基于K-means聚类和图像分割的紫色土发生层边界识别

土壤学始于对土壤剖面及其形态特征的观察,剖面发生层的划分与发生层边界特征的描述是土壤调查的基础。实地划分发生层需要丰富的土壤学实践经验,存在主观和缺乏统一划分标准的问题。以紫色土剖面图像为研究对象,采用K-means聚类和图像分割技术,结合图像的颜色特征（CIE Lab色彩空间）和纹理特征（Entropy）识别紫色土剖面发生层边界,并与实地划分的结果进行比较。结果表明：（1）CIE Lab色彩空间的a、b通道和Entropy纹理特征,可以划分出供试剖面的主要发生层（A、B、C）和基岩（R）;（2）聚类识别的发生层数量和发生层深度与实地识别的结果基本一致;除Z2剖面的C层和Z6剖面的Ap层聚类识别与实地识别的发生层下边界深度相差较大（分别为13 cm和8 cm）外,其余发生层下边界深度相差均在3 cm以内;（3）聚类识别的发生层边界形状更为不规则,明显度更为模糊。K-means聚类和图像分割技术实现了紫色土剖面发生层边界的客观识别,可为土壤剖面智能辨识系统的开发提供科学参考。     

重庆市紫色土系统分类高级单元划分研究

依据中国土壤系统分类的原则和方法,对重庆市境内的41个紫色土典型剖面进行鉴别、检索和分类定名,并与其发生分类进行参比。结果表明,41个紫色土典型剖面分别被划归为4个土纲(人为土、淋溶土、雏形土和新成土)、6个亚纲、12个土类和19个亚类等系统分类高级单元,被划归为雏形土土纲的剖面最多,其次为新成土土纲,仅有9个剖面被划归为紫色湿润雏形土或紫色正常新成土;雏形土土纲和新成土土纲均分别对应紫色土发生分类的3个亚类(酸性紫色土、中性紫色土和石灰性紫色土),而淋溶土土纲则仅与酸性紫色土1个亚类相对应;地形、海拔、母岩和人为活动与紫色土的土壤水分状况、剖面发育、颜色以及其他理化性质等关系密切,是影响重庆市紫色土系统分类高级单元划分的重要因素;针对多数紫色土个体达不到紫色砂、页岩岩性特征的色调标准以及铁质湿润雏形土的下设亚类不能充分反映紫色土属性(如石灰性、酸性等)差异等问题,建议适当放宽紫色砂、页岩岩性特征的颜色要求或增设石灰铁质湿润雏形土和酸性铁质湿润雏形土2个亚类。     

模拟雨水连续淋洗下土壤化学性状动态变化特征的研究

本文从研究正常降雨对土壤性状的影响出发,进行了模拟雨水对酸性紫色土和石灰性紫色土的连续淋洗试验。试验结果表明在模拟雨水连续淋洗150天的过程中,土壤中钙、镁、钾、钠等盐基离子几乎都显示出一定程度的净淋溶特征,土壤中各盐基离子的动力学变化特征几乎都与抛物线扩散方程吻合。淋洗结束后土壤酸度未发生显著变化,但两种土壤CEC值均有所降低。     

川东平行岭谷区典型县农田土壤碳库演变特征

选取川东平行岭谷区典型县域垫江县为研究区,依据第二次土壤普查数据(1980年)和2007年的测土配方施 肥项目监测数据,考察了该区域农田耕层土壤碳库现状与演变特征.结果表明,垫江县境内,紫色土和水稻土是最 重要的农田耕层碳库,其中红棕紫泥土、灰棕紫泥土、红棕紫色水稻土和灰棕紫色水稻土是面积分布最广、耕层碳 储量最高的4个土属,其耕层碳储量之和占全县耕层有机碳总储量的68.34%;对于绝大部分土属来说,水耕稻作 在促进其耕层土壤碳累积方面要明显优于旱作.1980-2007年期间,长期人为扰动对垫江县农田耕层有机碳累积 的影响是正面的,全县农田耕层土壤一直发挥着“碳汇”效应;近30年来,全县农田耕层碳储量的增加主要得益于 紫色土耕层碳储量的提高,而耕层土壤有机碳亏损则主要出现在灰棕紫色水稻土中,有效减少其耕层有机碳亏损 是提高全县耕层碳储量的一个重要切入点.目前,垫江县农田耕层仍具有巨大的增碳潜力,主要存在于紫色土和水 稻土中;就土属而言,灰棕紫泥土、红棕紫泥土、灰棕紫色水稻土、红棕紫色水稻土等4个土属的耕层增碳潜力较 高,是垫江县农田管理调查与增碳策略实施的重点.     

