基于最小数据集的砒砂岩区人工林地土壤质量评价指标体系构建

砒砂岩区是黄土高原区水土流失最为严重的地区之一,提升土壤质量是砒砂岩区生态修复工作的关键内容。研究砒砂岩区人工林地土壤质量指标的筛选及评价体系的构建,对于科学指导植被建设,减轻入黄泥沙有重要意义。本文针对砒砂岩4种典型人工林地土壤,运用敏感性分析、最小数据集法和主成分分析法,对人工林的土壤养分、质地、孔隙、酸碱度4类17项土壤属性指标进行了筛选。结果表明,砒砂岩区人工林土层厚度、速效磷、土壤粉粒、含水率、毛管孔隙度、全磷含量、有机质、碱解氮属中度敏感指标,土壤总孔隙度、全氮、速效钾、电导率、全钾含量属低度敏感指标,土壤砂粒、容重、pH属不敏感指标;砒砂岩区人工林地土壤质量的评价指标为毛管孔隙度、土层厚度、粉粒含量、有机质含量、全氮含量、电导率、含水率和速效磷含量8个指标;砒砂岩区人工林地土壤质量评价结果显示,沙棘林相比其他林地其土壤质量良好,油松林土壤质量最差。     

沿海山地不同竹林地土壤理化性质分析

为提升我省沿海防护林体系的建设质量,针对原有马尾松、木麻黄病虫害危害严重等现状,选择连江县东湖镇飞石村种植麻竹纯林、竹木混交林、混交竹林3种类型,采集其土壤样本,分析土壤理化性质.结果表明:混交竹林地土壤容重最小,土壤毛管持水量、孔隙状况指标值在不同土层均大于其他2种竹林地.3种竹林地表土层土壤有机质、全氮、全磷含量均...     

基于聚类及PCA分析的红壤坡耕地耕层土壤质量评价指标

为准确评价红壤坡耕地耕层土壤质量特征,该文采用聚类分析法(CA)和主成分分析法(PCA)分别建立了南方红壤丘陵区坡耕地耕层质量诊断最小数据集(minimum data set,MDS),并利用最小数据集土壤质量指数(soil quality index-CA,SQI-CA和soil quality index-PCA,SQI-PCA)和全量数据集土壤质量指数(soil quality index-total,SQI-T)对坡耕地耕层特征进行分析。结果表明:1)红壤坡耕地耕层土壤质量变化特征差异明显,其中耕层平均厚度(19.93±4.9)cm,接近作物生长适宜水平;土壤有机质、全氮平均含量分别为(17.43±8.71)和(0.97±0.42)g/kg,处于中度贫瘠化水平;土壤有效磷和速效钾含量丰富,平均含量分别为(26.1±22.22)和(155.46±88.35)mg/kg;p H均值为(5.34±0.77),土壤呈弱酸性。2)红壤坡耕地耕层土壤质量评价最小数据集由耕层厚度、土壤容重、土壤贯入阻力、土壤有机质、p H值和有效磷组成。基于不同数据集的耕层土壤质量评价结果差异明显,土壤质量指数变化范围、均值表现为SQI-TSQI-CASQI-PCA,变异系数表现为SQI-TSQI-CASQI-PCA,SQI-CA与SQI-T的Nash有效系数和相关度高于SQI-PCA,而相对偏差系数和平均相对误差则低于SQI-PCA,这表明基于聚类分析最小数据集(MDS-CA)较基于主成分分析最小数据集(MDS-PCA)更适合替代全量数据集(total data set,TDS)对耕层土壤质量进行评价。3)从保水、保土、保肥及增产潜力角度看,红壤坡耕地合理耕层诊断指标适宜性阈值为耕层厚度≥20.39 cm,土壤容重0.92~1.21 g/cm3,土壤贯入阻力≤1.21 kg/cm3,土壤有机质含量≥18.82 g/kg,p H值5.04~5.38,有效磷≥28.83 mg/kg。合理深松是构建合理耕层的有效措施之一。该研究结果可为南方红壤丘陵区坡耕地耕层质量恢复、农作物生产适宜性调控和坡耕地水土流失阻控提供参考,有利于红壤丘陵区坡耕地资源持续利用。     

