黄土区不同土层饱和导水率空间变异与影响因素

为掌握黄土区区域尺度不同土层饱和导水率(K_s)空间分布特征,在典型黄土高原地区网格布设243个样点,获取0~10 cm、10~20 cm和20~40 cm土壤K_s及相关环境因子。采用经典统计学与地统计学方法,分析了K_s的空间分布规律、变异特征及影响因素。结果表明:(1)区域尺度不同土层K_s均呈中等程度变异,K_s随土层深度增加而逐渐降低,且不同土层K_s平均值表现为林地草地农地;(2)0~10 cm、10~20 cm和20~40 cm土层K_s半方差函数最佳拟合模型分别为球状模型、高斯模型和球状模型,且均具有强烈的空间自相关性;(3)气候、土壤、地形和土地利用方式是影响黄土区区域尺度K_s空间分布的主要因素,可作为模拟区域K_s空间分布状况的预测变量。     

温室土壤含水率与导热率空间分布及相关性

为探究土壤含水率与导热率的空间分布特征和相关性,选取温室中8 m×8 m供试地块,以1 m×1 m网格间距布设采样点,测定0～40 cm土壤含水率,并同步获取0～20 cm土层的导热率。基于经典统计学、地统计学、回归分析和谱分析等理论,对土壤含水率与导热率的空间分布特征和相关性进行研究。结果表明,土壤含水率在0～40 cm土层呈现先升高后降低的趋势,且在20～30 cm土层均值最大。10～20 cm土层土壤导热率比0～10 cm土层高15.60%。各深度土层中土壤含水率及导热率存在着较强的空间相关性（块金系数<0.192）,而试验中随机因素引起的空间变异程度较低（块金值<0.540）,最小变程大于采样间距,说明网格布设满足空间分析要求。在供水均匀条件下,不同深度土层的蒸发强度与邻域地块的土壤水分含量亦会影响含水率空间分布。在含水率范围为17%～28%时,0～20 cm土层土壤含水率与导热率呈线性正相关（R2=0.837）,谱分析结果显示导热率在含水率序列上呈现长程负相关。     

渝西丘陵区土壤速效钾空间异质性及影响因素

土壤养分空间分布规律的研究对于土壤养分分区管理、基本农田建设等有重要意义。以渝西丘陵区的潼南国家农业科技园核心区为研究对象,结合普通克里格法和聚类分析法对研究区土壤速效钾(Readily available potassium,AK)的水平和垂直空间异质性进行研究。结果表明,(1)0～20、20～40和40～60cm土层AK平均含量分别为111.6、96.1和90.2 mg·kg~(–1),为中等-缺乏水平;各土层变异系数均属中等变异。(2)0～20和20～40 cm土层AK的全局莫兰指数(Global Moran's I)均为负值,存在空间孤立;40～60 cm为正值,存在空间集聚。(3)0～20和20～40 cm土层最优模型为高斯模型,40～60 cm土层为球形模型。0～20和40～60 cm土层AK空间变异以随机因素变异为主,20～40 cm土层是结构因素和随机因素共同造成的。(4)0～20cm土层AK高值区集中于研究区中部,低值区分布较为随机。20～40和40～60 cm土层AK分布趋势相似,高值区集中于东南部,低值区集中于东北部。AK垂直空间分布表现为三种类型,其面积由大到小依次为均匀型、低钾递减型、高钾递减型。土壤类型、地形地貌和土地利用类型对AK含量的空间分布存在一定影响,且在水平和垂直空间上影响程度不同。研究结果为研究区基本农田建设的土地整治选址、方案优化和整治后养分分区管理提供了科学依据。     

海水倒灌农田土壤盐分空间变异特征

以海南省海口市三江农场为研究区域,采集并化验海水倒灌后土壤样品191份,利用地统计学方法和空间插值法对区域土壤盐分空间变异特征进行了研究。结果表明:14个土层中土壤盐分的均值最大的为0~5 cm土层,土壤盐分平均含量达到9.63 g/kg,最小的是20~40 cm土层,盐分平均含量仅为4.36 g/kg;24个土层中第一层(0~5 cm)土壤盐分含量属弱相关性,第四层(20~40 cm)土层属于剧烈空间自相关性;3各土层土壤盐分分布格局差异明显,含盐量1 g/kg的各土层均没有分布;含盐量1~3和3~5 g/kg两个级别随着土层深度的增加面积逐渐增大,9 g/kg的级别则面积逐渐减少。不同深度土壤层土壤盐分含量差异明显,空间变异特征各不相同,总体呈现土壤盐分表聚特征。     

