基于WebGIS的中国土壤参比查询系统研究

土壤分类是土壤科学综合研究水平的反映。本研究采用B/S系统架构,利用WebGIS以及相关的计算机技术,在中国1∶100万土壤数据库基础上,以ArcIMS作为土壤地图数据发布平台,使用ArcSDE作为空间数据库引擎,采用关系数据库SQL Server2000统一管理土壤空间数据和属性数据,建立了一个基于WebGIS的中国土壤参比查询系统,实现了GSCC到CST的“傻瓜式”参比。该系统按照参比出发点的不同,即基于单个剖面数据信息,或基于二个系统分类单元的空间分布特征,分三个子模块,分别为基于全国尺度、区域尺度(省级)和单个土体尺度,这样研究人员可以通过友好的交互性界面便捷地查询到尽可能精确的土壤分类参比数据。     

浙江省1:5万大比例尺土壤数据库

以浙江省为例,探讨了省域大比例尺土壤数据库的构建方法,并结合第二次土壤普查资料,建立了浙江省1∶5万大比例尺土壤数据库,包括空间数据库、属性数据库和元数据三部分。自主研发的土壤界线自动识别和半自动识别技术的采用,显著提高了土壤图数字化的精度与效率;土壤数据库标准的制定保证了数据库建设的规范、有序;参考地形图、遥感影像等信息,对土壤图图面错误进行了拓扑学和土壤学修正,解决了原图中存在的土壤界线遗漏、界线不连续、图斑注记缺失等问题,显著提高了土壤图的质量;对县、区土壤普查分类、省普查汇总分类及国家标准分类的归属关系进行了整理,解决了原普查成果存在的"同土异名"和"异土同名"问题。建立的浙江省土壤空间数据库共划分156 581个土壤图斑,搜集整理土壤剖面2 677个,实现了全省土壤图的无缝拼接、空间与属性数据的关联,在一定程度上奠定了浙江省"数字土壤"的基础。此外,对已有研究成果的不足进行了讨论,指出了其改进的方向,期望在完善浙江省大比例尺土壤数据库的同时,也为其他省区的大比例尺土壤数据库构建工作提供参考。     

浙江省1∶5万大比例尺土壤数据库

以浙江省为例,探讨了省域大比例尺土壤数据库的构建方法,并结合第二次土壤普查资料,建立了浙江省1∶5万大比例尺土壤数据库,包括空间数据库、属性数据库和元数据三部分.自主研发的土壤界线自动识别和半自动识别技术的采用,显著提高了土壤图数字化的精度与效率;土壤数据库标准的制定保证了数据库建设的规范、有序;参考地形图、遥感影像等信息,对土壤图图面错误进行了拓扑学和土壤学修正,解决了原图中存在的土壤界线遗漏、界线不连续、图斑注记缺失等问题,显著提高了土壤图的质量;对县、区土壤普查分类、省普查汇总分类及国家标准分类的归属关系进行了整理,解决了原普查成果存在的“同土异名”和“异土同名”问题.建立的浙江省土壤空间数据库共划分156 581个土壤图斑,搜集整理土壤剖面2 677个,实现了全省土壤图的无缝拼接、空间与属性数据的关联,在一定程度上奠定了浙江省“数字土壤”的基础.此外,对已有研究成果的不足进行了讨论,指出了其改进的方向,期望在完善浙江省大比例尺土壤数据库的同时,也为其他省区的大比例尺土壤数据库构建工作提供参考.     

基于1∶5万数据库研究土壤空间分异及其影响因素——以江苏省无锡和常州市为例

土壤数据库在土壤学研究工作中作为一种存储、分析工具的重要性是不言而喻的。本研究利用ArcGIS和Visual FoxPro建立了包括8 830个图斑、269个土壤剖面数据的无锡和常州市1∶5万土壤数据库,根据“土壤质量演变规律与持续利用‘973’项目”的土壤肥力质量指标(pH、速效磷和速效钾)和全国养分分级标准(全氮)编制出土壤表层(0~15 cm)pH、全氮、速效磷和速效钾的空间分异图,从中表明pH 1~2级的土壤占整个研究区面积90%左右;土壤养分全氮、速效磷和速效钾的空间分布有明显共同特征—太平田区养分含量要显著高于其他地区。对不同母质和不同土壤类型(亚类级别)间的土壤表层容重、粘粒、pH、有机质、全氮、全磷、全钾、速效磷和速效钾进行了方差分析,结果显示,除全氮之外,其他属性均有显著差异。在1∶5万尺度范围内,成土母质对pH、容重、全磷、有机质和速效钾起到主导作用,土壤类型对pH起到主导作用,成土母质对土壤属性的影响程度要大于土壤类型。     

