利用双指数模型预测中国不同森林带土壤有机碳矿化的动态变化

本文利用土壤培养实验和双指数模型(把土壤有机碳划分为活性碳和缓效性碳库)的方法,来分析确定长白山和祁连山的土壤有机碳的动态变化。分析和拟合土壤有机碳矿化释放的CO2的速率。结果表明:活性碳库占总有机碳的1.0%–8.5%,平均驻留时间的平均值为24天;缓效性碳库占总有机碳的91%–99%,平均驻留时间的平均值为179年。根据缓效性碳的大小和平均驻留时间可以得知,祁连山森林土壤的有机碳较长白山的难分解。通过分析影响森林土壤有机碳矿化的因素––土壤粘粒含量、海拔和温度,结果显示两种森林土壤有机碳的分解快慢与其温度正相关,并且长白山和祁连山的累积的土壤有机碳和缓效性碳的含量随土壤粘粒含量的增加而呈线性增加,其相关系数分别为0.7033和0.6575,充分表明温度和土壤粘粒含量对土壤有机碳的矿化有较大的影响。     

南京市溧水区土壤重金属环境容量研究

以南京市溧水区表层土壤为研究对象,利用内梅罗综合污染指数法和土壤环境质量一级标准确定了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn等8种重金属元素的背景值。运用此背景值,结合江苏省无公害农产品地方标准和中国土壤环境质量二级标准,对溧水区土壤重金属环境容量进行估算和评价,并对影响环境容量分布的因素进行分析。研究得出以上8种重金属的背景值依次为9.3 mg kg-1、0.08 mg kg-1、67.5 mg kg-1、22.1 mg kg-1、0.05 mg kg-1、22.9 mg kg-1、25.9 mg kg-1和50.0 mg kg-1,对应的环境容量分别为42.55 kg hm-2、0.46 kg hm-2、400.57 kg hm-2、52.97 kg hm-2、0.51 kg hm-2、31.08 kg hm-2、493.58 kg hm-2和317.24 kg hm-2。评价结果表明:溧水区以上8种重金属的环境容量和综合容量均处于中容量水平,土壤只受到轻微污染。土壤环境容量大小受土壤有机质、pH、土壤类型和土地利用类型等多种因素影响,其中以土地利用类型的影响最为明显。     

城乡结合带土壤重金属时空变异特征与源解析——以南京市柘塘镇为例

为了解城乡结合带土壤重金属污染特征与规律,以南京市溧水区柘塘镇为例,就表层土壤中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn等8种重金属的含量、时空变化特征及来源分别进行了研究。结果表明:柘塘镇8种重金属元素的平均含量为14.0、0.20、77.6、44.7、0.17、33.9、36.2和103.7 mg kg-1,空间分布以低于绿色标准为主,维持背景含量的区域较少。与2002年含量相比,绝大部分面积出现了8种重金属不同程度的富集,增长率分别为56.91%、61.06%、6.07%、60.15%、38.69%、19.94%、23.92%和56.17%。人类活动较为密集的地区富集程度较大,其中Cd、Cr、Cu、Ni和Zn的富集区基本均集中在城镇和工厂驻地;Hg和Pb的富集区多集中在交通干道,As元素的富集区主要集中在村镇区域。Cr、Cu、Ni和部分Zn可能来源于工业生产,Hg和部分Pb、Zn可能来源于交通运输以及禄口机场的运营,Cd和部分Zn可能来源于城市扩张和秦淮河渔业发展,As则可能来源于畜禽养殖、生活污水排放和污泥施用。南京城乡结合带正面临土壤重金属不断富集的问题,应摸清来源,尽早防治。     

不同土地利用类型土壤有机碳各库大小及分解动态

依据三库一级动力学理论,以下蜀黄土为对象,研究了天然林地、新旱地和老旱地土壤不同土层有机碳各库大小和分解动态,探讨了土地利用变更对土壤有机碳的影响。结果表明:下蜀黄土上发育的黄棕壤表层、中层和下层土壤总有机碳库大小分别为7 818.34~9 242.30 m g/kg,3 093.66~3 338.59 m g/kg,2 337.27~3188.40m g/kg。各碳库占总有机碳比例及平均驻留时间为:活性碳库0.41%~3.81%,平均驻留时间3~40天;缓效性碳库23.23%~79.11%,平均驻留时间5~24年;惰性碳库18.11%~74.80%。土地利用类型从天然林地—新旱地—老旱地转变导致各层土壤缓效性碳库减小,中层惰性碳库增大,随着旱地耕作时间增长这种趋势越明显。根据呼吸培养结果发现土壤有机碳分解具有前期快速分解和后期稳定分解两个阶段,快速分解期为活性碳平均驻留时间。研究表明,旱地土壤较之天然林地具有更大的固碳能力,只要合理管理与耕作,旱地将是一个巨大的碳汇。     

