基于1∶5万土壤数据库的福建省耕地全氮储量动态变化研究

基于福建省1982年第二次土壤普查2 021个剖面点和2008年测土配方施肥29 945个样点耕层(0~15 cm)土壤属性数据建立的1∶5万土壤数据库,研究了近30多年来全省耕地的全氮密度和储量动态变化。结果表明,1982年福建省耕地土壤的全氮密度和储量分别为0.258 kg m~(-2)和4.26 Tg;而2008年分别上升到0.262 kg m~(-2)和4.39 Tg,近30年来全省耕地土壤全氮呈富集趋势。从不同地级市来看,龙岩市全氮密度上升最多,增幅为0.036 kg m~(-2),而厦门市全氮密度下降最多,降幅为0.041 kg m~(-2)。从不同土壤类型来看,潮土土类和潜育水稻土亚类全氮密度上升最多,增幅均超过0.015 kg m~(-2),而石灰土土类和淹育水稻土亚类全氮密度下降最多,降幅均超过0.015 kg m~(-2)。总体来看,福建省耕地土壤近30年来的全氮密度空间动态变化差异很大,今后根据不同耕地土壤类型和地级市的氮素富集程度,制定氮肥优化管理措施是非常必要的。     

基于1:5万土壤数据库的太湖地区水稻土全氮含量动态变化研究

准确评估农田土壤全氮含量变化是有效制定农业管理措施的基础。选择太湖地区37个县(市、区)2.32 M hm~2水稻土为研究对象,以1982年第二次土壤普查的1 096个和2000年"973"项目的 1 393个表层样点建立1︰5万高精度土壤数据库为基础,定量化该地区近20年来水稻土全氮含量的动态变化。结果表明:1982—2000年太湖地区水稻土全氮含量上升了0.21 g·kg~(–1),氮素富集效应明显。其中,脱潜型水稻土全氮含量上升最多,增幅达17.0%,而潜育型水稻土有所下降,降幅为26.2%。从不同土区来看,低山丘陵土区全氮含量上升最多,增幅达31.8%,而太湖平原土区变化幅度最小,增幅仅为9.8%。从不同行政区来看,安吉县、长兴县、川沙县、闵行区、余杭县和崇明县全氮含量增长幅度均超过40%,而吴县、青浦县、嘉善县和丹阳县均有所下降。总体来看,太湖地区水稻土全氮含量空间动态变化差异很大,今后根据不同土壤类型、土区和行政区氮素富集程度适当减少氮肥施用量,以防止氮素流失造成的水体富营养化风险是十分必要的。     

福建省土壤有机碳储量估算的尺度效应研究

土壤有机碳储量的准确估算对于研究全球碳"源/汇"动态变化至关重要,但目前使用大、中、小系列比例尺土壤数据库对我国亚热带土壤有机碳储量估算的影响并不清楚。基于此,选择位于亚热带地区的福建省作为研究区,系统分析1∶5万、1∶20万、1∶50万、1∶100万、1∶400万、1∶1 000万6种目前我国常用制图尺度土壤数据库对有机碳储量估算的影响。结果表明:6个制图尺度下表层土壤(0~20 cm)的有机碳储量为:552、637、573、573、614和549 Tg C;剖面土壤(0~100 cm)的有机碳储量为1 396、1 502、1 321、1 395、1 508和1 532 Tg C。不同土壤类型下受制图尺度影响最大的是粗骨土,表层和剖面的有机碳储量相对偏差分别达到8.88×10~5%和8.13×10~5%。不同行政区下表层和剖面受制图尺度影响最大的分别是厦门市和福州市,表层和剖面的有机碳储量相对偏差分别为26.44%和27.97%。总体而言,制图尺度的不同将会对福建省土壤有机碳储量估算造成很大影响,这也进一步说明了亚热带地区选择适宜的制图尺度是十分必要的。     

制图尺度对CO_2浓度升高情景下旱地土壤有机碳模拟的影响

基于土壤数据库的动态模型预测未来二氧化碳(CO_2)浓度升高下农田有机碳变化是实施农业固碳的基础,但目前基于不同制图尺度土壤数据库对旱地有机碳模拟结果的影响尚不清晰,一定程度上增加了农业管理措施制定的风险性。基于此,选择江苏北部(简称"苏北地区")3.90×10~6 hm~2旱地为例,运用生物地球化学过程模型(Denitrification and Decomposition,DNDC)模拟未来CO_2浓度升高下该地区1:5万、1:25万、1:50万、1:100万、1:400万、和1:1000万制图尺度的土壤有机碳变化。结果表明:2010—2039年间CO_2浓度在目前正常增加速率(1.9ppm a~(-1))的基础上提高0.5倍、1倍和2倍,苏北旱地数据最详细的1:5万尺度年均固碳速率分别为357 kg hm~(-2)、360 kg hm~(-2)和365 kg hm~(-2)。但进一步从其他制图尺度来看,由于使用的土壤数据库不同导致有机碳模拟结果差异很大。以1:5万尺度年均固碳速率为基准,3种CO_2浓度情景处理下1:25万~1:1000万尺度的模拟误差分别在0.89%~60.55%、0.81%~60.71%和0.15%~61.02%之间,这说明未来CO_2浓度升高的大背景下我国旱地土壤有机碳模拟中选择适宜的制图尺度非常重要。     

亚热带耕地土壤酸化程度差异及影响因素

准确揭示区域耕地土壤酸化程度及其原因对于耕地质量提升和农业可持续发展具有重要意义。本研究利用地处亚热带的福建省1982年36 777个和2008年236 445个耕地表层土壤调查样点属性建立的1∶25万耕地土壤数据库,借助GIS技术与灰色斜率关联分析模型探讨了26年间全省耕地土壤酸化程度及其原因,为省域耕地土壤酸性调控提供科学依据。结果表明:1982—2008年间福建省67.60%的耕地土壤发生不同程度酸化,其中强度、中度和弱度酸化面积分别占全省耕地总面积的0.83%、18.26%和48.52%。就行政区域差异而言,强度酸化耕地主要分布在龙岩市,占全省强度酸化耕地总面积的86.88%,其次为泉州市,占比为8.39%;中度酸化耕地主要分布在南平市、龙岩市和泉州市,分别占全省中度酸化耕地总面积的29.88%、18.10%和16.94%,弱度酸化耕地则遍布全省各县市区。从土壤类型差异来看,潜育水稻土、渗育水稻土和酸性紫色土亚类的酸化面积比例较大,分别占相应亚类总面积的82.87%、72.37%和69.20%;但渗育和潴育水稻土亚类的酸化程度较为严重,强度、中度和弱度酸化的渗育和潴育水稻土面积分别占全省耕地相应酸化程度总面积的98.94%、84.51%和87.36%。从土地利用类型差异分析,水田和水浇地的酸化面积比例较高,分别占相应利用类型总面积的70.35%和60.78%。灰色斜率关联分析模型分析表明,1982—2008年间酸雨、高温多雨气候及化肥大量施用是引起福建省耕地土壤酸化的主要外因,故严控工业含硫等酸性废气排放进而控制酸雨和合理调整施肥结构是减缓全省耕地土壤酸化的必要途径。