不同种植模式下农田耕层土壤肥力现状比较——以皖南宣州区为例

选择宣城市宣州区20个烟稻轮作田块、20个单季稻田块、22个中药材田块、20个双季稻田块、20个稻油轮作田块和20个稻麦轮作田块,测定分析耕层土壤(0～20cm)的pH,有机质、有效磷和速效钾含量,计算土壤综合肥力指数(IFI),旨在通过比较提出有益于提升土壤肥力的种植模式和施肥建议.结果表明:①烟稻轮作土壤pH最高,...     

皖北亳州烟区土壤肥力定量评价

采集分析了谯城区1134个植烟土样的p H值、有机质、碱解氮、速效钾和速效磷的含量,利用模糊数学和主成分分析方法对其肥力进行了定量评价,旨在通过简便科学的评价,快速摸清烟区土壤肥力现状,指导精准施肥。研究结果表明:(1)研究区土壤p H较高,有机质偏低,大部分土壤碱解氮、速效钾、速效磷适中;(2)肥力较低区、中等肥力区和较高肥力区分别占耕地总面积的5.65%、89.93%和4.42%;(3)土壤肥力在南北方向上呈现低-高-低的趋势,东西方向上呈现出高-低-高趋势;(4)现主要植烟乡镇中,从土壤适宜性方面来看,西南部和中部相对优于西北部,西北烟区应该设法提高速效钾含量。     

探地雷达地波法测定红壤区土壤水分的参数律定研究

探地雷达地波法是一种农田尺度快速测量土壤体积含水量的有效技术,能够弥补传统方法和卫星遥感方法在含水量监测上的不足。但地波法在红壤地区进行含水量反演的最佳参数仍未确定,相关研究鲜有报道。本研究以位于南方红壤区江西省鹰潭市孙家流域为例,采用地波法对区域土壤体积含水量进行了探测:先使用共中心点法确定所用雷达的系统延时、有效反演深度,并利用Topp、Roth、Ferre和朱安宁四种常用的经验模型由介电常数ε反演土壤含水量;然后通过固定间距法进行区域性的土壤体积含水量测量,确定雷达测量时的最佳天线间距。这一系列过程中,土壤含水量实测值是用烘干法校正的管式时域反射仪(time domain reflectometry,TDR)测定的土壤体积含水量。研究的目的是为了律定地波法在红壤区测定土壤含水量的有效反演深度、最优模型和最佳天线间距等参数。结果表明:60 MHz探地雷达地波法反演0～40 cm土层的土壤体积含水量时精度最高,误差最小;Roth经验模型更适合于红壤地区0～40 cm土层土壤含水量的反演,均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.022 m3m-3;地波...     

青海省表层土壤属性数字制图

对于土壤景观复杂的大区域,样点往往较为稀疏,如何准确地进行土壤预测制图仍是一个需要研究的问题。本文以青海省为研究区,基于近年采集205个土系调查点数据,采用随机森林模型,分别建立了表层(0～20 cm)土壤全氮、有机碳、粉粒含量和pH四个基本土壤属性与环境协同变量(海拔、坡度、地形湿度指数、年降水量、年平均气温、归一化植被指数、地表温度和地表反射率)之间的定量关系模型,对该地区进行了土壤多要素预测制图,分析了影响土壤空间变异的控制性因素。交叉验证结果显示,全氮、有机碳、粉粒含量和pH的R~2分别是0.61、0.53、0.47和0.54,这说明随机森林模型可解释47%以上的土壤空间变异。表层土壤全氮和有机碳空间分布趋势东南高,西北低,pH呈现出相反的空间模式;粉粒含量东高西低,预测结果高值出现在柴达木盆地和南部玉树、果洛地区。环境变量的重要性分析表明,年降水量对表层土壤全氮、有机碳、pH空间分布模式具有控制性影响,夜间地表温度与表层土壤粉粒含量空间变异具有较强的协同关系。     

基于高光谱成像的烟田土壤pH估测

【目的】为实现区域尺度上烟田土壤pH的快速估测。【方法】以四川省296份烟田土壤为研究对象,利用高光谱成像获取土壤390～2500 nm波段的光谱反射率,系统研究12种光谱预处理方法、2种特征波段选择方法和4种建模方法对烟田土壤pH高光谱估测模型精度的影响。【结果】在600～2500 nm范围内,不同pH的光谱反射率曲线差异明显;原始光谱经单一预处理或组合预处理方法处理后,建立的估测模型精度均有所提高;其中一阶导数(First derivative, D1)组合标准正态分布(Standard normal variate, SNV)为最佳光谱预处理方法。竞争自适应重加权采样算法(Competitive adaptive reweighted sampling, CARS)筛选出93个土壤pH特征波段,主要集中在近红外波段800～2500 nm。无论使用光谱全波段还是主成分分析降维得到的光谱特征,核岭回归(Kernel ridge regression, KRR)和支持向量机(Support vector machine, SVM)两种建模方法都取得了比偏最小二乘回归(Partial l...     

