北京典型边缘区25年来土壤有机质的时空变异特征

采用地统计学和GIS相结合的方法,研究了北京典型边缘区25 a来两个阶段(1981～2000年,2000～2006年)土壤有机质含量(SOM)的时空变异特征.研究结果表明:土地利用类型及土地利用方式的转换对土壤有机质含量产生重要影响.1981～2000年,荒草地向耕地的转换以及因灌溉设施的完善而引起水浇地面积的增加使得整个研究区域土壤有机质含量普遍增加,有机质含量平均值从9.64 g/kg增加到12.35 g/kg,增加了28%;在利益的驱使下,农户改变了土地利用方式,不再向种植粮食作物的土地追加投入,研究区域土壤有机质含量平均值由12.35 g/kg降低到11.46 g/kg(2000～2006年).空间上,1981年土壤有机质含量自北向南逐渐降低;与1981年相比,2000年的土壤有机质含量普遍增加一个级别,增加最多的区域分布在研究区域的中部,这些区域也是土地利用类型变化明显的地方,主要是荒草地向其他农用地的转换;与2000年相比,2006年研究区域内土壤有机质含量增加的只有3个地区,并且大部分增加不显著,增幅不到1g/kg.     

1980—2010年安徽省耕地表层土壤养分变化特征

本研究利用安徽省第二次土壤普查数据和2010—2011年土壤调查数据,运用统计方法从省级和县级两个尺度研究1980—2010年安徽省耕地表层(0 ~ 20 cm)土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)和全钾(TK)等养分含量的变化特征。结果表明,1980—2010年全省耕地土壤养分变化趋势不同,SOM平均含量由20.65 ± 11.78 g/kg增加到23.30 ± 8.81 g/kg,TP平均含量由0.58 ± 0.43 g/kg增加到0.71 ± 0.29 g/kg,TN含量总体保持不变,TK平均含量由19.00 ± 5.33 g/kg减少到14.28 ± 3.27 g/kg,四种养分含量的变异程度均降低。从养分含量的等级分布来看,全省耕地肥力总体上提高,SOM、TP和TN的高值比例均有不同程度的增加,TP含量的等级提升较大。在空间上,不同土地利用和地理区域的养分含量变化差异较大。淮北平原和沿江平原的SOM和TN含量增加较多,淮北平原和皖南丘陵区TP含量增加较多,各地理区域TK含量减少程度相似。三个典型县土壤养分变化趋势与全省变化趋势一致,除TK含量减少外其余养分含量均有不同程度的增加。典型县耕地土壤养分变化与相应的地理区域养分变化趋势基本一致。     

江苏北部县域土壤有机质空间变异特征

苏北地区是江苏省的粮食主产区,掌握该地区的土壤有机质空间变异特征对苏北乃至全省农业生产均有重要意义。以江苏省沛县为案例,利用网格法采集了324个土壤样品,通过经典统计和地统计方法研究了该县的土壤有机质空间分布特征。结果表明:该县土壤有机质含量均值为20.10 g/kg,变异系数为0.42,属中等变异程度;土壤有机质空间自相关性为中等程度,自相关距离为26 700 m;全县土壤有机质含量主要集中在12～18,18～24 g/kg和24～30 g/kg三个等级,且在空间上由东向西逐渐降低,分布规律明显,主要受土壤类型与土地利用方式的空间分布的影响,并分析了该县不同区域土壤有机质含量的提升潜力,为该县乃至苏北地区制定合理的农业管理措施提供参考。     

近30年来海伦市耕地土壤有机质和全氮的时空演变

土壤有机质和全氮含量是衡量黑土肥力质量的重要指标。本研究采用基于土壤学专业知识的属性数据和空间数据连接方法,在GIS技术支持下,研究了黑龙江省海伦市1981、2000和2008年3个时期耕地土壤有机质和全氮含量的时空变化规律。结果表明:1981—2008年,海伦市有超过60%的耕地土壤有机质和全氮含量下降,主要分布在中部和西南部。有机质的下降主要发生前20年(1981—2000),且降幅较大,超过15 g/kg,而近10年(2000—2008)耕地土壤有机质的下降幅度和下降区的面积均有所减小;但近10年(2000—2008)耕地土壤全氮含量下降问题依然严重,中部和西南部累计有超过70%的耕地土壤全氮含量呈下降趋势,其中全氮降幅超过0.50 g/kg区域约占耕地面积的38%。     