红壤区不同水土保持措施对土壤抗蚀性的影响

[目的] 研究南方红壤区不同水土保持措施下土壤抗蚀性的变化特征，为该地区的土壤抗蚀性研究和水土流失治理提供理论依据。 [方法] 以江西水土保持生态科技园内柑橘园试验区的裸地对照、柑橘净耕、柑橘+全园植草、柑橘+水平梯田处理为研究对象，通过野外采样和室内试验相结合的方法，研究不同处理、不同深度下土壤抗蚀性。 [结果] 0-20 cm土层，柑橘+全园植草的土壤抗蚀性最强，柑橘+水平梯田和柑橘净耕次之且二者无显著差异，裸地对照最差；20-40 cm土层，柑橘+全园植草和柑橘+水平梯田的土壤抗蚀性最强且二者无显著差异，柑橘净耕次之，裸地对照最差；相同处理下0-20 cm土层的土壤抗蚀性显著大于20-40 cm土层。 [结论] 水土保持措施能显著提高土壤抗蚀性，柑橘+全园植草的处理下土壤抗蚀性最强。建议在该区域采用林草复合的措施提高植被覆盖度，以加强土壤抗蚀性。     

长汀县不同治理措施对坡面水土流失的影响

为了探究南方红壤区不同治理措施控制水土流失的效果，基于长汀县游坊坡面径流观测场连续8年的资料，研究不同治理措施区的径流产沙特征。结果表明：四个措施小区的月均径流深最大的月份出现在5～6月份；四种措施小区年均径流深排序为无处理(裸露)694.2mm>种植马尾松150.6mm>封禁48.4mm>乔灌草混交46.9mm，年均土壤流失量的排序也为无处理59.3t/hm²>种植马尾松4.0t/hm 2>乔灌草混交0.9t/hm²>封禁0.6t/hm²，乔灌草混交、封禁控制水土流失的效果优于种植马尾松措施；相关分析结果表明，不同治理措施小区的径流深及土壤流失量与降雨量、降雨侵蚀力均呈极显著相关。     

朝阳市土坎农业水平梯田设计与施工模式实践成果浅析

朝阳市坡耕地面积较大,水土流失严重,土坎农业水平梯田建设十分必要。通过对朝阳市土坎农业水平梯田设计与施工模式实践成果的分析研究,阐明了在土坎农业水平梯田建设中工程设计应进行详细现场勘查和数据采集,结合项目区各项条件根据规范进行优化设计,选取最优梯田设计断面。分析了在土坎农业水平梯田建设施工过程中存在的问题,并结合朝阳市土坎农业水平梯田建设多年的经验分析了水平梯田机械化施工中施工机械的选择、施工方法及施工效果等方面的内容。     

基于最小数据集的吉林省黑土耕层土壤质量评价

黑土作为吉林中部平原粮食主产区主要土壤类型,其质量的优劣直接影响区域生态安全和农业可持续发展。该研究以吉林省典型黑土耕层土壤作为研究对象,采集1 401个土壤样本,测定8项土壤理化指标及玉米产量。采用最小数据集法筛选评价指标,对于黑土耕层土壤进行质量评价,并综合土壤质量指数和产量提出评价指标的适宜范围。结果表明：吉林省黑土耕层土壤质量评价最小数据集由耕层容重、有机质、速效磷、pH构成,由全量数据集（Total Data Set,TDS）、重要数据集（Important Data Set,IDS）和最小数据集（Minimum Data Set,MDS）分别计算的土壤质量指数之间存在显著正相关关系,R2分别为0.716、0.771,表明MDS可以替代TDS对黑土耕层土壤质量进行评价。黑土玉米种植区耕层土壤质量指数分布在0.22～0.75之间,均值为0.53,呈现东部高西部低的趋势。土壤质量指数随产量先增加后降低。黑土耕层保持较高土壤质量及产量的评价指标适宜范围分别为：容重为1.23～1.43 g/cm3,酸碱度（pH值）为4.74～6.96,有机质为33.14～35.81 g/kg,有效磷为122.46～136.06 mg/kg。该研究结果可为吉林省黑土耕层土壤质量诊断、提高黑土肥力及选择适合农田管理措施提供理论及参数支撑。     

