利用数字土壤制图技术评价森林立地质量

[目的]为了提升森林立地质量评价的精准性,探讨利用数字土壤制图技术对森林立地质量进行评价,助力精准林业的发展.[方法]以济源南山林场为研究区,以地形因子为预测因子,运用模糊C均值聚类方法(FCM算法)对立地评价所需的主要土壤属性进行预测制图,并在利用遥感影像数据获取林地其他立地环境因子分布图的基础上,应用灰色关联度法对...     

桉树-牧草复合经营模式下水土流失和土壤肥力的综合评价

本文通过连续5年监测桉树-牧草和桉树纯林地表径流量和土壤侵蚀量,以及种植前后土壤肥力指标,综合分析间种牧草对桉树林地水土流失和土壤肥力的影响,为桉树人工林科学经营提供理论依据。结果表明:桉树纯林地表径流量和土壤侵蚀量分别在27.4~6612 m~3 hm~(-2) a~(-1)和0~14.9 t hm~(-2) a~(-1)之间,表现出随着种植时间呈逐年减少的变化规律,且水土流失主要集中在前2年;桉树-牧草复合经营模式下林地地表径流量和土壤侵蚀量与桉树纯林随种植时间的变化规律一致,但均低于桉树纯林,降低幅度为20.84%~82.85%;与种植前比,桉树-牧草和桉树纯林土壤pH值分别提高了0.03~0.05和0.14~0.18,有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷和速效钾均得到提高(土壤交换性钙和镁除外),增幅分别为0.13~3.00倍和0.39~2.11倍;土壤肥力的关联度从大到小的排列顺序为:桉树-牧草桉树纯林种植前;桉树-牧草和桉树纯林0~20 cm土层土壤肥力指标增幅和关联度均大于20~40 cm土层。可见,与桉树纯林比,间种牧草更有利于改善桉树林地土壤肥力,促进桉树林地可持续性经营,是一种较好的桉树林地复合经营模式。     

蜀南竹海毛竹林土壤生物肥力质量指标与评价

土壤生物肥力处于土壤肥力的中枢和核心地位。以蜀南竹海核心景区毛竹林土壤为研究对象,选择土壤生物因子为评价指标,采用经典统计学和地统计学方法分析因子的空间分布特性以及土壤呼吸的整体水平。在此基础上应用模糊数学与主成分分析法,建立土壤生物肥力指数模型,综合评价该区土壤生物肥力质量。结果表明:研究区土壤各项生物肥力指标属中度到强度变异,变程范围1 326~2 219 m,在其变程内,各指标具有强烈的空间相关性;研究区土壤呼吸速率平均为3.38μmol/(m2·s),林地干扰较严重;在划分的5个生物肥力等级中,三、四两级所占面积最大,达到总面积的65.01%,一级与五级区域所占面积较小,均不足10%,土壤生物肥力质量总体处于中等水平。     

连栽桉树人工林土壤理化性质的主分量分析

利用主分量分析法对连栽桉树人工林土壤的理化性质进行分析,确定了影响连栽桉树人工林土壤肥力的主分量因子,并通过连栽桉树人工林主分量因子对不同代次的桉树人工林土壤肥力变化进行了分析。结果表明,各代次桉树人工林0—20cm和20—40cm的土壤主分量影响因子基本相同,由土壤的物理性质和N,P,K这3大营养元素构成的第一主分量是影响桉树人工林土壤综合肥力的最主要影响因子;桉树人工林在经过3代连栽后,林地土壤的综合肥力较第1、第2代桉树人工林土壤的综合肥力明显下降。研究结果表明,保持连栽桉树人工林地良好的土壤通气透水性和提高土壤N,P,K养分含量对保持桉树人工林的可持续发展具有重要的意义。     

