基于最小数据集的闽楠天然次生林土壤质量评价

[目的]土壤是森林植被生长发育的物质基础,了解闽楠(Phoebe bournei)天然次生林土壤质量特征,可为其保护和可持续经营提供科学依据.[方法]以江西省境内闽楠天然次生林为研究对象,综合考虑土壤物理、化学16个指标作为全数据集(TDS)并进行描述性特征分析,通过主成分分析、相关分析和Norm值的计算构建土壤质量评...     

基于最小数据集的宁夏耕地土壤质量评价

以宁夏耕地土壤为研究对象,选取15项土壤质量指标,运用主成分分析结合Norm值构建评价指标最小数据集(MDS),通过灰色关联度和非线性模型(non-linear model,简称NL)进行土壤质量评价.研究表明,宁夏耕地土壤质量评价指标MDS包括全氮、全磷、胡敏酸碳量、交换性钙、交换性镁含量;2种评价方法结果具有高度的...     

基于最小数据集的保山市植烟土壤质量评价与障碍诊断

【目的】通过分析保山市5个县(市、区)植烟土壤质量特征,明确制约土壤质量的主要障碍因子,为区域性植烟土壤障碍治理技术研发、养分管理和优质烤烟生产提供科学依据。【方法】采集保山市5县(市、区)24个乡(镇)72个村的植烟土壤样品,选取pH、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾、土壤容重、田间持水量、蔗糖酶和脲酶等12项指标作为总数据集(TDS),通过构建评价指标最小数据集(MDS),计算土壤质量指数;采用障碍因子诊断模型,分析主要障碍因子。【结果】12项指标经K-S检验,均服从正态分布,进入总数据集(TDS)。经主成分分析筛选,有机质、全磷、碱解氮、有效磷、土壤容重和蔗糖酶等6项指标进入最小数据集(MDS)。土壤质量指数(SQI)的MDS-SQI与TDS-SQI呈极显著正相关关系,最小数据集可代替总数据集对保山市植烟区土壤质量进行评价。施甸县、昌宁县、隆阳区、龙陵县和腾冲市的MDS-SQI土壤质量指数分别为0.681、0.668、0.665、0.626和0.579。障碍度分析表明,保山市各县(市、区)植烟土壤主要障碍因子为田间持水量(平均障碍度0.251)、碱解氮(平均障碍度...     

低山油茶林土壤肥力质量评价最小数据集的建立

调查研究了湘南低山红壤区油茶林土壤肥力质量,基于研究区采集的99个土壤样品数据,利用主成分分析法(PrincipalComponent Analysis,PCA)及相关数理统计分析法,计算了PCA中各因子的综合因子载荷(Norm值),建立了低山红壤油茶林土壤肥力质量评价的最小数据集(Minimum Data Set,MDS),确定了MDS为土壤有机质、速效钾、碱解氮、全钾和有效磷。研究结果可为湘南低山红壤油茶林土壤肥力质量评价因子的选取提供依据,为油茶林土壤肥力的评价及油茶林复垦和施肥提供指导。     

应用最小数据集评价不同采伐强度天然针阔混交林的土壤质量

以长白山地区天然云冷杉阔叶混交林为研究对象,分别采集土层深（h）0TN),评价不同采伐强度下的土壤质量。结果表明：研究区土壤呈弱酸性,有效养分水平为中等;中度采伐样地的土壤有机质显著高于轻度采伐样地（P<0.01）;随着土层深度增加,土壤的有机质、全氮、全磷质量分数和含水量均显著降低,土壤密度显著增加（P<0.01）。MDS分别与TDS和MDS_TN的土壤质量指数线性回归的决定系数（R²）分别为0.869 2、0.943 4,说明MDS能够有效代替TDS评价土壤质量。     

