Spatiotemporal Changes in Soil Nutrients: A Case Study in Taihu Region of China

The accurate assessment of the spatiotemporal changes in soil nutrients influenced by agricultural production provides the basis for development of management strategies to maintain soil fertility and balance soil nutrients. In this paper, we combined spatial measurements from 2157 soil samples and geostatistical analysis to assess the spatiotemporal changes in soil organic carbon (SOC), total nitrogen (TN), available phosphorus (AP) and available potassium content (AK) from the first soil survey (in the 1980s) to the second soil survey (in the 2000s) in the Taihu region of Jiangsu Province in China. The results showed that average soil nutrients in three soil types all exhibited the increased levels in the 2000s (except for AK in the yellow brown soil). The standard deviation of soil nutrient contents increased (except for TN in the paddy soil). Agricultural production in the 20 years led to increases in SOC, TN, AP and AK by 74, 82, 89 and 65%, respectively, of the Taihu areas analyzed. From the 1980s to 2000s all the nugget/sill ratios of soil nutrients indices were between 25 and 75% (except for AK in the yellow brown soil in the 2000s), indicating moderate spatial dependence. The ratio of AP in the yellow brown soil in the 2000s was 88.74%, showing weak spatial dependence. The spatial correlation range values for SOC, TN, AP and AK in the 2000s all decreased. The main areas showing declines in SOC, TN and AP were in the northwest. For AK, the main region with declining levels was in the east and middle of western areas. Apparently, the increase in soil nutrients in the Taihu region can be mainly attributed to the large increase in fertilizer inputs, change in crop systems and enhanced residues management since the 1980s. Future emphasis should be placed on avoiding excess fertilizer inputs and balancing the effects of the fertilizers in soils.     

不同农业土地利用类型对北方传统农耕区土壤养分含量及垂直分布的影响

为了探讨果树和蔬菜种植对传统农耕区土壤质量的影响,对北京市延怀盆地果园、蔬菜地土壤与传统种植作物玉米、豆科作物土壤的化学性质及养分垂直分布进行了比较研究,结果表明:(1)在100cm土层中,不同农业利用类型土壤中总有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、速效磷(AP)含量均呈现自上层向下层逐渐降低的趋势,养分含量的差异主要发生在0～10cm和10～25cm土层中。(2)在0～10cm土层中,种植果树土壤中SOC含量最高,种植蔬菜土壤中的TN、TP、AP最高;在10～25cm土层中,种植蔬菜的土壤中SOC、TN、TP、AP含量最高;在25～40cm土层中,种植蔬菜的土壤中AP含量显著高于种植其他作物土壤中AP含量;在40～70cm土层中,种植果树的土壤中TP含量显著高于种植其他作物土壤中TP含量;在40～100cm土层中,4种农业土地利用类型土壤中SOC和TN含量差异不显著。(3)种植果树有利于土壤质量和碳库含量的提高;蔬菜地养分含量较高,但存在较大水体富营养化的潜在风险。     