稻田长期水旱轮作对土壤肥力的影响研究

经过10 a的稻田水旱轮作(小麦或油菜一中稻)和1 a只种l季中稻(中稻-中稻即水水连作)定位试验研究,结果表明:稻田长期水旱轮作0～10 cm土层的土壤容重比1季中稻处理高23.4%,土壤收缩量小38.2%,水旱轮作有利于土壤水稳团聚体的形成,＜0.01 mm土粒团聚度增大,水旱轮作消除了因长期淹水对土壤结构的不良影响;随着种植年限增加,不论哪一种耕作方式均可使土壤有机质、全N、全P含量增加,土壤速效N,P,K养分差异不大;长期水旱轮作稻田土壤呼吸强度和酶活性比1季中稻处理高,试验结果还表明长期水罩轮作稻田土壤pH有降低的趋势.     

氟对土壤理化性质和玉米生长的影响

用盆栽试验研究了外源氟对潮土、黄棕壤pH、容重、玉米干物重和吸钾量的影响,结果表明：氟可以提高土壤pH,使土壤结块,容重增加,孔隙度减少,加入氟1000 mg/kg,黄棕壤和潮土pH分别比对照增加了0.77和0.52,土壤容重分别增加了26.98%和27.72%。氟对潮土过氧化氢酶活性没有影响,加入氟600 mg/kg,氟对黄棕壤过氧化氢酶活性产生明显抑制作用;氟对黄棕壤碱性磷酸酶活性无影响,氟400 mg/kg对潮土碱性磷酸酶活性产生明显抑制。加入氟600 mg/kg,土壤中性磷酸酶活性明显降低;氟对黄棕壤酸性磷酸酶活性影响较潮土小。脲酶活性对氟最为敏感,在黄棕壤和潮土中,分别加入氟200 mg/kg和400 mg/kg,土壤脲酶活性明显降低。玉米苗期,氟浓度在400 mg/kg以上,才会对玉米苗期干物质积累产生影响,加入氟1000 mg/kg,黄棕壤和潮土玉米幼苗干物重比对照分别减少了20.1%和9.8%,氟对黄棕壤玉米苗期生长影响比潮土大;随着玉米生长,氟对玉米干物重产生明显影响的浓度越来越低,在玉米拔节期,氟浓度在200～400 mg/kg时,玉米地上和地下部干物重比对照明显减少,氟对玉米根的抑制作用超过玉米地上部。氟对玉米吸钾量影响很大,加入氟浓度高于400 mg/kg时,玉米吸钾量明显减少。加入氟1000 mg/kg,潮土玉米含钾量与对照相比减少了43.7%,黄棕壤玉米减少了41.9%。潮土玉米吸钾量与对照相比减少了59.7%,黄棕壤玉米吸钾量减少了50.9%。     

垄作免耕对稻田垄埂土壤有机碳累积和作物产量的影响

依托稻田免耕长期定位试验,研究了垄作免耕对稻田垄埂土壤有机碳累积和作物产量的影响。研究主要涉及常规平作(中稻-冬水田,简称中稻)、常规平作(中稻-油菜,简称稻油)、垄作免耕(中稻)和垄作免耕(稻油)等4个耕作处理。针对垄作对田面微地形的影响,将垄作小区中所有垄埂当成一个整体,统计其土壤有机碳的累积指标,再与平作处理中同体积或同质量的表土层(对比土层)作比较。结果表明,在对比土层和小区垄埂体积相同时,垄作免耕(稻油)的垄埂土壤有机碳密度要显著高于2个常规平作处理中对比土层和垄作免耕(中稻)的垄埂(p0.05);在对比土层与小区垄埂质量相同时,各耕作处理的垄埂或对比土层中单位质量土壤的固碳量依次为:垄作免耕(稻油)常规平作(中稻)垄作免耕(中稻)常规平作(稻油),且处理间差异显著(p0.05)。这表明,针对垄埂和对比土层而言,垄作免耕(稻油)的土壤有机碳累积效应要优于垄作免耕(中稻)和常规平作处理。与传统的常规平作相比,垄作免耕的水稻增产效应明显,虽然其会导致油菜减产,但不影响水旱两季作物的经济总产出。总体而言,垄作免耕(稻油)是一种能兼顾环境和经济效益的稻田保护性耕作措施。     

