黄土高原东部潇河流域农田土壤有机质时空变异及影响因素

为揭示土壤有机质时空变化规律及其影响因素,通过收集黄土高原东部潇河流域1982年第二次土壤普查数据和2017年不同时期耕层土壤有机质含量的实测资料,应用地统计学方法对其进行分析。结果表明:从1982年至2017年,耕层土壤有机质均值由11.06 g·kg~(-1)升高至15.69 g·kg~(-1),增幅为41.86%;近35年潇河流域农田耕层土壤有机质含量均呈增加趋势,空间分布呈现由中部向四周逐渐升高的趋势。从第二次土壤普查时期到2017年,耕层土壤有机质含量表现为从低级向高级逐渐累积的规律。其中,土壤有机质含量20 g·kg~(-1)和15～20 g·kg~(-1)的土地面积从无增加到分别占流域总面积的0.74%和43.72%,10～15 g·kg~(-1)土地面积减少幅度最大,为29.93%,6～10 g·kg~(-1)土地面积从13.82%减少到1.57%,6 g·kg~(-1)土地从有到无。成土母质、地形变化、种植结构、施肥是影响土壤有机质时空分异的主要因素,人类对土壤养分干预作用表现出增强的趋势,应注意土壤培肥,实行分区管理,以保证整个农业流域的可持续发展。     

陕西省耕地土壤养分现状与分布特征

本研究利用2017年陕西省耕地质量评价与等级划分项目土壤调查数据,运用统计学和克里金插值方法研究了陕西省耕层土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾、缓效钾等养分含量现状及分布特征,为陕西省耕地土壤科学合理施肥提供理论依据。结果表明,当前全省土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾、缓效钾平均含量为14.7 g kg~(-1)、0.9 g kg~(-1)、19.2 mg kg~(-1)、173.9 mg kg~(-1)、1153.5 mg kg~(-1),土壤有机质含量主要分布于中等水平,所占比例为44.8%,在高等和极高水平所占比例分别为24.5%和5.7%;全氮含量在中等水平所占比例为31.3%,在高等和极高水平所占比例分别为18.5%和5.0%;速效磷含量在中等水平所占比例为25.6%,在高等和极高水平所占比例分别为13.1%和14.2%;速效钾含量在低等水平所占比例最高,为34.0%,在中等及中等水平以上所占比例为50.6%;缓效钾含量主要分布于中等水平,所占比例为45.4%。土壤各养分含量之间呈极显著正相关。从空间分布来看,土壤有机质、全氮均呈现由北向南逐渐增加的趋势,即陕南秦巴山区关中平原渭北旱塬陕北高原;速效磷含量表现为关中平原陕南秦巴山区渭北旱塬陕北高原;速效钾和缓效钾含量为中部高南北低,即关中平原渭北旱塬陕南秦巴山区陕北高原。     

河北省不同生态区农田土壤肥力现状及变化特征

河北省第二次土壤普查距今已近30年,经过多年的耕作施肥,河北省农田土壤肥力发生了明显的变化,为了更好的对河北省不同生态区农田土壤资源进行管理,需要对河北省肥力现状和变化特征进行充分了解,以实现耕地保育与生态环境协调发展的目标。通过对2009~2014年河北省测土配方施肥项目中获取的45698个土壤样品的测试数据分析,并与第二次土壤普查数据结果对比,以明确河北省不同生态区农田土壤肥力现状与变化特征。结果表明:河北省农田土壤pH平均为7.8,有机质含量平均为17.0 g kg~(-1),有效磷平均含量为24.4 mg kg~(-1),速效钾平均含量在137.1 mg kg~(-1)。河北省不同生态区土壤pH差异明显,燕山丘陵区有明显酸化趋势;土壤有机质含量自西北向东南方向逐渐降低,有效磷和速效钾含量呈明显的地带性分布,在不同生态区间有明显差异。与第二次土壤普查结果相比,河北省不同生态区的土壤有机质和有效磷含量均大幅度增加,速效钾含量略有增加,但在不同生态区间变化趋势不一致,而土壤则有酸化的趋势,这种变化与各生态区的自然生态状况和农业管理有紧密的关系。建议河北省应加强对主要生态区的土壤肥力的长期定位观测,以明确土壤肥力演变规律与发展方向。在生产上推广应用测土配方施肥技术,增加有机肥施用并推进秸秆还田技术在不同作物体系的应用,以实现河北省农田土壤肥力与作物生产能力的同步稳定提升。     

