土壤养分空间变异研究方法——以山西运城地区为例

近年来,随着农业技术的不断进步,越来越多的专家和学者开始认识到研究土壤养分空间变异对于提高单位面积农作物产量以及保护农耕生态环境的重要性。特别是随着20世纪90年代生态农业和精准农业的蓬勃兴起,土壤养分空间变异的研究更是成为了农业领域的重点研究课题之一。基于此,以我国山西省运城地区为例,引进"土壤空间变异性"和"地统计学"这两个概念,具体探究基于地统计学的本地区土壤养分空间变异研究。     

成都平原水旱轮作种植下土壤养分特性空间变异研究

肥料是作物的粮食,研究表明,施肥对粮食增产的贡献率可高达50%以上[1]。但是,我国长期存在的盲目的、非精准的不合理施肥,导致肥料当季利用率较低,特别是氮、磷肥。这既增加了种植成本,又造成水体富营养化[2,3]。土壤养分特性的空间变异研究对于实现田间土壤养分精准管理、变量施肥、提高肥料利用率等都具有非常重要的意义。国外对土壤养分特性空间变异的研究始于20世纪70年代,许多土壤学家将GIS和地统计学技术引入土壤学领域研究土壤属性的空间变异规律[4,5],并取得很好的结果。国内自90年代中期以来,许多研究者都对土壤属性特别是土壤养分的空间变异进行了研究[6~8],但主要侧重于对土壤物理性质和土壤盐     

黑河中游荒漠绿洲过渡带斑块植被区土壤水分与有机质空间变异特征

以黑河中游荒漠绿洲过渡带斑块植被区土壤为研究对象,对土壤含水量与土壤有机质含量空间变异特征及两者相关性进行研究,并对土壤含水量和土壤有机质含量的空间变异函数模型进行拟合。结果表明:(1)20~40 cm土层的土壤含水量空间变异性最为强烈,C_V=1.780;而40~60 cm土层的土壤有机质含量空间变异性最为强烈,C_V=0.561。(2)0~120 cm土层的土壤含水量空间变异函数理论模型均为指数模型;0~60 cm土层的土壤有机质含量空间变异函数理论模型为纯块金模型;而60~120 cm土层的土壤有机质含量空间变异函数理论模型为指数模型和球状模型。(3)土壤含水量和土壤有机质含量均随土层深度的增加而相应的增加,且二者之间呈显著对数相关关系,R~2=0.9597。     

不同尺度下低山茶园土壤钾素含量空间变异特征

运用地统计学方法,研究了蒙顶山茶园土壤钾素在不同尺度下的空间变异特征。结果表明:两个尺度下蒙顶山土壤全钾和速效钾含量均具有中等空间相关性。(1)小尺度下土壤全钾和速效钾的C0/(C0+C)值分别为43.3%和27.2%,二者的变异方向略有不同,但均表现出在顺坡方向变异明显,在横坡方向变异较弱,土壤全钾和速效钾均呈片状分布,且均有东北区高于西南区的趋势;(2)微尺度下土壤全钾和速效钾也具有中等空间相关性,C0/(C0+C)值分别为47.9%和59.8%,表明在微域范围内随机性因子对其空间变异的影响大于小尺度。土壤全钾在东偏南和垂直方向变异最明显,速效钾除在东北方向以及接近坡面水平方向有一定的变异外,在其它方向的变异都不明显,全钾和速效钾均在斜坡方向出现规律性的带状分布。     

