西苕溪流域主要经济林土壤磷素流失风险研究

经济林土壤磷素积累与潜在流失风险的研究对流域内磷素管理和面源污染控制十分必要.通过采样调查和室内分析研究了西苕溪流域主要经济林土壤测试磷的状况及磷素流失的潜在风险,调查采集了西苕溪流域安吉段主要经济林(毛竹、白茶、板栗)土壤样品105个,探讨了土壤理化性质对土壤磷素流失的影响以及土壤有效磷的控制阈值.结果表明,土壤水溶...     

土壤磷素流失的途径、环境影响及对策

土壤长期过量的P肥(包括化肥和有机肥)投入导致土壤P素水平的提高,从而加大了土壤P素流失的风险。大部分水体富营养化的限制因素是P,土壤P的流失是重要的非点源污染。本文对国内外有关土壤P管理的研究做一综述,内容包括土壤P对水体富营养化的贡献、土壤P的流失途径及影响因素、系列水体P和土壤P指数、土壤P流失控制对策(土地利用管理、立法、政策的改变)等。     

滇池流域农田径流磷素流失的土壤影响因子

试验采用田间原位模拟降雨并结合多元线性回归（逐步）的统计分析方法,分别在滇池流域的6个点位研究旱季和雨季农田土壤的理化性质与径流中磷素流失的关系。结果表明：在旱季和雨季进行的田间原位模拟降雨的平均产流起始时间、产流历时、产流量和平均出水速度均无显著的差异。旱季径流的产流强度曲线比雨季波动大;2次试验中,质地为砂质粘壤土的大渔乡元宝村（C-2）点的初始产流强度和平均产流强度均最大。土壤孔隙度与降雨平均入渗率呈显著正相关关系（R=0.332^＊,n=12）;0-5 cm的土壤速效磷（Olsen-P）含量与地表径流中总磷（TP）、水溶性的总磷（DTP）和水溶性正磷酸盐（DRP）及颗粒态磷（PP）的流失量呈极显著的正相关,是影响磷素流失的最重要因子,且0-5 cm土壤有机质含量与径流中TP、DTP和DRP的流失量呈负相关;0-5 cm,5-20 cm的土壤含水量皆与TP、DTP、DRP和PP流失量呈负相关;土壤pH与DTP流失量呈正相关,与颗粒态磷（PP）流失量呈负相关。     

基于开源Web-GIS的县域土壤信息系统设计

土壤学研究和社会生产实践所积累的大量土壤数据,是生产实践和科学研究的宝贵基础性资料,迫切需要依靠信息技术加强土壤信息的管理和应用。但县域尺度土壤信息系统的构建面临着成本高企、维护困难和性能瓶颈等诸多问题。针对以上问题,该文应用低成本的开源Web GIS平台MapGuide Open Source,以吉林省梨树县为研究区,基于第二次土壤普查数据库和《梨树土壤志》等数据,在Visual Studio.Net环境下设计开发了县域土壤信息系统。该系统设计为一个3层架构的Server/Brower开放应用系统,可通过Internet浏览器访问,增强了土壤信息的共享性;系统浏览器端采用了Fusion灵活网页布局方案,具有良好的灵活性、扩展性和响应速度;系统实现了地图导航、地图服务、要素服务和专题图功能,为县域土壤资源和其他相关地学背景资料的查询和展示提供了方便;系统建立了与Google WMS的动态联系,方便切换底图,扩展了系统的可视化效果。系统后台管理集中在一个管理客户端,使得后期系统维护和升级较为便利。运行结果表明,该系统在开发维护成本和性能上达到了一个较好的均衡,为后续应用系统的进一步扩展奠定了基础。     

基于辣椒产量、磷素累积及土壤磷环境风险的磷肥用量研究

针对西南地区辣椒生产中磷素吸收分配及土壤磷素累积特征不明的问题,通过田间试验明确辣椒不同时期各器官的磷素累积、分配及土壤磷累积动态过程,阐明基于辣椒产量、磷素吸收和土壤磷环境风险的最佳磷肥用量。试验于2018年以当地主栽品种开展田间试验,通过设置5个施磷水平(P 0、33、65、131、393 kg/hm²),测定辣椒各器官干重、磷含量、磷累积量及土壤磷累积量、土壤有效磷浓度、土壤水溶性磷浓度等指标。结果表明,随施磷量的增加:初花期和收获期辣椒茎、叶、果的干重均显著增加,施磷使初花期茎、叶干重增幅分别为50.0%～150%、50.0%～175%,施磷使收获期茎、叶、果干重增幅分别为39.7%～122%、66.7%～143%、15.2%～51.0%;磷累积量均显著增加,施磷使初花期茎、叶磷累积量增幅分别为63.6%～200%、40.9%～     