武陵山烤烟产区土壤有机质与pH特征研究

在武陵山区8个烤烟主产县调查了40个典型烟田,采集的土样包括来自耕层的多点混合农化样和170个来自土壤剖面的发生层样,对这些土样的p H和有机质含量分析表明:武陵山区植烟土壤有机质含量的平均值为25.8 g kg-1,变幅为15.6~42.4 g kg-1,变异系数为23.1%,土壤有机质含量总体处于全国第二次土壤普查肥力评价标准中的中等水平(20~30 g kg-1),总体处于植烟适宜水平;在土壤剖面垂直分布上,p H随着深度的增加而增大,有机质表现出表层富集现象,向下急剧降低;碳酸盐岩类沟谷堆积物发育形成的土壤有机质含量最高,显著高于碳酸盐岩类坡积-堆积物和岩类坡积物发育形成的土壤,后两者有机质含量之间无明显差异;土样p H和有机质两者之间呈显著的负相关关系(r=-0.366*)。     

甘肃省几种主要农田土壤肥力监测结果

对甘肃省几种主要耕种农田土壤肥力连续5年的定位监测结果进行分析。结果表明:农田土壤耕层有机质、全氮、速效磷均比第二次土壤普查值增加,速效钾均比普查值下降;施肥结构不合理,土壤耕层养分盈亏量为氮盈余,磷富积,钾亏缺。     

长期不同施肥方式对华北地区温室和农田土壤团聚体形成特征的影响

土壤的团聚状况是土壤重要的物理性质之一,团聚体数量是衡量和评价土壤肥力的重要指标。施用有机肥是提高土壤有机碳(SOC)含量、促进土壤团聚体形成和改善土壤结构的重要措施。本文以华北地区曲周长期定位试验站的温室土壤和农田土壤为研究对象,运用湿筛法,对比研究施用化肥(NP)、有机肥加少量化肥(NPM)、单施有机肥(OM)3种施肥方式对温室和农田两种利用方式土壤水稳性团聚体含量、分布和稳定性的影响,以提示施肥措施对不同土地利用方式土壤水稳性团聚体特征的影响。结果表明:在温室土壤和农田土壤中,OM处理较NP和NPM处理显著降低了土壤容重,增加了土壤有机质含量(P0.05),且在0~10 cm土层中效果最为明显。其中在温室土壤0~10 cm土层,单施有机肥处理(OM1)的土壤容重为1.17 g·cm~(-3),分别较施用化肥(NP1)和有机肥加少量化肥(NPM1)处理降低12.0%和8.6%,OM1的土壤有机质含量为54.81 g·kg~(-1),较NP1和NPM1增加104.8%和35.7%;在农田土壤0~10 cm土层,单施有机肥处理(OM2)的土壤容重为1.19 g·cm~(-3),较施用化肥(NP2)、有机肥加少量化肥(NPM2)分别降低8.5%和7.0%,OM2的土壤有机质为22.67 g·kg~(-1),较NP2、NPM2分别增加23.1%和15.0%。温室土壤和农田土壤中,0~10 cm、10~20 cm和20~40 cm层土壤团聚体的平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均为OMNPMNP;OM处理下水稳性团聚体的分形维数(D)值最低,NP处理下最大。OM处理显著降低0~20 cm土层内水稳性团聚体的D值,表层0~10 cm土层效果最为明显,土壤结构明显得到改善;相比农田土壤,温室土壤稳定性指标变化最为明显,团聚体结构改善效果最好。土壤有机质含量与0.25 mm水稳性团聚体含量间呈极显著正相关关系(P0.001),说明土壤有机质含量越高,0.25 mm水稳性团聚体的含量就越高,土壤团聚体水稳性越强,土壤结构越稳定。因此有机施肥方式能在补充土壤有机碳库和有效养分含量的同时,显著增加土壤中大团聚体的含量及其水稳性,是提高华北平原农田土壤、尤其是温室土壤结构稳定性和实现土壤可持续发展的有效措施。     

