福建省水蚀区土壤侵蚀遥感监测技术探讨

本文以长汀县为研究区域,应用SPOT卫星数据对长汀县水土流失进行动态遥感监测研究,掌握2000~2003年这3年来长汀县的水土流失变化情况和治理成效,并在此基础上探讨福建省水蚀区土壤侵蚀遥感监测的新方法,为实施《水土保持法》定期监测公告服务。     

福建省水蚀区土壤侵蚀遥感监测技术探讨

以长汀县为研究区域,应用SPOT卫星数据对长汀县的水土流失进行动态遥感监测研究,掌握了2000—2003年长汀县的水土流失变化情况和治理成效。在此基础上,探讨了福建省水蚀区土壤侵蚀遥感监测的新方法,以便为实施《水土保持法》的定期监测公告服务。     

土地利用和植被覆盖变化对长汀县30多年土壤侵蚀变化的定量影响

土地利用和植被覆盖是人类活动对大自然改造的直接体现,为研究人类活动对土壤侵蚀的定量影响,以中国南方红壤典型水土流失区——福建省长汀县为研究区,利用每间隔3~4年的11个年份的遥感影像,基于USLE模型评估该县1988-2020年30多年来的土壤侵蚀时空变化特征,定量分析不同土地利用和植被覆盖度(fractional vegetation cover, FVC)变化对土壤侵蚀的影响。结果表明:(1)长汀县土壤侵蚀严重区域主要集中于县域中部河田镇、三洲镇和策武镇等地,30多年来,土壤侵蚀强度呈先增后减的趋势,1988-1994年土壤侵蚀状况逐渐严重,1994年的水土流失率高达30.49%,90年代中期后开始逐渐好转,至2020年水土流失率降为6.22%。(2)1988-1994年和1994-2001年2个时期,林地转化成裸地的面积最大,导致土壤侵蚀增加量平均约占每个时期增加量的93%;2001-2010年和2010-2020年2个时期,裸地转化成林地的面积最大,引起的土壤侵蚀减少量平均约占每个时期减少量的73%。(3)30多年来长汀县FVC呈先减少后增加的趋势,1988-1994年平均FVC从44%减少到35%,随后开始增加,至2020年,FVC增加至79%;土壤侵蚀量与FVC呈反比,FVC减少对土壤侵蚀量的影响更大,FVC平均每降低1%,土壤侵蚀量增加7.49万t;而FVC平均每增加1%,土壤侵蚀量减少3.75万t。(4)FVC对土壤侵蚀的敏感性与坡度呈正比,低坡度下土壤侵蚀随FVC变化较均匀,高坡度等级下,FVC低于60%时,对土壤侵蚀的敏感性高,FVC每增加10%,土壤侵蚀模数平均减少262.73 t/(km²·a)。研究结果有助于分析长汀县土壤侵蚀在长时间序列上的时空变化及人类活动对土壤侵蚀的影响,为长汀县未来的土地利用规划和生态保护提供重要的科学支持。     

长汀县水土流失动态变化及防治对策研究

长汀县是福建省水土流失最严重的区域,2000年以长汀县为重点的水土流失综合治理被列为福建省委省政府为民办实事项目,并已连续几年实施重点治理。应用2000年和2003年的SPOT数据,对长汀县水土流失进行了动态监测研究。结果表明,长汀县水土流失集中分布在以河田为中心的中部低丘区,向周围山区呈辐射下降趋势,87.21%水土流失分布在海拔200~500m的丘陵地带;近4a来,长汀县水土流失面积和强度都呈下降趋势,尤其以河田镇下降最大,但是剧烈流失在空间分布上呈扩散的现象。多年有效的治理是水土流失面积减少且强度下降的主要原因,而燃料结构的变化保护了植被也是重要因素。由于开发建设项目和山地农业开发过程中未采取有效的水土保持措施是造成新的水土流失的主要原因。和全省其它地方相比,长汀县水土流失仍然严重,治理任务还相当艰巨,应继续加大自然生态修复的力度,落实开发建设项目水土保持措施,加强水土流失综合治理,正确处理保护和开发利用的关系,开展水土流失监测等有效措施进行治理。     

