农用地分等中作物生产潜力空间插值方法研究

采用空间插值模型进行插值,形成精度高、在空间上连续分布、符合自然分布规律的作物光温或气候生产潜力,从而提高农用地分等的科学性、准确性和实用性。该文对常用的空间插值模型进行了比较分析,并采用河南省农用地分等数据进行验证,指出克立格法初始插值结果优于其它模型的初始插值结果;同时,指出由于模型的缺陷,在山区或数据稀少地区需要对初始插值进行进一步校正,以使内插结果更加接近实际,并提出了对作物光温(气候)生产潜力初始插值结果进行修正的方法。     

基于模糊ISODATA聚类方法的农用地定级研究

针对经典模糊聚类分析中采用传递闭包法在改造模糊相似矩阵过程中存在的传递偏差问题,本文尝试采用具有动态修正聚类中心,进行局部优化算法的模糊ISODATA聚类方法,结合GIS技术,进行农用地定级研究,并以江苏省金坛市为例进行定级评价实证分析.研究结果表明,金坛市农用地划分为四个级别,Ⅰ～Ⅳ级之面积比例为42.20%:22.41%:20.35%:15.04%.与传统的采用多因素综合法计算评价单元总分值,以数轴法或总分频率曲线法进行土地级别划分的定级结果相比较,实验结果与江苏省农用地分等成果联系较为紧密,体现了较好的等、级承接关系.     

变量施肥对改善土壤养分空间差异性的综合评价

精准农业中一个非常重要的环节就是变量施肥,其核心思想是根据土壤中养分含量的多少来决定施肥量,以达到土壤养分平衡。目前通常对土壤养分情况评价的做法是分别考察每种土壤养分的变异情况,不能综合分析。因此,该文提出利用一种加权模糊聚类算法,综合评价经过变量施肥作业后土壤养分空间差异性的变化情况。通过对榆树市弓棚镇十三号村3号地未变量施肥、连续变量施肥2年和连续变量施肥5年的土壤养分进行综合分析比较,可知经过连续变量作业后土壤养分空间差异明显减小。     

泰和县耕地土壤养分空间分布及影响因素

基于泰和县耕地中获取的4 029个土壤采样数据,运用半变异分析、自相关分析、回归分析等分析方法,对泰和县土壤各养分(有机质(OM)、碱解氮(AN)、速效钾(AK)、有效磷(AP))含量因子的空间分布规律及其影响因素进行分析。结果表明:泰和县耕地土壤中OM、AP、AK、AN含量分别为4.40~58.50g/kg和1.50~62.80,12.00~352.00,29.00~341.00mg/kg,均属中等变异。4类土壤养分因子最适宜模型均为指数模型,块金效应均小于25%,表明各养分因子主要受结构性因素影响。各养分因子均显现出显著的聚集特征,其中HH聚集类型多于桥头、灌溪、冠朝等乡镇分布;LL聚集类型多于马市、万合等乡镇分布。根据相关分析与回归分析结果可知,对土壤养分含量产生影响较大的因子主要为地形、成土母质等结构性因素;交通、水利等随机性影响因素对其影响较弱。     

县级区域粮田土壤养分的空间变异性

采用传统统计和地统计相结合的方法 ,对面积约 470km2 的玉田县粮田耕层土壤养分进行了空间变异特征研究。结果表明 ,土壤N、P、K、Mn和Zn普遍缺乏 ,不同土壤养分的变异情况各不相同 ;土壤主要养分N、P、K、Mn和Zn含量的空间变异结构明显 ,在较大范围内存在着空间相关性 ,具有一定的渐变性分布规律 ,这一基本趋势对土壤养分分区管理是有利的     