北京市海淀区农田耕层土壤养分现状与变化趋势

2000年海淀区农田耕层土壤养分普查结果表明,全区土壤养分含量整体处于中等水平以上。其中,有机质含量达到17 1g/kg,有效磷和有效钾含量分别达到78 9mg/kg和144 5mg/kg。不同农田类型土壤养分含量差异明显,菜地高于果园,果园高于粮田。与1980年海淀区全国第二次土壤普查结果相比,土壤有机质略有下降,土壤有效磷含量大幅提高。文章还对土壤养分的变化的原因进行了分析。     

北京市海淀区农田耕层土壤养分现状与变化趋势

2000年海淀区农田耕层土壤养分普查结果表明，全区土壤养分含量整体处于中等水平以上。其中，有机质含量达到17．1g／kg，有效磷和有效钾含量分别达到78．9mg／kg和144．5mg／kg。不同农田类型土壤养分含量差异明显，菜地高于果园，果园高于粮田。与1980年海淀区全国第二次土壤普查结果相比，土壤有机质略有下降，土壤有效磷含量大幅提高。文章还对土壤养分的变化的原因进行了分析。     

皖南郎溪县农田耕层肥力变化研究

选取安徽省宣城市郎溪县2007年起开展的测土配方施肥项目获取的2 708个农田耕层土壤信息,评价了包括p H、有机质、有效磷、速效钾、铜、铁、锰、锌的等级或丰缺状况,并与第二次土壤普查的历史信息进行对比,探讨了郎溪县农田养分的变化及其原因,提出了具有针对性的施肥对策和酸性土壤改良建议。结果表明:与第二次土壤普查期间相比,郎溪县农田耕层肥力总体上呈现提高趋势;但总体上仍然偏酸,有机质、有效磷和速效钾还处于缺乏状态,需要继续改良。     

辽宁铁岭农田耕层土壤养分状况及其变化

通过对铁岭市七个县 (市 )区的农田耕层土壤样品分析 ,结果表明 :1998年与 1980年相比 ,全市农田耕层土壤有机质、全氮含量略有下降 ,有效磷含量增加 ,有效钾含量降低。因此在农田作物施肥上应采取增施有机肥 (秸秆还田和施用农家肥 )及增加配方有机无机复合肥的投入等方法进行补钾和增加有机质、全氮含量 ,以达到土壤养分平衡 ,保证农作物高产稳产优质。     

江苏省土壤有机质含量时空变异特征及驱动力研究

土壤有机质(SOM)含量是估算土壤碳储量、评价土壤肥力的重要指标,研究SOM时空演变对评估区域土壤固碳潜力,实现土壤可持续利用具有重要意义。以江苏省为例,利用全国第二次土壤普查资料和2006年采样数据,基于地统计学方法和GIS技术,对比研究了1980 - 2006年全省范围内表层(0 ~ 20 cm)SOM含量的时空变异特征及其驱动因子。结果表明：1980年和2006年江苏省SOM平均含量分别为16.55 ± 8.50 g kg^-1和18.31 ± 8.32 g kg^-1,变异系数分别为51.36%和45.44%。两个时期SOM的变异函数均符合指数模型,块金系数由51.85%增加为56.52%,变程由71.55 km减少至37.83 km,SOM含量的空间自相关性减弱,自相关距离减小。1980-2006年,SOM含量空间分布呈现出北增南减,沿江平原增,宁镇丘陵减,滨海平原基本持平的空间格局,增加幅度由北向南逐渐减小。SOM含量的初始值影响其空间格局的演变,总体上呈现初始SOM含量的高值降低、低值增加的趋势。肥料的大量使用在提高粮食产量的同时也增加了作物残茬和根系的生物量;秸秆还田的大力推行,使得大量的有机物质进入土壤,促进了SOM的累积。不同的土地利用变化对SOM含量变化的作用不同,土地利用方式转变成水田、旱地和林地促进了SOM的增加,而转变成荒地后导致SOM含量下降。     