乙二胺四乙酸和柠檬酸活化石灰性土壤磷素的潜力评估

  【目的】  长期施磷形成的高磷残留土壤,面临土壤酸化、钙镁离子淋失等问题。本研究采用肥料中常见的螯合剂乙二胺四乙酸 (EDTA) 和柠檬酸,研究其对不同磷含量的石灰性土壤中磷素的活化作用,以期为磷肥减施和土壤残留磷高效利用提供有效途径。  【方法】  供试低磷、高磷和白云石改良土壤取自北京市房山区的石灰性土壤,3种供试土壤的全磷含量依次为0.95、1.90和1.91 g/kg,有效磷含量依次为7.39、160和152 mg/kg。采用室内往复振荡浸提方法,两种浸提剂为EDTA和柠檬酸,低磷土壤浸提剂浓度为0.05 g/L,浸提时间为12 h,高磷土壤和改良土壤浸提剂浓度均为0.5 g/L,浸提时间分别为12 h和1 h。每个土壤样品采用相同方法连续浸提10次,同时以去离子水浸提作为对照。测定了浸提液中磷、钙、镁、铁、铝含量,计算各元素的单次浸提量和累积浸提量。全部浸提后,用蒋顾磷分组法测定了土壤中不同组分磷的含量。  【结果】  EDTA和柠檬酸在低磷土壤中单次磷素浸提量均较低,且累积浸提量之间差异不显著,连续浸提10次后磷素的累积浸提量不及土壤全磷的3%;而在高磷土壤和施入白云石的改良土壤中,柠檬酸和EDTA的单次磷素浸提量为低磷土壤的7～64倍,磷素累积浸提量超过土壤总磷的20%,且柠檬酸处理高于EDTA处理。在低磷土壤中,磷素的累积浸提量仅与铁和铝离子的累积浸提量显著相关,在高磷土壤中,磷素的累积浸提量与钙、镁、铁和铝离子的累积浸提量均显著正相关,且相关系数均在0.78以上,而在白云石改良土壤中,磷素的累积浸提量与铝离子的累积浸提量之间无显著相关关系。进一步分析浸提前后土壤磷素组分变化可知,在低磷土壤中,去离子水、EDTA和柠檬酸经10次浸提后土壤Ca₂-P显著增加;在高磷土壤中,EDTA和柠檬酸处理浸提的土壤Ca₂-P、Ca₈-P较去离子水处理显著降低了16.1%、14.9%和37.1%、5.4%。此外,柠檬酸处理还降低了31.4%的土壤Al-P,EDTA和柠檬酸在改良土壤上对于各组分磷的浸提量与在高磷土壤上相似。  【结论】  在连续浸提的条件下,EDTA 和柠檬酸在低磷土壤上无明显活化磷素的效果,而在高磷土壤上和施入白云石的改良土壤上则可持续浸提出大于总磷量20%的磷素。高磷土壤和改良后土壤中被浸提磷素主要来自Ca₂-P和Ca₈-P,少部分来自Al-P和Fe-P。     

有机肥种类对土壤有效磷累积量的影响及其流失风险

为研究不同有机肥种类对土壤有效磷累积量的影响,采用鸡粪、猪粪、牛粪3种有机肥,于2008~2009年间在河北省廊坊进行了大田试验。结果表明:在总磷量相同条件下施入不同种类有机肥,耕层土壤中水溶性磷和有效磷含量显著不同。施入牛粪、鸡粪、猪粪的土壤0~5 cm土层中土壤水溶性磷分别为15.64、12.06、9.95mg/kg,有效磷含量分别为91.87、73.47、65.26 mg/kg;综合0~20 cm土层,施入牛粪、鸡粪、猪粪的土壤水溶性磷分别为6.42、4.84、4.41 mg/kg,有效磷含量分别为47.60、35.50、35.14 mg/kg。表现出有机肥中有效磷含量高则表层土壤中水溶性磷和有效磷含量也高。由于表层土壤的高量水溶性磷和易溶性磷在降雨条件下易于造成农田磷素流失,在确定环境友好的有机肥施用量时,不仅要考虑有机肥带入的总磷量,还要重视有机肥中有效磷含量对农田表层土壤水溶性磷和易溶性磷富集的影响。     