2018年度四川省级监测区水土流失动态监测研究

通过收集相关基础资料和数据,基于中国土壤流失方程计算出四川省级水土流失动态监测区土壤侵蚀状况,并将监测结果与2011年第一次全国水利普查水土保持情况普查成果进行对比分析。结果表明:监测区水土流失面积为36 945.20 km~2,占动态监测区总面积的27.16%,区内整体土壤侵蚀程度较轻,但侵蚀分布空间异质性明显,局部地区仍存在严重水土流失;监测区水土流失面积减少率为4.85%,且水土流失强度由高强度转向低强度,但水土流失消长情况具有空间差异性,川西地区部分区县水土流失面积仍有小幅增加。近年来四川省水土流失治理力度加大,对改善监测区水土流失起到了积极作用,但局部地区仍要加强水土流失预防监督工作。     

广西岩溶地区土壤侵蚀变化遥感监测——以“珠治”工程广西项目区河池片区为例

采用RS、GIS技术,以通用土壤流失方程为基础,对"珠治"工程广西项目区河池片区进行了土壤侵蚀遥感监测,定量研究了治理措施实施后岩溶地区的土壤侵蚀变化规律。结果表明:治理后土壤侵蚀得到了遏制,土壤侵蚀总量从治理前的311 848 t减少到治理后的284 877 t,减少了8.65%,其中剧烈侵蚀的侵蚀量和侵蚀面积减少最为明显;土地利用方式对土壤侵蚀影响明显,其中未利用地、耕地的土壤侵蚀最为严重,林地、草地对土壤侵蚀的发生具有减弱作用。     

3S技术在可渡河流域水土流失动态监测中的应用研究

水土流失是土地退化的主要原因,也是导致生态环境恶化的一个严重问题。采用基于3S技术的水土流失遥感方法,以GIS软件为平台,实现了在GIS平台上3S的集成。本次遥感监测,摸清了可渡河流域土壤侵蚀的详细情况,分析了土地利用、植被覆盖和坡度三因子与土壤侵蚀之间的关系,获得了土壤侵蚀的动态变化情况,为水土流失治理、生态环境建设提供了决策依据。     

西安市水土流失动态变化及对策研究

以RS和GIS技术为支撑,以TM/ETM+为遥感数据源,结合DEM及土壤类型数据,并以西安市水土流失动态变化为研究对象,采用多源数据相结合的研究方法,提取了西安市1988,1997和2002年3个时相研究区的坡度、植被盖度、土地利用类型等因子,在确定土壤侵蚀解译标志的基础上,制作了土壤侵蚀空间分布图,并对土壤侵蚀数量特征、空间变化特征及其趋势进行了分析。结果表明:(1)1988—2002年14a间西安市微度侵蚀面积持续减少,中度以上侵蚀面积由1988年的26.83%上升为2002年的37.03%,呈明显的上升趋势。(2)1988—2002年14a间西安市空间侵蚀分布大格局变化较小,1997年相比1988年最明显的变化是城镇周围土壤侵蚀由微度向轻度发展;2002年轻中度范围较1988和1997年均有扩大,主要分布在白鹿原、少陵原及城市周边地带;(3)结合西安市水土流失空间变化特征,提出了坚持以生态环境恢复为目标的科学规划和综合治理等5项治理措施,为水土流失治理提供参考。     

官厅水库上游近20年土壤侵蚀强度时空变化分析

官厅水库上游地区从1982年就被列入国家级水土保持重点治理区，国家不仅在水土流失治理方面进行大力投入，而且进行了多次土壤侵蚀遥感调查。各次土壤侵蚀遥感调查的成果在时间上形成序列，客观上为进行区域土壤侵蚀状况和生态环境变化的趋势动态分析提供了可能。在历年土壤侵蚀调查结果的基础上，进行了官厅水库上游永定河流域近20年来土壤侵蚀强度的时空变化分析，确定区域内水土流失强度在空间和等级的变化情况。     

福建省长汀县崩岗生物治理模式的生态环境效应分析

崩岗是土壤侵蚀最严重、危害极大的特殊侵蚀地貌类型。长汀水土流失区崩岗发育数量众多,治理难度大。本文对比分析了崩岗采取生物治理措施后环境因子的变化,结果表明经生物措施治理后,崩岗侵蚀区土壤侵蚀量、小气候特征、土壤理化性质和生物群落特征等生态环境因子都得到显著改善,取得了明显的生态效应。生物治理模式可作为长汀县崩岗治理的一种有效措施加以推广。     

