下降、面积较大的土壤类型及土地利用方式的有效管理.     

基于区域和亚类水平的中国水稻土氮储量空间分异格局研究

农田氮循环是陆地生态系统氮循环的一个重要环节,因此对中国水稻土氮储量及其空间变异特征的研究有利于了解农田土壤氮循环。本研究基于中国1∶100万土壤数据库和1490个水稻土剖面数据,在水稻土亚类和土壤大区水平上对中国水稻土氮密度和氮储量的空间变异特征进行研究。结果表明:中国水稻土平均氮密度为12.4Mghm-2;中国水稻土氮储量为569Tg。不同亚类水稻土平均氮密度以潜育型水稻土最高(19.7Mghm-2),漂洗型水稻土最低(8.71Mghm-2)。不同土壤分区氮密度最高的是西南区(17.4Mghm-2),最低则是南方区(11.5Mghm-2)。各亚类和区域间水稻土氮密度均有显著差异,但水稻土氮密度在各亚类间的变异大于各区域的差异,这表明水稻土地表水分状况对水稻土氮空间变异的影响程度较气候的影响大。     

陇西县土壤氮储量的空间分布特征及其影响因素研究

以陇西县600份土壤全氮含量数据为基础，应用地统计学研究陇西县土壤氮素的空间分布特征并计算了该区域的氮储量，采用相关性分析、主成分分析等方法探讨了影响全氮空间分布的影响因素。结果表明，陇西县土壤全氮含量为（0.734±0.306） g/kg，变异系数属于中等程度变异；氮密度平均值为0.091 kg/m²，氮储量为7.6×10⁶ kg，其中0—10，10—30，30—50 cm土层氮储量分别占到0—50 cm土层氮储量的35.97%，7.06%，56.97%。陇西县土壤全氮含量及氮储量空间分布相似，主要呈斑块状分布，高值区主要集中在研究区南部的首阳镇、和平乡，低值区主要集中在研究区东部的权家湾乡；从垂直分布来看，土壤全氮含量随着土层深度的增加而减小。土壤表层10 cm的全氮含量与纬度、高程、坡向、坡度、降雨、地温、气温呈极显著或显著相关，但随着土层深度的增加，土壤全氮含量与环境因子相关性逐渐减弱；主成分分析表明，经度、纬度、降雨、地温、气温、相对湿度、蒸发量是影响土壤全氮含量的重要环境因子；通过聚类分析可以把陇西县土壤分成5类，除第Ⅳ类土壤全氮含量极显著高于其他4类土壤外，其余4类土壤全氮含量均无极显著差异，土壤全氮含量属于第五类标准的土壤占到了全部样地的70.35%。     

近30年来海伦市耕地土壤有机质和全氮的时空演变

土壤有机质和全氮含量是衡量黑土肥力质量的重要指标。本研究采用基于土壤学专业知识的属性数据和空间数据连接方法,在GIS技术支持下,研究了黑龙江省海伦市1981、2000和2008年3个时期耕地土壤有机质和全氮含量的时空变化规律。结果表明:1981—2008年,海伦市有超过60%的耕地土壤有机质和全氮含量下降,主要分布在中部和西南部。有机质的下降主要发生前20年(1981—2000),且降幅较大,超过15 g/kg,而近10年(2000—2008)耕地土壤有机质的下降幅度和下降区的面积均有所减小;但近10年(2000—2008)耕地土壤全氮含量下降问题依然严重,中部和西南部累计有超过70%的耕地土壤全氮含量呈下降趋势,其中全氮降幅超过0.50 g/kg区域约占耕地面积的38%。     

黄土高原人工油松林土壤碳氮对短期氮添加的响应

为了更好地理解土壤碳氮元素对氮添加的响应,通过短期原位模拟氮沉降试验,揭示黄土高原子午岭人工油松(Pinus tabulaeformis Carrière)林土壤碳氮对外源氮添加的响应过程和机制。从2015—2016年设置4个氮添加水平,分别为对照(0kg/(hm~2·a),N0)、低氮(50kg/(hm~2·a),N50)、中氮(100kg/(hm~2·a),N100)和高氮(200kg/(hm~2·a),N200),研究人工油松林地不同深度土层土壤有机碳和全氮以及土壤碳氮储量对模拟氮添加的响应。结果表明:土层对土壤有机碳、全氮和碳氮储量有显著影响,上层土壤有机碳、全氮和碳氮储量显著高于下层土壤;氮添加水平对土壤有机碳、土壤碳储量影响不显著,但可显著影响土壤全氮和氮储量。此外,土壤有机碳、全氮和碳氮储量和土壤碳氮储量比受地下生物量碳氮比的影响显著。因此,短期氮添加对人工油松林地土壤碳的影响不显著,但可显著影响土壤氮,地下生物量碳氮比是影响土壤碳氮的重要因素。     