基于高精度土壤数据库的福建省耕地磷储量估算研究

准确估算农田土壤磷密度及储量可为区域养分的科学管理提供理论依据。本研究以位于我国亚热带地区的福建省耕地为研究区,分别在全省9个地级市分别选取1个典型县(厦门市同安区、泉州市安溪县、莆田市城厢区、漳州市龙海市、三明市三元梅列区、南平市的浦城县、宁德市蕉城区、龙岩市永定县和福州市连江县),利用这些县2008年农业部测土配方施肥项目29695个实测样点建立的1∶5万土壤数据库,以及利用尺度上推的方法估算了全省耕层土壤(0～15 cm)全磷和有效磷密度及储量。结果表明:福建省耕层土壤全磷储量达到2279 Gg(1 Gg=109g),密度为1140 g m-3,而有效磷储量达到92 Gg,密度为46 g m-3;其中,分布面积最广的水稻土全磷和有效磷储量最大,分别为2056 Gg和84 Gg,占全省耕地总储量的90%和91%。进一步的生态风险评估表明,福建省69%的水稻土已达到或超过磷素富集风险值(20～50 mg kg-1),流失负荷大,污染风险高,以潴育水稻土和渗育水稻土亚类最为明显。因此,今后将面积较大而磷含量高的潴育水稻土和渗育水稻土作为磷素生态风险重点防治对象,并适度降低磷肥施用强度是...     

县域尺度农田深层土壤有机质的估算及空间变异特征

县域是实施农业绿色发展的基本单元,农田土壤中不仅耕层的有机质含量会对土壤肥力产生影响,深层有机质的作用也不可忽略,精确估算基于县域尺度农田深层有机质含量具有重要意义。该研究选定位于山西省运城市的永济市农田为研究区,采用多点混合取样法,获取了8个样地剖面的18层数据,共144个混合土样的有机质含量数据,建立了表层(0～20 cm)有机质含量估算深层有机质含量的模型,并进行深层有机质含量的估算。基于半变异函数、空间自相关理论分析了0～30、30～60、60～90、90～120、120～150和150～180 cm土层有机质含量的空间相关性和聚集特征,并进行了相关性检验,采用克里格插值方法对研究区农田各土层的有机质含量进行了预测。结果表明:1)土壤有机质含量随深度的增加呈负指数递减(R2=0.80,P0.01),各土层的有机质含量变异系数介于35.89%～47.84%之间,处于中等变异程度。2)通过建立的估算模型可以通过表层有机质含量估算出任意深度的有机质含量,且拟合精度R2达到了0.90(P0.01)。3)指数模型是反映该区域有机质含量空间结构特征的最佳模型(R20.80,RSS0.001),各土层的有机质含量均表现出了中等程度结构性特征,和空间正相关性特征(Moran’s I=0.26,P0.01),并存在显著的空间聚集特征和异常值现象。4)克里格插值可以较好地进行研究区各层有机质含量的预测,预测精度较高,稳定性较好,为县域尺度深层有机质的估算,调整农艺措施、提高土壤肥力、达到土壤减肥增效、绿色增产增效提供依据。     

基于GIS的县域小麦自然生产潜力评价系统

为对县域小麦生产管理和潜力挖掘提供技术支撑和辅助决策,该文在小麦自然生产潜力评价流程的基础上,收集和整理了河南省8个县域的属性数据（气象、土壤和小麦资源数据）和空间数据,创建空间-属性一体化数据库,利用UML2.0、SQL Server 2000和SuperMap GIS 2008组件技术设计实现了基于GIS的小麦自然生产潜力评价系统,系统应用基于“经验-统计法”的光、温、水、土逐级衰减机制模型,定量计算了河南省8个县域的小麦自然生产潜力,通过分类统计和分级制图,分析了县域小麦自然生产潜力的空间分布规律。研究结果表明,光合、温度、水分和土壤生产潜力空间分布规律依次为：根据纬度的增加而减少,豫西＞豫南＞豫东南＞豫北＞豫中,豫南＞豫东南＞豫西＞豫中＞豫北,豫南＞豫中＞豫北＞豫东南＞豫西;小麦自然生产潜力的关键因子影响大小为土壤＞温度＞水分,小麦自然生产潜力相对可挖掘空间大小为水分＞温度＞土壤。该系统具有普适性强、独立性好等特点,为县域小麦生产管理和潜力挖掘提供技术支撑和辅助决策。     

