基于思维进化算法径向基函数神经网络的土壤有机质空间异质性研究

提出一种基于思维进化算法径向基函数神经网络的土壤有机质空间异质性研究方法(MECRBF)。以江西省万年县为案例区,在全县范围内采集耕地表层(0~20 cm)土壤样品954个,分别采用该方法和以邻近信息和地理坐标为输入的径向基函数神经网络方法(RBF-Near),以及普通克里格法来模拟土壤有机质空间分布。以验证样本实测值和预测值的决定系数与逼近误差作为评判标准,对比各方法在县域尺度上土壤有机质空间变异和空间插值方面的效果。对763个采样点进行建模、191个验证样点进行独立验证的预测结果表明,在验证点预测中,MECRBF的均方根误差、平均绝对误差、平均相对误差较RBF-Near分别降低了0.50 g·kg^-1、0.39 g·kg^-1、1.40百分点,差异显著(P<0.05),较普通克里格法分别降低2.59 g·kg^-1、1.89 g·kg^-1、7.76百分点,差异显著(P<0.05)。从模拟效果来看,MECRBF的决定系数最高,逼近误差最小;从空间分布模拟图来看,MECRBF能更好地表达土壤有机质空间异质性。提出的MECRBF可为县域尺度下土壤性质空间异质性研究提供方法参考。     

贵州野生茶树立地土壤养分状况分析及综合评价

以贵州的32个分布地的野生茶树种质资源立地土壤为研究对象,对其土壤pH值、土壤类型、土壤有机质和土壤中大量元素、微量元素进行分析,结果表明:30个分布地土壤类型属于黄壤,2个属于紫色土;46.9%的土壤pH值在4.5~5.5,是茶树最适宜生长的pH值范围;21.9%的土壤pH值小于4.5,土壤酸化较重;31.3%的土壤pH值在5.5~7.0。分布地土壤有机质、全氮、全磷、有效氮、有效磷、有效钾含量范围分别在11.01~162.62 g·kg^-1、0.05~8.13 g·kg^-1、0.02~4.03 g·kg^-1、24.81~456.01 mg·kg^-1、3.89~84.04 mg·kg^-1、27.31~516.67 mg·kg^-1;多数分布地土壤有机质、全氮、有效氮含量较高,有效钾、有效磷含量较低。土壤微量元素含量存在不同程度的缺乏或过量,交换性铝、交换性镁、交换性钙、有效铁、有效铜、有效锌含量范围分别在0.08~8.80 cmol·kg^-1、0.18~4.05 mg·kg^-1、0.86~10.46 mg·kg^-1、5~142.5 mg·kg^-1、0.24~9.88 mg·kg^-1、0.27~12.04 mg·kg^-1。     

基于辅助变量和回归径向基函数神经网络(R-RBFNN)的土壤有机质空间分布模拟

为快速准确地获取土壤有机质的空间分布状况,以江西省万年县齐埠镇为例,运用四方位搜索法、地统计学和遥感影像分析技术提取环境因子和邻近信息,构建基于环境因子和邻近信息的回归克里金法(RK)和回归径向基函数神经网络法(R-RBFNN),对齐埠镇耕地表层(0~20 cm)土壤有机质空间分布进行模拟,并与普通克里金法(OK)相比较。结果显示:齐埠镇耕地表层土壤有机质含量在17.30~53.58 g·kg^-1,平均值为35.03 g·kg^-1,变异系数为23.61%,呈中等变异性。半变异函数分析显示,土壤有机质的块金效应值为0.59,表现为中等空间相关性,自相关范围较大。利用62个采样点进行建模、16个采样点进行独立验证,误差分析表明,应用环境因子和邻近信息作为辅助变量的RK和R-RBFNN预测结果的均方根误差、平均绝对误差、平均相对误均差较OK降低,测试集中的相对提高度分别为66.67%和71.79%,显示出较高精度。但R-RBFNN无须计算半方差函数,使用简单,因此更具优势。     