甘肃白龙江流域土壤有机碳与全氮储量的空间格局特征

土壤有机碳与全氮储量的空间格局特征不仅可为土壤质量管理提供科学依据,也可为流域生态系统管理及人类活动管控提供参考。基于GIS软件平台,统计分析了甘肃白龙江流域土壤有机碳与全氮储量及碳氮比的空间格局特征,并探讨了海拔、坡度、坡向和植被覆被类型对土壤有机碳、全氮储量空间分布的影响。结果表明:甘肃白龙江流域平均土壤有机碳、全氮储量分别约为87.94×10~3 kg hm~(-2)和7.02×10~3 kg hm~(-2),两者在空间上均呈现西北向东南逐级递减的态势;流域土壤有机碳储量随海拔和坡度的增加呈先增后减的变化趋势,其高值区主要分布在2053~3779 m和20°~35°区段;土壤全氮储量随海拔上升而增加,随坡度增加呈先减再增后减的趋势,其高值区主要分布在20°~35°区段;坡向对流域土壤有机碳、全氮储量空间分布的影响相对较小;常绿针叶林、常绿阔叶林和落叶针叶林是流域土壤有机碳、全氮储量的高值区,低值区集中在耕地。     

艾比湖湿地七种植被类型土壤全氮分布特征研究

选择艾比湖湿地为研究区域,针对土壤中的氮进行定量测定,讨论研究区土壤全氮的含量、密度和储量及其分布特征。结果表明:艾比湖7种不同植被覆盖类型的土壤全氮含量整体偏低;土壤全氮含量均随土深度的增加而依次减少;土壤全氮含量的差异主要表现在表土层(0~20 cm)。全氮蓄积量排序依次为盐化草甸灌木荒漠小乔木荒漠寒湿性针叶林干涸湖底荒漠河岸林盐生灌丛。七种不同类型土壤类型的全氮总储量为4691903 kg。上述结果可为当地的环境保护及生态修复提供科学参考。     

基于Century模型和1:500 000土壤数据库的华东旱地土壤有机碳动态模拟

Changes in soil organic carbon (SOC) in agricultural soils influence soil quality and greenhouse gas concentrations in the atmosphere. Dry farmland covers more than 70% of the whole cropland area in China and plays an important role in mitigating carbon dioxide (CO2) emissions. In this study, 4109 dry farmland soil polygons were extracted using spatial overlay analysis of the soil layer (1:500000) and the land use layer (1:500000) to support Century model simulations of SOC dynamics for dry farmland in Anhui Province, East China from 1980 to 2008. Considering two field-validation sites, the Century model performed relatively well in modeling SOC dynamics for dry farmland in the province. The simulated results showed that the area-weighted mean soil organic carbon density (SOCD) of dry farmland increased from 18.77 Mg C ha1 in 1980 to 23.99 Mg C ha1 in 2008 with an average sequestration rate of 0.18 Mg C ha1 year?1. Approximately 94.9% of the total dry farmland area sequestered carbon while 5.1% had carbon lost. Over the past 29 years, the net SOC gain in dry farmland soils of the province was 19.37 Tg, with an average sequestration rate of 0.67 Tg C year1. Augmentation of SOC was primarily due to increased consumption of nitrogen fertilizer and farmyard manure. Moreover, SOC dynamics were highly differentiated among dry farmland soil groups. The integration of the Century model with a fine-scale soil database approach could be conveniently utilized as a tool for the accurate simulation of SOC dynamics at the regional scale.     