采伐干扰对华北落叶松林下土壤水分、pH和全氮空间变异的影响

以关帝山华北落叶松林下土壤为研究对象,选择采伐干扰样地A(人工间伐)和未采伐干扰样地B,采用地统计学小支撑、多样点的布点采样设计;用根钻法(直径Φ=7.0 cm)分别采取0~10、10~20、20~30 cm三层土壤样品。分析测定了土壤含水量、pH和全氮含量,采用传统统计和地统计学变异函数相结合的方法进行数据分析。结果表明:(1)采伐干扰样地A,土壤含水量降低,土壤含水量的变异减小。0~10 cm土层,未采伐干扰样地B,土壤含水量呈现强的异质性(C0+C=12.12),空间变异特征较复杂(分维数D=1.944);采伐干扰样地A异质性程度降低(C0+C=10.39),在较小尺度(0.5~12.9 m)上表现出空间自相关变异。(2)未采伐干扰样地B土壤pH为6.69,采伐干扰样地A土壤pH升高(6.86);采伐后土壤pH空间自相关变异减少,随机性变异增强。(3)未采伐干扰样地B土壤全氮含量(0~30 cm)均值为0.106 g kg-1,采伐干扰样地A(0.022 g kg-1)土壤全氮含量显著降低。未采伐干扰样地B土壤全氮的空间异质性特征明显,主要呈现较小尺度的空间自相关变异;采伐干扰样地A土壤全氮异质性强度明显降低,而空间变异尺度加大。土壤含水量、pH和全氮含量空间异质性的垂直分异均表现为随土层深度的增加而减小。     

环渤海沿海区域土壤养分空间变异及分布格局

大尺度研究土壤养分空间变异和分布,是实现区域平衡施肥和精准化农业的重要前提,大批量土壤养分的实验室分析比较费时费力且耗资较大,地统计及GIS插值技术可以有效解决这一问题。利用432个采样点,进行环渤海沿海区域0~30 cm和30~60 cm土层土壤养分空间变异和空间分布格局研究。土壤养分指标包括土壤碱解氮、有效磷、速效钾、有机质及全氮。对各土壤养分指标进行传统统计和地统计分析并采用kriging进行空间插值成图。结果表明:同一养分指标变异程度在0~30 cm和30~60 cm土层均相近;各养分指标在两土层均具有良好的空间结构性;研究区土壤有效磷和速效钾含量相对丰富,碱解氮、有机质和全氮含量较缺乏,总体而言本研究区域土壤养分较缺乏,30~60 cm土层各养分含量较0~30 cm土层更加缺乏。     

黄灌沙区农田耕层土壤性状空间异质性分析

用地统计学的方法,研究了黄灌沙区农田耕作层(030 cm)土壤的有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾、pH和电导率的空间变异规律。结果表明,农田耕作层土壤养分的空间异质性主要由随机性因子如土壤耕作措施,包括施肥、灌溉和作物轮作等造成,这与该区农田耕作层土壤是引黄灌溉改良的结果有关。土壤养分含量的变异函数均可很好地拟合成线性模型,块金值和基台值之比(C0/C0 C)均为1,说明随机性因子是导致该区土壤性状空间变异的主要因素,在整个尺度上具有恒定的变异,造成了土壤性状的相对均一。pH的变异函数为指数模型,其空间异质性组成中随机性和结构性因子各占50%。电导率的变异函数为球状模型,空间变异主要由结构性因子导致,结构性因子引起的空间异质性占总空间异质性的67%。分维数也表明耕层土壤性状空间依赖性较小,随机因子如农业活动是引起黄灌沙区土壤性状空间异质性的关键原因。Moran s I系数表现为除了pH和电导率受结构性和随机性因子共同作用外,其余土壤性状均呈较弱的相关关系。因此,干旱沙区通过人为措施改良的土壤性状空间上的变异主要受人为活动如灌溉、施肥和耕作等影响,在农业活动中更应该注重施肥和灌溉方式、灌溉水源等问题,以避免因土壤性状的变异导致的肥料利用效率降低。     

保护地不同灌溉方法表层土壤pH小尺度的空间变异

基于保护地定位灌溉试验,采用经典统计学和地统计学的方法,以网格取样方式采集不同灌溉方法(沟灌、滴灌、渗灌)表层土壤,研究微尺度下土壤pH值的空间变异特征及空间分布。结果表明:经6年灌溉,沟灌处理pH显著降低,沟灌和滴灌0～5cm土层土壤pH表现为中等空间自相关,而其5～10cm和渗灌0～5cm和5~10cm的土壤pH表现为弱空间相关,水分的供给方式和数量影响土壤pH的空间变异。     