稻田长期施用沼液对土壤化学性质及碳氮磷生态化学计量比的影响

为探明连续施用沼液后对稻田土壤理化性状和碳氮磷生态化学计量比的影响,在浙江省桐乡市设置不施沼液和连续沼液施用时间为4、2 a的稻田样区各1个,并在各样区采集4个0~30 cm的土样,分析其土壤肥力主要指标。结果显示,1)施用沼液4 a处理的土壤pH比不施沼液的土壤pH显著降低;2)施用沼液4 a的土壤有机质含量(27.98 g·kg^-1)、阳离子交换量(19.75 cmol·kg^-1)、电导率(116.5 μS·cm ^-1)显著高于不施沼液土壤;3)施用沼液4 a土壤全氮(1.45 g·kg^-1)、全磷(2.61 g·kg^-1)、全钾(26.3 g·kg^-1)、碱解氮(89.7 mg·kg^-1)、有效磷(234.7 mg·kg^-1)、速效钾(254.5 mg·kg^-1)和NH₄-N(48.40 mg·kg^-1)含量均比不施沼液处理显著提高;4)施用沼液4 a处理的土壤C∶N∶P比为8.71∶1.00∶4.84,显著低于不施沼液的土壤。稻田施用沼液4 a处理与不施沼液的C∶N比无显著性差异,而C∶P比和N∶P比则低于不施沼液的土壤。在土壤肥力较高稻田上施用沼液导致土壤全量和速效养分的累积以及C∶P、N∶P比的降低,稻田土壤可能存在养分流失的风险。     

甘薯种植对苏北沿海滩涂土壤环境的影响

为明确在苏北沿海滩涂上种植甘薯对土壤环境的影响,在3个盐分梯度的盐碱土上进行甘薯栽培试验,研究甘薯在不同盐分土壤下生长性状的差异以及甘薯种植对土壤盐分、养分、土壤微生物碳含量的影响。结果表明,随着土壤盐分的增加,甘薯生长受到抑制,但在2.0~3.1 g·kg^-1土壤盐分水平下,甘薯生长性状与1.0~2.0 g·kg^-1盐分下差异不显著,说明甘薯具有一定的耐盐性。在3.1~4.8 g·kg^-1土壤盐分下甘薯各项生长指标显著下降,说明甘薯已受到严重的盐胁迫。随着甘薯生长进程,土壤盐分呈现逐渐下降的趋势,1.0~2.0、2.0~3.1 g·kg^-1盐分的土壤的呼吸强度呈现先上升后下降的趋势,但在甘薯收获后,其土壤呼吸强度依然高于甘薯种植前。在甘薯生长期内,土壤全氮含量以及有机质含量先升后降,土壤全钾含量先降后升。土壤盐分越大,土壤微生物碳含量越低,随着甘薯生长进程,1.0~2.0、2.0~3.1 g·kg^-1土壤盐分下,土壤微生物碳含量呈现逐渐增加的趋势。由此可见,甘薯具有一定的耐盐性。在苏北沿海滩涂上种植甘薯可降低土壤盐分,促进微生物繁殖,提高土壤养分,尤以对盐分含量为1.0~2.0、2.0~3.1 g·kg^-1的盐碱地的生态环境的改善效果较好。     

沼肥中钙镁含量浅析

采用电感耦合等离子体原子发射光谱法,对从浙江省不同地区取样的沼液、沼渣中的钙、镁含量进行检测。结果表明,沼渣的钙含量分布在10.53~107.21 g·kg^-1,平均值为60.28 g·kg^-1;镁含量分布在3.18~22.02 g·kg^-1,平均值为11.01 g·kg^-1。沼液中钙和镁含量较低,平均值分别为0.09、0.05 g·kg^-1。     

紫云英-水稻轮作不同肥料配施对生土碳氮和磷肥利用率的影响

采用盆栽试验研究紫云英-水稻轮作下有机无机肥配施对水稻产量、生土碳氮和磷肥农学利用率的影响。试验设置2水平腐植酸用量(H1:0 g·kg^-1和H2:20 g·kg^-1)、2水平氮肥用量(N1:0 g·kg^-1和N2:0.5 g·kg^-1)、4水平磷肥用量(P1:0 g·kg^-1,P2:0.30 g·kg^-1,P3:0.55 g·kg^-1和P4:0.80 g·kg^-1),共16个处理,分析不同腐植酸、氮肥和磷肥用量对水稻产量、可溶性有机碳、微生物量碳氮、铵态氮、硝态氮和磷肥农学利用率的影响。结果表明,与不施肥处理相比,单施氮肥处理的水稻产量显著下降64%。施用腐植酸、氮肥和磷肥均可显著促进水稻增产,但显著降低了微生物量氮含量。可溶性有机碳含量仅受氮肥影响,且存在极显著负相关关系。施用氮肥和磷肥可显著提高土壤微生物量碳和铵态氮含量,但施用腐植酸有相反的效果。施用腐植酸显著降低了磷肥的农学利用率,H1N2P3处理磷肥的农学利用率较其他处理显著提高72%1 700%。相关分析表明,水稻产量可作为生土微生物量氮和硝态氮变化的指示指标。     

