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。     

土壤水溶性盐基离子的高光谱反演模型及验证

土壤水溶性盐基离子是诊断土壤盐渍化类型与盐渍化程度的重要依据,利用光谱技术快速获取土壤水溶性盐基离子含量数据,可为土壤盐渍化类型与盐渍化程度的诊断提供新的技术和手段。该研究通过采集新疆5个不同地区399个土样的反射率与水溶性盐基离子数据并进行31种光谱预处理方法,分析了不同水溶性盐基离子(HCO3-、Cl-、SO42-、K+、Na+、Ca2+、Mg2+)与高光谱反射率之间的相关性;采用K-S(Kennard-Stone)方法挑选出299个样品,针对每种离子使用偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)分别建立32个高光谱定量反演模型,优选最佳反演模型,并单独使用100个样品对估测模型进行检验。结果表明:不同离子的最佳反演模型所使用的预处理方法存在差异,其中仅有Cl-和Ca2+、SO42-和Mg2+所使用的预处理方法相同,其他离子则不同;不同离子的反演精度也不同,HCO3-和Ca2+构建的模型相对分析误差(relative percent deviation,RPD)分别为2.67、2.57,模型具有很好的预测能力。Cl-、SO42-和Mg2+所构建的模型RPD分别为2.05、2.10和2.14,表明这三者建立的模型具有较好的预测能力。K+建立的模型RPD仅为1.11,不能对样品进行预测。Na+构建的模型RPD为1.83,表明该离子所建模型只能对样品进行粗略估测。研究结果为探究水溶性盐基离子的高光谱反演增添了新的内容,为土壤盐渍化监测的深入和推进提供了新的思路和方法。     

慈溪市土壤环境质量调查和绿色食品基地的选择

对慈溪市耕地284个土壤样品测定结果表明，慈溪市91．9％的土壤符合农业部绿色食品土壤环境质量标准，按慈溪市农业产业发展要求，选择绿色食品生产基地，并提出了相应的土壤培肥措施。     

滴灌苜蓿田间土壤水盐及苜蓿细根的空间分布

为了明确滴灌苜蓿土壤水、盐运移,细根分布及细根生物量动态,该文对苜蓿进行滴灌和漫灌试验,结果表明,漫灌水分集中在15 cm浅层土壤内且分布均匀,含水率在19.5%~20.5%之间。滴灌水分高值区集中在水平方向距滴头15 cm,深度为40 cm的土层中,含水率达到18.0%~20.0%。漫灌对0~25 cm深度土层盐分淋洗作用明显,土水比1:5土壤水提液的电导率由灌前的0.4~0.5 m S/cm下降到0.3 m S/cm以下;滴灌可使根区盐分下降至0.2 m S/cm,显著低于灌溉初始的盐分含量(P0.05)。与漫灌比较,滴灌苜蓿细根集中分布在水平方向距滴头0~30 cm,垂直深度0~50 cm范围内。生长季各时间节点滴灌细根总量高于漫灌,其平均值分别为211.6和198.3 g/m2。滴灌和漫灌各时间节点细根量表现出明显的波动,其范围分别在193.2~243.6和182.7~219.1 g/m2之间。在整个生长期内,滴灌活根量高于漫灌,且生长前期滴灌死根量变化较漫灌平稳。活细根和死细根之间的周转使得两者呈现出此消彼涨的状态,表明细根具有生长-凋亡-再生长的周期性。该研究可为滴灌技术在苜蓿栽培上的应用提供参考。     

热带地区时间序列土壤中伊利石类矿物的演化——P.Barré假设在热带地区土壤中也存在吗?

