基于WebGIS的基本农田土壤环境质量评价系统

在区域土壤环境时空数据库支持下，以GeoWeb为地图服务器，利用ASP、JavaScript和HTML程序语言，建立基本农田土壤环境质量评价系统(PFSEGIS)，PFSEGIS的构建包括基本农田土壤环境数据库和模型系统两部分。数据库由样点监测数据、地形图数据和元数据组成。模型系统包含单因子评价模型、综合评价模型和空间插值模型。PFSEGIS包括样本数据采集、样本评价、区域模拟、信息统计、元数据浏览5个功能子系统，把监测数据与地图数据相结合进行空间分析处理，并通过模型运算，实现了基本农田土壤环境质量信息的在线共享、评价与咨询服务。     

基本农田土壤环境质量监测中的质量保证和质量控制实践

高质量的监测数据应具有代表性、完整性、准确性、精密性和可比性,质量保证和质量控制是确保基本农田土壤环境监测数据“五性”的重要管理工作和技术工作。结合理论和实际工作,陕西省在基本农田土壤环境质量监测中采取了一些具体的质量保证和质量控制措施,取得了较好的分析结果。     

文摘与信息

９９１１　全国基本农田保护区土壤环境监测技术及农业环境信息统计培训班在津举办１９９９年５月５日，全国基本农田保护区土壤环境监测技术及农业环境信息统计培训班在天津举办。本次培训活动由农业部环境监测总站主持，来自全国各省、直辖市、自治区、计划单列市的５０多名学员参加了为期５天的培训学习。农业部科教司对本次培训活动高度重视，指派李波同志到会并作了重要讲话。在本次培训班上，农业部环境监测总站副站长李玉浸同志对基本农田保护区土壤环境质量监测的实施要求及１９９９年的工作进行了全面部署，总站的其他专家就土壤环…     

人工智能数据挖掘在土壤环境科学中的应用——基于文献知识图谱的分析

数据的大幅增长和人工智能技术的快速发展为土壤环境科学研究带来新的思路与发展机遇。本文系统梳理人工智能数据挖掘在土壤环境领域的应用研究现状和前沿动态，归纳评述主要研究热点，提出面临的挑战。采用文献计量和知识图谱分析方法对中国知网（CNKI）和Web of Science文献数据库中截至2021年的相关主题文献进行可视化分析。分析结果表明，人工智能数据挖掘在土壤环境领域的应用研究从2000年左右起步，目前正处于快速发展阶段；中国学者在该领域做出大量贡献，成为国际上最重要的研究力量之一。文献知识图谱分析结果显示，土壤污染预测评价、有机碳空间分布预测制图是国内外学者共同关注的热点方向；我国学者在土壤污染溯源、场地土壤污染评价与修复管控决策两个应用方向的研究处于优势地位。随着数据“孤岛”、数据隐私保护、模型可解释性等一系列问题的逐步被克服，基于人工智能技术的数据挖掘将给土壤环境实时监测、评估、预测预警及管理决策带来深远的影响。     

基于RS和GIS的西藏中部地区土壤侵蚀动态监测

阐述应用ＲＳ和ＧＩＳ相结合的方法在西藏中部地区进行土壤蚀动态监测研究的方法和流程,建立了土壤侵蚀分类系统和强度分析模型,分别编制１９９０年１９９５年的土壤侵蚀强度图,根据１９９０年和１９９５年两个时相的土壤侵蚀动态监测分析表明,通过兴修水利,改造中低产田,草场和植树造林等水土保持工程和生物措施,使河谷平原等区的土壤侵蚀强度均有明显的下降趋势,有助于开发区生态环境 着良性循环的轨道发展。     

中国耕地等别分异特性及其对耕地保护的影响

为了深刻地认识耕地质量,科学地进行耕地质量保护与建设,基于中国耕地质量等级调查与评定工作成果及1:50万国家级农用地分等汇总数据库,对比分析了中国省域的耕地质量等别分异特性。该文分析确定了“优等地分布范围小,低等地分布范围广,省际间及省内耕地等别分异规律复杂”的中国耕地等别基本特征;应用标准亩的概念,以全国1等耕地和广东省平均等5.4等耕地为基准,核算出中国标准耕地总量分别为45?750.7?khm2和68?390.2?khm2;并结合全国土地利用总体规划给定的2020年各省基本农田保护面积,提出了划定永久基本农田要统筹考虑基本农田保护率的法律要求和各省耕地质量等别实际。基于上述研究结论,建议在土地整治规划、基本农田调整划定、高标准基本农田建设和永久基本农田保护中都要坚持数量质量并重,以耕地等别提升和产能建设为核心,建立动态监测和报告制度。     