景观复杂地区土壤有机质变异的多尺度特征——以河南省登封市土壤为例

为研究景观复杂地区土壤有机质变异的尺度特征,以河南省登封市为研究区,探讨了该市土壤有机质在不同尺度、不同景观类型区的变异特征。结果表明:(1)2 km采样间距的大尺度土壤有机质平均含量和变异系数分别为20 g kg-1和44.8%;200、300、300和500 m间距的小尺度4个景观类型区:紫色土区、中山石英砂岩区、山前洪积扇区和低山丘陵洪积物母质区,有机质平均值和变异系数分别为15.72、15.53、26.00、18.98 g kg-1和29.9%、26.21%、16.04%、35.41%。(2)不同尺度、不同景观类型区土壤有机质的半方差函数,在块金值、基台值和变程等参数上有较大差异。(3)大尺度土壤有机质与高程因子、坡向因子呈极显著和显著相关性,与坡度相关性不明显;除了低山丘陵洪积物母质区与高程因子极显著相关外,小尺度土壤有机质在紫色土区、中山石英砂岩区和山前洪积扇区均和高程、坡度、坡向无显著相关性。     

干旱区典型绿洲土壤有机质含量分布特征及其影响因素

以新疆南部的渭干河-库车河流域三角洲绿洲为对象,按照土地利用方式布设78个采样点,分别采集表层(0~20 cm)和亚表层(20~40 cm)土样共156份,分析土壤有机质(SOM)含量和土壤酸碱度(pH)分布特征,并讨论在作物类型、土地利用方式和土壤pH因素的影响下,表层和亚表层SOM含量的差异性。结果表明:表层SOM含量范围为3.7~24.1 g kg~(-1),平均含量为11.0±4.2g kg~(-1);亚表层SOM含量较低,为2.7~12.9g kg~(-1),平均含量为7.0±2.2g kg~(-1)。表层中作物类型和土地利用方式的SOM均值、标准差均高于亚表层,二者的变异系数在20%~50%之间,属中等变异。方差分析和逐步回归分析表明,各因素对SOM含量的变异性影响存在较大差异。作物类型、土地利用方式和土壤pH三种影响因素对研究区表层和亚表层的SOM变异综合解释能力分别为45.1%和43.7%,综合分析得出各因素中作物类型因素对研究区SOM含量影响最大。     

中国南方潴育性水稻土产量演变及其肥力驱动因素分析

系统分析了我国广西桂林、钦州及玉林3个潴育性水稻土长期常规施肥(F)和不施肥(CK)处理下,双季稻产量及土壤肥力随时间的变化趋势,并借助通径分析探明主要肥力因素对各点水稻产量的驱动差异和关联。结果显示,不施肥条件下,桂林点的基础地力较低,其产量随时间呈显著下降趋势(各季产量均值666~846 kg hm-2),而玉林和钦州点基础地力相对较高,其产量在试验期间相对稳定(各季产量均值3 500~4 577 kg hm-2)。常规施肥下,桂林点产量显著提高(较CK增产522%),且随时间呈显著上升趋势,另两试验点较CK增产20%~67%。常规施肥下,土壤肥力随时间呈稳定或不同程度的上升趋势,其中土壤有效磷初始值低于10 mg kg-1的桂林和钦州点上升幅度最大且均达到显著水平,而初始值为50 mg kg-1的玉林点变化不大。土壤有机质与全氮变化在各地不同,气温偏低的桂林点有机质呈上升趋势且全氮含量较高(3 g kg-1),气温偏高的玉林和钦州点有机质呈下降趋势且全氮含量较低(1~2.5 g kg-1),表明有机质的累积和释放上存在差异。双季稻产量的主要肥力驱动因子各地有差异,桂北地区桂林点土壤有效磷为首要因素,桂南地区玉林和钦州点土壤有机质及氮含量为主要的肥力因素。因此,依据区域特征采取有针对性措施是持续、高效培肥土壤的保证。     