土壤调节剂对土壤物理性质的改善

Effects of non-ionic polyacrylamide(PAM),anionic polyacrylamide(PHP),cationic polyacrylamide(PCAM),non-ionic polyvinylalcohol(PVA),anionic hydrolyzed polyacrylonitrile(HPAN)and polyethleneoxide(PEO)on the physical properties of three different soil stpes were studied.content of water-stable aggregates larger than 0.25mm increased to varying extents for different soils and soil conditioners,Among the six kinds of condiftioners,non-ionic polyacrylamide(PAM) was the most effective for red soil while polyethyleneoxide(PEO)the least effective for Chao soil,red soil and yellow-brown soil.Water-stable aggregates with the molecular weight of PEO within a certain range.Only evaporation rate of Chao soil decreased after aplication of PAM and HPAN to Chao soil and red soil.     

土壤含水率与土壤碱度对土壤抗剪强度的影响

土壤含水率和土壤碱度是表征土壤物理化学性质的两个重要参数。通过室内三轴不固结不排水试验，研究了土壤含水率和土壤碱度对土壤抗剪强度的影响。试验处理采用5种土壤碱度(土壤可交换钠百分比ESP=0、5、10、20、40)和4种土壤质量含水率(0.05、0.10、0.20以及饱和含水率0.34)水平。试验结果显示，土壤黏聚力随着土壤含水率的增加基本上呈先增大后减小之趋势；当土壤含水率在0.10附近时黏聚力达到其最大值。土壤内摩擦角随着土壤含水率的增加而线性减小。土壤碱度对土壤黏聚力的影响机理较为复杂，其影响效果随土壤含水率的增加而减小；但土壤碱度对土壤内摩擦角的影响较小。土壤碱度对土壤抗剪强度的影响程度明显地小于土壤含水率对其的影响程度。     

A review of visual soil evaluation techniques for soil structure

Soil structure forms a key component of soil quality, and its assessment by semi‐quantitative visual soil evaluation (VSE) techniques can help scientists, advisors and farmers make decisions regarding sampling and soil management. VSE techniques require inexpensive equipment and generate immediate results that correlate well with quantitative measurements of physical and biochemical properties, highlighting their potential utility. We reviewed published VSE techniques and found that soils of certain textures present problems and a lack of research into the influence of soil moisture content on VSE criteria. Generally, profile methods evaluate process interactions at specific locations within a field, exploring both intrinsic aspects and anthropogenic impacts. Spade methods focus on anthropogenic characteristics, providing rapid synopses of soil structure over wider areas. Despite a focus on structural form, some methods include criteria related to stability and resiliency. Further work is needed to improve existing methods regarding texture influences, on‐farm sampling procedures and more holistic assessments of soil structure.     

聚丙烯酸盐类土壤改良剂对燕麦土壤微生物量氮及酶活性的影响

以燕麦田土壤为研究对象,探讨了聚丙烯酸盐类土壤改良剂及其复配(聚丙烯酸钾、聚丙烯酰胺、腐植酸钾、聚丙烯酸钾+腐植酸钾、聚丙烯酰胺+腐植酸钾)对燕麦田土壤微生物量氮及土壤酶活性的影响。结果表明,不同土壤改良剂均能提高土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾的含量,各指标分别比对照增加了8.24%～30.22%、7.60%～19.29%、5.15%～29.45%和27.86%～68.86%;土壤改良剂能促使燕麦全生育期内0～10、10～20和20～40 cm各土层的土壤微生物量氮含量显著提高,聚丙烯酸钾+腐植酸钾和聚丙烯酰胺+腐植酸钾复配处理较其各单施效果显著,随土壤深度的增加土壤微生物量氮逐层递减;与对照相比,土壤改良剂能显著提高燕麦全生育期各土层过氧化氢酶活性,在抽穗期活性最高,且以聚丙烯酸钾+腐植酸钾较高;但对于脲酶,聚丙烯酸钾+腐植酸钾、聚丙烯酰胺+腐植酸钾和腐植酸钾3个处理在苗期显著低于对照,在抽穗期和成熟期高于对照,两种酶活性均随土壤深度的增加逐渐降低。     