中国土壤环境监测装备领域专利情报分析

土壤环境动态数据可为农业可持续发展和环境管理决策提供科学依据。研发成本低、性能稳定且精度高的土壤监测装备是实现土壤数据快速获取的关键。基于incoPat科技创新情报平台,检索了2000年至2019年期间国内外土壤环境监测装备的专利产出,对专利申请数量、技术构成、区域分布、主要申请人、法律状态等方面进行了分析,以揭示中国土壤环境监测装备领域的研发状况、技术发展趋势和产学研合作情况。结果表明,近年来,中国土壤环境监测装备领域专利数量急剧增加;土壤监测指标从土壤肥力指标向污染物和生物监测指标拓展,结合现代信息技术等新兴技术发展智能化的原位监测装备正在发展,新的研发充分考虑了定性与定量的结合;我国在土壤环境监测装备领域的专利申请人多隶属高校和科研院所,企业参与度较低。综上,土壤污染物和生物指标的监测已成为焦点,生物和信息新技术成果正逐步引入土壤环境监测设备的开发;中国在土壤环境监测装备领域的产学研合作研发亟需加强。     

浅析土壤环境监测中的质量控制

土壤环境监测涉及样品的现场采集、保存运输、实验室检测分析等各个阶段,提升各个环节的质量有助于提升环境监测的质量。基于此,分析土壤环境监测每个阶段存在的问题及质控措施,促进土壤环境监测工作更好地开展。     

基于MODIS数据的福建省干旱遥感动态监测分析

干旱是影响社会发展和农业生产的重要因素之一,利用MODIS数据和气象资料,结合福建省的地形、气候和植被覆盖条件,分别反演出2004年和2006年的归一化植被指数（NDVI）,借助分裂窗法成功反演了两个时相的地表实际温度（Ts）,并建立了基于植被供水指数算法（VSWI）的干旱监测模型。结果表明,对于植被覆盖率高的福建省,利用VSWI进行遥感干旱监测是可行的,MODIS数据可很好地满足大范围的实时动态监测。福建省地表干旱存在着较明显的南北区域差异,东南沿海比中西部严重,从两个时相的对比来看,干旱有加重的发展趋势,而经济发展和城市化进程是引起干旱程度加剧的重要因素。     

北京市东南郊污灌区土壤环境重金属污染现状及防治对策

通过对北京市东南郊污灌区土壤的现状监测与农业生产活动的调查，分析了东南郊污灌区土壤的环境质量状况，与70年代末期的数据进行比较，研究了该地区30年来土壤环境质量及变化趋势，并提出土壤污染防治对策。     

中国污染农地整理工程的环境问题及解决途径

随着中国经济日益增长,工业化、城市化规模不断扩大,农地污染已成为中国严重的环境问题之一。据《全国土壤污染状况调查公报》数据,中国部分地区土壤污染较重,耕地土壤环境质量堪忧,工矿业废弃地土壤环境问题突出。利用现行的土地整理技术对污染农地进行整理,势必给大气、水、土壤环境质量带来一定的影响。该文分析了中国现行农地整理技术特点,认为现行的土地整理技术不同于国外先修复后整理的实施流程,对于在中国广泛存在的轻微、轻度污染土地,应用现行污染农地整理时,会引起污染面积扩大、污染类型复杂、污染方式多元化等环境问题。该文以土壤修复技术与土壤整理技术兼容性为出发点,提出通过构建污染农地的整理技术途径有效地解决此类问题。该文强调,所提出的技术体系只适用于轻微、轻度污染农地的整理。中度、重度污染的农地,应先修复,后整理。该文为中国轻微、轻度污染农地整理提供了科学的思路和技术框架。     

基于CSLE模型的陕北纸坊沟流域土壤侵蚀评价

[目的]对陕北纸坊沟流域土壤侵蚀状况进行评价,为该流域不合理土地利用方式的调整和优化以及水土流失治理措施的合理布设提供科学依据。[方法]以陕西省安塞县纸坊沟流域为研究区,基于ArcGIS技术,利用2005—2016年纸坊沟流域水文站月降雨量数据、DEM数据、土壤类型数据和土地利用数据,率定中国土壤流失方程(CSLE)的相关参数,计算研究区的土壤侵蚀强度,对土地利用变化与坡度和土壤侵蚀强度之间的关系进行分析。[结果](1)研究区内不同坡度带上的土壤侵蚀强度差异较大,15°～25°左右的坡耕地是土壤侵蚀的敏感部位。(2)纸坊沟流域内土地以林地、耕地、草地为主,耕地面积不断减少,林地和草地面积不断增加。该区域实施退耕还林后,土壤侵蚀的面积与强度整体呈现改善趋势;土地利用变化与土壤侵蚀强度具有密切联系,表现为耕地的土壤侵蚀强度较强,林地和草地侵蚀强度相对较弱,说明增加林地和草地面积,减少耕地面积,能够显著减弱土壤侵蚀。[结论]研究区内土壤侵蚀空间分布受土地利用方式和坡度制约,该区今后水土流失治理的重点区域是15°～25°左右的坡耕地。     