基于137Cs的苏南丘陵区的土壤侵蚀和土壤养分研究

土壤侵蚀是中国最严重的环境问题之一,给生态和人类发展带来极大的影响。137Cs在土壤中的再分配和侵蚀小区土壤的运移之间紧密相关,用它做示踪剂可推算出土壤侵蚀的速率和空间分布,以及研究土壤侵蚀的空间变化和土壤迁移的空间分配。采用137Cs示踪技术对铜山地区的土壤侵蚀进行了研究,并进一步探讨了土壤侵蚀对土壤养分造成的影响。研究区137Cs的背景值为1 732.48 Bq/m2,随着土壤深度的增大,137Cs质量浓度呈对数下降的趋势。该研究区137Cs含量的范围是787.62~2 380.96 Bq/m2,土壤沉积和土壤侵蚀同时发生在研究区内,林地中137Cs含量最高,其次是竹林和茶园。TN、TP和SOC在不同用地类型中的分布也有差异。SOC与137Cs呈极显著的线性正相关,而137Cs与TN、TP之间相关性不显著。侵蚀运动对于土壤表层的影响最为显著,与背景区相比,侵蚀区和沉积区土壤表层（0~5 cm）的137Cs和SOC都有明显的损失,分别达到了31％、17％和45％、29％。研究结果表明：①林地抵抗土壤侵蚀的能力相较于茶园和竹林更强;②土壤侵蚀过程中土壤再分配对SOC、TN和TP的分布都会产生不同程度的影响,其中对于SOC的影响最强烈;③土壤侵蚀对于土壤表层的影响最为显著,土壤上层通常是养分最为集中的地方,因此土壤侵蚀造成的土壤养分的流失以及富集养分的径流污染下游河流,引起很多农业环境问题都值得被关注。     

新民市耕地土壤养分变化分析

利用现有测土配方施肥项目的成果数据,对新民市土壤有机质、有效磷、有效钾养分变化情况进行分析研究。结果表明,土壤有机质含量1%~2%是新民地区绝大多数土壤的基本特征,其比例下降,表明土壤有机质含量向降低方向发展,反映出土壤肥力有退化的趋势。低磷土壤比例减少,高磷土壤比例增加,都预示着土壤有效磷含量增加,高磷土壤面积扩大。总的趋势是土壤有效磷含量增高,土壤有效钾含量下降。     

电动修复对Cd污染土壤肥力的影响

以上海潮土为对象,研究了电动力学(1V·cm-1)对土壤肥力的影响。修复前后测量的指标有土壤有机质(SOM)、pH、电导率(EC)、氧化还原电位(ORP)、有效N、速效P、速效K。结果表明,Cd浓度约为100mg·kg-1的模拟污染土壤经电动力学处理60h后,Cd的平均去除效率为68%。土壤中有效N、速效P和速效K分别平均提高为原来的1.45、4.25和3.29倍,同时TOC增加了3.96%。总之,电动力学修复后,土壤的肥力有了明显提升,表明电动力学在有效去除土壤中Cd的同时还能提升土壤的肥力,是一种可行的土壤修复技术。     

洞庭湖区稻田土壤有机质和氮磷钾含量的变化--以湘阴县为例

土壤有机质和养分(氮、磷和钾等)是土壤肥力重要的物质基础.本文以地处洞庭湖腹地的湘阴县稻田为例,探讨了23年来典型湖区稻田土壤有机质和氮磷钾养分含量的变化.结果表明,研究的9个代表性稻田土壤,与1980年比较,2003年的土壤速效氮和速效钾含量分别增加12.6%和24.2%,差异达显著水平(p＜0.05);土壤全氮和全钾含量分别增加8.8%和5.6%,但差异不显著.土壤速效磷和全磷含量分别增加67.2%和23.2%,差异达极显著(p＜0.01)和显著(p＜0.05)水平;土壤有机质含量和土壤pH值保持基本稳定.研究的稻田土壤有机质与全氮含量具有显著的正相关性(r＝0.558 8*,n＝18),而土壤有效氮与全氮含量具有极显著的正相关性(r＝0.842 6**,n＝18).该区稻田氮和钾投入量基本适宜,但磷素投入量可适当减少.     

不同施肥处理对玉米土壤养分的影响

通过盆栽试验,玉米在不同施肥处理后土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量会随时间变化而变化。施肥30d内,处理5（混合化肥）和处理4（有机无机复合肥）养分含量极显著高于处理2、处理3（有机肥）;施肥30d后,处理5的各养分含量下降较快,而处理4则有所增加;到60d时,处理4显著高于其他处理,而处理5则和其他处理差异不显著。试验结果表明：处理4（有机无机肥）供应养分前后平稳且高,有利于作物吸收更多的养分。     

和田县玉米测土配方施肥土壤养分校正系数研究

针对和田县玉米生产中存在的盲目施肥等问题,本研究利用测土配方施肥试验方案中缺肥区试验数据,对和田县5个乡镇的高、中、低产田的土壤养分校正系数进行了研究.试验结果表明,和田县土壤养分校正系数(y)随土壤养分含量(x)的增加而降低,并且二者间存在函数关系,即y=a+bLnx.土壤氮素、磷素和钾素养分有效系数与土壤碱解氮、速...     

