蔬菜地土壤重金属含量空间插值精度分析

蔬菜地土壤重金属含量影响环境安全和人类健康。采用地统计分析和GIS相结合的方法,对研究区土壤重金属镉、汞、铬、砷、铅进行空间插值和精度分析,根据交叉检验参数和相对误差指标比较普通克里格法和协同克里格法的空间预测效果。结果表明：研究区土壤重金属存在中强等变异性,在重金属间显著相关性条件下,普通克里格法对汞、镉、砷含量预测精度较高;协同克里格法对铬和铅含量预测精度较高。建议根据土壤重金属空间变异程度选择合适的空间插值方法。     

江汉平原土壤有机碳含量高光谱预测模型优选

研究探讨了贫瘠地区低有机碳含量条件下,不同光谱预处理与建模方法用于土壤有机碳估测的最佳组合,对贫瘠土壤属性信息快速获取和精确农业发展具有重要意义。以江汉平原不同利用条件下的土壤为研究对象,使用可见光/近红外高光谱技术,结合包括Savitzky-Golay平滑(SG)、一阶导数(FD)、多元散射校正(MSC)在内的光谱预处理方法,分别建立用于估测土壤有机碳(SOC)含量的多元线性回归(MLR)、主成分回归(PCR)、偏最小二乘回归(PLSR)和支持向量机回归(SVMR)模型。结果表明：不同建模方法预测精度差异明显,PLSR和SVMR的预测结果优于MLR和PCR;不同预处理方法对模型的预测精度亦有较大影响,表现为MSC＞FD＞SG;基于FD和MSC组合预处理的SVMR模型的预测能力最好,R2=0.84,RPD=2.50,满足土壤有机碳的预测。有机质含量大于2%并不是建立优质模型的必要条件。     

基于GIS的鲁东南典型丘陵平原区农田土壤养分空间变异特征及影响因素研究

以鲁东南丘陵平原区的某镇为例,利用采集的200个农田表层土壤样点数据,运用地统计学方法研究了土壤中有机质(SOM)、全氮(TN)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)含量的空间变异特征及其影响因素。结果表明:SOM、TN、AN、AP和AK的平均含量分别为13.52 g/kg、0.75 g/kg、87.27 mg/kg、50.55 mg/kg和103.20 mg/kg,土壤养分含量总体属于稍缺水平,变异系数依次按大小排序为AP>AN>AK>TN>SOM,全部为中等变异程度。地统计分析表明,5种土壤养分的变异函数符合指数模型,通过普通克里格法对土壤养分进行空间插值来绘制了养分含量等级空间分布图,总体来说研究区土壤的有机质和全氮含量水平都较低,其他有效组分在含量等级及分布范围相对于有机质和全氮的状况要稍好。地形地貌、土壤类型和土地利用方式等因素对研究区土壤养分的空间变异程度有显著影响,其中地形地貌、土壤类型等结构性因素的影响程度较强。     

宜居山地土壤机械组成对有机碳含量的影响

以位于适合人类居住黄海沿岸的大连市金州区大黑山松树林和玉米田为研究对象,分层采集土样,测定粘棕壤有机碳含量和机械组成。研究不同土地利用方式下土壤机械组成对有机碳含量的影响。结果表明：土壤有机碳含量的空间垂直分布总体上随着土壤深度增加而降低。松树林和玉米田土壤有机碳平均含量分别为7.619g/kg和5.971g/kg。土壤有机碳含量不同层次间差异极显著(P＜0.01)。土壤机械组成与有机碳含量呈现显著的相关关系。松树林土壤粉粒平均含量与有机碳平均含量的相关性最大(R²=0.8822),玉米田土壤砂粒平均含量与有机碳平均含量的相关性最大(R²=0.9786);松树林、玉米田土壤粘粒含量与有机碳平均含量的相关性最小（分别为R²=0.8186、0.6145）。粉粒在各层土壤中所占的平均含量(＞32%)最大。松树林土壤的粉粒和玉米田土壤的砂粒含量可以作为有机碳含量的一个预测因子,用来估计土壤有机碳的含量。     

