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...     

东北典型黑土区旱地耕层土壤肥力指标的纬度变化特征及其关系

【目的】明确东北典型黑土区土壤肥力指标的纬度特征及其关系,探究黑土地核心地带肥力调控的问题,为黑土地耕地质量调控和国家粮食稳产增产提供有力支撑。【方法】2018年秋收后,在研究区按纬度梯度采样,测定土壤有机质、酸碱度、全磷、全钾、速效磷、速效钾、碱解氮、容重、大微团聚体质量比等肥力指标和土壤含水量、土壤温度等环境指标,通过主成分分析、冗余分析和相关分析,明确研究区内各指标纬度变化特征及相互关系。【结果】东北典型黑土区土壤肥力指标具有明显的纬度分异特征,除容重属于弱变异外,其他肥力指标均属于中等变异。土壤有机质是该区域影响土壤肥力的核心指标,随纬度升高而增加,与大微团聚体质量比、碱解氮、速效磷、速效钾、全钾、全磷和酸碱度均呈显著正相关;与土壤含水量、土壤温度和容重呈负相关。纬度在46.07°—49.18°之间土壤容重变化对土壤肥力影响较大,纬度在42.99°—45.59°之间的土壤肥力受土壤容重、有机质含量、酸碱度等共同作用。【结论】在46.07°—49.18°范围内,可通过改善土壤容重方法调控土壤肥力指标,而在42.99°—45.59°范围内需要通过测土配方施肥对作物所需的土壤养分进行综合调控。对整个研究区而言,调控土壤有机质仍是当前培肥土壤的主要内容。     

晋西清水河流域不同土地利用类型土壤质量评价

【目的】探索和评价黄土高原残塬沟壑区清水河流域不同土地利用方式下的土壤质量,并量化其与环境因子的关系。【方法】以该流域4种典型的立地类型(农地、林地、果园、灌草地)为研究对象,基于土壤容重、土壤机械组成、土壤养分(有机质、全氮、全磷、全钾、速效钾)质量分数等9种土壤理化性质指标,采用主成分分析和相关性建立最小数据集(MDS),并根据加权求和指数法计算不同土地利用类型的土壤质量。【结果】(1)清水河流域内林地各土层的有机质、全氮质量分数在4种立地类型中均为最高;在0～20 cm土层,农地的容重和全磷质量分数显著高于其他立地类型(P<0.05);在0～20 cm土层,林地的速效钾质量分数显著高于其他3种土地利用类型(P<0.05);各土地利用类型间的pH无显著差异;有机质质量分数均随土壤深度的增加逐渐降低,且与全氮表现出显著正相关关系(P<0.05)。(2)土壤质量指数评价的最小数据集包括土壤容重、砂粒体积百分比以及速效钾质量分数。4种土地利用类型间的土壤质量从高到低依次为林地、灌草地、农地、果园,土壤质量指数随海拔的升高而升高。【结论】清水河流域土壤质量整体状况较好,林...     

基于最小数据集-聚类分析的高寒草甸退化综合评价

【目的】综合植被-土壤属性,构建适用于评价高寒草甸退化的指标体系及分级标准,以期为高寒草甸生态恢复提供基础数据和理论支撑。【方法】以若尔盖花湖周边高寒草甸为对象,综合文献、标准和主成分分析法构建植被-土壤综合评价指标体系。利用熵权法、主成分分析法和综合指数法获取草甸质量指数,基于系统聚类和自然断点法划分的草甸质量等级及样地的植被-土壤属性,确定草甸退化程度。【结果】基于最小数据集的高寒草甸退化综合评价指标体系共有8个指标,包括植被盖度、地上生物量、可食性植物生物量、容重、有机质、速效钾、β-1,4-葡萄糖苷酶和脲酶。其中,土壤有机质、可食性植物生物量和β-1,4-葡萄糖苷酶综合权重分别为0.232、0.215和0.206,对草甸质量的影响大于其余指标。根据评价指标计算的草甸质量指数（MQI）为0.142～0.713,基于该指数可将草甸质量划分为4个等级,分别为未退化草甸（MQI≥0.36）、轻度退化草甸（0.28≤MQI<0.36）、中度退化草甸（0.20≤MQI<0.28）和重度退化草甸（MQI<0.20）,最后拟定高寒草甸退化综合评价指标体系及其分级标准。研究区高...     