四川盆地耕地土壤pH空间变异特征及影响因素

基于四川盆地4362个耕地表层土壤（0~20cm）采样点数据，采用地统计学法、方差分析和回归分析法分析了该区域耕地表层土壤pH的空间分布特征及其不同影响因素对土壤pH空间变异的影响程度。结果表明：研究区土壤pH值在3.53~8.76之间，平均为6.54，以微酸性至中性为主；变异系数为18.89%，属于中等程度的空间变异。半方差分析表明，指数模型为该区域土壤pH变异的最佳拟合模型，块金效应为49.97%，属于中等程度的空间自相关性，受结构性因素和随机性因素共同影响。空间分布上，整体呈现北高南低、西高东低、中间高四周低的空间分布格局。回归分析结果表明，土壤pH的空间变异主要受到土壤类型、降雨量、地形和耕地利用方式的影响。其中，土壤类型和降雨量分别能独立解释14.6%和11.6%的土壤pH空间变异，是该区域土壤pH空间变异的主控因素。     

六盘山华北落叶松坡面土壤饱和导水率空间异质性及其影响因素

为深入理解森林坡面土壤饱和导水率的空间变异,利用经典统计学和地统计学的方法研究六盘山华北落叶松人工林坡面不同土层土壤饱和导水率的空间异质性,并基于相关性分析揭示其空间变异的主要因素。结果表明:(1)随土层的加深,土壤饱和导水率逐渐增加,不同土层土壤饱和导水率的空间变异程度存在差异,表现为40—60 cm土层土壤饱和导水率为强变异,其他土层均为中等变异。(2)不同土层土壤饱和导水率的空间结构也存在差异,20—40,40—60,60—80 cm土层土壤饱和导水率表现为强烈的空间自相关性,0—20,80—100 cm土层土壤饱和导水率表现为中等空间自相关性。(3)坡面土壤饱和导水率与石砾含量、非毛管孔隙度、毛管持水量、田间持水量和毛管孔隙度显著相关。综上,研究坡面土壤饱和导水率具有较强的空间变异,石砾含量和土壤物理性质是影响研究坡面土壤饱和导水率空间分布的主要因素。     

弹尾目昆虫在土壤重金属污染生态风险评估中的应用

土壤弹尾目昆虫作为无脊椎动物和中型土壤动物的典型代表,其具有丰富的种类和巨大的生物量,在重金属污染环境评估中具有十分重要的地位和独特的优势。本文简要概述弹尾目昆虫在污染土壤生态风险评估中、生态毒理学研究以及其他相关生物标志物研究上的一些方法体系及检测主要指标参数（群落结构,种群特征,生存率,生长率,繁殖率,金属硫蛋白和酶活指标）。最后对弹尾目昆虫在重金属污染土壤生态风险评估应用中目前存在的一些问题和应用前景进行了分析讨论。     

长期施用有机肥对紫色水稻土铁锰铜锌形态的影响

以长期定位试验为基本材料 ,研究了 9年连续施用有机肥对紫色水稻土铁、锰、铜、锌形态的影响。结果表明 ,有机肥是土壤铁、锰、铜、锌的良好给源。紫色水稻土长期施用有机肥与单施化肥比较 ,土壤中的全铁、全锰变化不大 ,全锌提高了 5.5%～ 30.0% ,交换态铁、碳酸盐结合态铁、有机态铁、无定形结合态铁分别提高了1.5%～12.7%、2.4%～8.9%、11.6%～19.5%、32.5%～72.5%。锰、锌的各形态数量均有不同程度的增加。同时 ,长期施用有机肥增大了土壤铜的消耗 ,全铜含量有下降的趋势。     

硼的吸附-解吸对土壤表面性质的影响

对三种不同类型土壤———棕红壤、黄棕壤、灰潮土在特定条件下的电荷零点(PZC) :ck—PZC(无硼 )、ads—PZC(硼吸附 )和des—PZC(硼解吸 )的研究发现 ,棕红壤和黄棕壤的ads—PZC与其ck—PZC相比 ,都有较为明显的下降。灰潮土 ,由于本身碳酸盐的缓冲作用 ,其ads—PZC与ck—PZC几乎相等。在硼吸附发生后 ,3种供试土壤的des—PZC较之它们的ads—PZC ,改变甚小 ,但这时灰潮土却保持强劲吸附电位离子的趋势 ,其吸附H 离子数量是棕红壤和黄棕壤的 2倍 ,表明在灰潮土上 ,原先被土壤胶体吸附的硼这时才显示利于电位离子的吸附。研究还表明 ,硼在酸性土壤中的吸附会引起 1 0倍量的质子的吸附     