基于遗传算法结合偏最小二乘的潮土碱解氮高光谱特征及含量估测

提取土壤碱解氮特征光谱是利用高光谱数据进行其含量估测的关键。对山东省典型潮土土壤样本测试高光谱并进行变换;采用遗传算法（GA）结合偏最小二乘法（PLS）,在筛选潮土碱解氮含量特征谱区的基础上,构建潮土碱解氮含量偏最小二乘（PLS）回归估测模型;优选最佳模型并与相关分析、逐步回归分析和单纯偏最小二乘回归分析的模型进行比较。结果表明：潮土碱解氮特征波段为449~469nm,988~1001nm,1065~1078nm,1716~1736nm,1912~1925nm,2213~2233nm,2262~2275nm;基于各输入光谱特征谱区构建的估测模型决定系数R²均较高,其中基于反射率一阶导数光谱筛选的特征谱区,构建的模型精度最高,数据点（147个）为原始全谱的7.17%,建模R²达到0.97,均方根误差RMSE为4.78mg/kg,验证R²为0.95,RMSE为5.49mg/kg,对潮土碱解氮含量具有较好的预测准确性;在光谱变换形式中,反射率的一阶导数表现最佳;方法比较显示采用遗传算法结合偏最小二乘（GA-PLS）获得较高预测精度的同时,可简化模型。说明遗传算法结合偏最小二乘法（GA-PLS）,可有效筛选土壤碱解氮的特征波段,减少模型参与变量,提高估测精度。     

中梁山岩溶槽谷区不同土地类型土壤生态化学计量学特征

为阐明中梁山岩溶槽谷区不同土地类型土壤养分的空间分布特征及其影响因素,运用地统计学理论和实验室分析方法,以中梁山槽谷区典型耕地、荒草地和林地为研究对象,分析不同土地类型、不同土层深度(0~15、15~30、30~45 cm)土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)空间分布规律和生态化学计量学特征。结果表明：3种土地类型土壤SOC、TN和TP含量的平均值分别为20587.8、1472.8、598.9 mg/kg,SOC和TN空间变异性较大,TP变异性较小。土壤C、N、P含量随土层深度的增加而降低。SOC、TN含量为：林地＞荒草地＞耕地;TP 含量为：耕地＞荒草地＞林地。土壤C/N、C/P 和N/P 空间变异较大（变异系数CV＞28%）,C/N值变化范围为5.04~41.2,平均值为14.1;C/P 值变化范围为11.02~105.42,平均值为37.28;N/P 值的变化范围为0.99~6.32,平均值为2.71。不同土地类型土壤C/N 差异不显著,C/P、N/P值差异显著。C/N 值为林地＞耕地＞荒草地,C/P、N/P 值为林地＞荒草地＞耕地。耕地土壤SOC、TN和TP之间有显著的相关关系(P＜0.01),线性拟合度较高;荒草地和林地的TN与TP、SOC与TP相关性不太明显,线性拟合度较低。C、N、P 含量及其生态化学计量值受土壤理化性质、土地类型和人类活动等因子影响。通过对土壤理化性质分析表明：土壤TN、SOC和碱解氮是影响土壤C/N、C/P 和N/P 值的主要因素。中梁山岩溶槽谷区土壤C、N、P含量和C/N/P 值受土地类型、土壤理化性质、人类活动等因素影响较为明显,空间变异性较大。在实际土地利用过程中,要根据不同类型土壤养分状况,因地制宜、科学合理的利用土地,减少土壤养分流失。     

