基于土地利用和覆被变化的黄河三角洲土壤质量预警研究

该文通过1987和2002年黄河三角洲土地利用和覆被变化与土壤肥力变化的对比分析，探讨土地利用和覆被变化对土壤肥力的影响。研究结果表明：土地利用和覆被变化对土壤肥力变化有直接影响，耕地转为林草地、建设用地、盐荒地和沙地，土壤肥力均有下降趋势；林草地转为滩涂的土壤肥力明显下降，转为盐荒地的略有下降；沙地转为耕地的土壤肥力明显提高，转为林草地有下降趋势，转为盐荒地的略有提高或不变；盐荒地转为耕地的土壤肥力有较大的提高，转为林草地的保持不变或稍有下降，转为沙地的稍有提高，转为建设用地的略微下降；滩涂转为盐荒地的土壤肥力保持不变或略微下降，转为林草地的稍有提高。     

荆门市耕地不同利用方式土壤质量综合评价

为研究江汉平原荆门地区耕地不同利用方式土壤质量，以水田（水稻田、油稻田、麦稻田）、旱地土壤为研究对象，测定土壤有机质、全量氮磷钾硫、速效磷钾和重金属As、Cd、Cr、Hg、Ni、Pb等15个指标，采用因子分析确定权重并以间距法进行肥力综合评价，以内梅罗综合指数法进行土壤环境综合评价，两者叠加构造矩阵进行土壤质量综合评价。结果表明：耕地土壤肥力总体较好，土壤肥力综合指数为4.45，以二等和三等为主，各养分指标含量中等及以上均超过60%，不同耕地利用方式土壤肥力不同，以油稻田最高，麦稻田次之，水稻田和旱地最低；耕地土壤环境质量较好，以清洁为主，不同耕地利用方式土壤环境不同，油稻田和麦稻田无轻度及以上污染，旱地有1.25%轻度污染，水田有1.27%中度污染，主要污染贡献为Cd和Hg。综合评价显示研究区耕地土壤质量较好，中等以上耕地占比98.93%，且以油稻田和麦稻田中等以上占比最高。     

呼伦贝尔市岭东黑土区耕地土壤肥力的演化

本研究结合全国耕地地力调查与质量评价项目的实施,利用“3S”技术对呼伦贝尔市岭东黑土区的68.11万公顷耕地进行了系统调查。根据1980～1982年全国第二次土壤普查927个土壤农化样点,与2002～2003年全国耕地地力调查与质量评价项目的1007个农化样点的同位对比资料,对该地区土壤的肥力现状进行了系统的分析。结果表明,该地区的耕地土壤肥力退化明显,其中土壤有机质、全氮、碱解氮和速效钾下降幅度较大,20年间分别下降了15.52g/kg、0.813.g/kg、27.7.mg/kg、64.3.mg/kg,下降幅度分别为25.38%、26.3%、12.93%和27.35%。只有土壤速效磷表现明显上升趋势,增长幅度达105.83%,这与多年大量施用磷肥有关,说明人类的生产活动对土壤肥力的变化有重大影响,通过合理有效地补充土壤养分是能够调节土壤养分平衡的。     

基于县域耕地资源管理信息系统的土壤综合肥力评价

应用ArcGIS 9.3,MapGIS 6.7和县域耕地资源管理信息系统,综合运用层次分析法、模糊数学法,将临泽县土壤图、土地利用现状图、行政区划图叠加求交生成评价单元图,进一步采用层次分析法确定土壤肥力评价因子的权重,对评价指标建立相应的隶属函数,通过计算其隶属度,求得每个评价单元的土壤肥力综合指标值,并依据综合值确定了土壤肥力等级及其面积。结果表明:临泽县土壤综合肥力较高的区域占临泽县耕地总面积的46.51%;土壤综合肥力中等区域占18.54%;土壤综合肥力一般区域占14.17%;土壤综合肥力较差区域占20.68%。利用县域耕地资源管理信息系统与GIS可以快速科学地对土壤肥力进行科学评价,与传统的评价方法相比,可以节约大量的人力、财力和物力。     