县级尺度下雪灾风险评价方法

雪灾是一种多因素综合作用而引发的气象灾害。目前国内外对于雪灾风险评价方面还没有形成一套统一的标准。该文借鉴气象学、灾害科学、自然地理学、草地科学等多门学科的理论和观点,结合层次分析法（AHP）,提出一套较全面的雪灾风险评价指标体系,根据现有公认的风险形成机制构建雪灾风险评价模型,在县级尺度下进行雪灾风险评价。研究成果对于防灾减灾工作起到指导性作用。     

基于模糊神经系统与GIS的区域土壤侵蚀快速评价

土壤侵蚀调查与评价是水土保持工作的重要组成部分。该文对区域土壤侵蚀评价进行了尝试性研究,提出一种基于模糊神经系统和GIS技术的快速评价方法。研究中利用模糊神经系统技术从地面监测调查数据中提取土壤侵蚀强度的评价规则,建立能够全面、客观地反映特定区域范围内土壤侵蚀自然特征及规律的评价标准,在此基础之上结合GIS技术以实现对整个地区的快速评价。采用该方法进行湖北省土壤侵蚀普查,结果表明全省侵蚀面积约占国土总面积的30.1%。其中,鄂西南、鄂西北高山区土壤侵蚀情况最严重,鄂东南、鄂东北低山丘陵区次之,鄂北岗地中度侵蚀面积较大,而江汉平原基本无明显侵蚀。经验证评价结果与实际情况具有较好的一致性。     

基于磷指数模型的海河流域农田磷流失环境风险评价

农田面源磷流失是导致水体富营养化的主要原因,识别农田磷流失的关键源区、影响因子是农田面源污染防治的重要环节。该研究以海河流域为研究区,采用磷指数模型,选取土壤有效磷含量、磷肥施用量作为源因子,以土壤侵蚀模数、年径流深、农田和水体间归一化距离指数作为迁移因子,结合GIS技术评估海河流域农田磷流失风险,并利用结构方程模型研究农田磷流失风险指数与各影响因子间关系。结果表明:1)海河流域农田土壤有效磷、磷肥施用量、土壤侵蚀模数、年径流深及归一化距离指数处于中-低、中-高、极低、中-高和高级别风险等级的区域面积占比最高,分别占农田总面积的66.5%、61.1%、99.0%、54.2%和64.8%;2)影响农田磷流失的关键因子为迁移因子,其中关键的迁移因子为年径流深及归一化距离指数;3)源因子与迁移因子间呈极显著负相关(P0.01),土壤性质(包括土壤质地及有机碳含量等)与源因子呈极显著负相关(P0.01),与迁移因子呈极显著正相关(P0.01);4)海河流域农田磷流失关键源区位于黄河北岸的山东省和河北省东南部的平原农耕区、海河流域西北部的山区地带。该研究结果对流域尺度上农田磷流失研究的方法创新有所裨益,可为海河流域农田面源污染防治提供科学参考。     

基于CSLE模型和抽样单元法的县域土壤侵蚀估算方法对比

为提高县域尺度地块(栅格)土壤侵蚀模数估算的准确性,以河北省怀来县为例,基于CSLE模型,分别采用全域覆盖计算和4%密度抽样单元推算方法对全县土壤侵蚀进行计算和对比分析。结果表明:全域覆盖计算比4%抽样单元推算水土流失面积大59.0 km~2,相对差异达12.94%。全域覆盖计算可实现空间全覆盖,更准确地反映县域水土流失空间分布特点,适用于中、小尺度土壤侵蚀定量计算,但需要较高精度和全面的数据源保证;抽样单元推算适用于流域、区域等大尺度土壤侵蚀估算,但结果受抽样方法、抽样密度、外推或插值方法等因素影响较大。应进一步加强遥感解译准确性、侵蚀因子精度等对CSLE全域覆盖计算结果影响的研究,完善模型参数数据库,率定因子值,实现参数本地化。     