基于土壤系统分类的河南省土壤有机质时空变异研究

利用1982年河南省第二次土壤普查数据和2009年采样数据,采用传统统计学、地统计学和地理信息系统（GIS）的方法,在土壤系统分类的基础上,对产粮大省河南省土类土壤有机质（SOM）含量时空变异特征进行了分析研究,揭示了不同土类SOM时空变异规律,并分析讨论了影响其时空变异的主要原因,对河南省不同土壤类型的合理施肥与养分调控具有指导和借鉴意义。结果表明：从1982年到2009年,河南省SOM含量均值由12.21g kg-1增加至16.02 g kg-1,增加了31.70%,变异系数分别为67.90%和35.52%。两个时期SOM变异函数均符合球状模型,块金效应值由56.10%变为60.18%,变程由569.05km变为547.22km,SOM含量空间自相关性变弱,自相关距离减小。河南省SOM自西向东逐渐增加,平原地区增加较多,而河南省南部、偏北部和西部山区地区有所减少;系统分类中的底锈干润雏形土、淡色潮湿雏形土、灌淤旱耕人为土、干润冲积新成土、干润砂质新成土、简育湿润变性土、简育湿润雏形土SOM平均含量从1982年到2009年有较大的提高,分别提高了5.76g kg-1、5.61g kg-1、5.56g kg-1、5.47g kg-1、5.42g kg-1、4.99g kg-1、3.05g kg-1,而湿润正常新成土和干润正常新成土SOM含量有所降低,分别降低了2.47g kg-1和1.90g kg-1。因成土母质、气候条件、土壤质地、土地利用方式和人为活动的影响使得河南省不同土类的SOM出现时间和空间上的差异。SOM含量增加的土类主要分布在平原耕地地区,秸秆还田以及有机肥的施入,使该区域SOM含量有较大程度的提高。     

25年来褐土区土壤养分演变特征

褐土是中国小麦与玉米产区的重要土壤类型之一。为了探明我国褐土养分和肥力的演变特征,科学合理地指导褐土施肥,本研究分析了1988-2013年间褐土中的有机质(SOM)、全氮(TN)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)和速效钾(AK)含量以及土壤p H值演变特征,并运用主成分分析法(PCA)分析了6个肥力指标对褐土综合肥力的作用和影响。结果表明,褐土有效磷含量从8.8 mg·kg~(-1)上升到30.9mg·kg~(-1),显著上升(P0.05)。土壤速效钾含量从监测初期70.75 mg·kg~(-1)上升到162.20 mg·kg~(-1),显著增加(P0.05)。土壤p H值下降了0.35个单位(P0.05),土壤有机质和全氮含量也显著增加(P0.05)。褐土肥力主要贡献因子为有机质、全氮和碱解氮。褐土区土壤养分含量基本呈上升趋势,说明土壤肥力总体上得到了改善。土壤有机质和全氮含量是褐土区农业生产和可持续发展的重要影响因素,加大有机肥的投入,对提高褐土的综合肥力具有重要意义。     

人为与环境因子对农田土壤有机质影响的比较研究——以典型黑土区和水稻土区为例

目前关于土壤有机质(SOM)影响因子的研究多涉及单一或少量因素,缺少环境因子与农田管理相结合的详细分析。为综合分析环境和人为因素对农田SOM的影响,利用2011年采集于典型黑土样区的281个样点和水稻土样区的193个样点,结合相应农田管理调查数据,采用双样本Kolmogorov-Smirnov检验、Kendallτ相关分析、随机森林模型进行对比研究。结果表明,通过综合环境与农田管理措施数据,随机森林方法可以较好地预测农田SOM含量,对其变异的解释度达到80%以上。人为与环境因素对SOM变异的解释能力在两样区间存在差异。SOM含量水平在黑土区受环境因子影响为主,在水稻土区受人为因子主导。相对重要性分析显示黑土区水热条件、黏粒含量影响显著,水稻土区田间管理作用明显。     