珠三角丘陵区耕地质量综合评价及指标权重敏感性分析

快速工业化和城市化给珠三角地区的耕地造成一系列土壤环境污染问题,合理评价这些区域耕地质量对指导耕地的有效利用和保护以及实现耕地数量-质量综合平衡与管理具有重要意义。目前耕地质量评价中,较少考虑土壤污染因素,并且缺乏对指标的权重敏感性分析验证评价结果的可靠性。因此该文以珠三角土壤受污染区之一的增城区为例,综合考虑土壤肥力因素以及土壤环境评价指标,从土壤理化性质、农业生产条件、区位条件、土壤环境4个方面构建耕地质量综合评价指标体系,分析增城区耕地质量总体特征及空间布局与行政区域分布规律,在此基础上基于OAT(one-at-a-time)法来评估各指标权重的不确定性对评价结果的影响程度。结果表明:增城区耕地整体质量较高但优质耕地较少。在耕地质量综合评价中融入土壤污染因素,并对其进行微观定量分析,使得评价体系更全面。不同指标权重变化对耕地质量变化率影响的空间差异较大;对于同一指标,权重增加或减少的值相同时,其对耕地质量评价结果的敏感性相同。最大的MACR(mean absolute change rate)值3.558 2%远低于相应的权重变化率30%,表明评价结果总体相对稳定,该文初始确定的权重是合理的。该研究有助于国土相关部门更好地掌握土壤受污染区域的耕地质量,在空间多准则决策中减少不确定性影响。     

基于重金属污染的太原市小店污灌区土壤综合肥力质量评价

为了解太原市小店污灌区的土壤肥力质量,应用土壤重金属综合污染指数法将污灌区采样点分为3个区域,并按分区分别采用主成分分析法选取前两个主成分的6项理化性质作为评价指标,确定其相应权重系数,应用土壤肥力综合评价指标法定量评价分区土壤肥力质量。结果显示:污灌区土壤污染以安全等级为主,土壤肥力质量状况总体较好;北部地区土壤碱解氮和有效磷含量偏低,阳离子交换量尤其低;西南部地区除阳离子交换量偏低之外各项指标都属上等水平,土壤肥力质量良好;中部地区阳离子交换量和有效磷含量偏低。对3个区域而言,有机质均为重要的土壤肥力质量评价因子,土壤阳离子交换量与有效磷是土壤肥力质量的主要限制因子。3个区域均属一级土壤肥力水平,但不同区域的土壤肥力质量存在差异,污灌区西南部土壤肥力质量总体优于中部及北部地区,其中北部地区土壤肥力综合评价指标值最低。该结果可为污灌区土壤的精准施肥及科学管理提供参考依据。     

青海省互助县10年耕地土壤养分状况、变化趋势及肥力评价

为了研究青海省互助县2007—2016年10年间耕地土壤理化性质以及土壤肥力状况的变化,将4 176个土壤样点的基本理化指标根据乡镇进行分析比较,采用模糊综合评价的方法对土壤肥力进行评价,以期为当地耕地的合理利用提供科学依据。结果表明:(1)互助县的耕地土壤养分状况整体较好,单个指标质量等级均在前三级。(2)由于长期使用酸性复合肥,耕地酸碱度降低5.20%; 长期耕种导致耕地肥力消耗,消耗的元素不及时补充,使得SOM含量降低9.69%; TK降低32.02%; 土壤碳氮比降低27.28%。(3)互助县耕地土壤的肥力情况呈现西南低,东北高的趋势。土壤综合肥力指数上升了5.77%,主要是氮、磷元素升高引起,存在环境污染的风险。因此在后续的耕作过程中,应注重有机肥和钾肥的添加,秸秆还田,蚕豆与其他作物轮作,少施或不施磷肥,降低环境污染风险,确保耕作环境良好,作物可持续生长。     