UPLC-MS/MS测定猪肉中4种氟喹诺酮残留量的不确定度评价

研究超高效液相色谱-串联质谱法(UPLC-MS/MS)测定金华两头乌猪肉中氧氟沙星、诺氟沙星、培氟沙星、依诺沙星残留量的不确定度评价方法,分析影响UPLC-MS/MS测定金华两头乌猪肉中4种氟喹诺酮残留量测定影响结果的因素。不确定的来源主要为2类,合计10个方面。量化各因素的相对不确定度后,计算金华两头乌猪肉中氧氟沙星、诺氟沙星、培氟沙星、依诺沙星残留量的合成不确定度并计算其扩展不确定度。当金华两头乌猪肉中氧氟沙星的含量为15.20 μg·kg^-1时,其扩展不确定度为0.450 μg·kg^-1(k=2);当诺氟沙星的含量为19.32 μg·kg^-1时,其扩展不确定度为1.291 μg·kg^-1(k=2);当培氟沙星的含量为9.34 μg·kg^-1时,其扩展不确定度为0.829 μg·kg^-1(k=2);当依诺沙星的含量为16.34 μg·kg^-1时,其扩展不确定度为1.275 μg·kg^-1(k=2)。研究发现,导致金华两头乌猪肉中氟喹诺酮残留量测定的不确定度主要来源是由标准曲线拟合和添加回收引入。     

浙江省高产稻田的土壤肥力特征研究

探明高产稻田土壤肥力特征,对于培育高产水稻土具有重要的指导意义。本研究选择浙江省6个县(市)具有代表性的稻区水稻土,采集54个水稻土样品进行物理化学性质分析,以期揭示高产稻田的土壤肥力特征。结果表明,高产稻田耕层土壤pH平均为7.13,有机质含量平均为36.40 g·kg^-1,全氮含量平均为2.19 g·kg^-1,碱解氮含量平均为143.85 mg·kg^-1,有效磷含量平均为20.12 mg·kg^-1,速效钾含量平均为88.44 mg·kg^-1;土壤机械组成中粉粒占55%~68%,黏粒占20%~24%;0.005~<0.010 mm微团聚体含量25%~49%,0.001~<0.005 mm微团聚体含量23%~50%。土壤剖面中耕作层厚度15~20 cm,犁底层厚度5~8 cm,渗育层厚度30~50 cm,淀积层厚度达40 cm以上,潜育层土层深度≥100 cm。因此,高产水稻土具有良好的土体构型、丰富的基础肥力和较强的供肥保肥能力。     

古蔺植烟土壤养分含量丰缺评价

为明确古蔺县烟叶主产乡镇土壤的养分丰缺状况,本研究在古蔺县17个烟叶主产乡镇,采集168个土壤样品,对植烟土壤养分丰缺状况进行调查。结果表明:古蔺县植烟土壤pH均值为6.46,土壤以弱酸性至中性为主,符合优质烟叶生产的要求;土壤有机质含量整体适宜,均值为30.46 g·kg^-1,偏低、适宜和过量的比例分别为36.0%、33.4%和30.6%;土壤全氮含量略偏高,均值为1.52 g·kg^-1,偏低、适宜和过量的比例分别为10.6%、46.0%和43.4%;土壤碱解氮含量整体适宜,均值为111.75 mg·kg^-1,偏低、适宜和过量的比例分别为39.4%、46.5%和14.1%;土壤有效磷含量缺乏,均值为10.75 mg·kg^-1,偏低、适宜和过量的比例分别为88.1%、8.4%和3.5%;土壤速效钾含量缺乏,均值为104.14 mg·kg^-1,偏低、适宜和过量的比例分别为84.1%、11.2%和4.7%。     

