风干对淹水稻田土重金属形态及其作物有效性的影响

为探索淹水稻田土风干处理后重金属形态及作物有效性的变化规律,在长江三角洲典型地区采集淹水土壤样品,原样与风干样均采用BCR连续提取方法结合原子吸收分光光度法测定Cd、Cr、Cu、Ni、Pb等重金属不同形态含量.结果表明:淹水状态下各形态占全量质量分数为酸可溶态11.5％、可氧化态21.5％、可还原态33.7％、残留态29.2％.风干后重金属酸可溶态、可还原态明显减少,可氧化态有增有减,残留态增加;对风干处理敏感程度从大到小依次为Ni、Pb、Cd、Cu,Cr保持稳定.田间淹水状态Cd、Ni、Cu作物有效性较高,Pb次之,Cr较低;样品风干处理后Ni、Cd、Cu表观活性降低,Pb反而明显增加,Cr保持稳定.主要结论是土壤风干样品不能如实反映田间淹水状态重金属形态分布,低估了土壤重金属作物有效性.     

西安市粮食主产区耕层土壤速效养分空间特征

本研究旨在揭示西安市粮食主产区耕层土壤速效养分现状,为区域平衡施肥、耕地保养和农业生产提供科学指导和理论基础。选取西安市辖的长安区、户县和周至县的农业区,综合运用传统统计学、地统计学和GIS技术,结合3414田间试验结果,研究耕层土壤速效氮、磷和钾的空间变异特征,丰缺格局及其影响因子。结果表明,当前耕层土壤速效氮、磷和钾平均含量分别为59.06 mg/kg、21.26 mg/kg、127.66 mg/kg,比值介于1:1:2～5:1:15,空间含量分布主要呈东西向趋势,表现出明显的城乡过渡特征。在样点间距约500 m的采样尺度下,土壤速效养分的块金系数介于0.533～0.710,均表现出中等强度的空间相关性,空间变异性是由地形地貌、土壤类型、质地等自然因素和施肥、灌溉等人为因素共同作用的结果。整体上,土壤速效钾含量丰富;速效磷较丰富,仅1.14%耕地缺乏;速效氮普遍不高,50.78%的耕地缺乏。盲目施肥和养分利用率低是农业生产的主要障碍因素。今后的生产实践中应密切关注钾的消耗、氮的补充和磷肥的控制,平衡土壤养分,提升区域经济和生态效益。     

基于红边参数和人工神经网络的苹果叶片叶绿素含量估算

【目的】应用人工神经网络来解决苹果叶片叶绿素含量与高光谱数据之间的非线性关系,建立估测苹果叶片叶绿素含量的最佳模型,为苹果叶片叶绿素含量的快速无损监测提供参考。【方法】以位于陕西扶风杏林镇的树龄为4～5年的15棵苹果树为研究对象,2015年分别于果树花期(4月27日)、幼果期(5月30日)、果实膨大期(7月6日)、果实着色期(8月5日)、果实成熟期(9月11日)采集叶片样本,利用SVC HR-1024i型高光谱仪和SPAD-502叶绿素仪同步获取苹果叶片光谱值和对应的叶绿素含量,对原始光谱和一阶导数光谱与叶绿素含量之间的关系进行分析,从一阶导数光谱中提取苹果叶片光谱的5个红边参数,从5个红边参数中筛选出相关性好的红边参数,使用传统单变量回归算法、反向传播(back propagation,BP)神经网络和径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络,建立叶绿素含量估测模型,用决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)和相对误差(RE)来验证模型的准确性。【结果】与原始光谱相比,一阶导数光谱与苹果叶片叶绿素含量的相关性更高。5个红边参数中,红边位置、峰度系数、偏度系数与叶绿素含量的相关系数均较高,且均达极显著水平。建立的传统单变量回归模型中,基于红边位置、峰度系数和偏度系数的R2均大于0.7,其中基于偏度系数建立的多项式模型模拟精度最高,验证结果R2为0.872,RMSE为4.631,RE为8.81%。选取红边位置、峰度系数和偏度系数为人工神经网络的输入变量,分别优化BP神经网络的隐含层节点数和网络类型以及RBF神经网络的扩展系数(SPREAD值)来提高预测精度,结果发现,建立隐含层节点数为4的双隐含层BP神经网络最优模型R2为0.891,RMSE为3.844,RE为7.55%;当SPREAD值为0.6时,建立的RBF神经网络最优模型的R2为0.955,RMSE和RE分别为2.517和3.69%。【结论】估算苹果叶片叶绿素含量时,人工神经网络模型比传统单变量模型精度高,其中RBF神经网络模型学习速度快、精度高,拟合结果更加可靠。     