广东耕地土壤有机质的变化趋势及其驱动力分析

利用广东省1984-2010年的土壤长期定位监测数据,对全省20多年来的耕地土壤有机质变化趋势进行了分析.结果表明:1984-2010年,全省耕层土壤有机质含量总体表现稳定,但近年来呈下降趋势,尤其是珠三角地区较为明显.全省不同区域的有机质含量差异显著,粤东地区偏低,平均含量比粤北低22％.不同土壤类型的耕地有机质变化趋势亦有差别,赤红壤和紫色土耕地的有机质含量偏低,分别只有13.0 g/kg和11.2 g/kg,占耕地面积比例最大的水稻土近5年来有机质含量下降了1.5 g/kg.对全省耕地有机质变化的驱动力分析表明,优质农田的流失、种植模式的变化是影响全省耕地有机质含量整体水平降低的原因之一.     

江苏省沭阳县农田土壤有机质和全氮的时空变异及其影响因素

在2011年土壤采样的基础上,参照1981年沭阳县二次土壤普查资料,对该县土壤有机质和全氮30年来的时空演变进行了分析,并进一步讨论了时空演变的自然和人为因素.结果表明:30年来,沭阳县农田耕层(0～20cm)土壤有机质和全氮均明显增加,2011年土壤有机质和全氮的平均含量分别为23.12 g/kg和1.36 g/kg,分别比1981年增加了12.15 g/kg和0.61 g/kg,平均增加速率达0.41 g/(kg·a)和0.02 g/(kg.a).2011年土壤有机质和全氮的整体空间分布格局与1981年相似,均呈现北部黏性土壤高而南部砂性土壤低、东部水田高西部旱地低的空间分布格局.土壤质地是造成这种时空变异最主要的结构性因素,而秸秆还田量的增加、土地利用方式的转化是30年来影响土壤有机质和全氮时空演变的主要人为随机性因素.     

中国农耕区土壤有机质含量及其与酸碱度和容重关系

对我国农耕区土壤有机质区域变化及其与酸碱度和容重关系进行系统分析,为耕地地力提升和改善土壤结构提供支撑。基于国家级耕地长期定位监测点913个,统计分析全国及7大区域（东北NE、华北NC、西北NW、长江中游MYR、长三角YRD、华南SC、西南SW）耕层土壤有机质含量、酸碱度及容重变化特征。结果表明,全国农耕区耕层土壤有机质含量平均值为22.4~24.8 g/kg。其中有机质含量中等偏低的监测点位占比达72.5%。不同区域耕层土壤有机质含量差异显著（p<0.05）,MYR耕层土壤有机质含量显著高于其他6个区域。全国农耕区耕层土壤pH和容重平均分别为（6.90±1.20）,（1.30±0.15） g/cm³。不同土壤利用方式对土壤有机质、酸碱度及容重产生影响。水田耕层土壤有机质含量显著高于旱地,旱地耕层土壤pH和容重则显著高于水田。亚当斯方程和指数函数分别推荐拟合土壤容重对有机质含量响应关系（R²=0.09,RMSE=0.17,n=759）,以及土壤pH对土壤有机质含量响应（R²=0.16,RMSE=1.24,n=886）。全国农耕区耕层土壤有机质含量总体中等偏低,呈现出东南向西北依次降低趋势。土壤pH及容重与土壤有机质呈现显著的负相关关系。亚当斯模型及指数方程能较好地拟合土壤容重及pH对有机质的响应关系,可用于非线性插值法补充土壤容重及pH缺失值。     

皖南宣城市广德县农用地土壤有机质含量演变

有机质含量是决定土壤肥力的一个重要属性。本文对比分析了皖南宣城市广德县1980s的第二次土壤普查和2008年的测土配方施肥项目获取的农用地土壤有机质含量,分析了其变化的机制,提出了提高土壤有机质含量的对策。20多年来广德县农业用地土壤有机质含量总体上升高了1.48g/kg,升幅为6.10%。县南部和中部土壤有机质含量呈提高的趋势,而北部地区呈降低的趋势。灌溉水田、望天田、旱地、园地的土壤有机质含量均有所提高。为提高土壤有机质含量,应继续实施秸秆还田和适度的少耕/免耕,加强畜禽粪便施用和绿肥种植。     