洱海流域植烟土壤养分时空变异特征及肥力评价

【目的】通过研究洱海流域植烟土壤养分时空变异特征,实现对该区域植烟土壤肥力分级评价及其空间可视化的目标,进而为洱海流域烟田养分分区管理、平衡施肥、农业面源污染防控等提供科学依据。【方法】以2011—2013年、2018年和2020年洱海流域植烟区964个土壤样品为研究对象,采用地统计学和地理信息系统（Geographic Information Systems,GIS）技术探究养分的时空变异特征和区域分布格局,并采用Fuzzy综合评价法对植烟区土壤肥力进行定量评价。【结果】2011—2020年洱海流域植烟土壤pH、有机质、全氮、有效磷和速效钾的均值为7.3、59.6 g·kg^-1、3.5 g·kg^-1、54.4 mg·kg^-1、192.0 mg·kg^-1,均表现为中等变异。植烟土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量丰富,丰缺等级处于中上等级及以上的区域面积占比分别为85.2%、93.8%、94.5%及78.8%,存在明显的区域变异性。植烟土壤肥力处于I—V级的区域面积占比分别为8.4%、25.0%、40.3%、23.3%、3.0%。洱海流域植烟土壤整体偏碱性,pH值呈现出洱海北部高于南部的现状;有机质和全氮含量高值区主要分布于洱海北部和西部;有效磷含量高值区以斑块状分布在洱海北部、东部和西部;速效钾含量高值区呈片状分布在洱海北部和东部。【结论】洱海流域植烟土壤整体肥力较高,III级及以上高肥力区主要分布在洱海北部和东部。同时,洱海北部和西部植烟土壤氮磷元素含量丰富,区域内存在农业面源污染风险。     

基于组合模型的黑土区土壤有机质含量预测分析

为提高典型黑土区土壤有机质含量的预测精度,结合田间实测数据与遥感影像反射率数学变换数据筛选出最佳特征波段,并建立多种回归模型,对研究区土壤有机质含量预测模型进行优选。结果表明:对影像反射率进行不同的数学变换处理能够扩大数据中对有机质含量变化敏感的细微吸收特征,突出敏感光谱信息。利用标准化模型对处理后的光谱数据贡献率进行量化,结合相关系数筛选最佳特征波段。建模结果显示,支持向量机模型在检验集上的决定系数为0.89,均方根误差为2.81 g·kg^-1,模型整体的相对分析误差为2.14,对土壤有机质含量的预测能力极好。研究结果可为黑土区土壤有机质含量的预测模型优选提供参考,也可为中国北部地区耕地的有机质含量监测和有效开发提供基础理论依据。     

QuEChERS-LC-MS/MS测定芹菜中吡虫啉和唑螨酯

为建立芹菜根、茎、叶中吡虫啉、唑螨酯残留的QuEChERS-LC-MS/MS分析方法,采用QuEChERS方法对样品进行提取和净化,通过液相色谱-串联三重四极杆质谱联用仪(LC-MS/MS)测定样品中吡虫啉、唑螨酯残留。结果表明:添加质量分数为0.05~1.00 mg·kg^-1时,吡虫啉在芹菜根、茎、叶中的平均添加回收率为77.15%~103.48%,RSDs为1.40%~9.97%;唑螨酯在芹菜根、茎、叶中的平均添加回收率为77.35%~100.42%,RSDs为2.01%~6.95%。吡虫啉、唑螨酯的检出限(LODs)分别是0.120、0.015 μg·kg^-1;吡虫啉在芹菜根、茎、叶的定量限(LOQs)分别为1.65、0.87、1.08 μg·kg^-1;唑螨酯在芹菜根、茎、叶的LOQs分别是1.24、0.75、0.78 μg·kg^-1。该方法操作简单,回收率、精密度均符合农药残留分析的要求,适合实验室大量样品的检测。     