水网地区水稻土的含硒量及根外施硒对糙米硒含量的影响

本文通过对嘉善县平原水稻土硒含量特征和该区水稻硒含量之间关系的调查研究表明：（１）嘉善县平原水稻土,水溶态硒含量低于一般水稻土水溶态硒的临界值（０．０１０μｇ／ｇ）,这与该区的土壤母质、地形等因素相关;（２）低硒水稻土了水稻对硒的吸收积累,因此该县出产的稻米硒含量亦普遍较低,平均含硒量低于粮食硒的正常含量范围（０．０４０～０．０７０μｇ／ｇ）;（３）水稻地上各部分含硒量存在差异,糠、秸杆中的含硒量     

ABA对水稻花后剑叶光合产物输配作用的示踪动力学研究

运用示踪动力学分析方法,分析 ABA 涂稻穗及剑叶后,剑叶中几种光合产物的变化,发现 ABA 涂稻穗后,能抑制剑叶中暂不输配物质的形成,对可输配物质的形成与光合产物的输出速率具促进作用。ABA 涂剑叶后,对暂不输配物质、结构物质与呼吸消耗具抑制作用,对可输配物质的形成具促进作用。     

风化对土壤粒级中磷素形态转化及其有效性的影响

土壤风化程度经常与地带性土壤的磷素存在形态相关,这已为国内外的一些研究工作所证实,但对土壤不同粒级中磷形态的影响,迄今仍研究较少.在五十年代,Williams,E.G.和Saunders,W.M.H.曾测定了土壤不同粒级中的全磷、无机磷和有机磷含量,并指出在所有供试土壤中,无论是无机磷或有机磷,粘粒部分的相对含量都高于砂粒部分.     

杂交稻同核异质不育系的同工酶与遗传鉴定

研究分析了7个同核异质不育系和保持系花药中的酯酶同工酶和过氧化物酶同工酶,结果表明:在这两种同工酶的酶谱中,有些谱带是不育系与保持系共有的,不受雄配子的育性和胞质差异的影响。有些谱带则伴随雄配子的败育而出现(或缺失),其余谱带组分,则因胞质背景的不同而存在差异。据此认为,可以通过同工酶酶谱分析,对细胞质进行遗传鉴定。     

汕优广12亲本开花习性观察初报

杂交水稻新组合汕优广12的父本广12,花时在9～13时,盛花在10～12时,峰值出现在11时,单株花期长达13天。母本珍汕97A花时分散。制种花时相遇在每天9～13时,集中在11～12时。花时全遇时,结实率早造达45.88％,晚造达43.75％。花时相隔48小时授粉,结实率仍可达20％。这一特征,为制种夺高产提供了生物学依据。     

THEORY OF TIME RESPONSE OF TENSIOMETERS

The time taken for a tensiometer to reach equilibrium with the soil-water pressure is a function not only of the tensiometer characteristics but also of the soil-water transport properties. When. in an appropriate system of units. the numerical value of the conductance of the tensiometer cup is small compared with that of the hydraulic conductivity of the soil, and the sensitivity of the pressure ‘gauge’ is large compared with the differential water capacity of the soil. then the precision of the measurements is such that the observed response may be indistinguishable from that of a tensiometer in bulk water. referred to as ‘tensiometer limited’. The theory developed in this paper for a hemispherical tensiometer cup shows that tensiometer-limited conditions can be achieved in practice. Moreover. such conditions would often correspond to a rapid response system. It is suggested that it might be advantageous in the design of a field recording system to choose a tensiometer-limited system even if it is not the fastest realisable one in order that its response is completely predictable from the known tensiometer characteristics. independent of the unknown soil properties. which may be changing.