苇子沟小流域综合治理措施配置

牡丹江市苇子沟小流域土壤侵蚀类型以水力侵蚀为主,水土流失总面积451.27 hm2,占流域面积的41.93%,水土流失治理采取坡面治理和沟壑治理相结合的办法,坡面采取修筑坡式梯田,保土耕作(改垄)措施,封禁治理,果树台田等措施,沟壑治理采取修筑沟头埂,跌水,谷坊,削坡造林等措施,通过水土保持综合治理,到各项治理措施全部生效,流域内水土流失得到基本控制,生态环境明显改善,农、林、牧、副、渔协调发展。     

梯田蓄水效益估算方法探讨

[目的]综合考虑梯田土壤性质、梯田形态及降雨雨型的差异,构建梯田蓄水保水效益的估算方法及框架。[方法]运用土壤水库计算模型与入渗模型,探讨蓄满产流和超渗产流模式下梯田土壤水分的预测方法;基于Richards方程,分析不同田坎边界的土壤水分入渗二维分异。在此基础上,进一步对前峰型、均匀型、后峰型、阶梯型4种降雨雨型下产生的单一产流模式或2种产流模式均存在时土壤水分运动进行情景分析。[结果](1)提出梯田蓄水效益分布式估算方法,计算单个梯田田块土壤最大蓄水容量(W_M);(2)对不同田坎类型的梯田而言,浆砌石坎梯田防侧渗效果最好,土坎梯田防侧渗效果最差,且孔隙大、密度小、修筑时间短的新土坎梯田比修筑时间长的土坎梯田在发生侧渗时损失水分更多;(3)得出不同雨型下蓄满产流的临界时间(t)。[结论]该估算方法可大幅度降低对野外设施、设备的依赖程度,降低投入成本,借助野外调查采样,基于模型模拟估算梯田蓄水效益。此外,该方法可根据单个梯田田块蓄水效益分布式计算数据,在区域尺度上估算梯田蓄水保水效益,以期为不同区域梯田的蓄水效益估算提供参考。     

川中丘陵区不同治理模式对土壤微团聚体分形特征的影响

探讨川中丘陵区不同小流域治理模式对土壤微团聚体分形特征的影响,可为该区植被恢复与水土流失治理模式提供科学依据。本文通过室内分析,研究了5种不同小流域治理模式下的土壤微团聚体粒径组成、分形维数特征及其与土壤理化性质的关系。1该区土壤微团聚体组成以0.01~0.05 mm粒径为优势粒径,含量在0~10 cm和10~20 cm土层分别达28.63%和28.04%;0.001~0.005 mm粒径为次优势粒径,在0~10 cm和10~20 cm土层含量分别达25.90%和26.33%;各土层不同治理模式下各粒径微团聚体含量差异显著。2该区土壤微团聚体分形维数变化范围为2.643~2.717,不同治理模式土壤微团聚体分形维数呈现水保林甜橙林核桃林裸地坡改梯坡减缓的规律,分形维数与各粒径微团聚体含量呈线性关系。3相关性分析表明,土壤微团聚体分形维数与速效钾、全钾呈正相关,与土壤总孔隙、碱解氮、全氮、有机质呈负相关关系。土壤微团聚体分形维数能较好地反映川中丘陵区土壤的理化结构,是表征该区土壤理化性质的重要指标,林地是该区植被恢复与水土流失治理选择的最优模式。     

沂蒙山区土壤侵蚀敏感性评价

根据沂蒙山区遥感影像解译和水土流失遥感调查数据等资料,在通用土壤侵蚀方程的基础上,选择降雨侵蚀力、土壤可蚀性值、坡度和植被覆盖等自然因子建立土壤侵蚀敏感性评价指标体系。利用GIS方法对影响土壤侵蚀敏感性的单因子进行计算,并将各因子进行栅格化。运用空间分析方法对沂蒙山区土壤侵蚀敏感性进行综合评价,将沂蒙山区土壤侵蚀敏感性分为极敏感区、高度敏感区、中度敏感区、轻度敏感区和一般敏感区5个等级区域,并分析了不同土壤侵蚀敏感区的空间分布。     

土地利用方式对桂西北石漠化地区土壤理化性质的影响

在广西壮族自治区凌云县典型石漠化地区对7种不同土地利用方式土壤理化性质进行了调查分析.结果表明,不同土地利用方式对土壤容重、含水量、总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度存在极显著差异(p＜0.01),有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾及交换性Ca2+含量差异极显著(p＜0.01).相对阔叶林地土壤,灌木林、针叶林、退耕台地、草地、退耕坡地、农田土壤的退化程度依次增加.农田土壤质量最低,针叶林地、草地、退耕坡地、退耕台地土壤质量为中等,灌木林地与阔叶林地土壤质量较高.人为干扰是影响土壤理化性质的主导因素,干扰强度大,土壤理化性质退化严重.控制不合理的人为干扰及恢复结构良好的地上植被对改善土壤质量具有重要意义.     