北京市平谷区土壤有机质和全氮的空间变异分析

探明土壤有机质和全氮的空间分布,是合理科学配方施肥的重要依据。在北京市平谷区布设了1076个采样点,测定了其耕层（0～20cm）、亚耕层（20～40cm）土壤有机质和全氮的含量。统计结果表明,两个土层的有机质和全氮含量属中上水平,变异系数为中等程度变异,其剖面分布表现一定的表聚性;通过结构分析,耕层有机质和亚耕层全氮的理论模型采用球型模型拟合较好,耕层全氮及亚耕层有机质采用指数模型拟合较好,耕层土壤有机质与全氮的空间自相关范围较小,变程分别为18．32和19．0km,亚耕层有机质和全氮的变程较大,分别为131．9和51．0km,它们的空间变异主要是由结构性因素引起的;采用Kriging方法对未测点进行了估值,绘制了等值线图,表明有机质和全氮含量空间分布格局基本一致,由东北向西南逐渐减少,主要受地形、土壤类型、土地利用方式和施肥状况等因素的影响。     

夹江县土壤养分变化趋势及施肥改良对策

土壤养分状况是土壤肥力的重要指标,也是科学施肥的主要依据。该文通过夹江县2005年测土配方施肥项目,根据农业部标准对夹江县范围内土壤采样3950个,按照《土壤分析技术规范》标准对土壤p H值、有机质、全氮、速效氮、有效磷、速效钾6个指标进行测试,并与夹江县第二次土壤普查数据比对,分析土壤养分变化的原因,制定了改良对策,从而为全县科学施肥和土壤改良提供科学依据。     

喀斯特山区村级尺度下农田土壤养分的空间变异特性

以贵州省平坝县马场镇栗木村土壤养分测试数据为例,利用经典统计及地统计学的原理和方法,结合GIS技术对土壤有机质、氨态氮、速效磷、速效钾的空间变异特性进行了分析和比较;根据旱地和水田中各土壤养分元素的不同空间变异特性分别选出了各自的最优插值方法,生成了空间变异分布图.     

勐海县茶园土壤养分状况及肥力质量评价

勐海是云南省产茶大县,深入了解全县茶园土壤养分状况与肥力水平,可为勐海县茶园土壤改良与精准施肥提供科学依据。本研究对勐海县茶园面积集中的6个乡镇进行实地调查和布点采样,分析了151个茶园土壤pH、有机质及大量营养元素的含量,并采用模糊数学隶属度函数模型,计算土壤肥力综合指数（IFI）,进而对勐海县茶园土壤养分状况进行数值化综合评价。结果表明,勐海县各乡镇茶园pH为3.83~6.16,大部分土壤pH适合茶树生长。茶园土壤有机质含量范围在20.88~101.80 g·kg^-1之间,有机质含量比较丰富,均达到Ⅰ级标准。勐海县各乡镇茶园全氮、全磷和全钾含量较高,但碱解氮和有效磷含量不足。除勐混镇外,其他各乡镇达到优质高产茶园土壤碱解氮含量的比例低于30%。速效钾供应充足,仅勐阿镇和勐混镇分别有6.25%和20.00%土壤速效钾处于Ⅲ级标准。勐海县各乡镇茶园土壤肥力综合指数为0.30~0.84,勐阿镇、勐遮镇、格朗和乡和布朗山乡有部分茶园土壤达到Ⅰ级和Ⅱ级标准,茶园土壤肥力等级主要分布在Ⅲ级和Ⅳ级,除布朗山乡外,其余各乡镇茶园土壤肥力处于中低水平的比例超过60%。研究表明,勐海县茶园大部分土壤pH适合茶树的生长,土壤有机质、全氮、全磷、全钾及速效钾含量丰富,而碱解氮和有效磷含量不足,需要有针对性地调整施肥策略。     