黑河中游荒漠绿洲过渡带斑块植被区土壤水分与有机质空间变异特征

以黑河中游荒漠绿洲过渡带斑块植被区土壤为研究对象,对土壤含水量与土壤有机质含量空间变异特征及两者相关性进行研究,并对土壤含水量和土壤有机质含量的空间变异函数模型进行拟合。结果表明:(1)20~40 cm土层的土壤含水量空间变异性最为强烈,C_V=1.780;而40~60 cm土层的土壤有机质含量空间变异性最为强烈,C_V=0.561。(2)0~120 cm土层的土壤含水量空间变异函数理论模型均为指数模型;0~60 cm土层的土壤有机质含量空间变异函数理论模型为纯块金模型;而60~120 cm土层的土壤有机质含量空间变异函数理论模型为指数模型和球状模型。(3)土壤含水量和土壤有机质含量均随土层深度的增加而相应的增加,且二者之间呈显著对数相关关系,R~2=0.9597。     

荒漠绿洲过渡带土壤饱和导水率的空间变异特征

土壤饱和导水率(saturated hydraulic conductivity,Ks)是影响土壤水文过程的重要参数,反映了土壤的入渗性能与持水能力。为探究荒漠绿洲过渡带土壤Ks的空间分布特征及影响因素,基于网格法(2 km×2 km)在黑河中游荒漠绿洲过渡带不同景观类型布设27个样点,获取0—30 cm土层基本物理性质,并利用Hood-IL 2700入渗仪测定土壤Ks。采用经典统计学和地统计结合的方法分析土壤Ks空间分布特征及其影响因素,建立Ks的土壤传递函数。结果表明:(1)土壤Ks变异系数为1.21,属强变异,Ks和土壤水分(SW)、有机质、黏粒(clay)、粉粒含量呈极显著负相关(P0.01),与容重(ρ_b)、砂粒含量呈极显著正相关(P0.01)。(2)土壤水分半变异函数最佳拟合模型为指数模型,容重、黏粒含量均为球状模型,容重、土壤水分和黏粒的最佳采样距离分别为0.38～0.77,1.86～3.72,1.41～2.83 km。(3)建立的传递函数为log Ks=-2.914+2.772ρ_b-0.09SW+0.068clay,容重、土壤水分和黏粒含量可作为模拟区域饱和导水率空间分布状况的预测变量。研究结果为荒漠绿洲过渡带土壤水分运移及模拟提供重要的数据支撑。     

高寒草甸典型小流域雨后土壤水分空间变异特征

利用地统计学的Kriging空间内插法研究寒区典型小流域雨后土壤水分空间变异及分布情况;分析了0～50 cm土壤层的平均土壤水分与剖面土壤水分的空间分布特征。结果表明：0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm和40～50 cm五层土壤水分和流域平均土壤水分最佳拟合模型为球状模型;在小流域尺度范围内,五层土壤水分具有中等空间变异性,其块金系数为43.7%、58.9%、53.0%、71.6%和68.1%,流域平均土壤水分的块金系数为38.4%,0～10 cm1、0～20 cm、20～30cm三层土壤水分相关度明显小于30～40 cm和40～50 cm两土层土壤水分,说明表层土壤水分受降雨因素干扰明显,而深层土壤含水量相关性比较稳定。通过分析,得出雨后流域土壤水分空间分布主要受水分入渗、地形、植被覆盖、海拔等因素的影响。利用半方差函数分析得出流域土壤水分的有效变程在938～1469 m之间,40～50 cm土层土壤水分变程最大,为1469 m;10～20 cm土层土壤水分变程最小为938 m。通过确定半方差函数、比较变量的空间变异性及空间变异程度,得出在小流域内土壤水分半方差函数模型总体上拟合效果较好。     