雷州半岛桉树人工林土壤肥力特征及其成因

对雷州林业局桉树人工林地进行了土壤普查,结果表明,桉树人工林土壤肥力很低;其现状肥力特征的形成与桉树人工林生态系统水土流失严重,人为因素对土壤养分生物积累过程的干扰,桉树全树利用方式,耕垦和采后剩余物处理不适当有关。因此,增加桉树人工林生物多样性、回归林地凋落物于土壤,应用适当地采伐利用方式和采伐剩余物的处理方式,是改善桉树人工林土壤肥力必须采取的措施。     

农林复合经营研究：桉树人工林间种西瓜对林木和土壤的效应

本文调查研究了雷州林业局纪家、河头林场桉树人工林间种西瓜对林木和土壤的影响。结果表明，利用造林前空隙种一造西瓜或在桉树林地间种西瓜，均有利于桉树生长，单位面积林木蓄积量和年生长量均比对照林分显著增加，经济效益显著；土壤养分也有增加。作为农林复合经营的有益尝试，值得在有条件的地区推广。     

低山丘陵区不同坡位茶园土壤肥力特征研究

南方低山丘陵区是我国茶园的集中分布区域, 研究其土壤肥力状况是改善茶园土壤养分状况、实现茶叶安全高效生产和可持续发展的基础.选择川西茶区典型低山丘陵茶园, 通过野外调查与样带采样研究土壤养分性质, 利用主成分分析等多元统计方法定量化比较了不同坡位及对照间土壤肥力质量.结果表明: (1)茶园土壤中砂粒含量最高, 平均占总量的39.13%, 其次是黏粒, 粉粒含量居第3位;土壤pH低于4.5, 有机质和全氮含量较低, 速效氮含量较高, 速效磷缺乏, 速效钾变化不显著.与林地、撂荒地相比, 茶园土壤各粒级含量变化规律不明显.有机质和全氮除在下坡位略高于撂荒地外, 其他坡位均小于撂荒地和林地;速效养分变化规律不显著.(2)茶园土壤肥力沿坡面变化明显, 以上坡位为基准, 土壤肥力指数PI值为零, 中坡位PI值(-13.64%)低于上坡位PI值(0)和下坡位PI值(14.39%).(3)与撂荒地、林地相比, 茶园的土壤肥力综合指数QI值最低.茶园、撂荒地、林地的QI值分别为0.56、1.11和2.73.     

华北集约化农区耕地土壤肥力时空演变特征——以河北省曲周县为例

科学准确地进行耕地土壤肥力评价以及揭示其时空演化特征,对于指导农业生产与耕地资源可持续利用具有重要意义。本文以华北集约化农区典型县域河北省曲周县为研究区,基于耕地土壤样点测试数据和耕地利用数据,综合运用模糊综合评价和地统计学方法,以耕地利用图斑为评价单元对耕地土壤肥力进行评价,并揭示耕地土壤肥力的时空演变特征。结果表明：2000-2018年研究区耕地土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾平均含量均有所增加,pH有所降低,且均受到结构性因素和随机性因素的共同影响;2000-2018年研究区耕地土壤肥力指数均值由0.25增长为0.54,增长率为116.00%,耕地土壤肥力由较低水平转变为中等水平,且总体变异程度和空间自相关程度均处于中等水平;2000年和2018年耕地土壤肥力等级分别以Ⅱ级和Ⅲ级为主,为总面积的83.92%和50.43%,广泛分布于除侯村镇和依庄乡之外的各个乡镇;2000-2018年研究区耕地土壤肥力Ⅰ级和Ⅱ级面积减少,Ⅲ级、Ⅳ级和Ⅴ级面积有所增加,Ⅱ级转出面积和轻度增加的面积最大,但最高等级和高度增加的耕地面积相对较小,其面积比重分别为1.86%和3.34%。因此,曲周县土壤肥力受到自然本底特征与人为农业生产活动的共同影响,有效地平衡与协调土壤养分元素含量有助于提升耕地土壤肥力以及土地资源的可持续利用程度。     