土壤质量评价中少量样本最小数据集的构建——以内蒙古杭锦旗黄河南岸灌区典型地块为例

为研究土壤质量评价过程中样本容量较少情况下最小数据集的构建方法。采集并测定内蒙古杭锦旗黄河南岸灌区典型地块的12个土壤理化指标,利用聚类分析、相关分析和主成分分析等探讨了少量样本最小数据集的构建方法。结果表明:1)通过聚类分析、相关分析和主成分分析所构建的最小数据集中的指标包括土壤容重、饱和含水量、土壤电导率、阳离子交换量、硝态氮、速效钾、速效磷;2)全体数据集与最小数据集的土壤质量指数呈显著正相关,R2达到了0.735,Nash有效系数为0.917,偏差系数为0.057;3)基于全体数据集和最小数据集计算得出的土壤质量指数变化范围分别是0.47~0.73和0.37~0.75,平均值为0.56和0.53,表明研究地块土壤呈现中等质量水平。研究发现,在黄河南岸灌区典型地块基于少量样本进行土壤质量评价的过程中,使用聚类分析、相关分析、主成分分析3种分析方法可以构建最小数据集,且检验精度较高。     

基于最小数据集的宜章植烟土壤综合肥力评价

采用主成分分析和相关性分析方法,构建了由土壤有机质、全磷、pH值、交换性钙、有效钼、有效锰、有效硫、水溶性氯等组成土壤肥力评价的最小数据集（MDS）,综合分析了湖南宜章烤烟产值与土壤质量的关系,探究了制约烤烟产质量的土壤因素,并提出了土壤保育和肥力提升技术措施。结果表明,全数据集的土壤肥力指数（TDS-IFI）与最小数据集的土壤肥力指数（MDS-IFI）之间呈显著正相关,R2达到0.6332。TDS-IFI介于0.451～0.756之间,均值为0.591;MDS-IFI介于0.444～0.734之间,均值为0.565,表明宜章烤烟区的土壤肥力属于中等。土壤pH值偏中性和弱碱性,有机质和碱解氮含量相对较高,有效铜、有效铁和水溶性氯含量较适宜,而有效硫和有效锰含量较低。     

铁尾矿废弃地不同复垦年限土壤质量评价

目的研究不同复垦年限对铁尾矿废弃地土壤质量的影响,为揭示铁尾矿废弃地复垦土壤演替规律、生态治理提供依据。方法本文以唐山迁安马兰庄镇不同复垦年限（1、3、5、7和15年）铁尾矿废弃地为研究对象,以裸尾矿为对照,综合考虑0 ~ 20 cm、20 ~ 40 cm、40 ~ 60 cm土层土壤理化性质和生物学性状,通过灰色关联度模型和相关关系分析法构建土壤质量评价最小数据集,并以隶属度函数计算指标隶属度,以主成分分析法确定指标权重,最后运用加权求和模型对铁尾矿区复垦土壤质量进行评价。结果土壤质量评价适用的最小数据集（MDS）包括5项指标:真菌、磷酸酶、脲酶、非毛管孔隙度和全氮,磷酸酶和脲酶因子荷载量和灰色关联度均较大,是评价该区复垦土壤质量的关键性指标。基于最小数据集的土壤质量指数（MDS-SQI）与基于全体数据集的土壤质量指数（TDS-SQI）有极显著相关关系（R2 = 0.911）,加权求和模型计算结果显示不同复垦年限土壤质量指数（SQI）大小顺序为复垦15年 > 7年 > 5年 > 3年 > 1年 > 裸尾矿。复垦1 ~ 15年间土壤质量综合值呈回归式抛物线增加,复垦1 ~ 7年内土壤质量提高缓慢,恢复7年后土壤质量迅速恢复,至第15年达到最大值。不同复垦年限土壤质量垂直剖面变异趋势基本表现为随土深的增加逐渐下降。结论土地复垦可改善铁尾矿废弃地土壤质量。该结论为揭示铁尾矿废弃地复垦土壤演替规律、生态治理提供依据。      

秦岭山区典型人工林地土壤质量评价研究

林地土壤质量是决定林地生产力的重要因素,评价森林土壤质量状况,可为林木的健康生长和森林土壤资源可持续利用等方面提供重要科学依据.文中对秦岭山区典型的核桃林、刺槐林、构树林、橡树林和白皮松林5种人工林土壤耕层的13项土壤物理化学指标进行分析,选取全量数据集法和最小数据集法两种不同的土壤质量评价方法,评价了不同人工林地土壤...     

