天全河流域土壤氮素的空间分布特征及其影响因素分析

【目的】研究天全河流域土壤氮素的空间分布特征及其影响因素。【方法】采用常规统计、地统计学和地理信息系统相结合的方法分析780个表层土壤(0～30cm)样点数据。【结果】该流域土壤全氮含量达(1.40±0.52)g/kg,碱解氮含量达(125.79±56.24)mg/kg。土壤全氮含量由高到低为水稻土>潮土>黄壤>紫色土,土壤有效氮含量则为水稻土>黄壤>潮土>紫色土。全氮和有效氮块金值/基台值分别为0.78～0.90和0.96～0.97,两种氮素空间变异均以指数模型最好。【结论】全氮和有效氮的空间分布均呈由西向东逐渐减少的趋势。成土母质、地形部位、土地利用和耕地种植制度都极显著地影响土壤全氮和有效氮的含量。     

玉米南繁基地土壤速效氮空间变异性对采样间距的响应研究

【目的】探明玉米南繁基地土壤速效氮含量的空间变异性及其尺度效应,确定合理的采样间距,为精确土壤采样设计提供理论依据。【方法】以玉米南繁地块为试验样地,按10 m采样间距采集土样且为原始尺度,并以20、30、40 m距离依次抽样形成不同采样间距数据集,再利用空间自相关莫兰指数、半方差函数及分形维数分析不同采样间距条件下土壤速效氮含量的空间结构变化规律。【结果】试验地的土壤速效氮平均含量为90.24 mg/kg,属中等水平,变异系数为19.77%,属中等变异范围;在10、20、30、40 m等采样间距中,土壤速效氮样本数据结构变化不大,仅变异系数差异较大,其中以20 m采样间距的变异系数最大、为29.37%,其他采样间距相差不大;随着采样间距增大,土壤速效氮含量的空间自相关莫兰指数呈减少趋势,其空间聚集性变弱,而块金值、块基比和分形维数呈增加趋势,表明随机因素所引起的空间变异逐渐增多,随机因素逐渐削弱结构因素引起的空间变异,使空间相关性逐渐变弱;20 m采样间距的土壤速效氮含量空间分布与10 m采样间距原始尺度一致,其空间预测的均方根误差值最小,空间预测精度为最高。【结论】随着采样间距增大...     

普通克里金模型对同尺度下不同土壤肥力指标的空间解析力比较

【目的】分析相同空间插值方法对不同肥力指标在空间解析力上的差异和适用性,为测土配方施肥提供技术指导。【方法】以浙江温岭市为研究区域,采用正态QQ图的方法,对1926个样点的有机质、碱解氮、有效磷和速效钾4项指标数据均进行预处理检查,剔除异常值;应用普通克里金插值模型及SPSS、GS+和ArcGIS等软件,通过正态转换、半方差函数模型拟合分析和交叉验证分析等方法,对有机质、碱解氮、有效磷和速效钾4项肥力指标进行的插值结果进行比较,判断普通克里金模型对4项常规肥力指标的空间解析力差异。【结果】剔除异常值后,有机质、碱解氮、有效磷和速效钾4项肥力指标的有效样本数分别为1926,1923,1924和1925个,满足县域范围内空间插值研究的要求。在县域测土配方项目高密度取样条件下,使用普通克里金法进行地统计空间插值,其结果精度可满足要求;在既定尺度下,普通克里金插值模型对4项肥力指标的空间解析力从高到低依次为有机质>碱解氮>速效钾>有效磷;当研究指标的变异系数相近时可选择同样的方法进行地统计空间插值,而在变异过于强烈的情况下对插值方法和模型拟合的选择会有更严格的要求。【结论】普通克里金插值模型可用于不同养分指标的空间解析力差异分析,以指导实施测土配方施肥。     