黄土高原水蚀风蚀交错带小流域土壤矿质氮空间变异性

为探明小流域土壤养分特性空间变异规律及其与环境因子的关系,以非均匀取样方法测定了黄土高原水蚀风蚀交错带小流域土壤表层（0～10、10～20、20～40 cm）的硝态氮和铵态氮,采用经典统计和地统计学方法分析了其空间分布特征及变异结构。结果表明：土地利用空间配置成混合利用结构拦截和减少径流侵蚀,形成了土壤矿质氮坡面斑块镶嵌格局。小流域内硝态氮和铵态氮呈中等的空间变异和自相关性,其变异性由土壤系统内部因素包括土壤质地、矿物、成土过程、地形特征和人类活动造成的外部因素包括施肥和耕作等共同控制。建立了土壤矿质氮多元回归预测模型,各回归模型的自变量不同,表明不同土层硝态氮和铵态氮的变异受不同环境因子控制。分析认为合理配置土地利用形成斑块状结构和增加养分投入可以改善研究区土壤质量。     

退化石灰岩红壤区四种人工林旱季土壤水分的空间变异

采用地统计学的方法,研究了江西修水退化石灰岩红壤区四种人工林在高温干旱季节土壤水分空间变异规律及其分布格局。结果表明:(1)不同类型人工林的土壤水分表现出不同的空间变异性。枫香纯林土壤水分的结构方差比为0·551,梾木×香椿混交林为0·730均介于0·25～0·75之间,表现出中等程度的空间相关性;青桐×桤木混交林的为0·841,香椿纯林的为0·934,均大于0·75,表现出强烈的空间相关性。(2)梾木×香椿、青桐×桤木混交林土壤水分在水平方向和垂直方向上空间变异程度比枫香纯林、香椿纯林低混交林土壤水分的分布更均匀。(3)0～10cm层土壤含水量的变异程度较10～20cm土层和20～40cm土层大,即随土层深度增加土壤水分分布趋于均匀。     

土壤水分扩散率单一参数模型空间变异及尺度效应的多重分形

在试验的基础上,建立了杨凌及其周边地区0~20 cm土层和20~40 cm土层非饱和土壤水分扩散率的单一参数模型,并运用统计学原理和多重分形方法对不同土层单一参数模型中参数S的空间变异规律和尺度效应进行了分析。结果表明:0~20 cm土层和20~40 cm土层参数S都属于中等变异程度;0~20 cm土层和20~40 cm土层参数S的空间分布格局的多重分形特征都比较明显,但0~20 cm土层参数S在空间上的变化更加复杂;0~20 cm土层和20~40 cm土层参数S的多重分形谱的宽度分别为0.2667和0.2158,都呈现不同程度的左偏,说明不同土层参数S的空间变异性比较强,且都主要是由高值分布引起的。多重分形分析能够揭示出研究区域内不同土层参数S分布的较多局部信息。     

苏打盐碱化土壤pH与团聚体中球囊霉素相关土壤蛋白含量的关系

球囊霉素相关土壤蛋白(Glomalin-related soil protein,GRSP)在土壤团聚体形成中起重要作用,与土壤团聚体稳定性正相关。土壤盐碱化破坏土壤结构,降低土壤中GRSP含量,但影响多大尺寸团聚体GRSP含量并不清楚。本文采集45个松嫩盐碱化草地土壤样品,通过干筛法分离出直径0.25、0.25~1和1~2 mm 3种不同粒级团聚体,采用Bradford法测定土壤中GRSP含量,并测定土壤盐碱化指标,经Pearson相关分析和前向选择变量多元线性回归分析,结果显示:土壤pH显著影响各粒级团聚体总球囊霉素相关土壤蛋白(T-GRSP)含量和难提取球囊霉素相关土壤蛋白(DE-GRSP)含量,二者存在显著负相关关系,特别是0.25~1 mm粒级团聚体DE-GRSP含量与土壤pH存在极显著负相关关系,可解释22.3%的DE-GRSP含量变化。土壤pH、电导率、碱解氮和有效磷对各粒级团聚体易提取球囊霉素相关土壤蛋白(EE-GRSP)影响不显著。结果表明土壤苏打盐碱化影响0.25~1 mm团粒结构中较稳定的DE-GRSP含量,可能对土壤团聚体胶联和土壤碳存储产生负影响。     