植烟沙泥田土掺混紫色土对土壤酶活性及理化性质的影响

为了探讨南雄烟区植烟沙泥田土壤改良新途径,采用盆栽方法研究了沙泥田土掺不同比例紫色土后土壤的理化性质和相关酶活性的变化规律。结果表明:当沙泥田土掺混10%~50%的紫色土后,土壤的砂粒含量逐渐下降到11.57%,粉粒含量逐渐上升到62.19%,土壤质地由壤土逐渐变为粉砂壤土,pH值从微酸性逐渐变成弱碱性;氧化还原酶类酶的活性逐渐增强,水解酶类酶活性则逐渐减弱,微量元素含量(钼除外)逐渐降低,中量元素交换性钙和交换性镁含量分别比对照(A1)增加了313%和37.1%;当沙泥田土掺混30%紫色土时,全钾和缓效钾含量分别比对照(A1)高出50%和69.2%,但其它养分含量有不同程度下降;相关分析结果表明,土壤酶活性受到土壤养分和中微量元素含量的影响,过氧化氢酶、多酚氧化酶、酸性磷酸酶和中性磷酸酶活性与pH值、有机质、全氮、碱解氮、有效磷、全钾和速效钾等养分含量均达到显著或极显著相关水平;有效铜、有效锌、有效硼、交换性钙和交换性镁含量与过氧化氢酶、过氧化物酶、多酚氧化酶和中性磷酸酶活性均达到显著或极显著相关水平;通过主成分分析得出沙泥田土掺混10%紫色土后的土壤因子综合主成分分值最高,掺混效果最好。     

秸秆还田对吉林黑土区土壤有机碳、氮的影响

秸秆是农业生产的重要有机肥来源之一,研究其还田过程中土壤有机碳、氮的变化,对了解土壤质量的改变具有重要意义。2011年5～9月作物生长期间,对黑土区不同秸秆全部还田、秸秆全部还田+化肥(C:N=1:10)、秸秆全部还田+化肥(C:N=1:20)后,土壤有机碳、氮的变化研究结果显示,与秸秆未还田(对照)相比,秸秆全部还田(C1.0)条件下土壤pH与土壤湿度略有降低,其他指标则相应增加;含有秸秆的处理中,土壤有机碳、pH、土壤呼吸强度、土壤温度变化趋势均为C1.0>C/N10>C/N20。土壤呼吸强度、土壤温度、湿度变化随着时间呈下降趋势。主成分分析显示,秸秆还田有利于改善土壤有机碳、全氮以及C/N等。     

连续施用无害化污泥对沙质潮土土壤肥力和微生物学性质的影响

以小麦-玉米轮作体系下的沙质潮土为研究对象,选用经无害化处理后的城市污泥产物,通过2013~2015年田间定位试验,研究了不同城市污泥施用量对土壤肥力的影响,以期为城市污泥资源化利用提供理论基础和技术依据。设置单施化肥(CK)、CK+污泥15 t·hm~(-2)(CS1)、CK+污泥30 t·hm~(-2)(CS2)和CK+污泥45 t·hm~(-2)(CS3)共4个处理。主要研究结果如下:(1)连续定位试验结果表明,同一施用量污泥处理的土壤p H值随施用时间的增加呈下降趋势;土壤有机质(SOM)和养分含量如全氮(TN)、有效磷(AP)和速效钾(AK)随施用时间的增长呈上升趋势;(2)与CK比较,在2015年玉米季施用污泥各处理的土壤p H值显著降低了0.34~0.83个单位(P0.05),且与污泥施用量呈反比,以高施量污泥45 t·hm~(-2)下降最多;土壤SOM、TN、AP和AK分别显著提高了52.1%~166.9%、77.3%~177.8%、215.7%~486.3%和167.2%~379.0%(P0.05),且与污泥施用量呈正比,以高施量污泥45 t·hm~(-2)效果最显著;(3)试验所用污泥施用量范围内不会造成土壤和植物籽粒重金属污染,能够保持土壤环境健康;(4)与CK比较,施用污泥各处理土壤微生物量碳(MBC)、氮(MBN)含量均显著提高(P0.05),且与污泥施用量呈正比,并且季节不同也显著影响土壤MBC、MBN含量(P0.05);施用污泥能够显著提高土壤MBC/MBN(P0.05),说明施用污泥能够改变土壤微生物群落组成;(5)施用污泥,尤其是高施量污泥45 t·hm~(-2),在保证土壤和植物籽粒质量安全下,其土壤培肥效果最优。     

