甘草种植对西北风蚀区农田土壤养分及风蚀的影响

为了探讨甘草(Glycyrrhiza uralensis)植被对农田土壤风蚀和土壤养分的影响及植被覆盖措施减少土壤养分损失的机理,以甘草植被及其下部土壤为研究对象,对甘草植被的特征指标及其下部0~5 cm土层的风蚀和土壤养分含量进行分析。结果表明,随甘草生长年限的增加,甘草植被的覆盖度、高度、地上生物量和下部表土层的有机碳,速效N、P、K含量呈显著升高趋势,而表土层风蚀量及容重却呈下降趋势(P0.05);相关分析显示,甘草植被的特征指标与土壤养分间均呈显著正相关关系(P0.05),其中土壤养分与植被覆盖度间相关系数最大,其后依次为植被高度和地上生物量;回归分析显示,甘草植被的覆盖度每提高1%,可使农田表土的有机碳,速效N、P、K含量分别提高0.038 g·kg-1、0.052 mg·kg-1、0.113 mg·kg-1和0.971 mg·kg-1。风蚀区农田若采取植被覆盖措施一方面可降低表层土壤的风蚀,从而减少土壤养分的流失,另一方面可增加枯枝落叶进入土壤的几率,从而提高土壤养分的输入;通过两方面共同作用最终可使植被覆盖农田的养分流失变小。     

农牧交错带退耕还草地土壤风蚀影响因子分析

使用对比、回归分析和主成分分析的方法，研究影响农牧交错带退耕还草地土壤风蚀的因子。结果认为，试验地区土壤在3月-5月间潜在风蚀最强，相同气候条件下，退耕还草地比农田受风力侵蚀的几率低；被试范围内随土壤体积质量、植物基盖度、留茬高度、地表粗糙度和土壤非侵蚀性团聚体含量的增加，风蚀强度均呈下降趋势；构建的2个相互对立的土壤风蚀影响因子中，对土壤风蚀的影响最大的是留茬高度因子，其次为地表粗糙度因子。     

基于高光谱的邯郸市土壤重金属统计估算模型研究

土壤重金属富集严重制约城市发展,对居民健康造成潜在威胁。该研究旨在定量估算土壤重金属含量,提高土壤重金属监测时效性,从而为土壤保护管理工作提供决策参考和理论支持。该文依据化学检测所得土样重金属含量与地物光谱仪(ASD)获取的土壤反射光谱数据,通过对土壤重金属光谱特性的分析,确定光谱反演特征波段,研究并建立了邯郸市土壤重金属基于不同光谱变换指标的多元逐步回归(SMLR)和偏最小二乘回归(PLSR)统计估算模型,通过模型验证与对比,探索邯郸市土壤各重金属含量的最优反演模型。结果表明:(1)微分处理能普遍改善模型预测效果,二阶微分指标的PLSR与MLSR模型效果较佳;(2)PLSR与SMLR两种建模方法相比,总体上PLSR建模和预测的均方根误差RMSE较小、模型修正系数Adjust R~2较大,表明PLSR模型预测效果更好;(3)基于反射率倒数对数的二阶导数的PLSR模型反演效果较优,其中Cu、Ni、Zn、Hg,检验精度Adjust R2均超过0.8。     

基于多模型优选的区域土壤重金属含量空间预测方法研究

土壤重金属含量空间预测研究对实现区域土壤资源的优化利用以及土壤环境的保护和污染防治具有重要意义。以江苏省常州市金坛区为例,基于源、汇和空间分异因子,利用BP神经网络(back-propagation network)建模方法,分别构建了源汇模型(BP-S)、空间分异模型(BP-K)和改进的多因素综合模型(BP-SK),模拟预测了区域土壤重金属Cd、Pb、Cr、Cu和Zn含量的空间分布,并对各模型预测精度进行对比分析。针对不同模型在不同区域和元素间预测精度的差异,优选出预测精度最高的模型组合,以此探求区域重金属含量空间分布最优预测结果。结果表明:(1)BP-SK模型对Cd、Cr、Cu和Zn含量预测精度均高于BP-S和BP-K模型,仅在对Pb含量的预测中BP-S、BP-K模型精度高于BP-SK模型,BP-SK模型比其他模型更能突出局部特征,包含的信息更丰富。(2)优选后最优模型预测精度较原单一模型均有不同程度的提高,对Cd、Pb、Cr、Cu和Zn含量的预测精度分别提高15.15%、20.71%、19.19%、1.75%和9.24%。(3)各模型对Cd、Pb、Cr、Cu和Zn含量的空间预测高值区均位于区域中部和东北部,低值区位于西部丘陵山区,BP-SK模型在人为影响剧烈的地区预测效果更好,而BP-K模型在自然因素影响较大的丘陵山地区的适用性更好。     