河北平原冬小麦/夏玉米高产田土壤肥力质量最小数据集构建及其评价

基于河北平原区冬小麦/夏玉米11县高产田的396个土壤样点数据,利用主成分分析及相关关系法确定了该区域土壤肥力质量评价的最小数据集,并采用模糊数学隶属度函数法对该区域土壤肥力质量进行评价。结果表明,河北平原区小麦/玉米高产田土壤肥力质量评价的最小数据集(MDS)由pH值、土壤容重、有机质含量、速效磷含量、磷酸酶活性、阳离子交换量(CEC)、微生物量碳、微生物量氮等8项指标组成;微生物量氮和土壤阳离子交换量的隶属度均值较低,是该地区主要的限制性因子,有机质含量次之,土壤容重的隶属度值最高;曲周、吴桥的土壤肥力综合质量指数(IFI)处于Ⅲ级的中等水平,其他9县均为Ⅱ级的良水平。综合分析可知,河北平原小麦/玉米高产田土壤肥力有待于进一步提高。     

土壤质量评价国内外研究进展

阐述了土壤质量及土壤质量评价的内涵,并从土壤质量评价的3个过程,即评价指标的筛选、评价指标权重的确定、评价方法的选择分别进行了分析。目前土壤质量评价工作中指标体系最小数据集筛选方法、评价指标转化的数学模型、定量化评价方法是当前土壤质量评价研究的热点。     

核桃土壤养分评价及其与核桃产量的相关性分析

【目的】评价新疆叶城县核桃土壤养分有效性,研究其与核桃产量的相关性,分析限制核桃产量养分因子。【方法】在叶城县核桃园采集土壤测定有机质、速效氮、速效磷、速效钾、pH和可溶性总盐,进行土壤养分分级,分析各种养分与核桃产量的相关关系。【结果】有机质、速效氮、速效磷都属于中低水平,速效钾属于中等水平,69.7%的土壤pH大于8.5,98.6%的土壤可溶性总盐<2.0 g/kg。有机质、速效钾对核桃产量没有显著影响,速效氮>90 mg/kg时核桃增产13.1%,速效磷>20 mg/kg时核桃增产11.4%,pH>8.5时核桃减产17.1%,可溶性总盐>2.0g/kg时核桃减产15.0%。【结论】叶城县核桃土壤整体处于中低水平,pH值和可溶性总盐对核桃产量影响最大,其次是速效氮和速效磷。     

多时空尺度的土壤质量评价最小数据集的建立

[目的]探讨土壤质量评价最小数据集的建立方法,并且基于建立的方法构建不同时空尺度的土壤质量评价最小数据集。[方法]基于环境相关法,采用皮尔森相关分析、主成分分析和计算矢量常模值、土壤母质类型、土壤类型和土地利用与土壤质量的关系等建立土壤质量评价最小数据集。[结果]就空间尺度而言,衡量县域和乡镇尺度土壤质量好坏的最小数据集明显不同,2008年县域尺度下最小数据集包括土壤容重、砂粒、土壤有机质、黏粒、pH、土壤有效锌、土壤有效锰7个指标,而进入2008年乡镇尺度下的最小数据集则为粉粒、有效钾、有效锰、全氮、土壤容重、黏粒、pH、土壤有效铁8个因素;就时间尺度而言,不同时期的最小数据集不同。[结论]土壤质量评价必须和时空尺度挂钩才有意义。基于该研究建立的方法得到的土壤质量评价最小数据集参数能够最大限度地包含所有未入选参数所表达的土壤质量信息。不同时空尺度下建立土壤质量最小数据集冗余程度最低。     

不同衰老程度顶坛花椒土壤养分质量的评价

【目的】为喀斯特石漠化地区花椒林地土壤肥力改良及植被恢复提供科学依据。【方法】以花江峡谷地区6种不同衰老程度顶坛花椒林地土壤为研究对象,通过测定其有机碳(SOC)、全氮(TN)、碱解氮(AN)和全磷(TP)等29项土壤养分及矿质元素化学指标,并运用主成分分析法以及构建土壤质量评价的最小数据集,对顶坛花椒土壤的养分质量进行评价。【结果】1)不同衰老程度顶坛花椒的土壤养分含量存在差异,总体表现出衰老退化较轻花椒林地土壤养分含量高于衰老退化严重的花椒林地。2)研究区土壤养分质量评价的最小数据集有二氧化硅(SiO2)、硼(B)、全钾(TK)、钼(Mo)、速效磷(AP)和速效钾(AK) 6个指标。3)全体数据集土壤质量评价分值依次为低挂果植株(315. 410)幼树衰老植株(233. 972)黄叶+低挂果植株(80. 844)全死亡植株(-35. 366) 4/5死亡植株(-268. 017) 1/2死亡植株(-326. 845)。【结论】衰老退化较轻的顶坛花椒林地的土壤质量较好,但6种(Ⅰ～Ⅵ)不同衰老程度顶坛花椒林地均需要对应增施不同肥料改良土壤质量。     