近30年川中丘陵区不同土地利用方式土壤碳氮磷生态化学计量特征变化

基于1981年第二次土壤普查数据和2012年实地采样数据,分析了紫色丘陵区1981—2012年不同土地利用方式下表层土壤碳氮磷含量及生态化学计量特征变化。结果表明:研究区近30年来土壤碳、氮含量增幅分别为109.98%、27.27%,磷含量基本稳定。1981年土壤C︰N︰P比为7.28︰1︰1,2012年C︰N︰P比为16.41︰1.37︰1。各土地利用方式土壤碳、氮含量均有不同程度提升,尤以林草地、园地提升最为明显;水田、旱地、园地土壤磷含量基本稳定而林草地下降明显;土壤C/N、C/P、N/P均有提升。30年来表层土壤碳储量明显增加,氮储量基本稳定而磷储量有所下降。     

广西喀斯特地区荒草地垦田的土壤肥力变化

在广西壮族自治区喀斯特地区,生态移民工程的实施致使荒草地开垦数量大幅度增加,土地的开垦必然会影响土壤的肥力质量。选择广西环江县开垦30 a,15 a玉米地及荒草地土壤为研究对象,基于空间代替时间的理论,探讨了喀斯特地区荒草地开垦对土壤肥力质量的影响。在利用相关系数确定评价因子权重,隶属度函数因子归一化,土壤质量综合评分法确定土壤肥力质量分值的基础上,运用Markov法对土壤肥力质量动态变化进行了评价。结果表明,荒草地开垦种植玉米后,0-100 cm土层的土壤肥力质量均有下降;相比15 a玉米地,30 a玉米地土壤肥力质量退化程度较低,土壤肥力质量相对较好;土壤肥力质量退化与土壤深度有关,随着深度的增加退化程度减弱;人为活动的干扰使开垦初期土壤肥力质量退化严重,但是随着开垦时间的延长土壤肥力质量有所恢复。     

辽西褐土区设施土壤交换性养分累积规律研究

本文自辽宁省西部朝阳地区旱地土壤及设施栽培土壤采集耕层土壤样品,分析了褐土区旱地改为设施栽培后土壤pH、电导率、有机质、速效养分及交换性养分含量的变化。研究结果表明:1)朝阳褐土地区旱地变为设施种植蔬菜后,耕层土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量、土壤电导率均显著增加,土壤pH值则由偏碱性显著下降至中性及微酸性;2)设施土壤交换性盐基总量显著增加,较旱地土壤提高了11.37%,其中设施土壤的交换性Mg~(2+)、K~+含量分别是旱地土壤的1.89倍和2.77倍,均显著增加;土壤交换性Ca~(2+)的含量无显著变化。3)设施土壤中交换性Mg~(2+)和K~+占交换性盐基总量的比例显著高于邻近的旱地土壤,交换性Ca~(2+)的比例则显著低于旱地;设施土壤Ca/K、Mg/K、Ca/Mg比值较旱地土壤均显著下降,其中设施土壤的平均Mg/K比值已低于2,土壤缺Mg现象应得到重视。在设施土壤养分管理过程中,应充分考虑交换性养分的数量及其比例关系。     

农业开垦对中国土壤有机碳的影响

以中国土种志资料为基础,分析了耕地和非耕地表层土壤有机碳含量的变异性,以及各大区域土壤有机碳含量在耕地和非耕地、水田和旱地之间的差异;同时结合非耕地有机碳含量和耕地面积数据,估算了由于耕地的开垦而导致的土壤表层有机碳贮量的变化。结果表明,耕地土壤有机碳含量的变异性小于非耕地,水田小于旱地;耕地土壤有机碳含量明显低于非耕地土壤,平均减少了51.5%,水田却明显高于旱地;水田和旱地的开垦分别导致土壤表层有机碳贮量减少了0.67,3.63 Pg,共计4.3 Pg。最后还分析了土壤有机碳库减少量的空间分布格局,探讨了东北和华北这两大区域土壤有机碳贮量下降程度最大的原因,是由于黑土、黑钙土、暗棕壤等富含有机碳的草原草甸和湿地土壤大量开垦以及耕作管理措施粗放所致。     