基于探地雷达的典型红壤区网纹红土层识别

网纹红土层的识别对于土壤学和第四纪环境等研究均具有重要意义。以位于南方红壤区的江西省鹰潭市孙家流域为例,通过多频率探地雷达图像解译、钻井探测和土壤含水量分析等方法相结合,研究使用不同天线频率雷达对网纹红土层的识别效果及最佳的雷达探测方法。结果表明:共中心点法(CMP)能够准确地计算出电磁波在不同土地利用类型、不同深度的传播速度,电磁波在网纹红土层的传播速度在0.052 m·ns~(-1)～0.065 m·ns~(-1)之间,平均速度为0.058 m·ns~(-1);剖面深度上的含水量变化特征与土壤层次的分布具有协同性,网纹红土层内土壤含水量逐渐递增,至网纹红土层下界面出现最大值,风化层以下土壤含水量随着深度的增加不断减小;应用60 MHz和120 MHz天线的雷达均可识别网纹红土层的上、下界面,深度拟合结果的R~2分别为0.93和0.86;相比较于60 MHz单天线探测网纹红土层厚度的结果,采用组合天线的方法,即200 MHz和60 MHz天线分别获得网纹红土层上、下界面的深度,能够提高探测准确度,试验平均相对误差由16.2%缩小至6.8%;探地雷达技术不仅可以提高野外调查效率,还有利于推进土壤三维制图的发展。     

土壤厚度的划分标准与案例研究

土壤厚度一般包括土体厚度和有效土层厚度,它能直观地表达土壤性质。基于前人对于土壤厚度定义及相关厚度指标划分所做的工作,结合笔者所在课题组长期野外考察经验,从土壤发生学角度明确了土体的概念,并提出针对不同土壤类型和土地利用方式对应的土体厚度和有效土层厚度的具体划分方法。利用新提出的划分标准对近些年国内各省野外采集的16个剖面(包括安徽、湖北、山东、青海、甘肃、内蒙古等省份)进行具体厚度划分,为国内今后有关研究提供参考。     

基于人工神经网络和随机森林学习模型从土壤属性推测关键成土环境要素的研究

土壤与其发生环境密切相关。如何利用土壤属性准确地推测环境要素的信息,是法庭土壤学的重要研究问题。本文以我国东部4省2市(北京、天津、河北、山东、安徽和江苏)为研究区,基于746个土壤表层样本的理化性质和光谱数据构建特征,使用人工神经网络和随机森林两种机器学习模型对海拔高度、年均温、年均降雨量和地表温度四个关键环境要素进行预测,并对两种模型的预测准确度进行了对比分析。结果显示:两个模型对四个目标环境变量的预测准确度R²在0.39～0.61之间;与神经网络模型相比,随机森林模型能够解释的环境变量的空间变异分别提高了9.9%、16.5%、10.3%、10.9%;同时发现,对海拔高度和降雨的预测效果要优于其他环境要素。这表明,利用机器学习的方法可以有效地从土壤属性反推其成土环境条件的信息,这为法庭土壤物证研究学中未知土壤样本的来源地范围识别提供了技术参考。     

亳州烟区农田耕作层土壤微量元素含量研究

亳州市谯城区是皖北主产烟区,本文利用谯城区2007—2010年期间开展的测土配方施肥项目的 1 134个农田耕作层土壤样点数据和2013年补采的90个典型烟田数据,测定分析了微量元素铁、锰、铜、锌的有效态含量,旨在为烟区微量元素肥料的施用提供科学指导。结果表明,土壤有效态铁、锰、铜、锌的含量分别介于0.43~12.00、0.04~4.00、0.50~56.00和1.30~67.00 mg/kg,平均含量分别为1.82、0.77、12.83和15.84 mg/kg,含量总体上较高,仅12.3%的土壤缺锌,主要分布在十河镇、双沟镇、古城镇、龙阳镇、赵桥乡、关堂镇,这部分烟区可以酌情考虑增施锌肥。     

皖北亳州烟区机井地下水离子含量分析

钾低氯高是皖北烟叶的劣势,皖北属旱作区,农田灌溉主要靠机井地下水,因此有必要摸清机井地下水中钾、氯等离子含量背景,这是环境因子对烟叶品质影响的基础之一。对皖北现烟叶主产区亳州市谯城区的81个代表性机井地下水样的离子含量分析结果表明：①阳离子中Mg2+ (平均含量463.7 mg/L)>K+ (平均含量1.15 mg/L)>Ca2+ (平均含量0.06 mg/L),阴离子中SO42– (平均含量230.5 mg/L)>HCO3– (平均含量52.8 mg/L)>Cl– (平均含量8.9 mg/L); ②空间分布上,K+ 是西北角高,Ca2+ 和Mg2+ 是西北和西南高,Cl– 是西北高,SO42– 是西部和东北高,HCO3– 是涡河北高于涡河南;③现主要烟区为机井地下水高Cl– 地区,灌溉时要控制适量浇水,杜绝大水漫灌;烟区种植区域调整可考虑向涡河以南的Cl– 低地区如大杨和赵桥等乡镇发展。