不同林地土壤有机碳储量及垂直分布特征

本文研究了黄土高原子午岭林区天然柴松林、辽东栎林及人工油松林3种林地土壤有机碳储量及其垂直分布特征。结果表明：1) 3种林地土壤有机碳含量分别为13.67g/kg、13.95g/kg、11.43g/kg,并随着土壤深度的增加呈现递减的趋势,不同林分变化幅度差异不同,且各土层间达到显著性水平;2) 3种林地土壤有机碳密度差异显著,土层间变化范围为0.53～3.53 kg/m2,并随土壤深度增加而减少。整个土壤垂直剖面,碳密度在9.38～11.43 kg/m2 之间,其中0-50cm深度碳密度的贡献率达80%以上;3) 3种林地土壤碳储量偏低,平均为105.2t/hm2;林分间差异较大。     

微山县农田耕层土壤有机碳空间变异及动态变化分析

为研究微山县农田耕层土壤有机碳空间变异规律和动态变化情况,基于地统计学和GIS对2009农田土壤耕层有机碳进行空间变异分析,并进行克吕格插值分析土壤有机碳空间分布格局及影响因素,然后与第二次土壤普查数据对比研究了两不同时间断面下土壤有机碳含量的动态变化特征。结果表明：微山县耕层土壤有机碳最佳拟合模型为指数模型,具有较弱的空间自相关性,空间自相关距离为4500 m。从空间分布格局上看,土壤有机碳分布呈明显的块状,有机碳含量中部较高,南部和北部较低。从第二次土壤普查到2009年近30年间,土壤有机碳含量的平均值有明显的增加,由5.345 g/kg上升到8.558 g/kg,增幅60.11%。不同土壤类型下,增幅不同,其中棕壤增幅最大,为187.03%,增幅最小的为砂姜黑土,为41.64%。不同土地利用类型下,水田类型下土壤有机碳增幅最小,为56.84%,旱地类型下,土壤有机碳增幅最大,为87.75%。本研究为该区耕地质量的提高、农田生态系统的碳循环和农业的可持续发展提供可靠依据。     

长期不同施肥措施下华北潮土土壤有机碳的固存变化

为揭示小麦秸秆还田及施肥对潮土土壤有机碳演变的影响,以指导华北潮土培肥增产。在辛集马兰设置22 a潮土长期定位试验(1992-2014年,试验包含4个处理,NP:不施钾+秸秆不还田; NPK:平衡施肥+秸秆不还田;NPS:不施钾+小麦秸秆还田; NPKS:平衡施肥+小麦秸秆还田),研究不同施肥措施下试验年限、碳投入、碳平衡与土壤有机碳含量的响应关系。结果表明:所有处理表层(0～20 cm)土壤有机碳含量随时间均呈增加趋势,NP、NPK、NPS、NPKS增加速率分别为0. 06,0. 17,0. 25,0. 34 g/(kg. a),且22 a后各处理土壤有机碳储量均增加,分别增加为2. 2,6. 2,5. 9,8. 9 t/hm~2,固碳速率分别为0. 10,0. 28,0. 27,0. 40 t/(hm~2·a)。土壤有机碳储量变化与累积碳投入变化量呈线性相关关系(y=0. 091x-0. 241,R~2=0. 360*),在小麦秸秆还田下,维持初始有机碳水平的累积碳投入量为2. 65 t/hm~2,固碳效率为9. 1%。通过边界线分析可知,小麦和玉米生产中稳产高产最低土壤有机碳含量分别为9. 47,9. 04 g/kg,未达到此值时土壤有机碳含量每增加1 g/kg,小麦籽粒产量增加167. 5 kg/hm~2,玉米籽粒产量增加678. 5kg/hm~2。秸秆还田和平衡施肥是华北潮土有机碳含量提升和土壤碳库保育的重要手段,连续秸秆还田和平衡施肥对保证该区域粮食生产高产稳产有重要作用。     