25年来两类植蔗土壤肥力演变及原因分析——以云南陇川农场为例

通过对2007年农场土壤养分调查和1983年土壤普查资料的比较,研究了25年连续种植甘蔗后两类植蔗土壤肥力的演变及原因。结果表明:25年来旱地和水田土壤的有机质分别减少了12.65%和25%;全N旱地的变化不大,水田比1983年减少了1.42%;碱解N旱地增加了1.53%,水田减少了22.65%;速效P旱地和水田都比1983年有所增加,增加幅度为旱地大于水田,其中旱地和水田分别增加了95.02%和6.02%;速效K旱地比1983年增加了26.36%,但水田减少了47.28%。结合糖厂历史单产、产糖率和农场蔗叶还田的情况,研究得出蔗叶还田能够持续培肥蔗区土壤养分,是蔗区甘蔗持续高产的主要原因。     

基于遥感的2000－2009年三江平原北部耕地变化特征分析

该文以三江平原北部为研究区,基于遥感数据分析2000-2009年该区域耕地变化特征,旨在为土地整治、农田水利工程建设等耕地资源开发利用提供依据。结果显示:耕地面积由214.31增加至285.10万hm2,垦殖率升至67.3%,新增耕地主要为旱地;共有73.64万hm2土地被垦殖为耕地,主要来源为沼泽地、林地和草地,而同期退耕面积仅为2.84万hm2;58.67万hm2旱地转换为水田,9.06万hm2水田转换为旱地;水田呈现出集中分布的格局,占耕地总面积的比重升至30.10%;位于研究区东部北部的县市耕地增加较多,而位于西部南部的县市耕地增加的较少;今后该区域在农业发展特别是农田水利建设过程中,应加强水土资源优化配置研究,并主要通过土地整治来增加有效耕地面积。     

近30年中国主要农田土壤pH时空演变及其驱动因素

  【目的】  研究中国农田土壤pH时空变化特征及其主要的驱动因素,为土壤酸化阻控、土壤质量提升和土地可持续利用提供理论基础。  【方法】  基于农业农村部布置在全国主要农田区域的耕地质量监测点数据 (950个),分析旱地、水旱轮作、水田等不同土地利用类型下土壤pH时空变化特征,并利用提升回归树模型探究影响土壤pH变化的主要驱动因素。  【结果】  就全国而言,土壤pH及其变异系数表现为旱地 (6.74 ± 1.19和17.63%) > 水旱轮作 (6.54 ± 0.93和14.26%) > 水田 (5.80 ± 0.81和13.95%),其中华南地区农田土壤pH表现为水田 (5.74 ± 0.79) 大于水旱轮作 (5.47 ± 0.56) 和旱地 (5.45 ± 0.91)。从监测初期 (Ⅰ阶段,1988—2000) 到监测中期 (Ⅱ阶段,2001—2010),旱地和水田土壤pH整体上随时间呈降低趋势,下降速率分别为0.065和0.054/年 (P < 0.01),而水旱轮作土壤pH无显著变化;从Ⅱ到Ⅲ阶段 (2001—2018),旱地和水旱轮作土壤pH整体上随时间呈上升趋势,上升速率分别为0.022和0.016/年 (P < 0.05),而水田土壤pH无显著变化。东北、华北、西南、长江中下游地区的旱地土壤pH随时间均呈线性下降趋势 (P < 0.05),而华南地区从Ⅱ到Ⅲ阶段呈线性上升趋势 (P < 0.01);西南、长江中游和华南地区水田土壤pH从Ⅰ到Ⅲ阶段呈线性下降趋势 (P < 0.01),而东北、西南和长江下游地区pH从Ⅱ到Ⅲ阶段呈上升趋势 (P < 0.01);西南地区水旱轮作土壤pH从Ⅰ到Ⅲ阶段呈线性下降趋势 (P < 0.01),而华北、长江下游和华南地区pH从Ⅱ到Ⅲ阶段呈上升趋势 (P < 0.05)。通过Pearson和提升回归树分析发现,年均降雨量是造成土壤pH空间尺度上差异的最主要因素,其次是土壤质地、容重和有机质含量。此外,在旱地土壤上长期的氮肥投入和在水田和水旱轮作土壤上钾肥的投入对pH变化的影响较大。  【结论】  整体而言,我国旱地和水田土壤pH从监测初期到中期呈快速下降趋势,而旱地和水旱轮作土壤pH从监测中期到2018年呈缓慢增加趋势。东北地区的旱地土壤pH呈持续下降趋势,需要引起重视。氮肥在旱地和钾肥在水田上的施用导致土壤pH的降低,今后应优化水肥运筹,通过改善土壤容重和有机质进而有效调控土壤pH。     