基于GIS的土壤管理信息系统的设计与实现——以贵州省为例

本文介绍了以贵州省为例的土壤管理信息系统的开发、建立和应用。系统利用Visual Basic6．0及Map Objects2．2为开发软件；以1999年贵州省1：25万行政区划图为系统底图，建立空间数据库；以1820组农业土壤样品、近1万多个重金属环境检测数据，建立属性数据库；按照国家土壤环境质量评价标准建立分析评价模型，获得贵州省农业土壤环境质量数据库。此外，文章还详细介绍了该系统的主要功能和应用。系统的开发应用，为进一步加强贵州省农业土壤的管理和环境质量研究，提供了基础平台和数据支持。     

土壤数据源和制图比例尺对旱地土壤有机碳储量估算的影响

明确不同来源土壤剖面数据建立的大、中、小系列制图比例尺对旱地有机碳储量估算的影响对于全球碳循环研究具有重要意义。以江苏北部(简称"苏北地区")3.9×106多hm2旱地为例,系统分析了我国目前常用《县级土种志》、《地级市土种志》、《省级土种志》和《中国土种志》中记录的土壤剖面数据分别建立的1∶5万、1∶25万、1∶50万、1∶100万、1∶400万和1∶1 000万数据库对有机碳储量估算的影响。结果表明,与数据最详细、记录有983个土壤剖面的《县级土种志》1∶5万尺度有机碳密度和储量相比,其他土壤数据源建立的不同制图尺度数据库相对偏差分别在1.94%~23.53%与0.02%~22.86%之间,T检验表明大多数制图尺度土壤数据库的估算结果与《县级土种志》1∶5万尺度之间存在极显著差异(p0.001),这说明在今后国家或区域尺度土壤有机碳储量估算中选择适宜的土壤数据源和制图尺度是非常重要的。     

基于1:5万数据库研究土壤空间分异及其影响因素——以江苏省无锡和常州市为例

土壤数据库在土壤学研究工作中作为一种存储、分析工具的重要性是不言而喻的.本研究利用ArcGIS和Visual FoxPro建立了包括8 830个图斑、269个土壤剖面数据的无锡和常州市1：5万土壤数据库,根据“土壤质量演变规律与持续利用‘973＇项目”的土壤肥力质量指标（pH、速效磷和速效钾）和全国养分分级标准（全氮）编制出土壤表层（0～15 cm）pH、全氮、速效磷和速效钾的空间分异图,从中表明pH 1～2级的土壤占整个研究区面积90%左右;土壤养分全氮、速效磷和速效钾的空间分布有明显共同特征-太滆平田区养分含量要显著高于其他地区.对不同母质和不同土壤类型（亚类级别）间的土壤表层容重、粘粒、pH、有机质、全氮、全磷、全钾、速效磷和速效钾进行了方差分析,结果显示,除全氮之外,其他属性均有显著差异.在1：5万尺度范围内,成土母质对pH、容重、全磷、有机质和速效钾起到主导作用,土壤类型对pH起到主导作用,成土母质对土壤属性的影响程度要大于土壤类型.     

浙江省土壤发生分类与系统分类参比及制图研究

利用新建立的浙江省1∶5万土壤数据库,对土壤发生分类土种与中国土壤系统分类亚类进行了参比,编制了土壤系统分类亚类分布图.结果表明,发生分类基层分类单元归属较为清楚,但高级单元关系较为复杂.99个土属有62个参比归属唯一,277个土种有252个参比归属唯一,通过参比将大比例尺土壤普查成果转换成系统分类体系是可行的,可以满足1∶10万的系统分类亚类制图要求.浙江省土壤参比后归属于8个土纲,以雏形土土纲面积最大,占总面积的31.3％;人为土次之,占总面积的21.4％,有机土面积最小.在系统分类土纲层次,土壤区域分布规律较为明显.研究结果对指导土壤系统分类具有一定的参考价值,也为省域范围的系统分类制图提供了范例.     