紫色土坡耕地埂坎土壤抗剪性能对含水率的响应

选取三峡库区典型紫色土坡耕地埂坎进行试验,通过室内三轴试验研究不同含水率(质量分数6%、11%、16%、21%、26%和31%)对埂坎土壤抗剪强度指标的影响,以深化紫色土坡耕地埂坎力学性质研究。结果表明:1)试验含水率范围内,紫色土坡耕地埂坎土壤黏聚力受含水率影响显著(P0.05),且随着含水率增加呈现出先增大后减小的趋势,明显的峰值出现在含水率质量分数11%左右,黏聚力为85.52 k Pa;2)埂坎土壤内摩擦角随含水率增加而减小,呈非线性衰减,符合一阶指数衰减规律。高含水率时,衰减缓慢;3)紫色土坡耕地埂坎抗剪强度受含水率变化影响显著(P0.05),埂坎土壤极限主应力差随含水率和围压的变化明显且具有规律性。相同围压下,埂坎土壤极限主应力差随含水率增大而迅速减小,即土体的抗剪强度降低。相同含水率下,极限主应力差随围压增大而增大,低含水率时增加明显,高含水率时增加缓慢。当含水率质量分数达到26%左右,埂坎土壤抗剪强度趋于低值;4)紫色土埂坎土壤的应力-应变曲线随含水率递增依次呈现应变软化型、硬化型和弱硬化型。研究结果可为三峡库区高标准基本农田等工程的埂坎建设提供依据和技术支撑。     

A soil core for routine soil sampling

Abstract

The design, materials and dimensions for constructing a coring device for sampling soil fauna and flora at different depths is described.     

红壤酸化及石灰改良影响冬小麦根际土壤钾的有效性

【目的】了解初始酸度对石灰改良红壤钾素有效性的效应，为酸化红壤改良提供依据和支撑。【方法】本试验以湖南祁阳典型的第四纪红土为基础，人为调节出土壤pH分别为4.0、4.5、4.8、5.2的土壤。每个酸度土壤的一半加石灰改良至pH 6.0 (石灰改良处理)，另一半不变(酸化处理)。以该土壤进行了小麦盆栽试验。每个盆内放入一个尼龙网根袋，并添加供试红壤1.65 kg (根袋中加150 g)。小麦生长80天后收获，调查了小麦生物量和钾吸收量，测定比较了小麦根际和非根际土壤不同形态的钾含量变化。【结果】1)不同酸化土壤冬小麦生物量(地上部和根部)与初始pH显著正相关(P＜0.05)，也与钾吸收量显著正相关(P＜0.05)。石灰改良处理冬小麦生物量均显著高于相应的酸化处理，也随初始pH升高而显著升高。2)不同酸化土壤冬小麦根际土壤速效钾随pH升高显著降低，非根际土壤的速效钾含量均显著高于相应的根际土壤(除pH 4.0外)。石灰改良处理根际土壤速效钾含量均显著低于相应的酸化处理，且非根际土壤显著高于对应根际土，非根际土壤速效钾含量随初始pH升高而显著下降。3)不同酸化土壤冬小麦根际土壤钾离子饱和度随pH升高而显著下降，非根际土壤钾离子饱和度则随pH升高呈增加趋势。石灰改良处理土壤各处理根际土钾离子饱和度均显著低于对应的非根际土，同时非根际土钾离子饱和度与酸化处理的变化趋势一致。4)不同酸化处理红壤冬小麦生物量与根际速效钾亏缺量呈极显著正相关(P＜0.01)，冬小麦根际土壤速效钾亏缺率和冬小麦吸钾量及根际钾离子饱和度亏缺率均呈极显著正相关(P＜0.01)；而石灰改良处理根际土壤速效钾亏缺率则与初始pH呈显著负相关(P＜0.05)。【结论】在本试验的pH范围内，酸化条件下，根际土壤速效钾含量随pH降低而升高，而冬小麦吸钾量及生物量均随pH升高而升高。表明酸化红壤影响冬小麦钾养分吸收的主导因素是土壤的酸度。施石灰降低了土壤的酸度，提高酸化红壤作物产量和吸钾量。红壤施用石灰校正酸化应在pH降到5.0之前进行。酸化红壤石灰改良后，还应注意适量补充钾肥。