科尔沁沙地林地适宜性评价——以科尔沁左翼后旗为例

研究基于2009年遥感影像数据和反映该研究区自然、社会、经济方面的资料,通过3S技术、数学统计方法及文献资料法,并多次叠加与对比分析,得到研究区林地适宜性评价结果,并进一步将林地适宜性评价结果与2009年林业现状进行对比分析。结果表明：高度适宜林地面积为287 233.56hm2,中度适宜林地所占面积比重最大,达484 501.09hm2,勉强适宜林地面积为307 407.94hm2,不适宜林地面积为10 523.10hm2。因此,今后还需要加大力度,调整林地利用结构的面积为295 436.20hm2。     

红壤区桉树人工林与不同林分土壤微生物活性及细菌多样性的比较

以广西红壤区桉树人工林、马尾松人工林和天然阔叶林为对象,采用PCR-DGGE以及稀释平板法等现代和传统分析技术,比较分析了不同林分土壤生物学性状以及细菌群落结构的特征。结果表明:桉树对林地土壤可培养微生物数量的影响效果虽逊于天然阔叶林树种,但与广西乡土树种马尾松之间并无显著差异。此外,桉树人工林土壤中涉及碳、氮、磷循环的土壤酶活性低于天然阔叶林和马尾松人工林,同样表征土壤肥力的微生物生物量碳、氮指标也逊于天然阔叶林,但微生物生物量碳和氮在两种人工林之间无规律性的差异。同时,桉树人工林土壤细菌多样性指数(H)、丰富度(S)以及均匀度(EH)指数均逊于天然阔叶林,但与广西乡土树种马尾松之间的差异并不显著。桉树对林地土壤肥力及生态环境的影响效果虽不及天然阔叶林树种,但与广西乡土树种马尾松林的生态效应相仿。     

长三角地区农用地土壤肥力特征及综合评价——以朱林镇为例

为了解长江三角洲地区农用地土壤肥力特征,以常州市金坛区朱林镇为例,利用模糊综合评价模型与地统计学及GIS技术相结合的方法,分析朱林镇的土壤肥力特征并对其进行综合评价。结果表明:pH为中性,有机质、全氮、阳离子交换量适中,速效钾含量较低,有效磷含量丰富;除有效磷具有中等程度的空间相关性外其他肥力指标均具有强烈的空间相关性;Kriging插值结果显示的各土壤肥力指标空间分布图能够很好的反映肥力指标的空间分布及丰缺状况;模糊综合评价结果表明朱林镇整体肥力处于中等水平,且东部肥力高于西部,南部肥力达到一等水平,与土壤质地、土地经营方式、肥力科学管理及境内地势多为圩田有关。其结果可为镇域尺度土壤肥力的空间内插、制图和取样设计提供参考,也为长江三角洲土壤可持续利用、肥力的科学管理提供依据。     

A Comprehensive Evaluation of Soil Fertility of Cultivated Land: A GIS-Based Soil Basic Niche-Fitness Model

This paper aimed at using the niche-fitness analysis method to assess soil fertility of cultivated land in Jianghan Plain in China. By introducing the niche-fitness theory into comprehensive analysis of soil fertility, an evaluation method was developed using geographic information systems (GIS) and the soil basic niche-fitness model (SBNFM). To begin with, 10 indicators were selected and used to assess the spatial differences of soil fertility for cultivated land, and its weight was decided using analytic hierarchy process (AHP). Soil samples were collected from topsoil (0–25 cm) in 58 units and examined for pH, organic matter (OM), total nitrogen (TN), etc. After standardizing soil attribute data of each unit, the optimum niche of every indicator was obtained and the soil basic niche-fitness value of each plot was calculated by using SBNFM. Finally, the soil fertility of the cultivated land was divided into four grades based on the shortest distance cluster analysis method in this area. Results indicate that the soil fertility of the cultivated land in this area was on the medium and high side, the percentages of area in grades 1, 2, 3 and 4 accounted for 33.43%, 35.99%, 22.70% and 7.88%, respectively; thus, approximately 70% of the cultivated land was classified in the top two grades. The linear-correlated relationship between niche-fitness value and rice yield has shown that SBNFM is an important and effective tool to analyze soil fertility and evaluate the quality of cultivated land. The above results might be helpful and support fertilizer management or agricultural activity in the study area.     