塔里木河流域阿拉尔垦区不同土地利用类型土壤质量评价

不同土地利用类型的土壤质量评价已成为土壤科学的研究热点,开展干旱区绿洲土壤质量评价对绿洲土壤生态系统的开发与保护具有重要意义。以塔里木河流域阿拉尔垦区为样区,选取10年棉田、25年棉田、人工林、天然林、荒草地、撂荒地、盐碱地等7种不同土地利用类型采集土样,综合考虑土壤的物理、化学和生物学性质,分析了12个指标。在对数据进行统计分析的基础上,构建土壤质量评价最小数据集,通过土壤评价指数进行阿拉尔垦区的土壤质量评价。不同土地利用方式下土壤的理化性质和酶活性均存在一定差异;研究区不同土地利用类型的土壤质量评价结果为天然林人工林10年棉田25年棉田荒草地撂荒地盐碱地。垦区内部的土壤质量优于垦区外围。     

阜平县耕地质量时空演变分析

土地资源是人类社会持续发展的要素支撑,耕地资源作为土地资源的精华,其质量变化将显著影响粮食安全、社会稳定。基于阜平县耕地质量等别评价成果,使用耕地质量综合指数和等别模型、ArcGIS空间分析工具研究阜平县耕地质量变化。结果表明:时间上,阜平县耕地数量呈增长趋势,等别构成稳定,耕地变化集中在自然等10等、利用等12等和经济等13等上,耕地整体质量向好但经济利用水平有待提升;空间上,阜平县耕地等别空间分布与地势变化高度契合,破碎化程度高,耕地空间整体由西北向东南移动。高等地、中等地主要分布在东南一侧,低等地分布在西北地区;减少耕地分布较为分散,东部地区减少耕地比西部地区数量较多,新增耕地相对集中在东南部。     

1990—2020年滇池水质时空变化特征及评价

基于滇池10个水质监测点的实测数据,采用1990—2020年长时间序列实测水质指标,通过相关指标的年际变化,综合时空分析与统计方法,以年际间尺度对比滇池水质的时空间演化情况;通过空间插值法对草海、外海2个空间区域进行分析。结果表明：外海水质指标相对稳定,草海相关指标变化幅度大,滇池受到化学需氧量（COD）的影响较大,外海水质指标相关性较弱。1997—2015年是滇池环境恶化与修复过程;2016年后,水质问题有所好转。2000—2010年,相关指标含量（TP、TN、NH₃−N等）在滇池外海南部区域易发生变化,区域性较为集中,邻近草海区域其水质指标含量明显较高。草海水体富营养化严重;外海富营养化虽较为缓和,但富营养指数处于边缘临界。整个滇池水域的CWQI值的变化范围为64.72～92.38,在及格、中等和好的水质范围内波动。     

鞍山市耕地土壤pH值、有机质时空变化分析

为了掌握鞍山市耕地土壤pH值和有机质状况,提高耕地质量建设管理和科学施肥水平,通过对鞍山市30 362个耕地土壤样品pH值、有机质进行检测与调查,系统分析了自1980年第2次土壤普查至2012年近32年来全市耕地土壤pH、有机质时空变化趋势。结果表明:自1980年至2012年,鞍山市耕地土壤pH值已出现较明显的下降,土壤酸化趋势比较明显,有机质含量总体水平下降,趋于向较缺乏水平集中。     

基于探索性空间数据分析的贵州省耕地质量空间差异

为贵州耕地质量空间分布的合理判断及耕地质量保护提供科学依据,依托GIS空间分析技术,基于贵州省1989—2010年耕地数据,应用探索性空间数据分析(ESDA)方法对全省耕地质量进行空间全局和局域Global Moran’s I分析,以探明全省耕地质量空间差异分布规律及特征。结果表明:通过全局空间自相关分析,贵州省总体上在1989—2010年优等地表现出较为显著的空间差异,高等地、中等地和低等地的空间差异较小;通过局域空间自相关分析,贵州省大部分区县耕地质量都表现为正的空间相关性,HH类型在毕节地区和遵义地区表现最为活跃,HL类型表现不显著,毕节的优等地及贵阳、贵定、凯里的高等地有此类型;LH类型分布较广且比较分散,主要分布于六盘水等地区,贵州的东部、中部、东北方向、东南方向及西南方向有此类型,全省耕地质量在局域空间自相关上存在一定的空间差异性。     