基于土壤养分平衡的畜禽养殖承载力研究

为了合理控制畜禽养殖规模、有效降低畜禽养殖污染,采集江门市新会区水田、菜地、园地和林地共35个土壤样品,监测N、P养分以及Cu、Zn、As等重金属含量。基于土壤养分平衡模型,对适宜的畜禽养殖量进行了研究。结果显示,新会区土壤肥力水平较高,在35个监测点中,有29个点位土壤的全氮含量超过1.2g·kg~(-1),占比82.9%;11个镇街中,除了大泽,其余10个镇街的部分土壤存在N肥或P肥过剩,部分农用地土壤还同时出现N肥和P肥过剩;部分果园土壤出现As超标,沙堆、古井、罗坑三个镇果园土壤As超标倍数分别为1.76、0.66、0.21,古井林地、双水、司前的水田As超标倍数分别为0.31、0.15、0.082;全区现状畜禽养殖总量为125.7万头猪当量,而基于土壤养分平衡的畜禽养殖总量为27.10万头猪当量。因此,在新会区畜禽养殖污染防治工作中,除了需要大幅削减各镇的养殖规模、提高有机肥施用比例外,同时需关注畜禽粪便施用可能导致的农用地As污染风险。     

基于模糊综合分析法的农用地分等方法

针对农用地评价因素的复杂性和模糊性,而传统的多因素综合评价法在农用地分等时易对评价因素以及等别进行"硬性划分"的不足。该文以湖北省安陆市为例,首次提出将模糊综合评判法与模糊聚类分析法结合(简称模糊综合分析法),以模糊综合评判的矩阵成果作为模糊C-均值聚类分析的数据源来对划分农用地等别方法进行探讨,并将模糊综合评判法的分等结果与传统方法分等结果进行比较,得出2种方法分等结果中约有80%相同。采用安陆市各村的粮食平均播面单产对2种方法分等结果存在差异的地区进行独立检验,得到模糊综合评判法和传统方法的分等成果同播面单产的线性相关系数分别为0.87和0.82。研究结果表明:运用模糊综合分析法进行农用地分等具有可行性;将模糊综合分析法运用到农用地分等中比传统方法更能客观准确地说明土地质量的优劣程度。     

基于作物营养当量修正产量比系数法的农用地质量分等

产量比系数是农用地分等中的基础参数,由于不同地区产量比系数确定的基础不同,分等结果无法达到全国可比。为提高农用地分等结果的全国可比性,该文依据供给人体所需能量和营养的蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质、维生素等营养素在不同作物间可比这一特点,选取20种营养素指标和9种标准耕作制度规定作物,构建营养当量修正法,通过计算不同作物"营养当量"来修正产量比系数,并选取北方以小麦为基准作物的河北省曲周县土地整治项目区和南方以水稻为基准作物的江苏省宜兴市丁蜀镇作为案例进行实证,对比通过营养当量修正法和最高产量比法计算产量比系数所得出的农用地自然等的差异。研究结果显示,曲周县土地整治项目区自然等指数区间由2 060～2 896上升为2 516～3 580,等别序列由11～15等上升为13～18等;丁蜀镇自然等指数由区间由2 460～2 918下降为2 013～2 393,等别序列由13～15等下降为11～12等,2个研究区间的农用地自然等别差异扩大。该文可以为相关研究提供参考,为完善农用地质量分等体系提供借鉴。     

基于烤烟品质确定烟田的养分管理分区

探明影响烤烟品质的关键土壤养分因子,为划分不同管理分区进行精准管理提供科学依据。在平顶山地区以20 m间隔的网格法取耕层（020 cm）土样111个,测定了8种土壤养分含量;进行逐步回归分析和模糊聚类分析。结果表明,研究区内有机质、总氮、碱解氮和速效磷含量偏低,速效钾含量偏高,且各种养分的差异性均较大;所有养分均可用球状模型进行较好拟合。逐步回归显示,土壤有机质、速效磷、速效钾和阳离子交换量对烟叶品质有较大的影响;应用模糊聚类分析将研究区域划分为4个管理区,验证表明分区结果是可行的。说明土壤有机质、速效钾、速效磷和阳离子交换量是制约烟叶品质的关键土壤养分因子;利用这4种因子可以科学合理地将研究区域划分为4个分区进行烟田养分的精准管理。     

河北省农用地质量空间格局的计量地理分析

在农用地分等成果的基础上,采用GIS技术、计量地理学分析相结合的方法,对河北省农用地资源质量的空间格局进行定量研究:从河北省不同指标控制区农用地资源质量的多样性、集中度、均匀度、优势度等分布特点来看,河北省农用地质量空间格局呈现从东南到西北方向上的递变规律,即东南部平原区农用地资源质量各等别面积比例较为平衡均一,而西北部坝上地区集中程度较高;同时针对各指标控制区农用地资源质量结构提出各区土地利用的方向,为河北省农用地资源的合理利用提供科学依据;最后对影响农用地质量空间分布的气候、地形地貌等自然因素影响及人类活动的干扰作用进行分析.     