基于地统计学和GIS的通州区于家务乡土壤肥力综合评价

【目的】本次研究对农业土壤肥力定量化管理、土地规划管理、土壤生态化建设等方面均有指导意义,已经建立的这套土壤肥力综合评价方法,为土地进一步分等定级和定量化研究提供数据支撑。【方法】选取北京市通州区于家务乡表层土壤8项常规肥力指标(全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾、有机质、pH值)作为评价指标,采用指标相关系数法和隶属度函数评价方法相结合计算出代表土壤肥力状况的IFI值对土壤肥力进行综合评价,并运用地统计学方法和GIS技术进行趋势和空间分析。【结果】研究区土壤中有效磷的变异系数最大为107.04%,pH值变异系数最小为2.80%,变异系数由大到小依次为有效磷速效钾碱解氮有机质全氮全磷全钾pH值。经过不同趋势次数指标插值误差的综合比较下,初步确定速效钾和IFI选择一次,全氮、碱解氮和pH值选择常数,其余指标均选择二次,同时其具有良好的半方差结构,符合指数模型和高斯型,具有较强的空间相关性,结构性因素引起的变异占主导作用。【结论】根据IFI值将研究区土壤分为优质、良好、中等、差等、劣等5个等级,其中良好、中等和差等级别土壤面积占比高达94.86%。通过空间分布图可见,研究区土壤综合肥力分布较均匀,北部至南部高肥力地区与低肥力地区之间呈条带状交织分布,且高肥力地区与低肥力地区分布面积几乎相等。     

秦岭太白山区鹿蹄草根际与非根际土壤养分及酶活性研究

【目的】分析秦岭太白山区不同林分下鹿蹄草的根际和非根际土壤养分和酶活性状况,探索其空间变异规律,为野生鹿蹄草资源的保护提供依据。【方法】采用野外调查和室内分析的方法,对秦岭北坡太白山区4种林分下鹿蹄草根际与非根际土壤养分及酶活性差异及其相互间的关系进行研究。【结果】在鹿蹄草根际和非根际间,土壤有机质、全氮、有效氮、速效磷、速效钾均呈现出明显的根际聚集现象,根际平均富集率分别达34.64%,58.29%,126.94%,114.02%,96.38%,土壤全钾含量基本保持不变。土壤酶也表现出根际活性较强的特性,根际土壤脲酶、转化酶、过氧化氢酶、酸性磷酸酶活性比非根际土壤分别高出32.04%,22.40%,30.57%,8.17%。在鹿蹄草根际土壤中,有机质、速效钾含量与脲酶、转化酶、过氧化氢酶、酸性磷酸酶活性均呈极显著正相关,有效氮、速效磷含量与脲酶呈极显著正相关;而在非根际土壤中,有机质与转化酶、脲酶呈极显著正相关,速效磷含量与 4种酶活性均呈显著正相关。【结论】秦岭北坡太白山区鹿蹄草根际和非根际土壤养分与酶活性密切相关,各土壤酶活性之间也存在不同程度的相关性,较好地反映了鹿蹄草生境的土壤肥力状况。因此,土壤酶活性可以作为评价该区域土壤肥力的指标之一。     

基于GIS和地统计学的百色植烟土壤养分空间分析

【目的】分析百色植烟土壤养分空间分布特征,为优质烟叶生产布局提供理论依据。【方法】采用克里金（Kriging）插值法,对2006-2010年百色烟区植烟土壤pH、全氮、全磷、全钾、有效氮、有效磷、有效钾、阳离子交换量（CEC）、有机质、氯含量10个常规土壤养分指标进行空间插值分析。【结果】百色市植烟土壤中土壤有机质、全氮、全磷、全钾、氯、有效磷的空间相关性较高,有效氮和有效钾受随机因素的影响较大。结合优质烤烟生产要求,制定出百色烟区土壤养分适宜性分级标准,植烟适宜性初步分级,结果表明：百色土壤氯、钾含量较缺乏,其他土壤理化属性均处于适宜烤烟种植范围。【结论】百色大部分地区土壤适宜烤烟种植,但部分地区土壤pH、含氮量偏高,土壤钾、氯含量偏低,需在今后的生产中引起重视。     