沂蒙山区坡耕花生地垄间植草对土壤理化性质的影响

以沂蒙山区坡耕花生地为研究对象,建立野外原位观测小区,将花生+狗牙根(处理Ⅰ)、花生+草木犀(处理Ⅱ)、花生+黑麦草(处理Ⅲ)、花生+三叶草(处理Ⅳ)、花生+空白对照(处理Ⅴ)5种植草方式进行对比,研究垄间不同植草方式对坡耕花生地土壤理化性质的影响,并运用灰色关联分析法对多个土壤理化性质指标进行综合判定。结果表明:垄间植草方式中土壤粗化指数、砂粒含量、总孔隙度、毛管孔隙度、毛管持水量、有机质及全氮含量出现了不同程度的升高,而容重、黏粒与粉粒、全磷含量呈现下降趋势;与空白对照相比,垄间植草明显改良了土壤理化性质,其中以花生+黑麦草处理效果最优,灰色关联度达到0.931 9,其余依次为花生+三叶草(0.929 6)、花生+草木犀(0.747 6)及花生+狗牙根(0.731 1),空白对照效果最差,灰色关联度仅为0.548 7。     

基于GIS和土地质量地球化学数据的水稻种植适宜性评价——以安徽省青阳县为例

为加快安徽省青阳县的高标准基本农田建设,开展更加精准的水稻种植适宜性评价,本文根据研究区土地质量地球化学数据和当地水稻对生长环境的需求,通过层次分析法（AHP）把水稻种植适宜性评价作为目标层,把影响目标层的立地条件、理化性质、土壤质量、土地管理作为准则层,再把影响准则层中各因素的项目作为指标层,确定研究区水稻种植适宜性评价的层次模型,构建了包括土壤养分、土壤环境、土壤质地、有机质、排水和灌溉能力等在内共计12项指标的评价体系。以研究区二调图斑为评价单元,根据数字高程模型（DEM）数据获取精准的田面坡度数据,同时结合GIS空间分析技术对地球化学数据进行空间插值模拟。利用特尔菲法（Delphi）获取各指标隶属度并构建判断矩阵,使用MATLAB数学软件求出各指标的权重,计算获取水稻种植适宜性综合指数（RSI）,进行适宜性评价。结果显示：“高度适宜”面积为36.89 km²,占基本农田总面积的19.80%,主要分布在研究区中部及南部地区;“适宜”和“勉强适宜”面积分别为61.95 km²和60.89 km²,分别占33.25%和32.68%,分散分布;“不适宜”面积约26.60 km²,占比14.27%,主要位于研究区中部及北部地区。利用实测水稻籽实Cd含量与该评价方法得到的水稻种植适宜性综合指数（RSI）进行分析,发现两者呈显著负相关,随着RSI的增长,水稻籽实中Cd含量逐渐降低,意味着水稻品质的提高,同时也减少了可能通过食物链对生态环境造成的危害。该结果从生态安全方面证明此评价方法的正确性和适用性。本文探讨了土地质量地球化学数据所反映的水稻生产问题,改善了以往农业种植适宜性评价工作中大量使用描述性指标和指标分级模糊不清所导致的主观性较大和评价方法不易推广等问题,不仅为作物种植适宜性评价提供了新的方法,而且为生态农业发展指明了方向。     

淮河流域坡耕地水土流失特点与综合整治模式

为有效推进淮河流域坡耕地水土流失综合整治,对淮河流域内坡耕地现状进行调查与数据统计分析.结果表明:淮河流域现有坡耕地96.56万hm2,主要分布在桐柏大别山区、伏牛山区、沂蒙山区和江淮丘陵区,主要类型有石质坡耕地、土石质坡耕地、砂质坡耕地和土质坡耕地;通过全面分析坡耕地水土流失特点、危害以及综合整治中存在的主要问题,结合淮河流域已有水土保持成果和坡改梯治理试点经验,提出了不同类型坡耕地整治方向与主要技术模式.     