粗质地土壤坡度和前期含水量对土壤侵蚀的影响

利用野外模拟降雨试验,研究了粗质地土壤裸地和苜蓿地在不同坡度(5°,15°,25°)、不同前期含水量(低、中、高)条件下坡面降雨产流、产沙的过程及其特征,以此探究该区退耕还草效益。结果表明:3种坡度条件下裸地和苜蓿地的产流过程在不同前期含水量下均为先增大后趋于稳定,不同坡度之间的径流量差异不显著,但泥沙流失量随着坡度的增大而显著增加,在降雨过程中先增大达到峰值趋于稳定波动,裸地的波动幅度大于苜蓿地。2种处理的前期含水量对径流量以及平均入渗率的影响均达显著水平,裸地在相同的坡度下,前期含水量由低水平增加到中水平、低水平增加到高水平,径流量分别增加38.2%~52.8%,39.7%~42.8%,苜蓿地径流量分别增加27.3%~77.8%,45.5%~91.1%。坡度对泥沙流失量及含沙率影响显著,在相同的前期含水量下,裸地由5°增加到15°,15°增加到25°的泥沙流失量分别增加96.3%~268.7%,6.9%~40.3%,苜蓿地的泥沙流失量分别增加81.1%~384.2%,61.7%~169.9%。在相同坡度和前期含水量下,苜蓿地的径流量和泥沙流失量均显著低于裸地。研究结果表明粗质地土壤前期含水量和坡度显著影响坡地土壤侵蚀过程和总量,植被不但因为冠层拦截而减少径流,而且因为耗水量增加,降低了土壤前期含水量而减水减沙。     

Lead Bioavailability in Soil and Soil Components

Water, Air, & Soil Pollution - The use of enhanced-flushing technologies has emerged as a promising technique for the remediation of sites contaminated with immiscible liquids. An important...     

Soil Health and Soil Fertility Assessment by the Haney Soil Health Test in an Agricultural Soil in West Tennessee

The Haney Soil Health Test (HSHT) is a recent approach to quantify soil health by focusing mostly on soil biology. It uses a new extractant (H3A) for the extraction of plant available nutrients, a new method of soil respiration measurement (24-hr CO₂ burst) using Solvita® gel system, and a new approach in determining bioavailable carbon (C) and nitrogen (N) namely water extractable organic C (WEOC) and water extractable organic N (WEON). A soil health score is calculated by combining Solvita® respiration, WEOC, and WEON data. The objective of this study was to test the feasibility of HSHT to detect the management-induced changes in soil nutrient levels and soil health in the production systems of west Tennessee. We tested soils collected from a cover crop field trial established in 2013 on a no-till corn (Zea mays L.) – soybean [Glycine max (L.) Merr.] rotation. Compared to Mehlich-1 and Mehlich-3, H3A extracted the lowest amount of soil extractable phosphorus, potassium, calcium and magnesium. Neither the soil health score nor its component parameters showed significant differences between cover crop treatments and the control. In addition, the Solvita® CO₂ data did not provide a reliable estimation of potentially mineralizable N. Overall, the HSHT did not detect differences in soil health due to cover cropping in west Tennessee. We conclude that HSHT, though a promising concept due to its focus on linking soil biology with soil fertility and soil health, may need extensive field evaluation and refinement in contrasting soils and climates across the US.     

土壤改良剂对黄绵土持水性能的改良效应研究

通过室内土柱培养,研究了PAM、沃特保水剂、β-环糊精、腐殖酸对黄绵土持水性能的改良效果.结果表明,不同改良剂在不同浓度下的土壤水分特征不同,但都符合土壤含水量与土壤吸力之间的关系式;在浓度0.05%～0.4%时,在同一改良剂处理下a值的大小变化规律是随浓度的增加而增大,即:0.4%>0.2%>0.1%>0.05%>CK;在同一浓度下,不同改良剂在培养3周和2个月时,不同改良剂处理下的a值的大小为PAM>沃特保水剂>β-环糊精>腐殖酸;在培养4个月后,在浓度＜0.2%时,a值的大小变化规律为:PAM>沃特保水剂>β-环糊精>腐殖酸;在浓度0.2%～0.4%时,a值的大小变化规律为:PAM>沃特保水剂>腐殖酸>β-环糊精.     