密云水库土门西沟流域非点源污染负荷估算

密云水库水质影响北京市地表饮用水源质量,非点源污染成为密云水库水质下降的主要原因。为了满足水资源管理规划,在密云水库土门西沟小流域内根据不同的水土保持措施选择6个径流小区,主要有：板栗林、油松林、刺槐林、混交林、灌木林、梯田,于2007年对小区地表径流进行水质水量的监测。运用RUSLE公式和SCS法估算流域内不同水土保持措施的非点源污染负荷,利用ArcGIS工具绘制了土壤侵蚀量空间分布图。结果表明：土门西沟小流域非点源污染物主要来源于土壤侵蚀,泥沙中的吸附态是非点源污染物存在的主要形式;其次土门西沟小流域不同水土保持措施单位面积的污染负荷输出由大到小排列顺序为,经济林＞阔叶林＞灌木林＞针叶林＞混交林＞梯田。研究结果表明减少经济林来增加混交林用地面积,提高水源林的覆盖率,梯田可以维持现有的用地状况,禁止陡坡栽种农作物,坡脚和沟道农地采取梯田的耕种方式,以此来达到控制非点源污染的目的。跟以往研究得出的结论相反,梯田非点源污染负荷比林地小,主要是因为梯田相对坡耕地大大增加了地表入渗量,此外是因为梯田施用有机肥料,减少非点源污染。     

江川灌区旱田改水田加剧水体氮磷污染

黑龙江省江川灌区实施旱田改水田后,粮食产量持续上升,同时也暴露了以总氮和总磷为主的非点源污染问题。该文在GIS平台的支持下,运用SWAT模型,建立了模型所需的空间数据库和属性数据库,并运用实测资料对模型参数进行了率定。最后,设置了不同的情景,在耕地面积不变的情况下,改变水田比例为现状的70%、50%,从而研究农业非点源污染输出变化。研究表明:水田面积为70%和50%的情况下,月平均径流深比现状减少20.95、41.37 mm,总氮负荷减少27.84、48.16 t/a,总磷负荷减少1.66、2.89 t/a,说明旱田改水田将会对水环境产生不利影响。通过情景模拟发现,减少施肥量和节水灌溉均可以在一定程度上控制污染物输出,施肥量减少50%后,总氮输出减少25.23%,总磷减少16.32%。在实际生产生活中,为保证粮食产量,可以通过改变施肥方式或设置人工湿地等方法减少农业面源污染。     

江苏省苏南地区耕地利用变化特征及其对策

从耕地面积、土壤肥力和农业利用布局3个方面概述了苏南地区耕地资源利用现状,分析了耕地面积减少、土壤养分非均衡化、农田污染加剧、土壤酸化等耕地利用中的问题,提出了严格保护耕地数量、提高耕地基本农田质量、完善相关法律法规等耕地保护对策。     

汾河水库周边土壤氮流失风险评价

[目的]对汾河水库周边土壤氮流失风险进行评价,为汾河水库周边的环境管理与污染控制提供依据。[方法]在对汾河水库周边土壤采样、全氮含量测定的基础上,结合研究区地形、降雨、土地利用类型、径流、化肥施用、人口、潜在污染源距离等因子,采用通用水土流失方程和氮指数评价法进行评价。[结果]从研究区整体来看,土壤氮流失风险水平并不高,风险评价等级为低、中、高、极高程度的面积分别占研究区总面积的78.04%,2.72%,9.31%和9.93%;从空间上来看,氮流失风险较高的区域主要集中分布在研究区的西南和东北部,土地利用类型主要是地势平坦的耕地。中等流失风险程度的区域大部分位于沿河山地地区,土地利用类型为林地、草地及耕地。低风险程度的区域主要位于河谷地区较为平坦的地区,土地利用类型以草地和耕地为主。[结论]采用的氮指数评价法综合考虑了土壤氮流失的源因子和迁移因子,可以科学有效地反映研究区土壤氮流失风险的水平及空间分布。     

