基于文献计量分析的近30年国内外土壤科学发展过程解析

借助Web of Science和CNKI数据库,利用文献计量学方法定量分析了近30年来国内外发表的土壤科学文献,研究了土壤科学不同时期(1986—1995、1996—2005、2006—2013年)的发展与演变过程,对比了国内外土壤科学发展的异同点。早期的国际土壤科学是以土壤肥力主导的农田土壤学研究,逐渐转向以生态环境为核心的问题导向研究,强调土壤生物驱动的土壤过程研究;而我国土壤科学研究更注重区域特色,以地力提升、土壤侵蚀与水土保持、土壤污染与修复等问题导向更加明确,发展过程中学科间的交叉与融合不断增强。本论文期望以文献计量学的分析方法客观评价土壤科学发展的脉络,把握学科发展前沿,提升土壤科学研究的创新能力,从而推动我国土壤科学的发展。     

基于地形单元的土壤有机质空间变异研究

为克服传统地形分类方法中仅依据单一指标(如高程)的缺点,以钟祥市土壤有机质空间分布为例,综合由30 m精度数字高程模型生成的地形因子,依据其在不同地形条件下的层次组合规律构建地形分类规则,精确地划分为13种典型地形单元,并运用普通克里金法对不同地形单元内的土壤样本插值,获得相应区域的土壤有机质空间分布。通过组合各地形范围下的结果,以获取蕴含地形因素影响的有机质空间分布。研究发现,地形起伏较大的地形单元的预测精度与全局预测结果精度相似度达0.75,而地势平缓区域内的预测精度大幅度提升,比全局预测结果精度提升了16.39%,因此基于地形单元的空间预测可以精确有效地获取土壤有机质空间特征。利用地形分区获取较高精度的有机质空间分布,进一步探讨了有机质地统计学研究中地形的协同影响。     

湖北省几种农业土壤中酚含量及其与碳氮的关系

土壤中的酚类物质是有机碳的重要组成部分,对微生物驱动下的土壤有机质周转、二氧化碳等温室气体的排放以及土壤养分的供应等有重要意义。为探讨不同农业利用方式对土壤酚类物质的影响,揭示土壤酚类与土壤性质的关系,我们采集了湖北省境内几种不同的农业土壤,分析了土壤酚类以及铵态氮、硝态氮、全氮、有机质含量等。结果显示:不同土壤的酚类含量变化范围为45.64～198.48 mg C·kg-1,且不同农业土壤的酚类含量存在差异,其含量大小为菜地水田旱地林地,这与不同的农业利用方式有关;相同农业利用的土壤酚类含量也不尽相同,主要受土壤质地和pH值的影响所致。相关分析表明:土壤酚类含量与铵态氮含量、全氮含量和有机质含量呈显著正相关关系,这与酚类对土壤氮转化过程的影响、酚类共价绑定有机氮以及酚类抑制土壤微生物和土壤酶活性有关。逐步回归分析结果显示:土壤全氮含量高有利于酚类物质的积累,而土壤砂粒含量多时酚类含量则较少。这些结果表明:土壤全氮有利于酚类物质在土壤中的积累,进而影响土壤的氮转化过程,减缓土壤有机质的矿化分解,对土壤碳氮循环有着重要调节作用。     

我国油菜绿肥研究进展

油菜具有适应区域广、抗逆性强、生产成本低、生物量大、养分含量高、还田易腐解等优势,同时我国南北方分别拥有大量的冬闲田和秋闲田,发展油菜绿肥生产和利用潜力巨大。基于大量研究文献,就油菜绿肥改善土壤理化性质、生态效益、减肥增效以及关键种植和利用技术进行归纳与论述,为油菜绿肥的推广与应用提供参考依据。     

淋溶条件下生物质炭对红壤中钾和磷含量及其淋出率的影响

采用室内模拟降水的方法,在未施肥红壤和施肥红壤中添加不同用量的生物质炭(0%、1%、2%和3%),分析在淋溶条件下生物质炭对土壤速效钾、速效磷含量及其淋出量的影响.结果表明:随着生物质炭用量的增加,红壤中速效钾和速效磷含量均显著提高,但淋洗液中总钾量和总磷量并没有显著增加;在未施肥土壤中,0%、1%、2%和3%生物质炭处理的钾淋出率分别为53.6%、14.3%、9.1%和7.5%,磷淋出率分别为88.8%、23.5%、16.3%和7.8%;在施肥土壤中,磷的淋出率随生物质炭用量的增加而减少,由24.1%降至7.2%;而钾淋出率受生物质炭用量的影响相对较小.在淋溶条件下,添加3%生物质炭可使未施肥土壤速效钾降幅由9.8%减少至0.3%,使施肥土壤速效钾降幅由10.8%减少至0.5%,但经生物质炭处理的未施肥和施肥土壤的速效磷含量在淋溶后下降更为明显.上述结果表明,生物质炭不仅能使土壤中速效钾和速效磷含量提高,且生物质炭有较强的养分保持能力,能够减少土壤中钾和磷的淋出率.     