耕作和秸秆还田对土壤团聚体有机碳及其作物产量的影响

通过3年的田间定位试验,研究不同耕作方式、秸秆还田对土壤团聚体、有机碳含量和作物产量的影响。试验共设置6个处理:翻耕+化肥(T1)、翻耕+秸秆还田+化肥(T2)、旋耕+化肥(T3)、旋耕+秸秆还田+化肥(T4)、免耕+化肥(T5)、免耕+秸秆还田+化肥(T6)。结果表明:与翻耕相比,0—20cm土层免耕处理大团聚体(2mm)含量增加35.79%,中粒度团聚体(2~0.25mm)含量增加30.81%,微团聚体(0.25~0.106mm)含量增加25.80%。免耕+秸秆还田的T6处理土壤团聚体中有机碳含量最高,大团聚体(A1)、中粒度团聚体(A2)和微团聚体(M1)中分别比"翻耕+化肥"的T1处理高25.04%,28.55%,18.12%。传统耕作作物产量高于保护性耕作,"翻耕+化肥"的T1处理在2013,2014,2015年的水稻当量产量分别比"免耕+化肥"的T5处理高12.30%,13.22%,15.20%。免耕和秸秆还田等保护性耕作方式提高了土壤团聚体含量,增加了土壤固碳,但一定程度上影响了水稻和小麦幼苗生长,降低了作物产量。     

基于农作物长势信息的三种主要土壤属性预测——以江苏北部平原区为例

土壤属性空间分异研究是土壤调查、土壤资源利用与保护的重要依据。结合现有土壤资料和剖面数据,利用农作物长势信息探测稻—麦轮作种植的平原农区土壤属性的空间变化状况。结果表明:A1和A2区成土母质为湖相沉积物,A3区为黄淮冲积—海相沉积物,B区为黄泛冲积物。A1、A2、B2和A2与B2的过渡区土壤质地为黏土,A3和A1与B1的过渡区为黏壤土,B1区为壤土,B1与B2的过渡区为上壤下黏。A1和B1及其过渡区的地下水埋藏深度大于120 cm,A2区约70 cm,A3区约60 cm,B1与B2的过渡区约80~90 cm,B2和A2与B2的过渡区约55~70 cm。农作物长势信息可以指导中尺度平原区土壤属性空间分异规律研究,如成土母质、地下水埋藏深度和土壤质地等,将有利于提高平原区土壤调查的效率与精度。     

基于轨迹分析的2003-2010年华东地区土地覆被变化对土壤水分的影响研究

[目的]分析华东地区土地覆被变化过程对土壤水分的影响,以期能够揭示土地覆被变化对土壤水分的影响机理.[方法]应用MODIS三级土地覆被产品MCD12Q1,采用轨迹分析方法描述20032010年耕地和林地轨迹变化过程;选择基于AMSR-E土壤水分数据的降尺度反演结果作为描述土壤水分变化的数据,研究华东地区土地覆被变化对土壤水分的影响.[结果](1)每种土地覆被类型均有3种轨迹变化形式:研究年限内面积增加的轨迹、面积减少的轨迹、研究年限内未发生面积变化的轨迹;(2)在耕地和林地3种轨迹变化过程中,土壤水分含量均表现出下降的趋势.(3)在林地的3种轨迹变化过程中,土壤水分含量大小顺序为:未发生轨迹变化的林地＞林地面积增加的轨迹＞林地面积减少的轨迹;在耕地的3种轨迹变化过程中,土壤水分含量大小排序为:耕地面积减少的轨迹＞耕地面积增加的轨迹＞未发生轨迹变化的耕地;(4)耕地、林地轨迹变化过程对土壤水分的影响均与时间年限有关,至少需要7 a林地土壤水分含量达到最大值,此时耕地土壤水分含量达到最小值.[结论]作为华东地区主要的土地覆被类型,耕地和林地在2003-2010年的所有变化轨迹过程中,土壤水分均呈现下降趋势,且土壤水分随着育林年限和耕种年限的增长分别增加和减小,并在第7 a分别达到最大和最小.     

基于地形与遥感辅助信息的小流域尺度高分辨率有机碳空间分布预测研究

土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)既是衡量土壤质量的重要指标，也是影响全球碳氮循环的关键因素之一。作为数字土壤制图(digital soil mapping,DSM)研究中起主要作用的环境变量，地形元素在SOC预测制图中也是无可替代的。应用机器学习模型，通过引入不同超参数设置下获得的高分辨率(5 m)Geomorphons(GM)地形分类图作为丘陵地形特征信息的补充，结合数字高程模型(digital elevation model,DEM)衍生变量和光学、合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)遥感数据对句容市黄梅镇北部小流域尺度(1︰25 000)丘陵地貌区地表层SOC含量进行预测制图，并评估不同GM变量在SOC含量预测中的表现。基于74个土壤样本和不同环境变量组合，分别采用袋装决策回归树(bagged classification and regression tree,bagged CART)、随机森林(random forest,RF)和立体派(cubist)三种方法构建SOC含量预测模型，并通过四个精度验证指标，采用十...