小尺度土壤养分的空间变异及其影响因素探讨—以江苏省无锡市典型城乡交错区为例

以江苏省无锡市城乡交错区为例,在8km2范围内,采集102个土壤表层样,利用地统计学和G IS相结合的方法,研究了土壤全量和速效氮、磷、钾的空间变异特征,并对其影响因素进行了探讨。结果表明土壤养分空间变异程度从大到小依次为:土壤全氮>土壤全磷>土壤速效磷>土壤速效氮>土壤速效钾>土壤全钾。土壤全氮空间变异受到土壤类型的影响,土壤全磷的空间变异与居民点分布有关,土壤全钾空间变异与土壤粘粒关系最密切。土壤全量养分和相应的速效养分具有显著相关关系,在空间分布上,也分别存在不同程度的相似性。同时土壤全磷和土壤速效养分受土地利用影响也较大。研究还表明,城乡交错区土壤氮、磷流失风险增加,需要实施有效措施控制氮、磷肥料的过度施用。     

我国南方地区降雨侵蚀力特征及简易算法研究——以江西省鹰潭地区为例

以我国南方亚热带地区的江西省鹰潭市红壤生态试验站自建气象站1997—2003年度观测资料和该站不同类型径流小区的实测数据为例,研究了我国南方地区自然降雨侵蚀力(R)特征及其初步的简易算法。结果表明,研究区1997—2003年每年降雨过程和降雨侵蚀力的产生主要发生在3—8月。根据R值的"EI30"方法计算出1997—2003年的降雨侵蚀力分别为:7 231.8,12 051.9,3 722.3,6 864.2,4 520.5,6 299.1和5 580.9MJ.mm/(hm2.h.a);降雨侵蚀力呈现出年际变化大,且月分布极不均衡的特点。通过分析7a中244次侵蚀性降雨的雨量与侵蚀力的关系以及土壤流失量资料,初步建立了研究区降雨侵蚀力的简易算法。通过检验表明新简易算法在研究区面积分布较广的紫色湿润雏形土上要优于"EI30"经典算法,在黏淀湿润富铁土和铝质湿润淋溶土上与"EI30"经典算法预测精度相差不大,说明该算法可以作为一个通式在研究区推广。     

不同降雨类型下的南方典型土壤侵蚀量差异研究

利用江西省鹰潭市红壤国家生态实验站1997—2003年度自然降雨观测资料和该站我国南方主要类型土壤径流小区的流失量实测数据,研究了5组降雨类型(I:12.7 mm<次降雨量<20 mm;Ⅱ:20 mm≤次降雨量<30 mm;Ⅲ:30 mm≤次降雨量<40 mm;Ⅳ:40 mm≤次降雨量<50 mm;Ⅴ:次降雨量>50 mm)在单位降雨(1 mm)和单位降雨侵蚀力(1个数值侵蚀力)条件下不同类型土壤的流失量差异。结果表明:(1)单位降雨产生侵蚀力的规律为:Ⅴ>Ⅲ>Ⅳ>Ⅱ>Ⅰ类降雨。(2)不同土壤在单位降雨下的产沙量趋势呈:Ⅰ>Ⅳ>Ⅲ>Ⅴ>Ⅱ类降雨。(3)在单位降雨侵蚀力下,除Ⅱ类降雨的产沙量相对比Ⅴ类降雨的产沙量大以外,其它各类降雨的产沙量规律与单位降雨的产沙规律相一致,均呈现:Ⅰ>Ⅳ>Ⅲ类降雨。     

不同比例尺农田土壤碳库模拟的最佳栅格单元分辨率

基于太湖地区1∶50 000、1∶1 000 000、1∶14 000 000三种比例尺土壤矢量图斑单元以及通过上述矢量图斑单元转换生成的不同分辨率的栅格单元,在1982年水稻土土壤有机碳库的基础上,利用DNDC(Denitrification-Decomposition)模型模拟了2000年水稻土表层(0~20 cm)土壤有机碳库,对比分析了不同分辨率栅格单元与3种比例尺矢量图斑单元的水稻土类型数量、面积、表层土壤有机碳储量以及有机碳密度的变化特征,并以矢量图斑单元获得的这4个指标结果为基准,用相对变异百分数(VIV)来判别基于三种比例尺DNDC模型模拟的最佳栅格单元分辨率。结果表明,在4个指标的│VIV│1%前提下,基于1∶50 000、1∶1 000 000、1∶14 000 000三种比例尺的最佳栅格模拟单元分辨率分别为0.2 km×0.2 km、2 km×2 km、17 km×17 km,既能保证模型模拟过程中的精度要求,又可以避免数据冗余,提高模拟效率。建立的土壤碳库模拟研究的比例尺与其最佳栅格单元分辨率对应转换关系,对区域土壤碳模拟研究具有重要参考价值。     