河北滨海区土壤养分状况分析评价

为了掌握土壤肥力状况,采用定位取样测试、ARC/INF软件数据分析等方法,对河北滨海11县区的土壤养分状况分析评价,结果表明:土壤有机质、全氮含量平均为15.86g·kg-1、0.76g·kg-1,除乐亭县外均达缺乏水平;速效钾含量平均76.50mg·kg-1,唐山及沧州滨海区域速效钾含量丰富,平均高于150g·kg-1;沿海11县区有效磷平均含量为20.79mg·kg-1,达到中等水平。从总体养分地域分布看,唐山滨海区高于秦皇岛滨海区,冀东沿海区县高于沧州沿海区县。     

马尾松天然林土壤碳氮磷含量与碳密度的关系

基于江西中部马尾松天然林不同生长阶段土壤性质测定,探讨其不同林龄土壤碳密度及其垂直分布规律,分析不同土层土壤有机碳密度与土壤碳氮磷含量之间的关系。结果表明:各龄组土壤有机碳和全氮含量均随土层的加深而降低,且表层（0~10 cm）含量显著高于其他各层,各土层间全磷含量无显著性差异;土壤有机碳密度整体上呈随土层深度的增加而降低的趋势,平均有机碳密度为10.09 kg·m^-2,主要分布在0~50 cm;土壤有机碳密度与土壤碳氮磷含量之间相关性在表层均达显著水平（p<0.05）。     

祁连山典型流域青海云杉林土壤氮磷钾空间变异性研究

基于祁连山中段排露沟流域海拔2 600～3 300 m的带状青海云杉林中0～10、10～20、20～40 cm的土壤TN、TP、TK的测定分析数据,运用经典统计学、地统计学的方法对其土壤TN、TP、TK含量的空间变异特征及空间分布特点进行研究。结果表明,1)研究区内土壤TN含量为1.34～8.98 g·kg^-1,土壤TP含量为0.46～1.12 g·kg^-1,土壤TK含量为9.75～24.17 g·kg^-1;不同土层土壤TN、TP、TK变异系数为13.26%～35.47%,均属中等程度变异;2)10～20 cm TP的块金系数为0.617,属于中等空间相关性,其余块金系数均<0.25,具有强烈空间相关性;3)克里格插值结果显示,土壤TN、TP含量随海拔的升高而升高,土壤TK含量随海拔升高而降低。不同土层土壤TN、TP、TK含量的空间变异性特征,与海拔、土壤母质及云杉林枯落物等结构性因素有关。     

北京市平谷区农田土壤养分评价与变化特征

2005年平谷区农田耕层土壤养分分析结果表明,全区耕层土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾的平均含量分别为14.51g/kg、0.89g/kg、32.80mg/kg和136.79mg/kg,有机质和全氮含量总体处于中等水平,速效磷和速效钾含量总体处于高水平。在集中分布区,土壤有机质含量的次数分布曲线近似于呈偏正态分布,全氮近似于呈正态分布,速效磷和速效钾近似于呈偏态分布。各养分的变异程度由小到大依次为有机质、全氮、速效钾、速效磷。与1980年全国第二次土壤普查平谷区养分含量结果相比,全区农田土壤有机质含量增加了21.8%,全氮含量增加了17.1%,速效磷含量增加了246.0%,速效钾含量下降了8.1%。     