江西安福不同类型毛竹林土壤水溶性有机碳特征研究

为了解毛竹林土壤活性有机碳库的动态特征,探讨毛竹林土壤有机碳稳定机制,对江西安福林区毛竹纯林、竹阔混交林、竹杉混交林3种不同类型毛竹林地的土壤热水浸提态有机碳(HWcC)含量及其季节变化和剖面分布进行研究,同时以中亚热带阔叶林和杉木纯林为对照。结果表明：不同类型毛竹林土壤HWcC含量差异较大,0~60 cm土壤HWcC含量平均值大小排序为：竹阔混交林(1047.14 mg/kg)>阔叶林(952.49 mg/kg)>毛竹纯林(912.39 mg/kg)>竹杉混交林(879.22 mg/kg)>杉木林(851.63 mg/kg)。各林分类型土壤HWcC含量具有明显的季节差异,冬季均极显著高于其他季节。各林分类型土壤HWcC含量平均值随着土层加深而降低,各土层间均达到显著差异,表层积聚作用明显。毛竹林类型土壤HWcC占TOC比率在7.16%~7.38%,高于阔叶林的6.79%,低于杉木林的8.46%。竹阔和竹杉混交林的土壤HWcC与TOC相关系数分别为0.88、0.92,均达到极显著水平。     

回归克里格在土壤全氮空间预测上的应用

精确地了解表层土壤养分的空间分布,是生态环境保护,合理施肥及精准农业的基础。普通克里格法以区域化变量理论为基础,在土壤空间制图中得到了广泛的应用,但该方法过分依赖样点数据数量和质量,忽视了影响土壤养分的环境要素,因而该方法在空间预测上存在缺陷。研究以使用环境辅助变量的回归克里格法在土壤全氮空间插值效果及空间制图应用,并与普通克里格做比较,对二者的制图效果及插值精度进行评价。结果表明,回归克里法能充分地利用容易获取环境辅助变量,预测精度明显地高于普通克里格。在制图效果上,回归克里格法得到的预测图更能体现环境要素的作用痕迹,预测图在空间上过渡自然、平缓,很少有在过渡区域表现突变的现象,制图效果更符合全氮空间分布的实际。因此,回归克里格法适合环境因素影响明确,且与特定环境要素存在线性相关或特定趋势的土壤属性的预测和制图。     

区域墒情的空间分析方法与应用

为了探索区域墒情的分布规律,获得科学的采样方案和分析方法,以北京通州区3022个点的土壤含水量数据为研究对象,综合利用距离反比法、普通克里金法、协克里金法、随机模拟法4种空间分析方法对区域内6、10、15、20 cm土层含水量进行了统计分析。研究表明,20 cm土层含水量较其他土层稳定,更适合作为土壤墒情的预测指标。随机模拟法平滑效应小,产生的区域墒情分布图与其他种方法生成的分布图差异较大,仅适用于存在较大变异的区域墒情分析。普通克里金、距离反比法、协克里金法产生的分布图基本一致,可用于一般区域墒情分析,其中,考虑6 cm土层含水量的协克里金法较普通克里金法减少了40%~60%的方差,是区域墒情分析的最优方法。在此基础上,提出了一种充分利用表层土壤含水量值来提高墒情预测精度的采样方法。     

广西十万大山南麓不同植被类型土壤酶活性

为探明广西十万大山南麓典型季雨林中不同植被类型的土壤酶活性特征及其与土壤养分之间的关系,采用空间代替时间方法,选择次生阔叶林、马尾松林、灌草丛和撂荒地土壤为研究对象,对其微生物数量、土壤养分和土壤酶活性的变化进行研究。结果表明：同一土层土壤微生物总数量大小关系依此为：次生阔叶林＞马尾松林＞灌草丛＞撂荒地,并且随着土壤深度的增加而减少。微生物类群呈现出：细菌＞放线菌＞真菌的格局。次生阔叶林的表层土壤有机碳含量最高为(19.61±0.48) g/kg,除了马尾松林的速效氮含量最高外,其余各养分含量高低均为次生阔叶林＞马尾松林＞灌草丛＞撂荒地。各植被类型下土壤酶活性的垂直分布均表现为表层土壤酶活性大于下层;不同植被类型间土壤酶活性亦存在显著差异,次生阔叶林中土壤脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶及过氧化氢酶活性均显著高于马尾松林、灌草丛和撂荒地。相关分析结果表明,同一植被类型下土壤酶活性与土壤养分之间存在不同程度的相关性,而撂荒地脲酶活性与全磷、速效磷含量呈负相关。土壤微生物数量与酶活性可以作为评价土壤肥力的指标,期望为广西十万大山自然保护区森林植被的自然恢复与重建提供更合理的评价体系。     