黄土坡地几种退耕植被土壤硝态氮分布特征与迁移研究

以荒坡地为对照,研究了黄土高原退耕还林中广泛种植刺槐、柠条、苜蓿、杨树、侧柏的土壤中NO3--N的分布特征。结果表明:0～160cm土层中上述不同植被土壤NO3--N的平均含量由高到低依次为柠条>刺槐>苜蓿>侧柏、杨树>荒坡地(P<0.05);人工林地土壤NO3--N含量大于荒坡地,豆科植被大于其他植被;从整个土壤剖面看,这几种植被在0～20cm表层土壤中NO3--N含量均高于其底下各土层,以苜蓿最高,达到6.12mg.kg-1,柠条次之,为5.82mg.kg-1;随着土层深度的增加,在20～60cm柠条、苜蓿和刺槐土壤中NO3--N含量随深度增加逐渐下降,并于60cm以后趋于稳定,杨树、侧柏与荒坡地NO3--N含量随土层的加深变化不大;各植被在140cm以下土层中均存在NO3--N富集现象;不同坡位的NO3--N均呈现坡顶>坡中>坡底的趋势,阴坡土壤的NO3--N含量显著高于阳坡(P<0.05)。     

高寒地区人工植被恢复对风沙土区土壤效应影响

通过对青海省沙珠玉治沙站人工植被恢复不同土壤发育阶段土壤理化性状的研究,结果表明,人工植被恢复对荒漠化土壤具有很好的改善作用,随着流动沙丘被固定,机械组成中砂粒逐渐降低,粘粒和粉粒含量逐渐提高,土壤有机质和养分含量及CEC逐渐提高,土壤pH值变化不大,碳酸钙只是在表层升高。已经发生荒漠化的地区恢复到正常土壤需要的时间相当长,因此人们应减少人为因素对荒漠化的影响。     

黄土丘陵沟壑区不同植被恢复模式土壤无机磷形态分布特征

以地处黄土丘陵沟壑区的宁夏海原县南华山为研究区域,采用蒋柏藩、顾益初的土壤无机磷分级体系,对不同植被恢复类型(灌木、草地、乔木、乔灌混交)下土壤无机磷形态分布特征进行研究.结果表明:除草地外的植被恢复模式下土壤有机质、全氮含量明显高于农田,其中乔木林地和乔灌混交林地高于灌木和草地,土壤pH、全钾和全磷在不同恢复模式下无明显差异.黄土丘陵沟壑区土壤总无机磷含量在225.19～322.75 mg·kg-1之间,占全磷的比例在36.18％～72.39％之间,其中以Ca10-P含量最高,其他形态含量顺序为Ca8-P＞Fe-P＞Al-P＞Ca2-P＞O-P.4种植被恢复模式下土壤无机磷总量、占全磷的比例及Ca10-P均高于农田,Ca8-P、Al-P和Fe-P则低于农田;灌木和草地无机磷总量和占全磷比例高于乔木林地和乔灌混交林地.对各无机磷形态与速效磷相关性分析表明,Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P与速效磷呈极显著正相关关系,无机磷形态的生物有效性顺序为Al-P＞Ca8-P＞Fe-P＞Ca2-P.因此,黄土丘陵沟壑区不同植被恢复模式对土壤养分和无机磷分布的影响存在一定的差异,植被恢复应以草地和低矮灌丛作为先锋植被,后以乔木代替灌草丛.     