新疆水土流失时空分布规律性研究与防治对策

[目的]分析新疆水土流失的现状、类型及其成因的基础上对水土流失的时空分布规律进行研究,并提出相关防治对策.[方法]以查阅、收集和整理相关资料,采用野外调查与室内资料分析相结合的方法,对水土流失的时空分布规律的形成进行了探讨.[结果]在干旱少雨年份,风蚀沙化现象加剧;而在多雨年份,山地水力侵蚀加重;多雨多风年份,山盆结合部的水-风交错侵蚀加重.[结论]新疆地域辽阔,侵蚀类型多样,受环境条件、气候状况以及人类活动的影响.侵蚀强度,时空分布有一定规律可循.     

晋南县域农田生态系统土壤碳氮时空变化特征

气候变化背景下,对农田土壤有机碳和氮的研究是陆地生态系统碳、氮循环的热点之一。利用第2次山西省和县级土壤普查资料,通过野外调查、采样和分析不同土壤类型,探讨1980—2010年晋南农田土壤C,N的时空变化规律。结果表明,1980,2010年土壤有机碳的平均值分别为7.13,6.62 g/kg,全氮的平均值分别为0.70,1.01 g/kg,2个时期的C/N的平均值分别为10.19和7.12。30 a间,土壤有机碳、C/N都有所下降,而全氮含量有所增加,主要由于长期耕作和秸秆焚烧造成农田生态系统土壤有机碳的大量损失,使农田成为温室气体的一个排放源。近年来,通过推广免耕、秸秆还田、合理施肥等农田管理措施,促使农田土壤有机碳提高,并将其成为温室气体的吸收汇。     

冬小麦生育期内土壤氮素的时空变异

【目的】研究冬小麦生育期内土壤溶液中硝态氮及铵态氮的时空变化特征及变量追肥对其含量变化的影响,以期为田间作物的栽培与管理提供参考依据。【方法】以国家精准农业研究示范基地2013-2014年小麦试验为例,采用常规统计分析与地统计分析两种方法分别探索土壤溶液中硝态氮与铵态氮在时间序列上的变化特征及空间结构特征,并采用普通克里金插值法获取硝态氮与铵态氮空间分布图,最终比较分析了冬小麦生育期内硝态氮与铵态氮的空间变化规律。【结果】通过常规统计分析发现冬小麦起身期至收获期内,土壤溶液中铵态氮含量受追肥影响不明显,整体呈降低趋势,而硝态氮含量受追肥影响,呈先降低后升高又降低的趋势;在起身、拔节、开花与灌浆期,不同追肥处理间铵态氮的变化没有显著差异,在收获期,D、S处理与其他不同处理间有显著或极显著差异;硝态氮的变化在起身与开花期,不同处理间没有显著差异,在拔节期,BH处理与其他各处理间均有极显著差异;在灌浆期,CK处理与T处理、D处理、S处理间均有极显著差异;在收获期,D处理与其他各处理间有显著或极显著差异。通过地统计分析发现起身、拔节、收获期的铵态氮空间分布均一度较高,连续性强,空间自相关性好,而开花、灌浆期其空间分布差异较大,受随机因素影响严重;拔节、灌浆、收获期的硝态氮空间分布连续性强,均一度高,空间自相关性好,而起身、开花期其空间分布差异较大,空间自相关性较弱。分析对比硝态氮与铵态氮的空间插值图发现硝态氮在起身与拔节期,试验区北部含量低于南部,到开花与灌浆期整个试验区硝态氮含量普遍较高,到收获期变为北部含量高于南部;铵态氮在起身期,试验区北部含量低于南部且由北往南含量逐渐升高呈条带状分布,到开花与灌浆期其空间分布差异较大,到收获期北部含量明显高于南部。【结论】变量追肥对于铵态氮的变化趋势没有影响,提高了硝态氮含量且主要发生在开花期,同一生育期内不同处理之间对于它们含量的变化是有差异的。     