黄土高原石灰性土壤长期间隙淋洗淹水培养下的氮素矿化过程及其模拟

【目的】选择描述黄土高原石灰性土壤氮素矿化过程的合适模型,明确可溶性有机氮（soluble organic nitrogen,SON）对矿化模型拟合效果的影响。【方法】采用长期间隙淋洗淹水培养方法,研究了10种黄土高原主要农业土壤在包括和不包括浸提液中有机氮的情况下氮素矿化过程,在此基础上选择①有效积温式;②一级反应式（One-pool模型）;③两部分一级反应式（Two-pool模型）;④带常数项一级反应式（Special模型）对这两种情况下的氮素矿化曲线进行拟合。【结果】发现4种模型在拟合包括SON的氮素矿化曲线时效果更好。从模型均方根误差、估计标准误差、参数误差以及与作物吸氮量的相关分析等比较发现,One-pool模型拟合效果最差,Two-pool模型和Special模型优于有效积温模型,而Special模型参数精度及与作物吸氮量的相关性更高。【结论】综合比较认为Special模型能较好反映石灰性土壤在淹水条件下的氮素矿化过程。     

不同尺度下低山茶园土壤阳离子交换量空间变异性研究

 【目的】研究茶园土壤阳离子交换量（CEC）的空间变异性特征，可以为茶园生态建设以及茶园土壤肥力管理提供理论依据。【方法】本文利用地统计学方法探讨了两个取样尺度下四川蒙顶山茶园土壤CEC的空间变异性特征。【结果】（1）小尺度下，茶园土壤CEC具有强烈的空间相关性（C0/（C0+C）值为18.84%），相关距离高达1 818 m，结构性因子是影响其空间变异的主要因素；（2）微尺度下，茶园土壤CEC仍具有强烈的空间相关性（C0/（C0+C）值为16.52%），空间相关距离达311 m，结构性因子是影响其空间变异的主要因素。【结论】小尺度下土壤CEC在坡度方向变异明显，横坡方向变异最弱；普通Kriging插值分析表明其在东北至西南方向呈明显的条带状分布，并在垂直方向随海拔高度的上升而增加；微尺度下土壤CEC的变异方向与小尺度下不同，在接近坡度的方向空间变异明显，接近横坡方向变异最弱；土壤CEC沿横坡方向呈条带状分布并伴随部分斑块状分布，从坡面至上而下，呈先增加后减少再增加的趋势。     

云南哈尼梯田系统土壤碳氮的时空分布特征

【目的】研究云南红河哈尼梯田土壤碳、氮含量及其比值变化,旨在为云南红河的哈尼梯田水肥利用及其管理提供科学依据。【方法】选择具有典型"四素同构"特征的哈尼梯田系统小寨村,在系统内分为哈尼梯田和林草地两大地类,对林草地(分为乔木林、灌木林、荒草地)和梯田(沿主灌渠分为上、中、下采样点)的0～20 cm土壤进行逐月采样,并测定其土壤有机碳和全氮含量。【结果】研究区有机碳含量为35.67～66.40 g/kg,均值为50.69g/kg,全氮含量为1.97～2.373 g/kg,均值为2.31 g/kg;林草地的有机碳和全氮含量(66.06 g/kg,2.37 g/kg)均高于梯田(37.72 g/kg,2.25 g/kg)。不同月份土壤有机碳含量为20.62～82.64 g/kg,氮含量为1.65～2.81 g/kg。土壤有机碳月份间的变化无明显规律,大部分属于中等变异且差异不显著。全氮含量月份间的规律表现为,在4月—6月份较高,而在8月—11月份较低。土壤有机碳含量、全氮含量在空间和时间上为中等偏弱变异程度,并在空间上存在显著差异。哈尼梯田系统不同土地利用上土壤C/N为15.67～28.14,林草地的C/N均值(28.06)显著高于梯田C/N均值(16.99),并且C/N的整体规律与氮素的时空分布规律呈相反趋势。【结论】研究区土壤有机碳和全氮含量都比较高,其中林草地高于梯田;农田比林草地土壤更有利于氮素的释放和供应,并在8月—10月份农田氮素含量下降明显,C/N升高,说明需要及时补充氮素。     