基于网格的中国耕地畜禽养殖废弃物氮负荷估算

[目的]估算网格化的中国耕地畜禽养殖废弃物氮负荷,以期准确分析中国畜禽养殖废弃物对环境的污染威胁。[方法]基于统计数据进行行政区域的畜禽养殖废弃物氮养分量的估算,并利用面积权重内插法和GIS空间分析技术进行中国耕地畜禽养殖废弃物氮负荷估算及网格化研究。[结果]网格化后的畜禽养殖废弃物耕地氮负荷基本保持了以各省区为单元数据的基本特征,不再是以行政边界为划分不同畜禽养殖废弃物氮养分负荷的依据,更接近于实际情况,并以河南省为例进行了验证。[结论]从整体空间分布角度看,2010年中国畜禽养殖废弃物氮负荷量空间分布其高值范围与低值范围的界线近似于中国400mm等降水量线。从各省域空间分布范围分析,氮负荷量高的主要集中在广东省、北京市、四川省及湖南省范围,而蒙古、新疆、西藏及青海这4个区域范围内的氮负荷量都较低。     

上海市郊旱作农田土壤养分资源状况

研究了上海市郊旱作农田土壤养分特征,结果表明：自80年代以来经过近20年的土壤耕作演替,上海市郊蔬菜、瓜果旱作土壤总体养分状况表现为有机质、氮素、磷素和钾素含量均很丰富。土壤氮、磷养分积累明显,较80年代第二次土壤普查有大幅度增加,一方面施用过多肥料造成浪费,另一方面带来潜在的非点源污染,对周围的环境造成威胁。各区域由于受土壤质地、土壤类型、气候条件、作物种类、耕作方式等不同土壤养分有所差异。不同耕作方式对农田土壤养分的含量影响较大,其水平高低依次为：大棚土壤、露天菜地土壤、传统自留地土壤。大棚瓜、菜地土壤有酸化趋势,菜园土壤有效磷含量远高于稻麦田土壤,这主要和施肥水平有关。     

畜禽粪便中磷释放运移特征

随着畜禽粪便农田施用量的增加,畜禽粪便中磷流失也越来越引起人们的重视。采用取样分析和室内土柱模拟的方法,研究了猪粪和鸡粪中磷在水、0.5mol·L^-1NaHCO3和土体中的释放运移特点。结果表明,猪粪经H2O和NaHCO3连续提取后,H2O提取液中无机磷（P）i占猪粪全磷（TP）的21.58%,NaHCO3提取液中Pi占猪粪TP的28.92%;鸡粪经H2O和NaHCO3连续提取后,H2O提取液中Pi占鸡粪TP的18.09%,NaHCO3提取液中Pi占鸡粪TP的17.88%;施用猪粪和鸡粪处理土柱淋溶液中水溶性总磷（TDP）、水溶性无机磷（DRP）和水溶性有机磷（DOP）浓度均随着淋溶次数的增加呈先上升后降低的趋势,施用猪粪处理磷释放速率比施用鸡粪处理快;大量施用猪粪和鸡粪后,0～30cm土体中土壤全磷（TP）和0～60cm土体中土壤速效磷（Olsen-P）的含量显著增加。     