基于多时相遥感影像和随机森林算法的土壤制图

获取准确的土壤-环境关系是数字土壤制图的关键,目前遥感影像已作为环境因子应用于土壤-环境知识的建立过程,但单幅遥感影像所包含的光谱信息差异难以将不同土壤类型区分开来。因此本文提出了一种基于多时相遥感影像的土壤制图方法：选取红安县滠水河流域为研究区,以母质类型图、等高线数据和多时相哨兵二号遥感影像为基础,提取与土壤形成有关的环境因子,通过随机森林算法获取土壤-环境关系,预测研究区各土壤类型的空间分布并成图,利用野外实地分层采样点验证推理图的精度。结果表明：推理土壤图总体分类精度高达86%,与原始土壤图对比,各土壤类型的空间分布具有一定相似性,展现了更为详细的空间细节信息,该研究成果可为更新土壤图工作提供新方法。     

基于棉田原位高光谱数据的土壤pH值反演与制图研究

[目的] 研究快速、准确大面积监测农田土壤pH值,为大面积土壤改良和实现农田精细化管理提供科学支持。[方法] 以南疆阿拉尔市十二团棉田为研究区,采用网格采样法采集231个样点的原位高光谱数据,并同步采集其中116个样点的土壤样品;分析了原位高光谱反射率数据经不同预处理模式后的光谱数据与土壤pH值的相关性;采用偏最小二乘回归、支持向量机回归和随机森林3种建模方法分别建立了土壤pH值的高光谱反演模型,根据模型评价指标优选出最优模型对未采集土壤样点的pH值进行反演制图。[结果] 反射率经微分处理后可有效改善其与土壤pH值的相关性;反射率二阶微分的随机森林模型为所有模型中的最优模型,其验证集的R²为0.87,RMSE为0.04,RPD为2.53;最优模型反演的pH值数据插值所得数字图与实测pH值插值图的空间分布特征高度吻合,能客观反映土壤碱化的空间分布状况。[结论] 随机森林模型为原位反演南疆棉田土壤pH值的最优模型,克里金插值能够客观可视化表达研究区土壤pH值的分布状况。     

基于投影寻踪的土壤养分综合评价及影响因素研究

客观、精准研究土壤综合养分及影响因素，可为农作物科学施肥提供参考依据。以陕西省旬邑县苹果区为研究区，选取有机质、碱解氮、速效钾和有效磷为评价指标，将投影寻踪综合评价法运用到土壤养分评价中，根据最佳投影方向，计算土壤养分综合投影指数，并依据经验等级对应投影值，从而评价土壤养分等级，基于普通克里格和GIS绘制土壤养分综合指数等级分布图，并利用随机森林的importance()函数分析影响因素对养分含量的重要性。结果表明：研究区CPI的变幅为0.653-1.516，平均值1.022，变异系数为14.746%，呈中等程度变异，同时CPI属于Ⅲ级和Ⅳ级；基于80%训练集和20%验证集的精度交叉验证，球面函数为最优理论模型；土壤综合养分的总体空间分布格局：除土桥、职田和湫坡头镇东部的养分等级高，土壤养分等级从西部向东部递减，从高到低的面积比例为：14.415：28.522：35.450：20.115：1.498，土壤综合养分属于中等及偏下水平，且主要分布在东部；高程、气温和坡度等因子是影响区域土壤养分的主导因子，且每项影响因子对土壤养分含量的影响度差异大。研究结果与当地实际相吻合，为当地果园提高土壤肥力提供科学依据，也为区域土壤养分评价提供了新思路。     