1:100万土壤-土地图数据库及土壤退化信息解译

改进世界土壤和土地资源的制图，发展一个能够传递精确的、有用的和实时的土壤-土地资源信息系统，有利于土地资源管理人员去制订规划和作出任何决策。标准化的信息也便于国际与国内的信息传递与交换。本研究工作以世界1:100万土壤-土地数字化数据库工作手册为准则^[1,2]。分四个阶段进行；1.土壤-土地图的编制；2.地图数字化和地图文件的建立；3.土壤-土地数字化数据的建立；4.土壤-土地图及数据库信息的介评。     

中国土壤信息系统（SISChina）及其应用基础研究

土壤是人类赖以生存和发展的物质基础,是陆地生态系统的核心,为了在全球尺度、国家尺度和区域尺度上解决资源、环境和生态的有关问题,就必须要建立土壤信息系统。本文首先全面系统地介绍了国内外有关土壤信息系统的研究进展,阐述了中国土壤信息系统建设的数据源、土壤空间数据和属性数据、包含土壤空间与属性数据融合的中国1:100万土壤数据库及其应用基础,这对了解中国土壤信息系统的发展趋势,更好地利用土壤资源,为农业生产和生态环境建设服务具有重要的现实意义。     

土壤微生物影响土壤健康的作用机制研究进展

土壤健康是农业可持续发展的中心主题。土壤微生物参与土壤生态功能、环境功能和免疫功能协同驱动土壤生命系统运转，是维持土壤健康的核心与关键。了解不同微生物介导的土壤健康调控机制对有效利用这些核心微生物维持和改善土壤健康至关重要。本文围绕微生物参与调节土壤碳循环、养分循环，改变土壤结构、抑制植物病虫害、污染控制等主要生物过程系统梳理了微生物在调控土壤健康中的重要作用，以及微生物作为土壤健康的敏感指标对土壤健康的指示与预警作用。强调未来应加强驱动土壤健康特定功能以及多个生物过程的核心微生物组信息数据库挖掘、构建与生产应用研究，为定向利用微生物改善农业土壤生态系统功能、维持土壤健康以及保障土壤可持续发展提供科学依据。     

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。     

Variability in soil properties at different spatial scales (1 m-1 km) in a deciduous forest ecosystem

The purpose of this research was to test the hypothesis that variability in 11 soil properties, related to soil texture and soil C and N, would increase from small (1 m) to large (1 km) spatial scales in a temperate, mixed-hardwood forest ecosystem in east Tennessee, USA. The results were somewhat surprising and indicated that a fundamental assumption in geospatial analysis, namely that variability increases with increasing spatial scale, did not apply for at least five of the 11 soil properties measured over a 0.5-km² area. Composite mineral soil samples (15 cm deep) were collected at 1, 5, 10, 50, 250, and 500 m distances from a center point along transects in a north, south, east, and westerly direction. A null hypothesis of equal variance at different spatial scales was rejected (P?0.05) for mineral soil C concentration, silt content, and the C-to-N ratios in particulate organic matter (POM), mineral-associated organic matter (MOM), and whole surface soil. Results from different tests of spatial variation, based on coefficients of variation or a Mantel test, led to similar conclusions about measurement variability and geographic distance for eight of the 11 variables examined. Measurements of mineral soil C and N concentrations, C concentrations in MOM, extractable soil NH₄-N, and clay contents were just as variable at smaller scales (1-10 m) as they were at larger scales (50-500 m). On the other hand, measurement variation in mineral soil C-to-N ratios, MOM C-to-N ratios, and the fraction of soil C in POM clearly increased from smaller to larger spatial scales. With the exception of extractable soil NH₄-N, measured soil properties in the forest ecosystem could be estimated (with 95% confidence) to within 15% of their true mean with a relatively modest number of sampling points (n?25). For some variables, scaling up variation from smaller to larger spatial domains within the ecosystem could be relatively easy because small-scale variation may be indicative of variation at larger scales.     