土壤有机磷分级研究进展

综述了近20年来国内外学者对土壤有机磷分级研究的概况，系统介绍了不同学者针对各自地区土壤资源特点提出的分级体系及其对土壤有机磷分级的研究结果，指出了其研究结果在评价磷素肥力中的作用及其存在的问题。     

不同肥力棕壤玉米根茬和茎叶残体碳氮的固定特征

目的 秸秆还田是增加土壤碳固定和改善土壤养分状况的重要措施之一。研究玉米不同部位残体碳、氮在土壤中的固定特征,明确秸秆还田的土壤增碳培肥机制。方法 以沈阳农业大学棕壤长期定位试验站为平台,采集不施肥和有机肥配施化肥处理的土壤分别作为低肥力（LF）和高肥力（HF）土壤,并分别与¹³C和¹⁵N双标记的玉米茎叶（S）、玉米根茬（R）混合,在25℃条件下进行室内培养试验。试验于第1、30、60、180和360 天取样并测定土壤总有机碳（SOC）、全氮（TN）含量及其同位素丰度,分析玉米不同部位残体碳、氮在不同肥力水平土壤中的固定特征。结果 添加玉米残体显著提高土壤SOC,一年后仍能提高14.0%。添加玉米残体后,土壤系统中有一小部分氮素可能以反硝化方式流失,且外源玉米残体氮和土壤原有老氮均有损失。与添加根茬相比,添加茎叶更有利于外源新碳、氮的增加,而且具有更强的激发老碳、氮分解/损失的效应,不利于土壤老碳、氮的固持;根茬残体则更趋向于被分解,使土壤老碳、氮得到相对的保护和固定。外源残体碳虽然在低肥力土壤中的固定较少,但是对低肥力土壤碳库的提升具有更大的贡献。添加残体后低肥力土壤的C/N和¹³C/¹⁵N（代表土壤中来自于外源残体的C/N）显著高于高肥力土壤。但本研究结果表明¹³C/¹⁵N并不是限制低肥力土壤中残体分解和固定的主要因素,其主要原因可能在于底物长期选择条件下的特异性土著土壤微生物群落较为稳定,对于外源有机质加入的干扰具有抵抗力造成的。结论 土壤中添加玉米不同部位残体均可显著提高土壤碳、氮水平,但其内在的残体新碳/氮和土壤老碳/氮的固定策略相异。低肥力土壤较高肥力土壤对外源碳的固定少,其对不同部位残体的固定在本研究中并不受到来自于外源残留残体C/N的影响。     

太湖浮游植物与营养盐相互关系

为研究太湖浮游植物与营养盐的相互关系,于2010年3月至2011年2月对太湖竺山湾和贡湖湾这两个具有不同植物群落特征的湖区进行了监测分析.结果表明,贡湖湾浮游植物含量四季递减,竺山湾则在夏季达到最大值,具有在夏季暴发严重水华的特征.这两个湖区的营养盐具有不同的季节变化特征:竺山湾总磷(TP)以及颗粒磷(PP)在夏季达到最大值,贡湖湾则在冬季达到最大值,竺山湾的磷含量高于贡湖湾,两个湖区PP在TP中均占有很大比例且溶解性有机磷(DOP)均在冬季达到最大值,夏季达到最小值;竺山湾氨氮(NH4+-N)含量远高于贡湖湾,硝氮(NO3--N)的四季变化幅度和贡湖湾相差不大,而NH4+-N却有明显差异,并且在竺山湾,相对于NO3--N,NH4+-N能被浮游植物利用至更低浓度.两个湖区磷和浮游植物变化的对比表明,在藻型区浮游植物的生长与底泥磷的释放存在相互促进的机制,并且浮游植物生长消亡过程中存在磷的内循环机制,这两种机制使得水华得以维持甚至加重,而NH4+-N、NO3--N与微囊藻的变化表明,太湖微囊藻优先及主要利用的很可能是NH4+-N.综合分析认为,治理太湖水华需要同时控制氮磷输入并考虑降低太湖磷含量.