黄淮海平原冬小麦生长期土壤水氮利用效率模拟分析

 【目的】以黄淮海平原为研究区域，采用基于地理信息系统（GIS）的模拟模型对区域农田土壤水氮行为进行模拟和评价。【方法】建立和验证土壤水、热、氮和作物生长联合模型并与GIS相结合，在1999～2000年黄淮海平原的农村社会经济和土壤、气候等条件背景下，对冬小麦生长期土壤水氮利用效率和氮素损失量的区域分布规律进行分析。【结果】区域模拟结果表明，水分利用效率(WUE)、氮素利用效率(NUE)及土壤氮素淋失情况的空间分布在各地貌区之间有明显差异。多元线性逐步回归分析表明，1 m土体的氮素淋失量与灌水和降水量、施氮量、土壤饱和导水率（Ks）呈极显著的正相关；WUE与施氮量和日照时数呈极显著的正相关，而与降水和灌水量、Ks呈极显著的负相关；NUE与降水和灌水量、日照时数呈极显著的正相关，与施氮量、Ks呈极显著的负相关。【结论】黄淮海平原区域农田土壤水氮行为受自然条件和农田管理措施的显著影响，其空间分布规律可利用基于GIS的过程模型进行模拟和评价。     

基于电磁感应仪的田间土壤盐渍度及其空间分布定量评估

 【目的】阐明黄河三角洲地区土壤盐渍化空间变异特征,探讨利用电磁感应仪定量评估田间土壤盐渍化的空间分布。【方法】运用电磁感应仪(EM38和EM31)及其移动测定系统,结合GIS和地统计学方法, 研究了该地区典型地块土壤盐分与磁感表观电导率间的响应关系,分析了表观电导率的空间变异特征,并对土壤盐分空间分布进行了定量评价。【结果】土壤表观电导率与盐分含量具有良好的相关性,采用EM38h＋EM31h的优化测定组合可以提高土壤盐分的解译精度;表观电导率EM38h、EM31h的空间变异结构都表现出复合的尺度效应,较好地符合球状套合模型;EM31h的空间自相关程度强于EM38h,短程变异是构成EM38h、EM31h空间异质性的最主要部分;结构性因素是主导土壤盐分空间分布格局的最直接因素,随机性因素是加快盐分分布格局形成的重要因素。由盐渍化分级可知：研究区总体属于重度盐化土类型,且呈现一定的盐分表聚趋势;各土层中几乎不存在非盐化土,盐土与重度盐化土是最主要的土壤类型。【结论】该研究结果为不同尺度(从农田到区域)土壤属性调查与质量评价提供参考依据,并为农业水土资源的高效利用提供指导。     

基于套合模型的土壤有机质空间尺度效应分析

为了探索土壤有机质含量在空间分布上的特征,更好地服务于土地生产力和土壤肥力评价,以北京市平谷区西北部桃园为研究对象,通过地统计学方法分析了土壤有机质空间尺度效应.结果表明,指数模型对土壤有机质含量拟合效果最佳,各尺度上的样点数据均符合正态分布,其空间结构对空间尺度的依赖性较明显;理论半方差变异函数I值和(Z*-Z)2检验表明,L尺度下普通克里格法预测效果比套合模型法好,在M、S尺度下结果刚好相反;土壤有机质含量在空间分布上呈集中连片的趋势,有机质含量低值主要集中在研究区的西南部和中东部区域,有机质高值主要分布在北部和南部的少部分区域.因此,在采样密度较大的尺度下基于多尺度套合法针对土壤有机质空间变异进行研究,使得插值结果达到更高的可靠性,可为制定土壤肥力评价方案提供科学的指导.     

不同植被群落下土壤有机质和速效磷的小尺度空间变异

【目的】研究鄂尔多斯沙地不同植被群落对小尺度土壤养分空间变异的影响。【方法】通过对鄂尔多斯沙质荒漠化地区两种典型植被群落下的土壤以0.3 m等间距的网格取样（n=81）,对土壤有机质含量、土壤养分含量微尺度空间变异进行地统计学分析。【结果】本氏针茅群落下土壤有机质含量和有效磷的半方差函数呈线性模型，本氏针茅群落下表层土壤养分的空间变异特征受随机因素的影响较大，在调查范围内没有空间相关性。油蒿灌丛周围表层土壤的有机质和有效磷含量的半方差函数可用球状模型和指数模型来描述，表层有机质含量的独立间距为1.25 m，有效磷含量的独立间距为1.14 m，均与油蒿灌丛的冠幅相近，土壤有机质含量和有效磷含量具有强烈的空间自相关性。【结论】两种植被下的土壤有机质和有效磷含量的差异显著；在亚米采样尺度上，本氏针茅群落下土壤有机质、有效磷含量的空间变异较小，而油蒿灌丛群落下表层有机质、有效磷的分布具有明显的以灌丛群落为中心的同心圆结构，有较强的空间自相关性。     