P.Barré等认为温带地区自然土壤中,由于植物根系将下层土壤中的钾和硅向上搬运,减缓了上层土壤中伊利石类矿物(混层伊利石/蒙皂石+伊利石)脱钾和脱硅过程,致使其长时间地存在较多的伊利石类矿物。本文旨在了解热带地区土壤中这一假设是否也存在,以海南琼北地区发育于由不同年代火山喷发形成的玄武岩所构成的时间序列土壤(1×104a,(9.0±2.0)×104a,(14.6±0.9)×104a,64×104a,(133±18)×104a,(181±8)×104a)为对象,利用X-射线衍射(XRD)技术分析了其黏土矿物的变化情况,结合土壤钾、硅、活性硅的分析结果,发现伊利石类矿物仅存在于(133±18)×104a以前的土壤中,表层土壤中钾和硅的含量高于下层的土壤,活性硅含量随成土年龄而降低。为此,我们认为:P.Barré假设在热带土壤形成发育过程中,在具有一定的生物复钾和复硅条件下,在成土初期也会存在,但最终会由于土壤强烈的脱钾和脱硅作用而逐步消失。     

城市土壤有机碳和黑碳的含量特征与来源分析

由于城市化过程中人为活动的深刻影响，城市土壤的一些性质被强烈地改变。城市土壤有机质由于来源的多样性和受到不同程度人为活动的影响，其组成和分布特征表现出异质性和多样性。本研究以南京市为对象，研究了功能区之间土壤有机碳和黑碳含量的差异。与郊区土壤相比，城市土壤的有机碳含量普遍较高。通过对有机碳组成的分析发现其中稳定的黑碳含量较郊区土壤明显偏高，且在不同功能区之间呈现差异性，体现了人为影响过程和污染来源的差别。同时发现路边绿化带土壤正受到来自交通环境的强烈影响，其有机碳和黑碳含量与其他功能区存在显著差异。不同功能区之间因人为影响的差异，土壤中黑碳含量与有机碳含量的比值表现出明显的不同，可以指示黑碳的可能来源。城市土壤环境中黑碳可能构成了总有机碳中的很大部分，这与自然土壤有明显的差别。     

Multi-element analysis of soils and sediments by wavelength-dispersive X-ray fluorescence spectrometry

Soil and sediment reference materials were used to calibrate and evaluate an analytical method for the determination of major (Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K, Mn, P, Ti) and trace elements (As, Ba, Cd, Co, Cr, Cu, Ga, Mo, Mb, Ni, Pb, Rb, S, Sb, Sn, Sr, Th, U, V, Y, Zn, Zr) by sequential wavelength X-ray fluorescence spectrometry. Samples were prepared as pressed pellets and analysis was done with a total measuring time of thirty minutes per sample. Special attention was given to the selection of the thirty reference materials used for calibration of the spectrometer. Another set of eleven RM (reference materials) was analyzed for the evaluation of accuracy. Detection limits for trace elements (1-2 mg kg^-1) are adequate both for geochemical and environmental purposes, except for Cd and Sb. Accuracy for trace elements falls within the expected interval of certified or recommended values in most cases, but for some major elements, like SiO₂, some results showed discrepancies, evidencing difficulties associated with the determination of light elements in complex matrices. But when quality criteria proposed by mapping programs are applied to the results, their requirements are fulfilled. Both instrumental precision, obtained by twelve sample replicate analyses, and analytical precision, considering also sub-sampling and pellet preparation, lie between the limits of the Horwitz expression, except at concentrations close to the detection limits.     

滴灌均匀性对土壤水分传感器埋设位置的影响

合理选择土壤水分传感器埋设位置以减少监测点密度和成本,是基于无线传感器网络制定灌溉处方图亟待解决的一个关键问题。该研究基于土壤含水率时间稳定性原理,将直接代表平均土壤含水率的点位用于土壤水分传感器布设位置点的选取,在水平方向分布均匀,垂直剖面土壤颗粒组成变异程度随土层深度增加的粉壤土田块内分析了低、中、高灌水均匀系数(分别为0.6、0.8和0.97)对春玉米主要根系层土壤含水率空间分布均匀性和时间稳定性的影响。结果表明,春玉米生育期内,随灌水均匀系数降低,土壤含水率空间分布均匀度降低,但低、中、高灌水均匀系数处理的土壤含水率均匀系数均大于0.81;低、中、高灌水均匀系数处理的平均Spearman秩相关系数均达到了显著水平(P0.05),但土壤含水率空间分布结构相似性随灌水均匀度的增加而减小;对高灌水均匀系数处理,0~0.2、0.2~0.4、0.4~0.6、0.6~0.8 m土层直接代表平均土壤含水率的测点比例分别为83%、78%、53%和86%。随灌水均匀系数降低,各土层直接代表平均土壤含水率的测点数量减少,说明土壤水分传感器随机布设引起的测量误差将随滴灌灌水均匀度的减小而增大。     