我国不同地区土壤养分的差异及变化趋势

对我国东北、西北、华北、西南、中南和华东地区农田的190个土壤质量监测点20多年来的土壤养分观测数据进行区域统计分析,结果表明,中南、华北区耕层土壤有机质含量在1986～1997年有显著的上升趋势,华东、东北区有下降趋势,西北、西南区基本稳定;1998～2006年各区变化不大,基本平稳.全氮、碱解氮与有机质含量变化存在显著相关关系,变化趋势也基本一致.20年来不同地区耕层土壤有效磷含量各区域均稳中有升.1986～1997年除西北耕层土壤速效钾含量有一定的下降趋势外,其他区域基本稳定;1998～2006年,土壤速效钾的平均含量变化也不大.总之,不同地区的土壤有效磷呈稳中有升的趋势,其它土壤养分指标不同地区存在一定的差异.     

农业开垦对中国土壤有机碳的影响

以中国土种志资料为基础,分析了耕地和非耕地表层土壤有机碳含量的变异性,以及各大区域土壤有机碳含量在耕地和非耕地、水田和旱地之间的差异;同时结合非耕地有机碳含量和耕地面积数据,估算了由于耕地的开垦而导致的土壤表层有机碳贮量的变化。结果表明,耕地土壤有机碳含量的变异性小于非耕地,水田小于旱地;耕地土壤有机碳含量明显低于非耕地土壤,平均减少了51.5%,水田却明显高于旱地;水田和旱地的开垦分别导致土壤表层有机碳贮量减少了0.67,3.63 Pg,共计4.3 Pg。最后还分析了土壤有机碳库减少量的空间分布格局,探讨了东北和华北这两大区域土壤有机碳贮量下降程度最大的原因,是由于黑土、黑钙土、暗棕壤等富含有机碳的草原草甸和湿地土壤大量开垦以及耕作管理措施粗放所致。     

黄河三角洲土地利用/覆盖格局与演化分析

利用1984，1986，1991，1996年和2001年的多源遥感数据，结合GIS空间数据和野外考察资料等，对1984年东营市建市17年来黄河三角洲土地利用／覆盖格局和动态演变规律进行分析。1984年以来，黄河三角洲陆地面积总体上在不断增加。土地利用／覆盖类型以旱地和未利用地为主，旱地的面积有较大的减少，而未利用地的面积变化不大，略有增加。在各个不同的时段内，土地利用／覆盖变化的面积都占1／3左右。在土地利用／覆盖变化类型中，未利用地与耕地之间的双向转换非常频繁，是最重要的两种变化类型，由于次生盐渍化的原因，耕地退化为未利用地在1986年后都占据首位；未利用地与灌草地、灌草地与耕地之间相互转化所占比例也较大。     

