曲靖植烟土壤pH和主要养分空间变异特征及其影响因素

2017—2020年用GPS定位采集云南省曲靖市9个县区核心烟田耕层(0～20 cm)土壤样品6685个,测定pH、有机质、水解性氮、有效磷和速效钾,运用地统计学和地理信息系统(GIS)分析上述指标的空间分布特征及其变异主控因素.结果表明:土壤pH、有机质、水解性氮、有效磷和速效钾变幅分别介于4.16～8.50、2.2...     

水力侵蚀对砒砂岩区土壤有机碳空间变异性的影响

以侵蚀剧烈的砒砂岩区为研究对象,应用地统计学Kriging插值法准确描述水力侵蚀下土壤有机碳空间动态迁移过程来探究侵蚀与碳平衡的关系并为有效治理砒砂岩区坡面水土流失提供科学的参考。结果表明：（1）降雨前后各土层有机碳均随着土层增加而减少,表现为中等变异、空间自相关均为正相关且0—10 cm土层自相关性最大。降雨后0—20 cm土层有机碳含量减少而20—40 cm土层增加,且各土层变异程度均较雨前减弱。（2）降雨前后土壤有机碳分别与高斯模型,球状模型较为拟合,且变程值均随土层增加而增大。降雨前后0—10 cm土层表现均为强烈空间相关性且雨后结构比增大,而10—40 cm均为中等相关性雨后结构比减小。（3）降雨后空间异质性减弱斑块面积变大,总体表现为同一土层坡上侵蚀坡下沉积,而不同土层下0—20 cm土层表现为侵蚀,20—40 cm土层表现为沉积。（4）降雨前后土壤有机碳均与黏粒呈现较显著正相关,其中降雨前0—10 cm土层有机碳与黏粒为极显著正相关,降雨后各土层相关性增强均为极显著正相关。但降雨前后土壤有机碳与粉粒相关性均较小且不显著,与砂粒则基本表现为负相关。     

用SahysMod模型研究不同灌排管理情景土壤水盐动态

银北灌区是宁夏土地整治和高标准灌溉绿洲农田建设的重点区域。该区域耕荒地交错分布、土壤盐渍化严重。通过模型分区模拟,在土地整治过程中建立完整、配套的灌排系统是解决区域土壤盐渍化的有效措施。该研究以银北灌区典型区域-西大滩为例,综合考虑荒地与耕地土壤属性的空间变异性,以2015-2016年土壤盐分数据进行率定,2017年盐分数据作为验证,利用SahysMod探索在土地整治过程中不同灌排管理下未来10 a内土壤水盐动态变化。结果表明,现有灌排管理下（即灌水量为670 mm,灌溉水电导率为1.05 dS/m,排水沟深1.5 m）,荒地土壤盐分在预测初期（2017-2022年）逐年升高,预测后期（2023-2027年）变化平缓;耕地土壤盐分在预测初期变化缓慢,预测后期逐年增加。加大灌水量是解决土壤盐渍化的一个重要途径,可以有效延迟耕地盐分累积到障碍水平的时间;在灌溉水电导率为0.6 dS/m情况下,未来10 a内耕地都不会受到盐害胁迫;现有灌排管理下,在2024年以后作物生长就会受到盐害胁迫,当灌溉水电导率继续增加时,作物生长受到胁迫的时间相应提前。通过土地整治,加深排水沟深度可以延迟土壤盐分达到障碍水平的时间。在整治过程中深为2.2 m的排水沟,可保证未来10 a内耕地盐分小于1.7 dS/m,区域内玉米可正常生长。研究可为在土地整治过程中的灌排管理及土壤盐渍化防治提供建议。     

3种浮床植物对关中地区2种污染源涝池水体净化效率研究

基于对植物修复空间特异性的理解,针对联通关中水系的涝池近年来出现的水体富营养化和黑臭现象,选取常见浮床植物美人蕉、水菖蒲和西伯利亚鸢尾,通过室外水培试验,探究其对涝池污染原水的净化效果,试验共持续35天。结果表明:(1)试验结束时,3种植物在株高、根长生物量均有显著增加,增长率表现为美人蕉水菖蒲西伯利亚鸢尾。(2)美人蕉、水菖蒲和西伯利亚鸢尾对水体中TN的平均去除率分别为56.18%,52.17%,60.76%,均显著高于对照组(P0.05);美人蕉和水菖蒲对水体中TP平均去除率分别为55.42%和58.32%,均显著高于对照组(P0.05),而西伯利亚鸢尾组与对照组无显著差异(P0.05),此外美人蕉和水菖蒲还能起到调节水体pH和DO的作用。(3)3种植物对水体中NH_3—N的平均去除率分别为76.98%,65.71%,78.94%,其中美人蕉组和水菖蒲组NH_3—N的主要去除途径为植物吸收和硝化反应,西伯利亚鸢尾组NH_3—N的主要去除途径主要是氨的挥发和硝化反应等,而对照组NH_3—N去除率高达60.55%的主要原因是氨的挥发;植物组及对照组中NO_3~-—N浓度随时间均呈现增加趋势,主要与各试验组中水体硝化反应及植物吸收效率的差异性有关。(4)3种植物中,水菖蒲适用于点源和面源2种污染源涝池水体的净化,美人蕉只适合用于面源污染涝池水体的净化,而西伯利亚鸢尾净化能力较差,生长适应性差,不适宜作为水生浮床植物推广。研究结果为涝池污染水体修复的浮床植物选择提供参考。     