经济高速发展区土壤肥力质量演变的系统评价

以地处经济高速发展区的张家港市为例,进行了土壤肥力质量演变的系统评价。结果表明,采取基于综合评价与功能评价相结合的土壤质量评价方法,不但可以了解土壤肥力综合质量演变状况,而且还可以把握研究区土壤质量演变过程中存在的主要问题。综合评价结果显示,自1980年以来,经过24年的耕作,张家港市土壤质量呈现上升的动态演变趋势,雏形土二、三等地面积提高,四等地所占比例降低,人为土二等地面积提高,三、四等地比例降低,并出现一等地。功能性评价结果表明,肥力保证功能和大量养分供应功能的提高是雏形土质量提高的原因,而肥力保证功能的提高是人为土质量提高的主要原因,微量营养的变化对研究区土壤质量的提高贡献较小。雏形土较人为土具有更高的质量提高的余地。雏形土钾素的亏缺、人为土明显酸化和全磷的降低,以及两种土壤有效Cu的超标和有效Zn和B的短缺,是研究区土壤存在的主要问题。     

关中地区塿土系统分类归属及代表土系建立

塿土是关中地区受人为长期土粪堆垫而在原土壤表层形成明显堆垫层的重要农业土壤,其分类一直备受关注。为了解塿土的成土特点及系统分类归属,选取关中地区18个典型塿土剖面,通过野外成土因素、剖面形态调查与土样分析测定,依据中国土壤系统分类方案,确定其在高级和基层分类单元归属。结果表明,供试剖面包含堆垫表层、黏化层、钙积层等9个诊断层和诊断特性,隶属5个亚类,其中3个剖面为钙积土垫旱耕人为土,2个剖面为斑纹土垫旱耕人为土,8个剖面为普通土垫旱耕人为土,4个剖面为堆垫简育干润淋溶土,1个剖面为普通简育干润雏形土;按土族划分标准,可分为9个土族,其中13个剖面颗粒大小级别为黏壤质,5个为壤质;16个剖面矿物学类型为硅质混合型,2个剖面为混合型,土壤温度状况均为温性,14个剖面为石灰性,4个剖面为非酸性;按土系划分标准,18个剖面可划分为18个不同的土系。相关文献的71个塿土剖面的统计结果表明,堆垫层厚度介于17~97 cm,平均厚度为50.07 cm,因此堆垫表层以50 cm厚度为检索标准是适宜于划分典型塿土的高级分类归属的。为进一步完善中国土壤系统分类,强化对具有堆垫现象的雏形土有更强的区分能力和分类的准确性,建议在简育干润雏形土土类下增设堆垫简育干润雏形土亚类。     

宁夏引黄灌区生态承载力分析

为探究宁夏引黄灌区生态承载力和可持续发展情况,基于生态足迹法,通过生态服务价值当量对生态足迹模型中的通用均衡因子和产量因子进行本地化,定量评价引黄灌区2010—2019年不同土地利用生态承载力状况,并将生态承载力结果与通用因子计算结果进行对比分析,结果表明:(1)优化后均衡因子的 平均值为水域(11.735)＞林地(1.561)＞草地(0.901)＞耕地(0.785)＞建筑用地(0.073)＞未利用地(0.027),产量因子均值为耕地=建筑用地(1.701)＞水域(1.681)＞林地(1.680)＞草地(0.684),较好地反映宁夏引黄灌区生态系统提供生产服务的能力和国家水平的差异。(2)2010—2019年,宁夏引黄灌区生态承载力和生态足迹的总体变化趋势是先下降再提高,生态足迹始终小于生态承载力。(3)研究区内人均生态承载力一直在提高,生态盈余不断扩大,生态质量不断提高。宁夏引黄灌区生态承载力和生态足迹的研究,为区域的生态建设提供理论支持,对于以点带面助推黄河流域生态保护和高质量发展具有重要意义。     

县域耕地土壤速效钾空间预测方法的比较

【目的】筛选出测土配方施肥项目中最适宜的土壤速效钾空间预测方法,为准确预测土壤养分的空间分布提供依据。【方法】以陕西汉中汉台区耕地土壤速效钾含量为研究对象,分别采用反距离加权插值法、径向基函数插值法和普通克里格插值法3种方法,在选取3种方法最优模型参数的基础上,对试验区域内2 022个土壤速效钾样点进行空间插值,并对结果进行验证及评价。【结果】通过对3种空间插值方法进行交叉验证,径向基函数插值法均方根误差为267.349,小于其他2种插值方法;其相关系数为0.687,大于其他2种插值方法。利用分区符合度法和插值结果图进一步验证,结果表明,相对于反距离加权插值法和普通克里格插值法,径向基函数插值法更能反映试验区域土壤速效钾的分布格局。【结论】径向基函数插值法较反距离加权插值法和普通克里格插值法更适宜于试验区耕地土壤速效钾的空间预测;在测土配方施肥项目实施过程中,利用分区符合度验证法对土壤养分空间预测方法进行选择是切实可行的。