油茶林土壤微生物量氮和酶活性的时空变异与影响因素

土壤微生物特性可反映油茶林土壤质量的优劣。为了解油茶林土壤微生物量氮（ SMBN）与酶活性时空变异机制,选取赣西地区油茶幼龄林（1和6年龄）、中龄林（10年龄）、成熟林（30和50年龄以上）为对象,对比分析了不同林龄、季节、土壤层次油茶林土壤SMBN和土壤蛋白酶、脲酶活性的异同。结果表明,林龄、季节和土壤层次对SMBN与酶活性的影响分别达显著水平（ P＜0．01）。其中土壤SMBN、蛋白酶、脲酶活性均为中龄林和成熟林大于幼龄林。 SMBN表现为冬、春季小于夏、秋季;蛋白酶活性为夏季高,春、秋季次之,冬季低;而脲酶活性为冬季高,春、秋季次之,夏季低。 RDA 分析表明,油茶人工林土壤碱解氮和水分能有助于增加SMBN,pH值降低会抑制脲酶活性,而养分对蛋白酶活性的影响不大。综上所述,推断研究区是油茶生长的适宜区,油茶林土壤质量尚处于健康的状态。     

中国稻田土壤基础地力的时空演变特征

【目的】探明1988年以来中国粮食主产区稻田土壤基础地力的差异与时空演变特征,为地力提升和实现水稻的稳产高产提供科学的施肥依据。【方法】结合水稻土实际情况,并参考生产力模型、土壤质量系数模型等修正得出土壤生产力指数模型（PI）和土壤基础地力指数模型（BPI）的计算公式并验证,同时以全国水稻土监测数据资料为基础,将统计所得的各肥力指标和权重因子采用数值归一化处理,运用土壤生产力指数模型和土壤基础地力指数模型方法综合分析;并进一步与产量和基础地力贡献率相结合验证,从而定量地分析出中国粮食主产区间稻田土壤基础地力的高低差异和时空演变特征。【结果】1988-2012年间,长江中下游、东北、西南以及华南4个区域稻田土壤基础地力BPI值（P＜0.05）与土壤生产力PI值（P＜0.01）均呈显著上升趋势。其中,长江中下游区的BPI值增幅最大,从0.031上升至0.108,增幅为248.4%,其次为华南区,从0.127上升至0.289,增幅为128.0%,东北区的BPI值到2012年为止,增幅为71.7%,西南区BPI值从0.028上升至0.046,增幅为65.8%;而长江中下游区、东北区、西南区和华南区土壤生产力水平（PI值）平均每年分别升高0.0015、0.0042、0.0022和0.0113。各大区稻田土壤基础地力（BPI值）与相对应的施肥区产量之间存在显著正相关关系（P＜0.05）,即各施肥区水稻产量随着稻田土壤基础地力的提升而呈增加趋势,即土壤基础地力的提升可以实现土壤生产力的提高。25年来4大区稻田土壤基础地力水平（BSPI值）以长江中下游区为最高,华南区土壤基础地力最低,而西南区略高于华南区,但二者差异较小;而最近10年（2003-2012年）间,长江中下游区的BSPI值也明显高于其他3区,西南区土壤基础地力水平最低,东北区与华南区无明显差异;并且区域间BSPI值的变化趋势与土壤基础地力产量的变化趋势相吻合。【结论】近25年来中国粮食主产区稻田土壤基础地力总体上呈上升趋势,稻田土壤基础地力和稻田土壤生产力均随时间不断提升,长江中下游、东北、西南和华南4区稻田土壤基础地力BPI值与相对应的施肥区产量均呈显著正相关关系,土壤基础地力的提升还可以实现土壤生产力的提高。提出了全国尺度上土壤基础地力的评价方法和指标。近10年来（2003-2012年）农民习惯性耕作施肥管理水平下,各区域土壤基础地力的高低顺序为：长江中下游区＞东北区≥华南区＞西南区;而在全国尺度上,稻田BSPI值越高,无肥区产量也越高,基础地力贡献率也越高;反之,基础地力越低,水稻产量也就越低,基础地力贡献率也越低。