亚热带耕地土壤酸化程度差异及影响因素

准确揭示区域耕地土壤酸化程度及其原因对于耕地质量提升和农业可持续发展具有重要意义。本研究利用地处亚热带的福建省1982年36 777个和2008年236 445个耕地表层土壤调查样点属性建立的1∶25万耕地土壤数据库,借助GIS技术与灰色斜率关联分析模型探讨了26年间全省耕地土壤酸化程度及其原因,为省域耕地土壤酸性调控提供科学依据。结果表明:1982—2008年间福建省67.60%的耕地土壤发生不同程度酸化,其中强度、中度和弱度酸化面积分别占全省耕地总面积的0.83%、18.26%和48.52%。就行政区域差异而言,强度酸化耕地主要分布在龙岩市,占全省强度酸化耕地总面积的86.88%,其次为泉州市,占比为8.39%;中度酸化耕地主要分布在南平市、龙岩市和泉州市,分别占全省中度酸化耕地总面积的29.88%、18.10%和16.94%,弱度酸化耕地则遍布全省各县市区。从土壤类型差异来看,潜育水稻土、渗育水稻土和酸性紫色土亚类的酸化面积比例较大,分别占相应亚类总面积的82.87%、72.37%和69.20%;但渗育和潴育水稻土亚类的酸化程度较为严重,强度、中度和弱度酸化的渗育和潴育水稻土面积分别占全省耕地相应酸化程度总面积的98.94%、84.51%和87.36%。从土地利用类型差异分析,水田和水浇地的酸化面积比例较高,分别占相应利用类型总面积的70.35%和60.78%。灰色斜率关联分析模型分析表明,1982—2008年间酸雨、高温多雨气候及化肥大量施用是引起福建省耕地土壤酸化的主要外因,故严控工业含硫等酸性废气排放进而控制酸雨和合理调整施肥结构是减缓全省耕地土壤酸化的必要途径。     

12年连续施用秸秆和钾肥对土壤钾素含量和分布的影响

为探索潮土钾素肥力培肥的有效途径,本文通过设计不同施钾处理进行田间定位试验。结果表明,不同的处理对土壤速效钾、缓效钾含量的影响在不同的土层深度表现不同。连续12年施入秸秆、钾肥、秸秆加钾肥(年施K2O≥150kg hm-2)对培肥耕层土壤速效钾和缓效钾有积极促进作用,均能显著或极显著提高耕层土壤速效钾和缓效钾含量,但对耕层以下土壤培肥作用不明显。     

黄土高原丘陵区不同土地利用方式对土壤理化性质的影响

对晋西北黄土高原丘陵区持续利用30年的小叶锦鸡儿人工林、农田、杨树林、小叶锦鸡儿和杨树的混交林地以及撂荒地的土壤理化性状进行了研究。结果表明,不同土地利用方式对土壤理化性质影响很大。小叶锦鸡儿和杨树的混交林以及小叶锦鸡儿人工林可以降低土壤容重,提高土壤酶活性、有机质和全N含量,从而改善土壤肥力。混交林和小叶锦鸡儿人工林的土壤培肥作用高于杨树纯林。粗放的农业耕作措施提高土壤容重,降低土壤养分含量,使土壤退化。撂荒地一定程度上可以起到培肥土壤的作用。在黄土高原丘陵区,种植小叶锦鸡儿人工林以及小叶锦鸡儿和杨树的混交林是较好的生态重建和植被恢复方式。     

基于农田氮磷收支的区域养殖畜禽容量分析——以山东禹城为例

根据区域生态环境健康控制评价指标层次结构,利用农田养分平衡理论基础,逐级测算了区域农田土壤承载畜禽粪便量,进而确定区域农田畜禽承载量及承载力。在禹城目前种养结构和产出水平条件下,基于农田N收支状况分析表明：当农田施用粪便N分别占总施N的100%、60%和30%时,禹城全区平均耕地畜禽承载容量分别为13.8、8.3和4.1 LU.hm^-2,相应其耕地畜禽负载指数分别是0.7、1.1和2.2;基于P收支状况分析表明：当农田施用粪便P2O5分别占总施入P2O5的100%、60%和30%时,禹城全区平均耕地畜禽承载容量分别为22.5、13.5和6.7 LU.hm^-2,相应其耕地畜禽负载指数分别是0.4、0.7和1.3。由此可见,基于N收支的耕地畜禽承载容量小于基于P收支的耕地畜禽承载容量,相应基于农田N收支的耕地畜禽负载指数明显大于基于农田P收支的耕地畜禽负载指数,而且,当前各乡镇之间的耕地畜禽负载指数差异较大,说明禹城地区今后在制定减少农田环境污染对策时,可优先从着重考虑粪便N数量和农田N收支管理出发确定适宜的畜禽养殖规模,并且在乡镇之间进行协调平衡。     