基于土壤碳平衡的黑土区县域种养规模优化

东北黑土区是中国商品粮的主产区，近年来存在耕地“变薄、变瘦、变硬”等土壤质量下降问题。农业废弃物作为碳源高效还田是提升土壤质量的重要途径，但目前缺少基于农业-牧业碳素循环调控的区域农业生产系统模式，以促进碳素高效还田和黑土地地力提升。为了探讨基于土壤碳收支平衡来调整农牧规模的方法，该研究选取位于松嫩平原腹地的齐齐哈尔市作为研究对象，核算齐齐哈尔市各县域土壤碳收支状况，以土壤碳排放和碳输入相平衡为目标，通过多目标线性规划方法构建齐齐哈尔市的农牧业碳平衡农业模式。结果表明，各县域主要调整方案为种植业需要减少水稻种植面积，增加玉米的种植面积，养殖业需要增加奶牛养殖规模。调整后种植业和养殖业的废弃物得到全量化利用后，农田土壤碳库不再下降。县域尺度农牧规模需因地制宜的调整，以土壤碳亏损较大的讷河县为例，在保证碳输入及农业经济收益的基础上，增加46%的玉米种植面积，减少63%的黄牛养殖规模，增加85%的奶牛，54%的生猪，76%的羊及71%的家禽养殖规模，可保持土壤碳平衡。种植业和养殖业规模调整后的有机物料还田可替代33%～49%的化肥氮投入，除克东县和克山县的玉米种植外，3种主栽作物的土壤氮承载...     

The conceptual basis for a decision support framework to assess the risk of phosphorus loss at the field scale across Europe

We report a conceptual framework for a simple screening tool to evaluate the vulnerability of different fields in the landscape to phosphorus (P) loss within the European agricultural context. Our work builds on the principles established for the P Index system developed in the United States. We examine the differing needs and criteria for a range of EU member states and EFTA countries and highlight essential and optional criteria for inclusion in the decision support framework depending on their ecoregional characteristics. A framework such as this, meets in principle, the needs of the COST832 Action ‘Quantifying the Agricultural Contribution to Eutrophication’ as it deals with diffuse nutrient sources from agriculture, and aids more targeted use of practical strategies to mitigate nutrient losses to minimise the potential for the eutrophication of receiving waters.     

基于改进多元纹理信息模型和GF-1影像的县域冬小麦面积提取

作物面积监测具有较强的时效性,应用不断发展的遥感技术能够及时可靠地监测主要作物的种植面积。该文围绕国产高分一号卫星(GF-1)农业应用关键技术,研究县域尺度农作物种植面积快速准确提取的方法。在考虑多光谱遥感影像空间相关性的基础上,利用矩阵分解和距离空间转换等数学工具设计一种改进多元纹理信息(modified multivariate texture,MMT)提取模型,实现基于GF-1遥感影像的改进多元纹理信息提取、纹理与光谱信息融合以及基于融合影像分类的县域尺度冬小麦识别和面积提取。选用冬小麦出苗和越冬2期GF-1宽视场影像,结合地面实测数据和最佳识别时相遥感参考数据,对比分析基于光谱信息、单变量纹理与光谱融合信息、改进多元纹理与光谱融合信息的3种冬小麦识别和面积量算结果,实现对改进多元纹理信息效果以及小区域和较大区域上冬小麦面积提取的精度验证。试验结果表明:1)与基于其他2种传统分类特征信息的结果相比,改进多元纹理信息的加入能够显著提高冬小麦识别精度(出苗期提高4.12%和2.36%,越冬期提高2.59%和0.94%);2)在不考虑影像质量、生育期和地面样方测量精度等客观因素的影响下,基于该文方法的小区域内冬小麦面积提取精度普遍优于90%;3)在冬小麦长势稳定的时相(越冬期),基于该文方法的较大区域冬小麦面积量算结果能够达到接近最佳识别时相(孕穗期)的面积提取精度,二者的一致性程度超过97%。因而,利用GF-1宽视场影像能够有效提取县域尺度冬小麦种植面积,可为农作物监测业务运行提供遥感数据保障。