近40年泥河沟流域耕地土壤有机质含量的变异性

利用方差和变异系数分析了近40a黄土高原泥河沟流域土壤有机质含量的时间变异性,分离了相关因素对总变异的影响。结果表明,1980年以来耕地土壤有机质含量呈阶段性上升趋势,变异性先增高后降低;修筑梯田、沟边防护和增施化肥对土壤有机质含量的变异起了很大的作用,增施化肥的影响效果略大于修筑梯田的效果;修筑梯田在初期因土壤扰动的影响,会造成土壤有机质含量的下降,而沟坡防护虽然只能在较小的面积上起到作用,但避免了土壤扰动,起到的效果更好;各类因素引起的变异是一种长期积累的过程,这个过程中土壤有机质含量并不会无限度地上升,含量越高上升越不明显。该区耕地土壤有机质含量从1980年的9.52g/kg到2015年的14.58g/kg,已由第二次全国土壤普查含量分级中的第7级上升到第5级,体现了该区的治理效益,也为今后流域的治理和管理提供了依据。     

县域农田土壤有机质空间变异及其影响因素分析

研究县域农田空间变异特征可以为培肥地力,增加作物产量提供指导。本文运用地统计学和 GIS相结合的方法,研究了四川省双流县土壤有机质的空间变异特征及其影响因素。结果表明： ①研究区域土壤有机质含量处于中等偏高水平,平均值为 29.72 g/kg,变异系数为 30.11%,属中等变异强度。②有机质变异函数的理论最佳模型为球状模型,块金值与基台值之比为12.67%,表明有机质含量具有强烈的空间相关性,空间相关距离为 91.10 km,普通Kriging插值表明土壤有机质含量呈现北部向东南部减少的趋势。③影响有机质空间变异的主要因素为土壤类型、地貌类型等结构性因子,而土地利用方式、施肥等随机性因子也对有机质空间变异产生重要影响,其中秸秆还田是有机质含量普遍升高的原因。     

亚热带小流域土壤氮磷分布及其环境效应

土壤氮磷积累是引起农业面源污染的主要原因。为探讨土壤氮磷含量的分布状况及其对环境的影响,选取位于长沙县金井镇的小流域为研究区域,以表层土壤(0-20cm)为采样对象,按不同的土地利用方式共采集样品1 118个。以土地利用类型为分析单元,分析说明了土壤全氮、全磷的分布特征及其环境效应。结果表明:土壤全氮和全磷含量的平均值分别为1.66,0.54g/kg,变异系数分别为34.9%和46.3%,均属于中等变异。菜地土壤全氮含量主要分布在1.8～2.4g/kg区间,旱地和水田为1.2～1.8g/kg,林地和茶园为0.6～1.2g/kg;菜地土壤全磷含量主要分布在大于1.0g/kg区间,旱地为0.6～0.8g/kg,水田为0.4～0.6g/kg,林地和茶园为0.2～0.4g/kg。结合地下水氮磷含量分析表明,土壤氮素含量与地下水铵态氮含量增加有关,对地下水水质产生影响,其中水田的影响尤为突出;土壤磷素的淋失可能具有季节性差异,还有待进一步验证。     

添加无定形铝氧化物对雷竹林土壤有机质矿化的影响

土壤中无定形铝氧化物对有机质的存在有很大的影响,由于雷竹特殊的经营方式导致土壤中有机质快速积累,为了解无定形铝氧化物对土壤中快速积累的有机质分解产生的影响,本文通过往不同种植年限的雷竹林土壤中增加不同量的无定形铝氧化物(0、2、10、20、40 g/kg)以及室内密闭培养法测定CO2的释放量来反映有机质的分解状况,以便了解无定形铝氧化物对快速增加的雷竹林土壤有机质分解的影响,了解集约经营下的雷竹林土壤有机质的变化趋势及稳定性.结果表明,无定形铝氧化物的加入可显著抑制土壤有机质的分解,当无定形铝氧化物的加入量为40 g/kg时,对0年(水稻)、1年、5年、15年雷竹林土壤有机质分解的抑制率分别为56.97%、60.75%、58.87%、44.25%;0年(水稻)土壤加入无定形铝氧化物0、2、10、20、40 g/kg,对有机质分解的抑制效率分别为7.49%、38.04%、50.79%、56.98%.无定形铝氧化物对有机质分解的抑制效率随其加入量的增加而提高,但随土壤有机质含量的增加而下降.     