不同土地利用方式下三江平原东北部土壤有机碳和全氮分布规律

利用在全国采集的1400个典型农田剖面数据(其中在此研究区域有53个剖面),系统分析了不同土地利用方式下三江平原东北部土壤有机C和全N的分布规律。三江平原东北部典型农田0～20cm土壤有机C和全N的平均含量是22.7g/kg和1.84g/kg,20～100cm平均含量为13.0g/kg和1.08g/kg,不同土壤类型和种植作物下土壤有机C和全N分布没有显著性差异(p0.05)。与第二次土壤普查时三江平原东北部典型剖面土壤有机C和全N数据进行比较发现,0～20cm有机C和全N含量呈现下降趋势,而20～100cm呈现增加趋势。     

黑龙江地区不同类型水稻土有机碳、氮含量及其密度研究

结合第二次全国土壤普查(1979年)-黑龙江省水稻土分布及其相关数据,2011年采取调查取样与室内分析的方法,研究了黑龙江地区4种类型(黑土型、白浆土型、草甸土型和沼泽土型)水稻土表层有机碳、氮含量及其密度的状况。结果表明:目前(2011年)4种类型水稻土表层平均有机碳、氮含量范围分别为21.18±7.27~30.91±9.99 g kg-1、1.83±0.44~2.49±0.74 g kg-1,表层平均有机碳、氮密度范围分别为5.32±1.42~6.95±0.98 kg m-2、0.46±0.07~0.56±0.08 kg m-2,其中沼泽土型水稻土表层有机碳、氮含量及其密度最大,黑土型则最小;沼泽土型与黑土型水稻土之间表层有机碳、氮含量及其密度差异均达1%显著水平,与草甸土型水稻土之间表层有机碳、氮含量差异均达1%显著水平,其有机碳、氮密度差异均达5%显著水平,与白浆土型水稻土之间表层有机碳及其密度差异达1%显著水平。与第二次全国土壤普查的相关数据相比较,黑龙江地区4种类型水稻土表层有机质(碳)、氮含量呈现明显下降趋势,但其表层有机碳、氮含量及其密度仍处于较高水平。     

安徽省园地氮磷径流流失

茶园、桑园和葡萄园在安徽省分布面积较广,果园的施肥量一般较大,但利用率低,很大一部分氮、磷随地表径流流入水体,给水体污染带来严重威胁。研究安徽省园地径流氮磷流失规律,对于控制安徽省农业面源污染具有重要意义。研究采用径流池收集降雨径流的方法测算出安徽省园地在常规施肥条件下,总氮的年径流流失量为1.85～13.70kg/hm2,其中茶园为2.127kg/hm2,桑园为8.380kg/hm2,葡萄园为7.940kg/hm2;总磷的年径流流失量为0.202～1.770kg/hm2,其中茶园为0.261kg/hm2,桑园为0.263kg/hm2,葡萄园为1.148kg/hm2;总氮的径流流失率在0.049%～0.453%之间,总磷的径流流失率在0.046%～0.416%之间;且铵态氮和硝态氮是园地中氮素径流流失的主要形态,约占总氮的58%,大多数园地中磷素主要以可溶磷的形态径流流失,但在桑园中却只有29.77%的磷素以可溶磷的形态流失。     

长期不同施肥对稻田土壤有机质和全氮的影响

通过对湖南新化、宁乡、株洲、桃江、武岗5个国家级稻田肥力长期定位试验点18年的田间定位试验,研究了不同施肥方式下0-20 cm土层土壤有机质和全N含量的演变规律。结果显示,中量和高量有机肥与化肥配合处理在提高土壤有机质和全N含量方面效果明显优于单施化肥和秸秆还田处理,且随有机肥用量的增加而增加,表明有机肥与化肥配合施用是提高土壤有机质和N素肥力的重要措施。在不同施肥方式下,稻田土壤有机质总体上呈现出上升或者下降的趋势,但在不同的年份会有波动。     

基于SOTER的河北省土壤有机碳、氮密度的空间分布

本文在河北省土壤与地形体数据库基础上,计算了该省不同土壤组合的土壤有机碳和氮的密度,应用GIS技术分析了河北省土壤有机碳和氮密度的空间分布特征。结果表明:河北省土壤的平均有机碳密度为10.83kgm-3,平均氮密度为1070.96gm-3,C/N比为9.99;该省的土壤有机碳和氮密度的空间分布均呈现:不同类型土壤组合的有机碳和氮密度均随着纬度的增加而逐渐增加,而且其分布受气候、土壤特性、土地利用方式、植被特性以及人类干扰程度等的影响。