土壤微生物膜对风沙土固沙保水特性的影响

土壤微生物膜胞外聚合物具有较强的黏结性,为增强风沙土抗蚀性,提高风沙土保水性提供了新途径。鉴于此,该研究采用室内控制试验设置6个微生物菌剂施用水平(0、1、3、5、7和10 g/kg),以期阐明土壤微生物膜对风沙土特性的影响。研究结果表明:1)施用微生物菌剂可产生土壤微生物膜,并胶结风沙土颗粒。2)试验结束时(第49 d),与对照组相比,不同菌剂施用处理的土壤容重降低0.54%～8.88%,孔隙度提高0.39%～3.91%,含水率显著提高0.11%～0.25%(P0.05),大团聚体质量分数增加5.59%～25.01%,土壤pH值由7.16显著增加至8.32～9.23(P0.05)。3)土壤多糖含量对土壤特性的解释率为47%,是影响土壤特性的关键因素。土壤微生物膜能够有效改善风沙土特性,增强风沙土抗蚀性,提高风沙土保水性,但较高的微生物菌剂施用量会增加土壤pH值,造成土壤盐碱化,建议微生物菌剂施用水平为1～5 g/kg。研究成果有利于深入理解微生物膜固沙保水机制,并可为沙化土地防治新技术研发提供重要理论依据和科技支撑。     

Adsorption-desorption behaviour of flufenacet in five different soils of India

Adsorption-desorption of the herbicide flufenacet (FOE 5043) has been studied in five soils from different locations in India (Delhi, Ranchi, Nagpur, Kerala and Assam) varying in their physicochemical properties. The organic matter (OM) content varied from 0.072 to 0.864%, clay content from 2.5 to 43.7% and pH from 4.45 to 8.35. The adsorption studies were carried out using a batch equilibration technique. Ten grams of soil were equilibrated with 20 ml of aqueous 0.01 M CaCl2 solution containing different concentrations (0-30 mg litre-1) of flufenacet. After equilibration, an aliquot of supernatant was taken out for analysis. During desorption, the amount withdrawn for analysis was replenished with fresh 0.01 M CaCl2 solution and further equilibrated. Desorption studies were carried out with the 30 mg litre-1 concentration of flufenacet only. The adsorption studies revealed that there was moderate to high adsorption of flufenacet considering the comparatively low organic carbon content in the five test soils. Average Kd values ranged from 0.77 to 4.52 and Freundlich KF values from 0.76 to 4.39. The highest adsorption was observed in Kerala soil (OM 0.786%; clay 25%; pH 4.45) followed by Ranchi, Nagpur and Delhi soils, and the lowest in Assam soil (OM 0.553%; clay 2.5%; pH 6.87). The trend in adsorption could be attributed to the chemical nature of flufenacet and the physicochemical properties of the soil such as pH, OM and clay contents. OM and clay contents were positively correlated whereas pH was negatively correlated. Soils having low pH, high OM and high clay contents showed higher adsorption. Desorption studies revealed that there was a hysteresis effect in all the soils. Hysteresis coefficient values (ratio of n(ad) and n(des)) varied from 0.09 to 0.45. The study implies that, because of its moderate to high adsorption, flufenacet is likely to persist in soil for some time. However, the possibility of its movement by leaching or surface run off is less.