广西和福建两省荔枝园土壤养分吸附特性

应用土壤养分状况系统研究法(ASI)对广西和福建两省荔枝主产区荔枝园土壤的养分吸附能力进行系统研究。结果显示:(1)广西贵港市土壤对P的吸附率平均为44.3%,K为43.6%,B为19.5%,Zn为18.7%,S为2.1%;玉林市P为50.0%,K为33.2%,B为32.1%,Zn为20.5%,S为6.1%;钦州市P为51.4%,K为22.2%,B为17.7%,Zn为22.5%,S为36.2%。可见,贵港市和玉林市土壤对养分的吸附能力大小均为P>K>B>Zn>S,而钦州市为P>S>Zn>K>B。(2)广西荔枝园土壤对P的吸附率平均为49.5%,K为30.2%,S为18.9%,B为22.6%,Zn为21.1%;而福建P为30.4%,K为23.4%,B为18.5%,S为15.6%,Zn为21.0%。可见,两省荔枝园土壤对磷的吸附均很强(两省荔枝园土壤均属铁铝土,而铁铝氧化物含量丰富),而对钾、硼、锌和硫的吸附能力均相对较弱。广西荔枝园土壤对P、K、S和B的吸附能力显著强于福建(由南向北,铁铝土的富铝化风化程度减弱),而对Zn的吸附能力相当。     

陕西省养殖业畜禽粪便氮磷耕地负荷的时空分布

[目的]探明畜禽粪便资源对耕地土壤和环境造成的潜在污染风险,为评价和防治畜禽养殖业造成的面源污染提供科学依据。[方法]以陕西省为研究区,通过计算陕西省畜禽粪便中氮磷耕地负荷,分析了其时空变化特征。[结果](1)陕西省各市区畜禽粪便氮磷耕地负荷从2006—2007年达到最大,到2008年急剧下降为最低,之后逐年增加。2008—2010年,氮负荷平均值增加了73.0%,磷负荷增加了59.4%;2008—2010年,延安、渭南两市畜禽粪便氮磷耕地负荷虽然居于全省最后,但增长率最快。(2)对比2008年和2010年的畜禽粪便氮磷耕地负荷空间分布变化,汉中市氮磷耕地负荷最大,延安市和渭南市最小。2010年各市畜禽粪便氮负荷平均值依次为:汉中安康榆林宝鸡咸阳商洛铜川西安延安渭南;磷耕地负荷平均值依次为:汉中商洛宝鸡榆林咸阳西安安康铜川延安渭南。[结论]针对陕西省畜禽粪便氮磷耕地负荷的时间、空间分布变化,应加大汉中、安康、商洛、宝鸡、榆林等区域畜禽粪便的处理力度,降低畜禽粪便造成水土资源污染的风险。     

Agronomic Evaluation of Manure Ashes: Changes in Soil Phosphorus Fractions,Maize (Zea mays) Yield,and Phosphorus Uptake

ABSTRACT

In order to reduce bulkiness and concentrate its nutrients, manures were burnt to ashes, and the effect of manures and their ashes on soil phosphorus fractions and maize performance in laboratory incubation, screenhouse, and field experiments was evaluated. Treatments were control, dried poultry manure (DPM), poultry manure ash, dried cattle manure (DCM), cattle manure ash (CMA), dried goat manure, goat manure ash and NPK 15-15-15, each applied at 120 kg P ha^?1. Periodic data were taken from soil P fractions, maize yield, and P uptake. Results showed that manures and their ashes increased soil P fractions in incubation, screenhouse, and field experiments. Available P and Ca-P increased with application of DPM while CMA only increased labile P, Al-P, and Fe-P at later weeks. Dry matter yield and P uptake increased with the application of manures and ashes while available P was positively correlated with P uptake. The impact of manure ashes was comparable to manures, hence recommended for use as alternatives, thereby getting rid of the problems of manure bulkiness and offensive odors.     