基于TM数据的黑土有机质含量空间格局反演研究

以吉林省黑土区为例,采集区域土壤样本,获取Landsat TM遥感影像,基于有机质含量(SOM)与土壤反射率的定量关系,筛选出与土壤有机质分布相关的波段TM1、TM5,建立区域土壤有机质遥感预测模型。结果表明,表层土壤有机质含量的对数值与TM1、TM5的灰度值(Digital Number,DN)呈显著负相关关系,满足二次多项式回归关系,基于TM1、TM5波段DN值的回归模型预测研究区表层土壤有机质含量,结果可靠。研究区表层土壤有机质含量15 g kg-1的区域主要分布在东部地区,含量在15~20 g kg-1的区域主要分布在中部地区,含量在20~25 g kg-1的土壤主要集中在西部地区。调查表明东部地区和中部地区主要是典型黑土,地形部位较高,排水条件较好;西部地区主要是草甸黑土,地势平坦,地下水位适中,水分条件充足,有机质含量较高。     

Influence of management practices on soil organic matter changes in the Northern China plain and Northeastern China

Soil organic matter (SOM) is strongly related to soil type and management practices. Changes in government policy have brought drastic changes in farm management practices in the last two decades in rural China. This study investigates changes in SOM in two different soils: Ustepts and Udolls. Ustepts, in the North China Plain where the climate is warm and sub-humid, developed from an alluvial flood plain with organic matter <10 g kg⁻¹. Udolls, in Northeastern China where the climate is cool and sub-humid, developed from loess-like materials with organic matter >20 g kg⁻¹. Two locations for Ustepts and three locations for Udolls were used to collect 567 soil samples in 1980–1982 and again in 2000 for SOM analysis. Soil organic matter increased for Ustepts and decreased for Udolls soils over the sampling period, resulting from differences in fertilizer rates and crop residue input to soil. Higher fertilizer input and crop intensity and initially very low SOM content in Ustepts all contributed to greater OM input than oxidation release. In contrast, lower fertilizer input and crop intensity, and initially high SOM content in the Udolls, led to lower OM input than oxidation release. Increasing SOM content through higher mineral fertilizer input is a valuable option for sustainable agriculture production in areas where SOM is low and there is a shortage or potential shortage of food supply.     

基于GIS的长江中游油菜种植区土壤养分及pH状况

为了掌握长江中游油菜种植区土壤养分状况,在湖北、湖南、江西三个省份调查和取样分析5 463份土壤数据的6个指标(土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾、有效硼和pH),基于Arc GIS平台,采用Kriging插值法分析4个不同油菜种植区域(二熟制山地区、二熟制平原区、三熟制山地区、三熟制平原区)的土壤养分状况。结果表明,长江中游油菜种植区土壤有机质、全氮和有效磷均处于适宜/丰富的含量水平,基本没有5级和6级水平的有机质、全氮、有效磷分布。从不同区域来看,以上3个养分指标总体均表现为三熟制地区养分含量高于二熟制地区。长江中游仍有1.82×10~5 hm~2区域土壤速效钾处于缺乏的水平(30~50 mg kg~(-1))。土壤有效硼含量仍有待提高,尤其是在三熟制地区,土壤有效硼缺乏(5级和6级)的比例仍高达13.6%~20.4%。土壤pH多集中在6.0左右,但是三熟制地区仍然有较高比例(约35.7%)的土壤pH处于4.5~5.5。综上所述,长江中游不同种植区域土壤养分性状存在差异,尤其是三熟制地区仍有相当比例需要提高土壤有效硼和改良酸性土壤。