雍城湖湿地土壤理化性质与微生物及植物群落的关系

以陕西凤翔县雍城湖湿地为对象，研究湿地对土壤理化性质、土壤微生物和植物群落的影响及相互关系。按照离岸0、10、20、30、40、50 m分别划取6个标准样方（D0、D10、D20、D30、D40、D50），以水体（W）、淤泥（S）为对照，采用多种土肥分析方法测定各样方土壤理化性质；利用高通量测序技术分析土壤微生物的结构特点和多样性特征；利用样方法调查植物的种类、数量及分布特征；对比探究土壤理化性质、土壤微生物及植物群落变化间的联系。结果表明:1）研究区域内土壤均为碱性；随着离岸距离的增加，土壤含水量下降，全N（TN）、速效N（AN）和有机质（OM）含量均表现为D0~D20高于后D30~D50；全K（TK）含量变化不明显；速效K（AK）含量在D30~D50样方逐渐增加；全P（TP）含量呈现先升高后降低的趋势。土壤OM与TN、AN之间两两极显著正相关（P<0.01）。土壤pH值与TN和OM呈现显著负相关（P<0.05）。2）土壤微生物群落多样性指数整体呈现随离岸距离的增加而逐渐减小的趋势。聚类分析结果表明，D0~D20和D30~D50群落结构各自相似，且两组间具有差异性。3）由D0到D50、植物呈现空心莲子草-青麻-稗草-野塘蒿的群落变化趋势。物种丰富度呈现出先下降后升高的趋势。4）变形菌门丰度变化与全N含量的变化趋势一致；酸杆菌门和放线菌门的丰度变化与有机质含量的变化趋势相反。无论是土壤理化性质还是土壤微生物群落，在研究区域内总表现出前D0~D20与D30~D50间的显著差异性。距湿地水体50 m范围内，土壤TN、AN、OM、微生物多样性指数总体随含水量减少、pH增加而下降，并呈现以30 m为阶梯的阶段性变化；TK、AK、TP变化规律性不强。土壤理化性质与土壤微生物多样性及其群落构成具有一定的相关性。植物群落优势物种随与湿地水体距离的变化趋势明显。植物群落对土壤微生物群落结构及分布的影响规律不明显。     

Data fusion techniques for delineation of site-specific management zones in a field in UK

Fusion of different data layers, such as data from soil analysis and proximal soil sensing, is essential to improve assessment of spatial variation in soil and yield. On-line visible and near infrared (Vis–NIR) spectroscopy have been proved to provide high resolution information about spatial variability of key soil properties. Multivariate geostatistics tools were successfully implemented for the delineation of management zones (MZs) for precision application of crop inputs. This research was conducted in a 18 ha field to delineate MZs, using a multi-source data set, which consisted of eight laboratory measured soil variables (pH, available phosphorus (P), cation exchange capacity, total nitrogen (TN), total carbon (TC), exchangeable potassium (K), sand, silt) and four on-line collected Vis–NIR spectra-based predicted soil variables (pH, P, K and moisture content). The latter set of data was predicted using the partial least squares regression (PLSR) technique. The quality of the calibration models was evaluated by cross-validation. Multi-collocated cokriging was applied to the soil and spectral data set to produce thematic spatial maps, whereas multi-collocated factor cokriging was applied to delineate MZ. The Vis–NIR predicted K was chosen as the exhaustive variable, because it was the most correlated with the soil variables. A yield map of barley was interpolated by means of the inverse distance weighting method and was then classified into 3 iso-frequency classes (low, medium and high). To assess the productivity potential of the different zones of the field, spatial association between MZs and yield classes was calculated. Results showed that the prediction performance of PLSR calibration models for pH, P, MC and K were of excellent to moderate quality. The geostatistical model revealed good performance. The estimates of the first regionalised factor produced three MZs of equal size in the studied field. The loading coefficients for TC, pH and TN of the first factor were highest and positive. This means that the first factor can be assumed as a synthetic indicator of soil fertility. The overall spatial association between the yield classes and MZs was about 40 %, which reveals that more than 50 % of the yield variation can be attributed to more dynamic factors than soil parameters, such as agro-meteorological conditions, plant diseases and nutrition stresses. Nevertheless, multivariate geostatistics proved to be an effective approach for site-specific management of agricultural fields.     