太湖水网地区不同种植类型农田磷素渗漏流失研究

采用田间原位小型土壤渗漏计法研究了太湖流域水网地区不同种植类型农田土壤中的速效磷累积量与渗漏水中磷素含量之间的关系。结果表明:研究区菜地、果园高的年均磷肥施用量分别为946.8 kg/hm2和832.6 kg/hm2,显著高于水田的年均磷肥施用量（83.6 kg/hm2）,约为水田的10～12倍。施入农田中的磷肥主要累积在土壤表层,0—5 cm土层中的Olsen-P含量最高,菜地、果园和水田的平均含量分别高达161.75 mg/kg、143.88 mg/kg和23.77 mg/kg,菜地和果园显著高于水田,约为水田的6～8倍。随着土层深度的增加,土壤中Olsen-P的含量显著降低。农田浅层渗漏水中的可溶态磷在总磷中所占的比例远高于颗粒态磷所占的比例。本研究结果显示,农田浅层渗漏水中溶解性正磷酸盐（DRP）含量与土壤中速效磷（Olsen-P）含量之间具有极显著的指数相关关系,表明伴随着农田施肥量的增加和土壤中速效磷含量的增加,浅层渗漏水中的溶解性正磷酸盐含量会显著增加,大大提高了农田磷素的渗漏淋失风险,造成对农业面源污染的巨大潜在压力。     

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。     

北方典型水稻土有机质及其组分演变特征

【目的】探究我国北方淹育型水稻土在开垦耕种过程中土壤有机质及其组分的演变特征,为提高水稻土有机质的品质、合理利用水稻土及提高其生产潜力、建设高产稳产稻田提供理论依据和数据支撑。【方法】本研究以辽宁省各地棕壤和草甸土上发育的不同开垦年限淹育型水稻土为研究对象,通过野外调查、田间定点试验及室内测试分析等手段,研究了开垦年限对水稻土有机质含量与组成及其腐殖质特性的影响。【结果】水稻土耕层有机质总量 (SOM) 随开垦年限的增加维持在18.60～26.30 g/kg之间,与开垦年限无显著相关关系 (P > 0.05),但易氧化有机质含量占有机质总量的比例 (ROM/SOM) 均在50%以上,并且随水稻土开垦年限增加而下降,降幅为18%～20%;有机质氧化稳定系数 (Kos) 均在1.2以下,随着水稻土开垦年限增加呈上升趋势,增幅为52%～57%,胡富比 (HA/FA) 及胡敏酸相对色度 (RF) 随开垦年限增加而增大,但胡敏酸活化度 (AD) 和土壤腐殖质的松/紧 (LCH/TCH) 明显下降。【结论】北方水稻土随着开垦年限的增加,土壤中的有机质稳定性增加,活性降低,耕层土壤对养分的供、贮能力减弱,土壤肥力水平下降,限制了北方水稻土生产潜力的发挥,应通过耕作管理和有机无机肥料配施来防止或减缓水稻土肥力的下降。     

Driving forces of soil organic matter change in Jiangsu Province of China

Soil organic matter (SOM) is a key property determining soil functions and a major form of carbon stored in soil. Understanding the spatial and temporal variability of SOM and the driving forces responsible for spatial and temporal changes is important to assess regional soil quality and carbon sequestration potential and, particularly, to establish better practices for land use and management. We evaluated the spatio‐temporal change in SOM content from 1979–1982 to 2006 and its driving forces in Jiangsu Province, East China, using geostatistics. The results showed that mean SOM content increased from 16.60 ± 8.50 to 18.31 ± 8.32 g/kg over a 26‐yr period. The maps of SOM generated by ordinary kriging represented the increasing trend from north to south across the province in the two periods. The level of SOM in 1979–1982 affected the pattern of change: the SOM increasing in areas initially with a small content while decreasing in areas having a large content. The map of SOM change showed that the rate of increase decreased from north to south within the province. Increased fertilizer application promoted crop production with more residual biomass being retained in the soil, which resulted in increased SOM content. Land use changes to paddy, upland or forest improved SOM content, whereas abandoning land reduced SOM content.     