隆回植烟土壤有机质含量及其影响因素空间变异性研究

为揭示隆回县烟区植烟土壤有机质含量分布状况及其影响因素,采用地统计学方法分析该烟区植烟土壤有机质含量分布及与影响其分布的土壤类型、土壤质地、pH等因素。结果表明：（1）隆回县烟区植烟土壤有机质含量较高,变幅为5.37~84.64 g/kg,变异系数为28.09%,处于适宜范围内的样本占21.09%,空间分布上呈现从北向南增加趋势。（2）不同乡镇之间的植烟土壤有机质含量差异达极显著水平,6个主产乡镇植烟土壤有机质含量属较高水平,且处于中等及低变异。（3）不同植烟类型土壤的有机质含量差异达极显著水平,红壤和黄壤的有机质含量属适宜水平,其他类型土壤的有机质含量属较高水平。（4）不同土壤质地的植烟土壤有机质含量差异达显著水平,烟区植烟土壤有机质含量平均在32.03~34.21 g/kg。（5）不同pH的植烟土壤有机质含量差异极显著,随pH升高而升高的趋势,且pH＞7.0的植烟土壤有机质含量较高。     

山西省孝义市农田土壤养分的分布规律研究

为阐明孝义市土壤养分含量及其分布特点与特征,保障测土施肥项目顺利实施,本文采用网格取样的方法,在全市共采集3859个土壤样本,涵盖了我市全部3个土壤类型5个亚类,并且对全部或部分样品的有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾等养分含量进行了测定与分析。结果表明：土壤有机质在不同亚类土壤的平均含量为13.2-24.8 g/kg,全氮为0.40-1.17%,碱解氮为67-83 mg/kg,速效磷为8.9-17.9 mg/kg,速效钾为123-170 mg/kg。这些养分在不同亚类土壤的含量均存在显著差异,总体表现为在盐化潮土中的含量最高,其次是石灰性褐土,在潮褐土、褐土性土、典型红粘土的含量最低。同时,全氮含量在不同亚类土壤的变异系数最高,为45-107%,其次是速效磷（C.V. 63-76%）、有机质（C.V. 32-58%）,碱解氮和速效钾的变异系数均低达30%左右。在测土配方施肥过程中,应该针对这些养分的分布特点与特征,采用不同的施肥推荐策略,以提高肥料利用效率并实现孝义市农业种植业的可持续健康发展。     

杭州市郊旱地土壤有机质现状及改良措施

为了解杭州市郊旱地土壤有机质现状,从而提出因地制宜的改良措施,采用野外调查和室内分析的方法,对杭州市郊旱地各土类、各区域土壤有机质含量及分布特征进行了分析。结果表明：杭州市郊旱地土壤有机质在7.59~52.87g/kg之间,平均为26.61g/kg,属中等水平(20~30g/kg);且处于高量有机质水平所占的比例随地力等级升高而增加;不同土类及区域间的耕层土壤有机质含量存在明显差异,各土类耕层有机质平均含量由高到低分别为粗骨土类>红壤>石灰土>水稻土>潮土>滨海盐土,各区域耕层有机质平均含量由高到低分别为水网平原>低丘>河谷平原>滨海平原;43.64%的土壤有机质含量<20g/kg的旱地宜采取秸秆还田、增施有机肥、推广测土配方施肥、改善灌排设施等措施进行改良。