喀斯特裸坡地地下孔(裂)隙流养分流失特征研究

通过人工模拟试验,研究喀斯特坡耕地地下孔(裂)隙流养分流失特征,结果表明:(1)地下产流、产沙量与雨强、地下孔(裂)隙度呈正相关关系,与坡度呈负相关关系。(2)雨强对地下径流流失浓度影响不显著,不同坡度全钾流失浓度随坡度呈波浪型变化,全磷流失浓度在缓坡(5~10°)地上径流流失浓度最大,是陡坡(15°以上)地上磷素淋失浓度的2~3倍,氮素流失浓度呈现出随着坡度增大而逐渐减小的变化趋势,地下径流全钾流失浓度与地下孔(裂)隙之间没有明显的变化趋势。(3)全钾、全磷和全氮流失量与雨强变化均呈指数函数关系,R~2分别为0.718 7,0.817 1,0.849 2;不同坡度条件下,全钾、全磷和全氮流失量随坡度的变化趋势一致,拟合曲线均为线性关系;全钾和全磷与地下孔(裂)隙度均可用指数函数拟合,全氮流失量与地下孔(裂)隙度可用幂函数拟合,地下径流中养分流失以氮素为主。     

湖南省畜禽养殖粪污的耕地负荷与土地承载力评价

[目的]测算和分析畜禽养殖粪污耕地负荷和土地承载力,为防治农业面源污染,促进农牧协调发展提供科学依据。[方法]根据湖南省畜禽养殖、作物产量等数据资料,在考虑粪污综合利用率的前提下,采用产排污系数法、养分平衡法分别计算2020年各地市州畜禽养殖耕地污染负荷和土地承载力,分析畜禽养殖空间布局以及粪污消纳分配。[结果]湖南省2020年共养殖猪当量4.27×10⁷头,各区域养殖量差异很大;畜禽粪便和TN,TP耕地负荷分别为19.04 t/hm²,94.85,24.99 kg/hm²,耕地负荷警报级别均在Ⅱ级以上,对耕地环境稍有威胁,其中永州市、娄底市、怀化市、郴州市至少有两项耕地负荷警报级别达到了Ⅲ级及以上,耕地环境风险较高;畜禽养殖土地最大承载量为1.23×10⁸头猪当量,已养殖猪当量仅占其37.18%。各地市州的可增加养殖量也非常可观,常德市、益阳市、岳阳市、邵阳市、长沙市、永州市、衡阳市7个市的可养殖猪当量在5.00×10⁶头以上。在确认区域内畜禽养殖未超载的基础上,永州市、娄底...     

农田土壤养分的空间变异性特征

对一块面积为１ｈｍ^２麦田内的９８个观测点取样分析,测定了代表不同土壤含水率水平下的两个时期土壤表层和底层的ＮＨ_４-Ｎ、ＮＯ₃-Ｎ、Ｏｌｓｅｎ-Ｐ、表层有机质和全氮等养分。应用地统计学的方法对所取的数据进行了分析,结果表明底层土壤的ＮＨ_４-Ｎ、表层土壤的有机质服从正态分布;其余养分基本上服从对数正态分布;按一定的精度和置信水平确定了合理的取样数目。通过半方差函数分析,发现这些养分在一定范围内存在空间相关性;采用Ｋｒｉｇｉｎｇ方法对未测点进行了估值,绘制了等值线图,并对两个时期的养分动态的空间变异进行了初步分析。该成果可用于提高氮肥利用率和精确农业（施肥）的研究和实践。     

豫西南山区不同用地类型土壤养分流失特征

[目的]对豫西南山区不同用地类型养分流失特征进行研究,为区域土地规划、水土流失和农业面源污染的防控提供科学依据。[方法]选取桃庄河流域和铁瓦河流域5类常见农田,监测其地表径流中的养分浓度,并用SCS模型估算了平水年份农田中随地表径流流失的养分数量。[结果]各种农田径流中的养分含量和平水年随径流流失的养分数量基本一致,桃庄河流域表现为:COD_(Mn)氮肥磷肥;铁瓦河流域是:氮肥COD_(Mn)磷肥,这表明前者施用的有机肥和氮肥较多,后者则是氮肥和有机肥较多;不同农田随径流流失的养分数量状况,桃庄河流域为:药材地芝麻地玉米地花生地果园;铁瓦河流域则为:蔬菜地玉米地坡地林地果园,这不仅与施肥种类及数量有关,还与种植的作物、下垫面等状况有关。[结论]该区需调整作物结构、改变盲目施肥的传统,减少养分流失和面源污染。