湖北省不同区域水稻土的养分状况

在湖北省鄂东南、鄂中、鄂北和江汉平原4个水稻生产区域,选择主要种植制度下有代表性的24个水稻土进行养分测试分析。结果表明,在湖北省的这4个区域里,土壤pH表现出从北向南逐渐降低的趋势;有机质、有效钙、镁、硫、铁、锰、铜以及硅的含量均较丰富;碱解氮、有效锌、硼普遍缺乏,其缺乏数分别占总样本的62.5%、62.5%和87.5%;速效磷、速效钾含量变异较大,从不同区域的结果来看,鄂东南和江汉平原的水稻土含磷量总体偏低,鄂中和鄂北区域较高,速效钾在鄂东南区域属极缺范围,鄂中属潜在缺乏,而鄂北和江汉平原均较丰富。此外,鄂东南和鄂中地区,有效钼含量缺乏。     

江汉平原涝渍地土壤中苄嘧磺隆的残留动态初探

[目的]研究江汉平原涝渍地土壤中苄嘧磺隆的残留动态,为苄嘧磺隆的合理施用以及减小对环境的污染提供理论指导,也为正确评价环境中苄嘧磺隆的监测、迁移以及土壤的修复提供科学的依据。[方法]采用高效液相色谱法,测定了苄嘧磺隆在江汉平原涝渍地土壤中的残留。[结果]自然条件下苄嘧磺隆在涝渍地6个土系中的降解呈现一定的规律。在无涝渍灾害的江汉系和涝渍灾害最严重的万全系,苄嘧磺隆的半衰期比其他土系长,其他土系之间没有明显的变化。在江汉系、高场系、四湖系、横沟乡系、观音土当系、万全系6个土系中,苄嘧磺隆降解半衰期分别为37．0、16．5、14．9、17．8、19．7、42．0d。[结论]土壤中有机质的增加、含水量的增大、温度的增加及酸性土壤都有利于苄嘧磺隆的降解,土壤本身的理化性质是其主要原因。     

江汉平原后湖农场样区的土系划分

根据中国土壤系统分类研究的总要求 ,以《中国土壤系统分类 (理论·方法·实践 )》和《湖北省土系概要》的诊断层和诊断特性为基础 ,对江汉平原后湖农场样区进行了土壤详查和室内土壤理化分析 ;通过对样区资料数据的分析比较 ,提出了适合江汉平原的土系划分与命名的原则和依据 ;在此基础上 ,对样区土系进行了具体的划分和命名     

湖北江汉平原魔芋种植技术

[目的]探索在江汉平原规模化种植魔芋的耕作模式。[方法]从种芋消毒、选地整地、播种期选择、施肥与除草、出苗后管理等方面详细介绍了种植魔芋的操作要点。[结果]用甲醛＋高锰酸钾、石硫合剂、农用硫酸链霉素处理的魔芋球茎和对照的合菌量分别为17、16、168和242u／g,其种植后的发病率分别为8．3％、6,2％和34．1％,未处理的对照的发病率为45．6％。意杨林和柑橘林的林间空地适宜种植魔芋,在意杨林中垄宽1．5m,每垄种2行;在柑橘林中垄宽80—100cm,每垄种1行。最佳播期为4月下旬至5月上旬。小魔芋种（10～50g）株距为50cm;中号魔芋种（50—100g）株距为60cm;大魔芋种（100～250g）株距为80cm。出苗期使用“软腐茵克”进行病害的田间防治,齐苗后喷施15％多效唑可湿性粉剂可增加产量。在后熟阶段挖收魔芋。[结论]该研究为魔芋在平原地区的推广种植提供了成功的模式。     