黄土丘陵缓坡风沙区不同土地利用类型土壤水分变化特征

为研究黄土丘陵缓坡风沙区不同土地利用类型下的土壤水分变化规律,采用时域反射仪TDR在山西省五寨县分别对玉米农地、柠条林地、苜蓿草地0-100 cm土层进行连续3年的土壤水分观测,掌握不同土地利用类型土壤含水量的季节变化规律和垂直分布特征。结果表明:(1)农林草地土壤水分随时间的变化曲线基本呈"M"形分布,三者季节变化规律相似,但土壤含水量差异达到极显著水平(P<0.01),表现为苜蓿草地>柠条林地>玉米农地;(2)玉米农地与柠条林地土壤含水量随土层深度的增加呈"S"形分布,苜蓿草地的变化趋势与两者完全相反,玉米农地仅土壤表层0-20 cm含水量与降水存在显著相关性,柠条林地和苜蓿草地0-60 cm土壤含水量均与降水显著相关;(3)土壤含水量具有明显的垂直分布特征,在0-100 cm土层层中,随着土层深度的增加,玉米农地CV先逐渐降低后保持稳定,柠条林地CV始终持续降低,苜蓿草地CV先呈现波动变化后明显降低,三者整体表现为表层土壤含水量变异系数大于深层;(4)0-100 cm范围内,玉米农地的土壤层自上而下依次可划分为速变层、活跃层2个层次,柠条林地和苜蓿草地的土壤层划分为速变层、活跃层和次活跃层3个层次。本研究结果表明林地和草地在涵养土壤水分方面优于农田,林地和草地为黄土丘陵缓坡风沙区适宜的土地利用方式,为该区域土壤水分管理及水土资源的合理开发利用提供理论依据。     

基于CA-Markov模型的藉河流域土地利用变化动态模拟

为了探讨黄土丘陵沟壑区藉河流域的土地利用变化规律及驱动力,基于1995和2008年两期遥感影像解译得到的土地利用数据,通过土地利用动态度模型和空间测算模型对藉河流域土地利用类型的动态变化程度进行分析,并运用CA-Markov模型对2022年土地利用空间格局进行预测.结果表明,空间分析测算模型由于同时考虑了各土地利用类型的空间转移及新增过程,能更为准确地测算出各种土地利用类型的动态变化程度与速率;CA-Markov模型预测结果表明,整个流域总体的Kappa系数为0.9515,预测结果可信;除草地和未利用地外,2008-2022年期间其他土地利用类型继续原有的变化趋势,到了2022年表现出坡耕地、草地、水域和未利用地面积减少趋势,梯田、林地和居民地面积呈增加趋势.黄土丘陵沟壑区水土流失严重,此研究有助于加强土地资源的保护和实施退耕还林还草等措施,为当地土地利用规划管理提供参考.     

滇中尖山河流域不同土地利用类型土壤抗蚀性

为揭示滇中尖山河小流域不同土地利用类型的侵蚀特性,以滇中尖山河小流域4种不同土地利用类型(坡耕地、裸地、林地、园地)不同土层(0—10,10—20,20—30 cm)土壤为研究对象,通过对土壤抗蚀性15个指标的测定与分析,研究了不同土地利用类型对土壤抗蚀性的影响。结果表明:不同土地利用类型中坡耕地、裸地5 mm土壤水稳性团聚体显著低于林地、园地,5 mm水稳性团聚体含量表现为裸地(12.72%)大于坡耕地(8.93%),且坡耕地0.25 mm团聚体随土层深度的增加而降低;土壤团聚体结构破坏率表现为裸地坡耕地林地园地,土壤有机碳含量与0.25 mm水稳性团聚体含量均达到极显著正相关。不同土地利用类型下园地和林地土壤的抗蚀指数、结构系数、团聚度、土壤结构和稳定性、抗分散强度和保水保肥能力最高,水稳性指数较大,分散系数最小,土壤抗蚀性能最强。不同土地利用类型综合抗蚀指数大小顺序为园地(0.823 6)林地(0.520 4)坡耕地(-0.382 2)裸地(-0.961 8)。综上,实行人工造林能够显著提高原土结构稳定性,园地和林地在增加土壤抗蚀性方面有明显优势,加强人工林建设可作为研究区土壤改良的有效措施。     

黄土高原南缘土石山区耕地地力评价研究

以黄土高原南缘土石山区陕西省宝鸡市陈仓区为例,通过野外采样和室内分析,获取大量耕地地力相关信息,在GIS的支持下,利用层次分析法、模糊评价等数学方法和模型对研究区耕地地力进行定量化评价。结果表明:该区耕地基础地力可分为6等,其中1等地占3.7%,2等地占17.2%,3等地占36.8%,4等地占24.1%,5等地占9.4%,6等地占8.9%。水浇地、园地和菜地主要集中在1、2、3等地;4等地在该区分布范围较广;而5、6等地主要分布于坡度较大、海拔较高、土壤耕层较薄的山区,利用类型主要为旱地。本研究分析了研究区各乡镇耕地数量及质量的空间分布特征,对耕地资源的科学管理、可持续利用及测土配方施肥有积极意义。