中国稻田土壤有机质时空变化及其驱动因素

【目的】评价中国稻田土壤有机质时空变化特征,为提高耕地质量,应对种植结构调整及气候变化等提供支撑。【方法】基于1988—2017年开展的338个国家级定位监测点,分析稻田耕层土壤有机质含量变化特征、驱动因素以及对土壤容重影响。【结果】近30年全国稻田耕层土壤有机质平均提高了3.49 g·kg^-1,年均增速0.09—0.12 g·kg^-1。稻田耕层土壤有机质含量年均增速高低依次为东北、长江下游、长江中游、华南和西南。目前,全国稻田耕层土壤有机质平均含量32.4 g·kg^-1,从高到低依次为长江中游、华南、东北、西南和长江下游。气候、土壤类型、氮肥投入以及种植制度等对土壤有机质产生影响。西南稻区和高纬度的东北稻区,稻田土壤有机质含量与年均气温显著负相关（P<0.05）,东部地区和低纬度的地区稻田土壤有机质含量与年均气温显著正相关（P<0.05）。潜育型水稻土有机质平均含量显著高于其他类型水稻土。合适的氮肥投入量（200—300 kgN·hm^-2·a^-1）有利于土壤有机质累积。土壤容重及耕层深度与土壤有机质存在显著响应关系（P<0.01）。【结论】我国稻田耕层土壤有机质含量整体呈上升趋势,年均增速呈现从南到北依次增加的趋势。年均气温和降水量,土壤类型,氮肥用量和种植制度等管理措施是区域土壤有机质含量分异的主要驱动因子。     

组配改良剂对铅胁迫萝卜营养品质及铅积累的影响

为明确组配改良剂对铅污染土壤的修复效果,以萝卜为实验材料,通过盆栽方法研究了施用不同浓度组配改良剂(0、600、900和1 200 mg·kg^-1)对800、1 200 mg·kg^-1两种浓度铅处理土壤有机质含量、pH值、微生物种群数量、萝卜肉质根铅积累量及营养品质的影响。结果表明,施用900 mg·kg^-1组配改良剂后,800、1 200 mg·kg^-1两种浓度铅处理土壤有机质含量分别增加了21.32%和25.35%,且显著提高土壤细菌、放线菌数量和微生物总量,但对土壤pH无显著影响。施用900 mg·kg^-1组配改良剂可使两种浓度铅处理下萝卜肉质根的铅含量分别降低20.35%和27.69%,并显著提高萝卜肉质根维生素C、可溶性糖含量和干物质量。说明组配改良剂可显著提升铅污染土壤萝卜的食用安全性和营养品质。     

吉林省旱地土壤有效硫含量及其与土壤有机质和全氮的关系

【目的】 明确吉林省旱地土壤有效硫含量状况及其分布差异,为区域作物合理施硫提供依据。【方法】 采集吉林省不同生态区8种主要土壤类型的232个表层（0—20 cm）土壤样品,利用地统计学方法分析有效硫含量的空间分布特征,比较不同类型土壤有效硫含量差异,并建立土壤有效硫和有机质、全氮的相关关系。【结果】 吉林省旱地土壤有效硫含量为5.8—40.7 mg·kg^-1,均值为18.1 mg·kg^-1,所有样本中缺硫和潜在缺硫的比例分别为27.2%和20.7%。空间分布上,土壤有效硫含量总体呈自东向西逐渐下降趋势,相应的缺硫发生率自东向西逐渐上升。东、中、西三大生态区的土壤有效硫含量均值（缺硫或潜在缺硫发生率）分别为22.3 mg·kg^-1（24.2%）、18.1 mg·kg^-1（40.0%）和14.3 mg·kg^-1（75.6%）。主要分布于东部湿润山区的白浆土、暗棕壤有效硫含量均值分别为22.1和22.0 mg·kg^-1,缺硫或潜在缺硫样本分别占15.2%和28.3%;中部半湿润平原区的黑土、冲积土和草甸土有效硫含量均值分别为18.8、17.1和16.2 mg·kg^-1,缺硫或潜在缺硫样本占比分别为37.9%、63.5%和55.5%;西部半干旱平原区的黑钙土、风沙土和盐碱土有效硫含量均值分别为11.9、14.0和13.9 mg·kg^-1,缺硫或潜在缺硫风险较高,分别占比73.6%、73.3%和75.5%。回归分析结果显示,吉林省旱地土壤有效硫和土壤有机质、土壤全氮均呈显著的对数相关关系,随着土壤有机质和土壤全氮含量增加,土壤有效硫含量也随之提升。【结论】 吉林省旱地土壤有效硫含量在不同区域和土壤类型之间存在显著差异,硫素缺乏现象也较为普遍,47.9%的土壤样本存在缺硫或潜在缺硫问题,特别是中西部地区的风沙土、盐碱土和黑钙土缺硫风险较高,在土壤培肥和作物管理中应注重硫素的补充。