福建省蒲田荔城区季节性蔬菜地综合环境质量评价

借助野外调查采样分析和GIS技术进行福建省荔城区季节性蔬菜地综合环境质量评价。研究结果表明荔城区季节性蔬菜地综合环境质量以清洁和尚清洁为主,占季节性蔬菜地总面积的82.23%,表明全区季节性蔬菜地综合环境质量较高,但全区轻、中、重度污染的季节性蔬菜地也占有相当比例,合计面积占季节性蔬菜地总面积的17.77%;平原区拱辰和黄石镇的季节性蔬菜地污染程度相对较为严重;综合环境质量处于清洁水平的季节性蔬菜地土壤亚类主要有盐渍水稻土、渗育水稻土、潴育水稻土和红壤性土,合计占全区清洁水平季节性蔬菜地总面积的94.70%。在综合环境质量评价的基础上,提出了荔城区蔬菜地合理利用对策。     

长江中下游粮食主产区25年来稻田土壤养分演变特征

【目的】目前我国的水稻产量约占粮食总产量的一半以上,面积占耕地总面积的30%,为了探明我国水稻土土壤养分和肥力的演变特征,科学合理地指导稻田土壤养分管理和施肥,本文对长江中下游水稻主产区20世纪80年代以来国家水稻土长期动态监测数据进行了整理分析。【方法】利用时间趋势分析和中值分析的方法对长江中下游地区稻田土壤养分随时间的变化趋势进行了分析,分别总结了土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)和速效钾(AK)的含量以及土壤p H在不同监测时期的演变特征和总体变化趋势;用统计分析得出不同监测时期施肥量的变化情况;运用主成分分析的方法对上述6大肥力指标对该区土壤综合肥力属性的年代变化趋势所产生的作用和影响进行了分析,得出不同监测时期土壤肥力主要贡献因子和限制性因子的变异情况。【结果】1)我国长江中下游地区稻田土壤有机质、全氮和碱解氮含量与监测初期相比均略有升高,其中有机质含量从监测中期到监测后期上升趋势明显(P0.05),碱解氮从监测初期到中期也呈显著性增加趋势(P0.05);2)监测25年来,土壤有效磷含量从12.4 mg/kg增加到12.9 mg/kg,土壤速效钾含量总体上呈稳中有升的变化趋势,与监测初期相比,监测中期和监测后期的速效钾含量分别增加了13.9 mg/kg和17.9 mg/kg;3)土壤p H值总体呈缓慢降低的趋势,下降了0.37个单位,表明在当前的施肥和田间管理措施下我国水稻土存在一定的酸化趋势;4)土壤全氮、碱解氮与有机质含量变化存在显著的正相关关系(P0.01),且变化趋势基本一致;5)与监测初期相比,20 25年后水稻土土壤肥力主要贡献因子由全氮、碱解氮和有机质转变为全氮、碱解氮和速效钾,主要限制因素从有效磷和速效钾含量的缺乏转向p H值的逐渐降低。【结论】在农民习惯的耕作施肥管理条件下,该地区稻田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;但土壤p H在一定程度上已显现出对土壤肥力的限制性作用,所导致的酸化趋势需要关注。另外,从农田养分平衡管理的角度看,土壤速效钾和有效磷仍然是该区稻田持续生产和农业持续发展的重要影响因素,在施肥过程中对钾与磷的投入仍需加强,而氮肥施用量需要合理控制。     

湘西植烟土壤有机质和全氮时空变异特征研究

为揭示湖南省湘西州烟区土壤有机质(SOM)和全氮(TN)的时空变异特征和为合理施用有机肥和氮肥提供科学依据,采用经典统计学、地统计学和GIS等方法,对湘西州2000年和2015年植烟土壤SOM和TN时空变异特征进行了研究。结果表明:2015年SOM和TN平均含量较2000年分别增加了5.03g/kg和0.31g/kg,增幅分别达21.39%和21.99%,SOM和TN含量的最小值变小,变异系数、最大值和极差变大,Moran’sI指数标准化Z值下降,块金效应增加;SOM和TN含量"低""适宜"等级面积分别下降了3.42%、37.73%和2.04%、44.43%,"高""极高"等级面积分别增加了32.21%、8.94%和35.67%、10.80%。表明湘西植烟土壤SOM和TN含量和变异同时增加,SOM和TN空间自相关性减弱,随机变异性增强。植烟土壤SOM与TN含量表现出极显著的正线性相关,SOM的矿化释放是TN的一个主要来源。