基于水稻叶面积指数的根生物量预测模型研究

准确预测作物根生物量对评价农田生态系统碳源汇功能具有重要意义。本研究以江西省余江县为研究区,以2012年晚稻季抛秧的黄花粘水稻为研究对象,基于26个监测点的水稻生育期(分蘖期、抽穗期、灌浆期和完熟期)叶面积指数(LAI)以及完熟期地上和地下生物量数据,分析了LAI与生物量的相关关系,比较了利用LAI直接预测根生物量和利用根冠比法预测根生物量的优劣,最终建立了基于多生育期LAI的水稻根生物量预测模型。结果表明:灌浆期LAI与根生物量呈极显著相关关系,相关系数为0.775;利用LAI直接预测根生物量精度高于根冠比法;利用单一生育期LAI预测根生物量的精度较低;多生育期LAI能显著提高根生物量预测精度,其中基于抽穗期、灌浆期和完熟期LAI组合的根生物量预测模型最优。综上所述,本研究区抛秧的黄花粘水稻的根生物量可以通过LAI快速、准确地预测。     

侵蚀红壤恢复区植被垂直结构对土壤恢复特征的影响

通过获取典型的侵蚀红壤恢复区植被垂直结构参数及林下土壤属性值,构建归一化土壤恢复指数,研究了植被垂直结构对林下侵蚀土壤恢复特征的影响。结果显示:研究区植被垂直结构与土壤属性特征较侵蚀期均有所恢复,植被垂直结构对侵蚀土壤的恢复影响显著,土壤重组有机碳、全氮和黏粒含量的恢复水平均呈现出纯林林草林灌草的趋势,体积质量顺序相应为林灌草林草纯林。植被投影叶面积指数与归一化土壤恢复指数呈显著正相关(r=0.332*,P0.05)。在投影叶面积指数大于0.2的情形下,土壤恢复特征随植被垂直层次的增多呈正向演变,不同植被结构投影叶面积指数的增大有利于侵蚀区退化土壤质量的恢复,灌草层是侵蚀红壤恢复的重要影响因素。     

基于万维网大数据的农药场地土壤污染快速预测方法研究

及时高效预测和筛查潜在农药污染场地对环境污染风险管控具有重要意义。基于万维网公开的46个农药场地样本数据,利用五分制层次分析法建立农药场地土壤污染快速预测指标体系,包括产品特性、局部气象条件、土壤属性和场地生产特性4个因素及其相应的产品毒性、持久性、气温、降水、风速、光照、土壤质地、土壤pH、有机质含量、生产时间和闲置时间11个特征指标。结果表明,农药场地生产时间、产品毒性及其持久性指标五分制分级后与农药场地土壤污染均存在显著线性相关性,三个指标不同组合对场地土壤污染的线性综合预测精度小于65%,而基于11个指标的机器学习方法（SVM模型和神经网络模型BP）综合预测精度为82%,但存在污染场地严重漏判问题。以综合评价指数值P≥0.6作为农药场地土壤污染的预测阈值,五分制层次分析法综合预测精度达到91%,优于线性预测以及机器学习方法,具有关键数据需求少、预测快速高效特点,体现 “宁严勿漏”的预测原则,可用于各类型农药场地的土壤污染筛查。     

不同土层水稻土培养条件下有机碳矿化规律研究

以湖南省桃源县水稻土为研究对象,基于土壤有机碳三库一级动力学理论,从垂直变化角度研究水稻土总有机碳(Ct)、活性碳(Ca)、缓效性碳(Cs)、惰性碳(Cp)的含量及有机碳矿化特征的相关规律。研究结果表明:1总有机碳、活性碳、缓效性碳、惰性碳含量分别与土层深度成负相关,相关系数分别为0.8431、0.8516、0.8320、0.7734(P0.01),土层越深活性碳占总有机碳比例越小,惰性碳占总有机碳比例越大。2按照CO2-C释放速率变化程度,将矿化曲线划分为快速矿化(平均约7.94 d)、缓慢矿化(平均约28 d)和平衡矿化三个阶段,其中快速矿化阶段主要为活性碳矿化。3土壤有机碳矿化速率、累积矿化量、矿化比例等都随土层加深而减小,但30~60 cm土层有机碳总量大,其有机碳矿化总量的变化对1 m深有机碳矿化总量变化的影响大。4偏相关分析表明不同土层土壤有机碳各组分含量、有机碳矿化总量与土壤全氮含量和土壤p H相关,即土壤性质影响有机碳矿化特征。由此得出,深层土壤有机碳也参与全球碳循环,并且全氮含量和p H会影响深层碳库成为碳源或是碳汇,在研究全球碳循环时应给予充分重视。     

用人工模拟降雨研究亚热带坡耕地土壤的沟蚀和沟间侵蚀

用人工模拟降雨研究亚热带地区粘淀湿润富铁土和铝质湿润淋溶土的坡耕地土壤沟蚀和沟间侵蚀。研究结果表明，类似于当地花生、山芋垄作的沟垄，在无外来径流影响下土壤沟蚀与沟间侵蚀程度相当，土壤沟侵蚀率与土坡自身特性和外来径流量大小关系密切，相同的外来径流量对不同类型土壤的沟侵蚀率的影响程度也不同。同时利用ＷＥＰＰ中的土壤可蚀性关系式计算出上述两种土壤的沟间可蚀性气值分别为０．１６４６和０．１３６２（１０－６ｋｇ ｓｍ－４）。