应用耕作指数评价耕作措施对双季稻田土壤质量的影响

 【目的】采用耕作指数（TI）定量评价了耕作措施对双季稻田土壤质量的影响,旨在为选择合理的土壤耕作措施提供依据。【方法】试验始于2005年,在湖南省宁乡县设免耕（NT）、旋耕（RT）和翻耕（CT）3个处理,测定了2007、2008年水稻收获期0—20 cm土层有机质（SOM）、土壤容重（BD）、全氮（TN）及pH等理化性状指标,利用目的线性回归模型计算TI。【结果】有机质含量和土壤容重对双季稻田土壤质量影响显著,水稻产量与土壤有机质含量显著正相关（R2=0.45）,与土壤容重显著负相关（R2=0.67）;可通过测定有机质含量和土壤容重计算得到TI,TI = 0.40 SOM' + 0.60 BD',且与水稻产量呈显著正相关（R2=0.67）,可作为选择耕作措施的依据。试验中3个耕作处理土壤质量均有不同程度的改善,TI变化表明试验期间NT处理初期土壤质量较差（TI=0.79）,但其TI增加最快,免耕能有效地改善土壤质量。【结论】利用目的线性回归模型计算TI能够较准确的定量描述不同耕作措施下双季稻田土壤质量。免耕有利于土壤质量的改善。     

新疆叶城县果园土壤大量元素养分含量、分级及培肥

【目的】研究新疆叶城县果园土壤大量元素养分含量及分级,合理培肥。【方法】基于叶城县果园 782 份土壤样本数据:水解性氮、有效磷、速效钾、全氮、有机质5个养分指标,分析土壤养分变异系数,依据土壤分级标准和土壤现状进行土壤养分分级。【结果】叶城县果园土壤大量养分变异系数在20.86%~69.08%,各养分均属于中等变异性;土壤有机质、全氮、速效钾含量处于低水平,有效磷含量处于中低水平,水解性氮含量处于中等偏高水平。【结论】叶城县果园土壤大量元素养分水平总体偏低。应重视有机肥的使用,以培肥地力;保证氮磷钾肥充足合理的施用,特别要重视磷、钾肥的施用,以保证当季作物的优质高产需要。     

苏北海涂围垦区土壤质量模糊综合评价

 【目的】系统掌握苏北海涂围垦区的土壤质量现状及其空间分布特征,获取实现土壤培肥抑盐与质量提升的调控措施。【方法】采用模糊综合评价与GIS相结合的方法,对土壤质量进行模糊综合评价与分级,获取区域土壤质量综合评价分级图。【结果】研究区土壤质量状况总体较低,土壤有机质和氮素亏缺较为严重,尤其是碱解氮;除容重为弱变异强度外,其余各评价指标均呈中等变异强度;有机质是重要的土壤质量评价因子,土壤盐分和地下水矿化度是土壤质量的主要限制因子。研究区不同部位土壤质量状况具有明显差异性,其空间分布规律与有机质较为相似,与土壤盐分相反,总体上棉花种植区的土壤质量状况要优于水稻种植区;研究区土壤质量中等的区域面积最大,其次是低质量区,高质量区面积最小。【结论】土壤质量分级图可用于研究区中低产地改造、盐碱地综合治理和合理施肥,土壤质量较低区域应完善田间排灌设施,质量中等区域宜加强农业生物改良。     

外源Cd对中国不同类型土壤酶活性的影响

【目的】研究国家土壤环境质量二级镉（Cd）污染标准下,中国不同类型土壤的酶活性变化,初步探讨其间的关系,了解土壤酶作为污染程度监测指标及污染标准的可行性。【方法】采用模拟盆栽试验,设置对照、低浓度、高浓度3个水平,分析Cd污染玉米收获后不同类型土壤中7种酶活性的变化。【结果】Cd胁迫对不同土壤酶效应有所差别,在供试Cd浓度范围内,土壤酸性磷酸酶、过氧化氢酶对Cd胁迫反应不敏感;转化酶、FDA水解酶和脱氢酶活性显著受到抑制,而激活了脲酶和碱性磷酸酶;当Cd浓度达到国家土壤环境质量二级标准,Cd对土壤FDA水解酶和脱氢酶的平均抑制率分别达34.03%和31.14%;主成份分析构建的土壤酶、土壤酶-理化性质-Cd信息系统与总体酶活性达极显著正相关,可较好反映土壤Cd污染的影响。【结论】土壤脱氢酶、FDA水解酶、总体酶活性对土壤Cd较为敏感,可作为监测辅助指标之一;土壤酶与Cd间关系受到酶种类、土壤性质等的影响,其中尤以土壤有机质和pH影响最重要。     