黑土区土壤剖面水分动态变化研究

通过对2007年5-9月作物生长季内农Ikt黑土土壤剖面水分含量的监测,分析了黑土区土壤剖面水分分布特征,季节性动态变化和变异系数.结果表明,在观测期内农田黑土水分在剖面上随土层深度的增加呈现出先增加,再减少,后增加的趋势;土壤剖面各土层土壤水分含量随时间的变化表现为先减小,后增加,再减小的波浪式,这与降雨量的季节性分布和作物生长发育密切相关;在观测期内没有发现激变层,土壤水分变异系数的最大值出现于0-10 cm,随着土层深度的增加变异系数呈减小的趋势.     

盐碱地稻田旱作后土壤肥力变化及其对作物生长的影响

研究了盐碱地稻田旱作后土壤肥力变化及其对作物生长的影响。结果表明,滨海滩涂盐碱地在水田改旱后土壤盐分呈现上升趋势,而土壤pH呈现下降趋势;不同培肥方法对水田改旱后土壤盐分、pH、土壤速效养分及有机质的影响作用不同,石膏处理能明显降低土壤pH值;绿肥处理能增加土壤速效养分和有机质含量;有机肥能抑制和延缓土壤盐分上升、降低土壤pH值、明显增加土壤速效养分和有机质含量,最终促进作物生长,增加作物产量。     

Bare Soil Reflectance to Characterize Variability in Soil Properties

Remote sensing allows for the rapid and inexpensive acquisition of soil reflectance data. Knowing what soil parameters have the greatest influence on bare soil imagery will facilitate better use of remote sensing for precision crop management. The objectives of this study were (i) to determine measured soil properties that are most influential on remotely sensed bare soil reflectance and (ii) to select which spectral band or combination of spectral bands is best for describing individual soil properties. This study was conducted on three study sites located in northeastern Colorado. All sites were in irrigated continuous corn (Zea mays L.) cropping systems. Remotely sensed imagery was acquired by aircraft prior to planting. Soil samples were collected and analyzed for bulk density, soil color (moist and dry), organic matter, organic carbon, soil texture, and cone index. Principal component analysis (PCA) was performed for the green, red, and near-infrared (NIR) bands of the imagery. Least-squares regression analysis was used for analyzing relationships between remote sensing data and soil data. Across study sites, the first principal components of the green, red, and NIR bands were found to have significant statistical relationships with organic carbon and sand, silt, and clay fractions. Individual spectral bands explained a significant portion of the variability in soil moisture, moist soil color, dry soil color, organic carbon, sand, silt, and clay. Results from this study support the use of remote sensing for assessment of soil variability.     

黄土与紫色土坡面侵蚀特征对比试验研究

采用人工模拟降雨试验,在相同试验条件下对黄土和紫色土坡面产流及产沙特征进行了对比研究.研究结果表明,黄土坡面属于超渗产流,坡面发育有较深的侵蚀沟;紫色土属于蓄满产流,坡面沟道不发育或发育微弱,且在相同条件下黄土坡面侵蚀量远大于紫色土坡面的侵蚀量.对比试验表明,在实施水保措施时,应结合土壤的结构和侵蚀特征选择适当的方案,以达到理想的防治效果.     

盐碱地土壤微生物生态特性研究进展

盐碱土遍布于全球100多国家,面积高达1×109 hm^2,作为重要的后备土地资源,将其合理的开发利用是目前的热点问题。盐碱土壤中蕴藏着丰富的微生物资源,微生物对土壤物质组分、理化性质和微环境表现出高度的响应特性,通过对土壤微生物进行系统、深入研究有助于揭示盐碱土的生物过程机制。本文回顾了国内外关于盐碱土特定环境中的微生物进展,从土壤微生物多样性分布格局、土壤改良过程中微生物群落变化、功能性微生物土壤修复机制及资源利用等角度进行综述,以期为盐碱土微生物生态功能研究提供借鉴。