华北集约化农区耕地土壤肥力时空演变特征——以河北省曲周县为例

科学准确地进行耕地土壤肥力评价以及揭示其时空演化特征,对于指导农业生产与耕地资源可持续利用具有重要意义。本文以华北集约化农区典型县域河北省曲周县为研究区,基于耕地土壤样点测试数据和耕地利用数据,综合运用模糊综合评价和地统计学方法,以耕地利用图斑为评价单元对耕地土壤肥力进行评价,并揭示耕地土壤肥力的时空演变特征。结果表明：2000-2018年研究区耕地土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾平均含量均有所增加,pH有所降低,且均受到结构性因素和随机性因素的共同影响;2000-2018年研究区耕地土壤肥力指数均值由0.25增长为0.54,增长率为116.00%,耕地土壤肥力由较低水平转变为中等水平,且总体变异程度和空间自相关程度均处于中等水平;2000年和2018年耕地土壤肥力等级分别以Ⅱ级和Ⅲ级为主,为总面积的83.92%和50.43%,广泛分布于除侯村镇和依庄乡之外的各个乡镇;2000-2018年研究区耕地土壤肥力Ⅰ级和Ⅱ级面积减少,Ⅲ级、Ⅳ级和Ⅴ级面积有所增加,Ⅱ级转出面积和轻度增加的面积最大,但最高等级和高度增加的耕地面积相对较小,其面积比重分别为1.86%和3.34%。因此,曲周县土壤肥力受到自然本底特征与人为农业生产活动的共同影响,有效地平衡与协调土壤养分元素含量有助于提升耕地土壤肥力以及土地资源的可持续利用程度。     

水田化进程下挠力河流域耕地时空变化特征

以三江平原腹地挠力河流域为研究区,基于1990年、2002年、2013年3期遥感数据分析了该地区水田化进程中耕地时空变化特征,为耕地资源的利用与开发提供依据。结果表明:20多年间流域耕地呈现不稳定增长态势,旱地和水田的变化趋势与耕地综合变化趋势不完全一致;1990—2002年旱地变化幅度小,水田变化幅度大,2002—2013年旱地面积比例由44.57%下降至42.24%,水田继续保持增长趋势,但增长速度明显放缓;耕地转入上,流域耕地子类型的内部转换发生明显。旱地主要转入用地类型为未利用地、水田和林地,水田主要转入用地类型为旱地。耕地转出上,1990—2002年流域的旱地水田流出以耕地内部转换为主,2002—2013年旱地和水田的转出与1990—2002年转换趋势基本保持一致。     

东北黑土区典型县域耕地质量对耕地水田化的空间响应

[目的]耕地水田化过程对耕地质量具有至关重要的影响，明确东北黑土区耕地质量对耕地水田化的空间响应，是提升黑土耕地质量实现耕地可持续利用的重要前提。[方法]构建LESA耕地质量评价体系，采用CRITIC模型、双变量局部空间自相关模型，揭示耕地质量和耕地利用变化之间的空间响应关系。[结果](1)研究区耕地水田化现象剧烈，呈现出东部最强、西部次之、中部最弱的时空分异格局；(2)研究区耕地质量变化显著，耕地质量下降比例低于质量提升比例，表现出中部下降最高、西部下降次高、东部下降最低的时空格局；(3)研究区耕地质量对水田化的响应具有双重效应，负向响应更为敏感，整体呈现出东部耕地质量响应程度高于其他区域的空间格局。[结论]研究区耕地水田化对耕地质量具有正、负两种效应，依据效应方向进行耕地利用结构调整，是保护黑土耕地的重要途径。对于具有正向效应的区域应适度推进旱改水项目，而针对具有负向效应的区域应停止旱改水工程，积极进行水田休耕，并可适当地将其恢复为旱地。