镉对紫花苜蓿种子萌发与幼苗生长的影响研究

试验研究Cd胁迫对紫花苜蓿种子萌发与幼苗生长的影响结果表明,Cd2 浓度为0~10mg/kg时对种子发芽率的影响不显著,但对发芽势的影响较明显;当浓度达30mg/kg后对发芽的抑制作用表现非常明显,发芽势和发芽率均急剧下降。不同浓度Cd2 对芽和幼根的生长均有明显抑制作用,且对根抑制作用大于芽,同时对活力指数的影响也表现显著;随Cd2 浓度的增加,其抑制作用不断增强,活力指数也随之下降;当浓度达到50mg/kg后幼苗生长几乎完全被抑制。     

重庆市植烟土壤有效态微量元素含量评价

对重庆市14个县(区)的334个植烟土壤样品的有效态微量元素Fe、Mn、Cu、Zn、B和Mo的含量状况和分布特征进行分析,结果表明,重庆市20%以上植烟土壤缺Mo、Zn,75%以上土壤缺B,有效铁、锰含量较丰富,有效铜极丰富。有效铁、锰、铜、锌含量均与土壤pH值呈负相关关系,有效钼含量与土壤pH值呈正相关关系,有效硼含量在pH<7.0时随pH的增加而增加,但在pH>7.0时含量下降。植烟土壤中有效铁和有效铜含量与有机质含量呈极显著正相关关系,而有效锰、硼和钼与有机质无明显相关性。     

垄作免耕对稻田土壤有机碳活性组分和δ13C的影响

【目的】阐明垄作免耕对稻田土壤有机碳活性组分和δ13C的影响,为揭示垄作免耕下稻田土壤累积、转化的特殊性提供科学参考。【方法】依托稻田免耕长期定位试验,对比分析常规平作（中稻）、垄作免耕（中稻）、水旱轮作（中稻-油菜,稻油）和垄作免耕轮作（中稻-油菜,稻油）等4种耕作处理对不同深度（0—10 cm、10—20 cm、20—40 cm和40—60 cm）土层中总有机碳、颗粒有机碳、易氧化有机碳和δ13C等指标的影响。【结果】垄作免耕轮作（稻油）中,20—40 cm土层的总有机碳含量显著高于其它处理,各深度土层中颗粒有机碳含量和分配比例均高于其它耕作处理,10—20 cm和20—40 cm土层的易氧化有机碳含量显著高于其它耕作处理（P＜0.05）。水旱轮作（稻油）中,各土层的总有机碳含量、颗粒有机碳含量和易氧化有机碳含量均低于其它耕作处理。不同处理中,土壤碳库管理指数的最高值和最低值分别出现在垄作免耕轮作（稻油）的20—40 cm土层和水旱轮作（稻油）的40—60 cm土层,垄作免耕轮作（稻油）的10—20 cm 和20—40 cm土层碳库管理指数显著高于其它处理（P＜0.05）。相比其它处理,垄作免耕轮作（稻油）的土壤有机碳δ13C值在0—40 cm深度范围的各土层中差异不大,到40—60 cm土层才出现显著升高。【结论】相比其它耕作处理,长期（20年）垄作免耕轮作（稻油）稻田20—40 cm土层中增碳优势突出,该耕作处理有利于稻田中土壤颗粒有机碳的形成和累积,对20—40 cm土层中活性碳库的稳定和保护作用明显优于其它耕作处理;有大量活性高、降解程度低的有机碳在垄作免耕轮作（稻油）的20—40 cm土层中累积。