陵县试区土壤速效磷、钾养分的演变浅析

本文研究了山东省陵县土壤养分定位监测试区土壤速效磷、钾养分随时间的变异。结果表明,1992～2002年10年间,耕层土壤速效磷含量呈上升趋势,增加0 33mg L-1 a-1;而土壤速效钾含量呈下降趋势,降低1 52mg L-1 a-1。土壤速效磷和速效钾养分时间变异趋势与土壤磷养分平衡处于盈余状态和钾养分平衡处于亏缺状况有关,土壤 作物系统内磷素(P)盈余平均为38 6kg hm-2 a-1,其实际平衡盈余率大大超过合理的范围,磷肥用量明显偏高,未得到合理高效利用;而钾素(K)亏缺平均为95 7kg hm-2 a-1,其实际平衡亏缺率略低于允许平衡亏缺率,若试区土壤钾素长期处于亏缺状态,会明显降低土壤供钾能力。     

基于地统计学和GIS的太湖典型地区土壤属性制图研究——以土壤全氮制图为例

在地理信息系统(GIS)支持下，运用地统计学方法对太湖典型地区耕层土壤全氮含量的空间变异特征进行分析，探讨了适用于研究区域土壤全氮制图的最佳邻域，并在此基础上利用块段克立格(Block Kriging)法绘制了土壤全氮含量空间分布图。结果表明，土壤全氮的空间变异性在40km步长变化域上表现为明显的各向同性，超出这个范围，土壤全氮空间变异的各向异性明显增强，以40km步长变化域上土壤全氮的空间结构特征作为Kriging插值依据有助于提高制图精度。制图结果表明，研究区域土壤全氮含量在江阴和宜兴两市境内普遍较高，锡山和武进两市相对较低；且高值斑块区主要分布在地势低洼的圩田区，这是人为施肥和土壤特性共同影响的结果。Kriging估值标准差分布图可为评价和提高制图精度提供十分有用信息。     

土壤速效养分空间变异研究

选择山西省一年两作和一年一作两种种植制度下的两个自然村作为试点,通过网格方法采取土样,应用土壤养分系统研究法进行了养分分析,并应用传统统计学和半方差函数对土壤养分变异进行了研究。结果表明,不同种植制度下,土壤养分性质均存在着空间变异,受农业传统施肥措施影响较大的N、P和OM,变异相对较大;而Ca、Mg、K、Cu、Fe、Mn等养分,传统施肥投入较少,土壤变异相对较小;土壤养分性质存在半方差结构,拟合模型包括球型、线型和指数型,但同一养分拟合半方差模型不尽相同。即使模型一致,最大相关距离也不一样,而且空间变异性强弱程度也不尽相同。Ca、N、Mn显示有较强的空间相关性,K、P、S显示具有中等的空间相关性。     

Fast and efficient discrimination of the Isotoma viridis group (Insecta: Collembola) by PCR-RFLP

Identification of collembolan species is generally based on specific morphological characters, such as chaetotaxy and pigmentation pattern. However, some specimens do not match to described characters because these refer to adult specimens, often of one specific sex, or the characters are highly variable in adults (e.g. pigmentation, setae or furcal teeth). Isozymes have frequently assisted species discrimination, and also these may vary with developmental stage or environmental conditions. For identification of single species of the Isotoma viridis group, we present both direct sequencing of the cytochrome oxidase subunit II (COII) gene and a simple DNA-based molecular method.

Five PCR primers amplifying the COII region (717 bp) of the mitochondrial DNA were used. The sequences clearly separated the species I. viridis, I. riparia and I. anglicana, irrespective of colour varieties within the first species. DNA amplification products of different species can also be distinguished by digestion with restriction endonucleases, followed by gel electrophoresis for separation of fragments. This restriction fragment length polymorphism (RFLP), obtained after digestion with the endonucleases TaqI, VspI, MvaI and Bsp143I, revealed specific fragments that separated the three species from each other. Since restriction enzymes are sensitive to single base mutations, we suggest to use a combination of enzymes with at least two species-specific restriction sites when using the RFLP technique. For the I. viridis complex, VspI and Bsp143I appear to be an appropriate combination.     

Neural network ensemble residual kriging application for spatial variability of soil properties

High quality, agricultural nutrient distribution maps are necessary for precision management, but depend on initial soil sample analyses and interpolation techniques. To examine the methodologies for and explore the capability of interpolating soil properties based on neural network ensemble residual kriging, a silage field at Hayes, Northern Ireland, UK, was selected for this study with all samples being split into independent training and validation data sets. The training data set, comprised of five soil properties: soil pH, soil available P, soil available K, soil available Mg and soil available S,was modeled for spatial variability using 1) neural network ensemble residual kriging, 2) neural network ensemble and 3) kriging with their accuracies being estimated by means of the validation data sets. Ordinary kriging of the residuals provided accurate local estimates, while final estimates were produced as a sum of the artificial neural network (ANN) ensemble estimates and the ordinary kriging estimates of the residuals. Compared to kriging and neural network ensemble,the neural network ensemble residual kriging achieved better or similar accuracy for predicting and estimating contour maps. Thus, the results demonstrated that ANN ensemble residual kriging was an efficient alternative to the conventional geo-statistical models that were usually used for interpolation of a data set in the soil science area.     

皖北平原蒙城县农田土壤有机碳空间变异及影响因素

以皖北平原典型农业生产大县亳州市蒙城县为代表,运用统计学、地统计学方法和GIS技术研究了其农田耕作层(0～20 cm)土壤有机碳(SOC)含量的空间分布及其影响因子。结果表明:研究区SOC含量为10.41±2.52 g kg-1,近30年来提高了55.61%,SOC变异系数为24%,属于中等变异程度。SOC含量在空间分布上表现为东北部、中部和西南部含量高,由西北向东南先逐渐增加后逐渐降低,变异程度较高。整个县域范围内SOC空间变异的主要影响因素为土壤机械组成(粉粒和砂粒含量),其次为秸秆还田。