构建江汉平原农田生态安全系统预警的思考

江汉平原为中国南方四大富饶的平原之一,农业地位突出,但由于历史、人口、资源、发展方式等多种因素,江汉平原主体是湿地农业,农田生态很脆弱。在现今,随着经济的发展、全球变暖、农药的过度使用等多因素的影响,江汉平原的农田生态的稳定已受到严重危害,通过对江汉平原农业生态安全进行综述,阐明了农田生态安全对可持续发展的重要性以及构建农田生态安全预警系统的必要性,进而对建立生态安全预警系统的可行性、原则、基本方法进行初步研究,为江汉平原农田生态环境和可持续发展研究奠定基础。     

丘陵平原交汇地带土壤养分含量及其时空变化特征

安陆市位于桐柏山、大洪山两余脉蔓延的丘陵与江汉平原交会地带,结合农业部测土配方施肥项目,重点分析耕地土壤有机质(OM)、氮、磷、钾等养分各含量级别的空间分布及变异。同时,将通过Kriging插值而得到的各养分含量面积分布与第二次土壤普查资料进行比较分析,以了解土壤养分含量的时间变化特征。     

Fusing multi-source data to map spatio-temporal dynamics of winter rape on the Jianghan Plain and Dongting Lake Plain,China

Mapping crop distribution with remote sensing data is of great importance for agricultural production, food security and agricultural sustainability. Winter rape is an important oil crop, which plays an important role in the cooking oil market of China. The Jianghan Plain and Dongting Lake Plain(JPDLP) are major agricultural production areas in China. Essential changes in winter rape distribution have taken place in this area during the 21 st century. However, the pattern of these changes remains unknown. In this study, the spatial and temporal dynamics of winter rape from 2000 to 2017 on the JPDLP were analyzed. An artificial neural network(ANN)-based classification method was proposed to map fractional winter rape distribution by fusing moderate resolution imaging spectrometer(MODIS) data and high-resolution imagery. The results are as follows:(1) The total winter rape acreages on the JPDLP dropped significantly, especially on the Jianghan Plain with a decline of about 45% during 2000 and 2017.(2) The winter rape abundance keeps changing with about 20–30% croplands changing their abundance drastically in every two consecutive observation years.(3) The winter rape has obvious regional differentiation for the trend of its change at the county level, and the decreasing trend was observed more strongly in the traditionally dominant agricultural counties.     

白水河小流域退耕坡地土壤养分空间变异研究

以白水河小流域退耕坡地为研究对象,应用地统计学分析方法,分析研究区0~10 cm土层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)和全钾(TK)的空间分布特征及其变异规律,探讨植被覆盖类型及其他环境因子对土壤养分空间分布的影响,为土壤养分的有效利用和管理提供理论依据。结果表明,(1)研究区SOC(Mean=18.847 g/kg)和TN(Mean=0.749 g/kg)的含量属于中等水平,TP(Mean=0.291 g/kg)和TK(Mean=3.333 g/kg)的含量则比较缺乏。各养分含量的变异系数(CV)在10%~100%之间,为中等变异性。(2)SOC拟合模型为高斯模型,TN和TK为球状模型,TP为指数模型。其中,TP和TK有强烈的空间自相关性,自相关变程范围分别为23.43 m和27.48 m,其空间变异主要由土壤母质、地形、气候等非人为的结构因素引起。SOC和TN表现为中等的空间自相关性,自相关变程范围分别为37.78 m和32.65 m,其变异是随机因素(施肥、耕作措施、种植制度等人为活动)和结构因素的共同作用。(3)各土壤养分总体呈空间连续分布的特点。不同的植被覆盖类型下土壤养分含量差异明显,植被自然恢复,人为干扰较小的灌木和樱桃+草本分布点的SOC和TN含量较高,经营管理强度较高的樱桃和樱桃+玉米分布点的SOC和TN含量较低。耕地施用磷钾肥明显提高了其TP和TK的含量。植被覆盖类型与TK的相关性不显著,说明植被对TK的分布影响较小。(4)相关性分析表明,SOC、TN、TP在土层浅薄、坡度大、岩石裸露率高的区域土壤养分含量较高,反之亦然。而TK含量的分布规律则与其他土壤养分相反,这可能与研究区施肥和土壤属性有关。不同土地利用方式施肥和种植结构的差异是引起这种空间分布特点的主要因素。