施用沼肥对水稻产量及土壤肥力的影响

通过田间试验,研究沼肥对水稻产量及土壤肥力的影响。结果表明,施用沼肥30000kg/hm2能够满足水稻生长需要,产量达到较高水平(9250kg/hm2),在此基础上增施75kg/hm2尿素作分蘖肥效果更好,均与单施化肥处理没有显著差异,施用沼肥还能增加土壤养分含量,提高土壤肥力。     

磷硅肥配施抑制华南地区水稻籽粒砷积累的效果

选取华南地区广泛种植的杂交水稻品种“培杂泰丰”,利用外源添加砷（50 mg·kg-1）的土壤盆栽试验,研究不同施用量的磷硅肥对水稻生长特性和砷积累的影响。结果表明,施用磷硅肥的处理,水稻糙米中砷含量为0.504~0.586 mg·kg-1,低于农业部颁布的粮食中砷限量标准（NY 861—2004）中大米砷限值。相关性分析表明,水稻糙米砷含量与水稻植株的生物量、稻谷千粒重和秸秆中硅/砷摩尔比呈显著负相关,与秸秆中磷/砷摩尔比呈极显著负相关;糙米的砷含量随磷、硅肥的施加而降低。综合分析表明,在华南地区同类中度砷污染土壤中可有效控制砷向水稻籽粒运输累积的磷、硅肥最优施加量及配比为40 mg P·kg-1土、50 mg Si·kg-1土。     

基于主成分分析的协同克里格插值模型对土壤铜含量的空间分布预测

以湖北省宜都市红花套镇的柑橘产区为例,选取土壤重金属全铜含量为研究对象,利用Pearson相关系数方法选择与土壤铜含量具有较高相关性的土壤因子(全K、全Cr、CEC、全Al、全N(P0.05))作为辅助变量,利用主成分分析(PCA)对辅助变量进行降维求总得分处理后,与协同克里格插值相结合构建土壤铜含量空间模型(COKPCA),同时构建土壤铜含量的普通克里格插值模型(OK)和以全K作为辅助变量构建协同克里格插值模型(COKK),对不同的空间模型进行模拟精度的对比和分析之后提出最优空间模型方法,进一步分析土壤铜含量在研究区域的空间分布特征。结果表明:普通克里格插值(OK)、协同克里格插值(COKK)和与主成分相结合的协同克里格插值(COKPCA)3种模型的RMSE分别为7.044、6.907和6.309,R2分别为0.716、0.743和0.852,赤池信息量准则(AIC)分别为101.591、96.908和87.203。综合比较,COKPCA具有最优的模拟插值结果,其次为COKK,而OK则相对较差。     

湖北省近三十年耕地土壤肥力变化解析

耕地土壤肥力极容易发生变化,也具有极大的可改良性.抽样分析比较湖北省26个县(市、区)近年完成的全省耕地地力评价与30年前的第二次土壤普查数据,结果表明,湖北省全省耕地总面积减少17.43％;“占优补劣”导致大量优质耕地减少,其中一等地面积减少28％;而六等地面积增加225％.对30年来耕地土壤肥力变化的分析表明,土壤全氮、碱解氮及有效磷含量上升,而速效钾含量降低,有机质含量持平,耕地土壤酸化形势严峻.     

干旱区耕地景观格局碎化特征及社会经济驱动因素分析

为探讨干旱区耕地碎化特征与驱动机制,基于特克斯县1990年、1998年、2000年、2003年、2006年、2011年的遥感影像,利用遥感与GIS技术,分析了研究区20a来耕地景观格局变化特征。并运用偏最小二乘回归模型探讨了耕地景观格局指数变化的驱动因素。结果表明:1990—2011年,研究区斑块碎化程度在逐步增大,斑块密度呈现增加的趋势;平均最近邻体距离与面积加权平均分维数在2000年前后均呈现出先减小后增大的特点,且两者的变化率在1998—2000年和2006—2011年均为正值,在其他阶段则均为负值,而斑块密度变化率的趋势则与之相反。回归模型结果显示,影响耕地碎化的主要因素包括总人口、农业机械总动力、粮食作物产量、油料作物产量等,但在三个模型中,各影响因子作用力大小存在一定差异。人口的增长与城镇化水平的提高,使大量耕地改造为建设用地,从而导致了耕地的碎化。而农业机械化水平的提高促进了耕地的集约化,在一定程度上减小了耕地斑块的孤立程度。