重庆市丰都县紫色土养分空间变异及土壤肥力评价

综合运用地统计学、GIS和模糊数学相结合的方法,分析了丰都县紫色土养分的空间变异规律,对其土壤肥力进行综合评价,并绘制了养分空间分布图和土壤综合肥力指数空间分布图,为该县紫色土养分分区管理及精准施肥决策等提供理论依据。结果表明:研究区内5种肥力指标中,除有效磷属于强变异性外,pH、有机质、碱解氮和速效钾均具有中等变异性。土壤pH、速效钾的最适模型是指数模型,块金值与基台值之比分别为17.07%和10.65%,有较强的空间相关性;用线性模型可较好地模拟有机质、碱解氮和有效磷,块金值与基台值之比分别为76.37%、84.21%和87.92%,空间相关性较弱。土壤pH、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾的变程分别为5.43、28.02、31.24、36.48和2.28 km。土壤pH在长江以北较高与较低区域都呈带状并相间分布,在长江以南呈西低东高状态;有机质、碱解氮、有效磷及速效钾的分布存在明显的方向不均匀性,都呈零星斑状。丰都县土壤肥力质量呈现北低南高的趋势,5个等级地块分别占8.14%、18.86%、31.75%、28.58%、12.67%。丰都县土壤肥力总体水平中等偏上,这主要与该地区地形地质有关,同时也受到社会经济与人为管理措施的影响。     

遵义市植烟土壤肥力综合评价及空间分布

了解遵义市植烟土壤综合肥力状况,为烟草种植规划提供理论支持。在遵义市13个区（县）168个乡镇采集3772份植烟土壤样品进行化学性状测定,运用模糊数学法评估植烟土壤肥力状况,采用Kriging插值法绘制植烟土壤化学性状和综合肥力评价空间分布图。结果表明：(1)遵义市植烟土壤酸碱度、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾的含量相互间呈极显著相关关系;有机质、碱解氮含量达到高或较高水平,土壤有效磷、速效钾含量较高,保障了烤烟生长所需的主要营养;(2)植烟土壤各肥力指标具有明显的空间变异特征,有机质与碱解氮分布基本一致,呈现极大的关联性,有机质、碱解氮和有效磷为斑块状分布态势,土壤p H值和速效钾呈块状分布。其中钾含量较高的区域与土壤p H值较低区域基本一致;(3)遵义市植烟土壤肥力综合评价得分为0.73,变异系数为16.8%,Ⅰ～Ⅲ级合计占比超过93%,遵义市植烟土壤肥力状况较好,空间变异较小。综合来看,遵义市植烟土壤肥力能供给优质烟叶生产的需求,但部分地区仍需加强有机肥、氮肥的使用,针对不同区域的肥力差异进行改良。     

中等尺度上土壤肥力质量的空间分布研究及定量评价

用修改后的内梅罗公式作为土壤质量的评价模型,将传统的统计方法与地统计学方法及GIS技术相结合,研究了金坛市土壤质量的空间分异规律,对金坛市土壤质量进行了定量化的评价。结果表明,金坛市土壤全氮以差级水平为主,pH、速效磷、速效钾、CEC和有机质均以中等级以上水平为主,综合肥力质量以中等水平为主;相对来说,全氮含量总体较低是金坛市土壤肥力的主要限制因子,pH值较低和速效磷水平较低是部分地区土壤生产力的主要限制性因子;金坛市土壤分质量及综合肥力质量的空间分布总体上具有以下特征:在东西方向上,中部纵贯全市南北的丹金溧漕河两侧的低洼圩区土壤质量指数相对较高,东部的高亢平原区次之,西部的丘陵区土壤质量指数最低;南北方向上,土壤质量指数西北低,向东南逐渐升高。土壤质量指数最高的区域主要分布于洮湖周围的河口区。金坛市土壤质量指数的这种分布特点明显与地形地势、径流方向和土地利用等有关,而地形地势是决定金坛市土壤质量空间分布的最根本的原因。