基于"质量-风险"的干旱区休耕空间布局及补偿策略

构建节水型休耕生态补偿机制是干旱地区农业可持续发展的必然选择,探讨符合干旱地区休耕地的空间布局方法是提高休耕生态补偿效率的关键。该研究以新疆开都-孔雀河流域为例,从土壤理化属性和耕作便利条件两方面建立耕地质量评价指标体系,利用综合评估法评估流域内耕地质量状况;基于MEDALUS-ESAs模型框架,从土壤、气候、植被和土地利用与管理4个方面评估全流域的土地退化风险;综合考虑耕地质量和土地退化风险,利用Z-score方法确定休耕空间布局,并提出不同分区的休耕补偿策略。结果表明：1）开都-孔雀河流域耕地质量"总体良好,局部较差",土地退化风险呈现"北低南高"的空间分布格局;2）流域内优先休耕区内耕地面积为67 814.60 hm2,次优先休耕区的耕地面积为71 784.94 hm2,限制休耕区内耕地面积为80 576.89 hm2,禁止休耕区内耕地面积为107 358.03 hm2;3）优先休耕区耕地的约束条件为耕地质量,可将休耕与耕地质量提升相结合,实施中长期休耕,依据农业收益损失和土地改良成本确定休耕补偿标准;次优先休耕区耕地质量较好,可与农业节水相结合,基于水资源短缺状况对耕地进行季节性休耕,依据农业收益损失确定休耕补偿标准;限制休耕区受耕地质量和生态安全的双重约束,应将休耕与耕地质量提升、生态保护相结合,实施年度休耕,依据农业收益损失、土地改良成本和生态保护成本确定休耕补偿标准。     

陇南山区农林复合模式划分与种植结构研究

甘肃省陇南坡耕地占总耕地面积的80.15%。坡耕地及不合理的耕作方式是造成水土流失的主要原因之一,在山坡地及梯田中进行农林复合栽培,可提高土地产出率,有效防治水土流失。根据生产方式和栽培结构将陇南山区农林复合栽培的模式种类划分为林药复合、林粮间作、田间地埂利用、果菜种植、特种林粮复合、庭院经营、小流域综合治理、林草复合等8种农林复合栽培模式,以便在坡改梯、退耕还林等生态工程中较好地应用复合农林业技术。     

长江中游双季稻田不同轮作方式对土壤质量的影响

研究长江中游地区不同种植模式和秸秆还田管理下农田土壤养分、有机碳及其酶活性的变化,评估农业管理措施对土壤质量的影响,可为长江中游双季稻区农业资源高效利用及可持续发展提供理论依据。2012—2017年进行不同轮、连作长期定位试验,设置冬季休耕—双季稻,冬种紫云英—、油菜—、大蒜—和轮作(马铃薯、大蒜、油菜和紫云英年际轮作)—双季稻5个处理,在冬季作物秸秆和水稻秸秆双重还田条件下,通过运用多元方差分析、相关性分析和主成分分析等统计方法,结合南方双季稻田土壤的适宜性,筛选出最小数据集(minimum data set,MDS)中土壤质量指标并测定,最后采用模糊数学方法对双季稻区的土壤质量进行定量评价。结果表明,在长江中游双季稻区,经过6年的冬季种植合适作物并秸秆双重还田,相比冬季休闲处理,除冬季种植大蒜处理外,其他冬种处理均能有效提高稻田土壤质量10.73%～12.91%,不同冬种方式下双季稻田的土壤质量高低依次为不同冬种轮作(0.726)冬季种植油菜(0.723)冬季种植紫云英(0.712)冬季休闲(0.643)冬季种植大蒜(0.638)。由此可见,适宜的轮作方式及秸秆双重还田能显著提高双季稻土壤质量,这为南方稻田健康可持续发展提供了理论支撑。     

紫穗槐水土保持综合效益的研究

山区发展紫穗槐潜力很大,而紫穗槐林可有效截留降雨,改善土壤物理性质,增强土壤的抗剪力,防治水土流失,防止风害,改善农田小气候,使小麦增产10％以上;亩施500kg紫穗槐绿肥可使小麦增产10％～20％,玉米增产20％～30％。作者根据山东沂蒙山区8年的小流域治理实践,较全面地论述了紫穗槐的水保、经济等效益,指出在山区大力发展紫穗槐是以短养长,加速山区开发行之有效的短平快措施。