不同种植模式对土壤理化性质及微生物特征的影响

【目的】研究不同种植模式对土壤理化性质及微生物特征的影响,为湖南省湘西州农田土壤的可持续利用提供科学依据。【方法】在湘西州分别调研采集连续5年以上常规施肥条件下进行烟—稻轮作（TRT）、烟—玉米轮作（TMT）和烟—烟连作（TT）3种种植模式土壤,测定土壤容重、孔隙度、有机碳、氮磷钾、化学计量、pH、过氧化氢酶、酸性磷酸酶、脲酶和微生物量碳氮等指标,分析种植模式对土壤理化性质和微生物特征的影响以及不同模式间的差异。【结果】种植模式对土壤孔隙度、有机碳、氮磷钾、化学计量、pH、3种酶和微生物量碳氮均有显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）影响。不同种植模式土壤容重和毛管孔隙度均以TRT最高,通气孔隙度则以TMT最高;TRT土壤pH、有机碳、氮素和化学计量均明显高于其他模式,土壤总磷、速效磷和速效钾含量在TT中最高;土壤过氧化氢酶和脲酶活性及微生物量碳含量在TRT中最高,而酸性磷酸酶活性在TT中最高;不同种植模式灰色关联度指数排序为TRT>TMT>TT。主坐标分析结果表明,不同模式间存在明显差异,且TRT与TT间差异更明显;土壤有机碳与总氮、化学计量和微生物量碳...     

施肥与盖膜微集雨集成技术对土壤性状及木薯产量的影响

【目的】探索木薯施肥与盖膜微集雨集成技术,为改善土壤质量、提高木薯产量提供科学依据。【方法】开展田间试验,处理1为施用木薯加工废弃物研制的生物有机肥＋测土配方肥＋盖膜微集雨技术（在行距畦面上利用农膜覆盖收集雨水进入木薯种植行沟的盖膜模式,盖膜行距畦面高于木薯种植行沟2-3 cm,行距畦面宽80 cm）,处理2为习惯施肥栽培（对照,不盖地膜）,每个处理施肥量以NPK总养分为900.0 kg/ha计。测定不同处理对木薯生长指标、产量及土壤理化性状的影响。【结果】处理1的土壤速效N、P、K,有机质、含水量、总孔隙度分别比处理2提高9.19%、9.17%、3.32%、8.25%、32.21%、9.60%,容重降低6.25%,可改善土壤p H。处理1木薯叶片叶绿素和叶片干物质、木薯杆茎径、木薯块根茎径、木薯块根长、单株块根条数、单株块根重、木薯块根鲜重、经济效益分别比处理2增加51.36%、11.14%、18.48%、21.57%、18.76%、34.88%、40.04%、31.89%、9033.8元/ha,差异均达显著（P〈0.05）或极显著水平（P〈0.01）。【结论】采用生物有机肥＋测土配方肥＋盖膜微集雨技术,可为木薯高产稳产的生长发育提供及时、持续、平衡的养分供应与水肥条件,并可显著改善土壤理化性状。     

基于GIS的塔额盆地农田土壤养分空间变异特征分析

【目的】研究新疆塔额盆地耕地土壤养分的空间分布以及变化。【方法】基于该地区2010年和2018年2个时期的样点养分数据(有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾),利用统计学、地统计手段,与GIS技术相结合,分析耕层土壤的时空变异性。【结果】2010~2018年期间耕层土壤指标都处于中等强度变异,其中变异系数最高的为2018年的有效磷为85.79%。2018年各项指标的标准化Z值均低于2010年,近年来以下指标的空间自相关呈现减弱趋势。养分指标含量整体呈现四周低中间高。在不同土壤类型下潮土的养分含量增加最少,其余2种土类下都存在较大幅度的增加。在不同灌溉方式下,滴灌和漫灌的灌溉方式养分含量都有所增加,但出现漫灌方式养分含量增加较滴灌下增长较低的现象。【结论】2010-2018年5种养分指标都呈中等程度变异,人为活动对土壤养分含量的影响较大;各养分含量都有所上升,有效磷与速效钾上升最为明显;不同土类养分含量均为增加趋势;滴灌和漫灌下养分含量有所增长,但畦灌条件下养分有所下降;耕地质量处于中等偏下。