土壤环境质量数据库设计与实现

本文在研究和分析现有国内外土壤数据库建设方法及其应用现状的基础上,参考国内外土壤数据库设计与管理的相关标准和行业规范,探讨了土壤环境质量数据库的编码设计、结构设计及数据组织与存储方式,并以江苏省土壤环境质量数据为案例建立了示范性的土壤环境质量数据库管理系统。     

基于WebGIS的宁夏土壤数据库设计与开发

随着现代信息技术的发展,利用互联网、数据库、GIS等技术手段加快土壤科学研究进展已经成为发展趋势。宁夏土壤科学在近70年的发展中取得了详实的基础数据和丰富的研究资料,但是基于现代信息技术的宁夏土壤数据库尚未建立。本文在收集整理宁夏土壤资料的基础上,设计并开发了基于WebGIS的宁夏土壤数据库,数据库采用三层网络结构的B/S模型进行设计,分别为客户端浏览器、中间应用服务器和底层数据库服务器,其中客户端采用了基于Silverlight的富客户端技术,增强了数据库的访问和交互效果。运行试验结果显示,数据库界面友好、响应灵敏、操作便捷且稳定性高,可向农业管理部门、科研机构、基层农技部门等提供宁夏土壤数据资料的访问查询、统计计算、空间分析等功能,基本满足农业管理和技术推广服务的需求。     

Quantitative mapping of soil types based on regression kriging of taxonomic distances with landform and land cover attributes

Nowadays, French soil scientists tend to gather new and existing soil data into a common database. The use of this database potentially allows for resolving environmental issues, largely through soil mapping. The purpose of this study is to present a methodology for mapping soil types illustrated by typical observations in the soil database, in this case from the La Rochelle area on the French Mid-Atlantic Coast. The main hypothesis underlying the method is that soil types result from environmental factors such as landform, parent material, and land cover. The method can be divided into four stages. The first step is to construct a local soil type classification from the database by a two-stage continuous classification procedure. The result of this procedure is that at each observation point, the soil is described by a vector of taxonomic distances to each of k centroidal soil types. In the example given, k=18. The second step involves fitting soil–environment equations, one for each centroidal soil type, by regressing taxonomic distances on layers of multivariate environmental data observed on a fine 20-m grid, by multiple linear regression. In this case, the layers are terrain attributes derived from a digital elevation model and land cover attributes derived from three bands of a SPOT image. The third step is to predict k maps or raster GIS layers representing taxonomic distances to soil types on the 20-m grid, using the soil–environment equations and the kriging of the residuals from the regressions. This results in many potential maps: a summary map depicting the nearest centroidal soil type (the soil type for which the taxonomic distance is least) at each location is possibly the most useful, and another one representing the minimum taxonomic distance which, if considered too large, might suggest locations for further field survey to refine the soil types. A map of standard errors of the kriged taxonomic distance residuals to the nearest centroidal soil type can be made to indicate spatial uncertainty. Continuous fuzzy membership maps can also be constructed from the distances. The fourth step involves validation with an independent soil data set allowing discovery of the nature of the actual prediction errors. Thirty-eight percent of sites in a validation sample of 1234 sites was unequivocally validated, 23% was equivocally validated, and the remainder was predicted wrongly by the method.     

发生分类高山土与系统分类参比特征

本文利用最新建立的1:100万中国土壤数据库,研究了我国发生分类高山土与中国土壤系统分类的参比及其在系统分类下的空间分布和数量特征。结果表明,我国发生分类高山土总面积为197.8万km2,分布规律明显;高山土参比后分属于4个系统分类土纲,雏形土、干旱土、新成土、均腐土,它们分别占高山土总面积的50.2%、29.8%、15.1%、4.9%,其中包含了系统分类的11个土类和19个亚类,参比关系复杂,不是简单一对一的关系。分析高山土参比后分属的系统分类不同类型土壤面积比例及其标准偏差,表明土壤参比的单元级别越低,越易于参比和把握,进一步开展土壤系统分类的基层分类研究显得十分必要。发生分类到系统分类的参比关系复杂,参比难度大,原因在于它们的分类体系和划分标准是完全不同的。研究结果对于土壤类型的正确参比具有很好的参考应用价值。     

中国土壤系统分类土系描述的难点与对策

土系是土壤系统分类的最基层单元,我国现有土系约3 000个,距约3万个的估计总量还有巨大差距,因此土系建设在未来相当长时间内仍将是我国土壤系统分类研究和土系建设的一个重点。土系描述是土系建设最为重要的一环,是土系所有信息的直观具体展现,为确保土系描述的质量,国家科技基础性工作专项"我国土系调查与《中国土系志》编制(2008FY110600)"初步制订了土系描述标准,但其在描述规范上还存在一些问题有待明确和解决。为此,本文基于土系描述标准的介绍,剖析我国土系描述中存在的主要问题和产生原因,并提出相应对策,旨在进一步完善土系描述标准的科学性、规范性、全面性和系统性,提高我国土系描述的质量。