基于分形插值模型的贵州农产品区土壤养分综合评价研究

以贵州省农产品区为研究对象,选取5个养分指标,利用分形维数权重的方法构建土壤养分分形插值模型,结合GIS技术对贵州省农产品区的土壤养分现状进行综合评价,并引入多种评价模型与分形插值模型评价结果进行验证分析.结果表明:(1)贵州省农产品区中速效钾含量丰富,中位数为162.00 mg·kg~(-1),全氮、有机质、有效磷含量为中等水平,中位数为1.35 g·kg~(-1)、20.30 g·kg~(-1)、10.30 mg·kg~(-1),土壤为微酸性土壤.(2)分形插值是解决复杂的非线性关系问题的模型方法,将其运用于土壤养分综合评价中既考虑了指标间的非线性关系又考虑了指标间的权重关系,通过与投影寻踪模型、熵权TOPSIS模型和数值化模型对比验证与分析,分形插值模型与其他三种模型方法的评价结果有较好的一致性,评价结果更加客观、合理,为土壤养分综合评价提供了一种较好的新方法.(3)土壤养分分形插值综合评价分布图显示,贵州农产品区北部地区较南部地区土壤养分较好,由中部向四周呈放射状递减的趋势,土壤养分各等级水平均有体现,其中等和缺乏水平分布面积占研究总面积的38.17%和36.99%,说明整个研究区土壤养分水平综合状况主要以中等和缺乏水平为主.     

基于普通克里格和投影寻踪模型的城市土壤重金属污染评价

作为城市生态环境的重要组成部分,城市土壤对城市的可持续发展具有重要意义。然而,随着人类活动加剧,重金属元素成为城市土壤中具有重大影响的有毒污染物,尤其是铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)及其复合物在城市土壤污染中较为突出。为了探讨城市土壤中重金属的含量及污染空间分布特征,为城市环境治理和环境保护提供客观依据,以内江市城区为例,采集了203个表层土壤样本,利用单因子污染指数法、GIS技术结合投影寻踪模型评估了研究区不同土地利用方式下表层土壤铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)、锌(Zn)的污染特征及其空间污染程度。结果表明:(1)与国家二级标准限定值比较,镉元素的富集程度最大,锌元素次之,铜元素富集程度最小,铅元素无富集;(2)4种元素变异系数属于高度变异,其含量均受到人类活动的强烈影响;(3)土壤重金属综合污染指数均值表现为公共用地商业用地住宅用地工矿用地农业用地交通用地;(4)内江市城市土壤重金属污染程度的克里格插值评价等级为较清洁、轻污染,在空间展布上二者的面积比例为1.2∶1,内江市重金属综合污染水平较轻。投影寻踪模型为涉及多因素的城市土壤重金属污染评价提供了新思路。     

种植小麦与牧草对西北风蚀区秦王川灌区粉砂壤土风蚀的影响

为了探讨种植小麦和牧草对秦王川灌区农田风蚀的影响,以小麦(Triticum aestivum)和混播牧草披碱草(Elymus nutans)+苜蓿(Medicago sativa)及其下部土壤为研究对象,通过测定植被(或残茬)的盖度、高度和地上生物量及其下部地表的粗糙度、湿度、含水率和风蚀量来探索植被特征指标与土壤风蚀量的变化趋势以及它们之间的定量关系。结果表明:在整个风蚀季节,农田风蚀表现为秋末冬初风蚀较大、冬季较小、春季又明显增强的"U"形曲线模式,风蚀最严重季节为3—5月,而9—10月的风蚀危害也不容忽视;混播牧草的盖度、高度和地上生物量均显著大于单播小麦(P0.05);各处理地表粗糙度、湿度和土壤含水量大小顺序均为披碱草+苜蓿地小麦地裸地,而风蚀量正好相反;相关分析显示,地表风蚀量与植被特征指标中的地上生物量间的相关性最强(r=-0.841),其后依次为与植被盖度(r=-0.816)和与植被高度(r=-0.726)间的相关性;回归分析显示,植被的地上生物量每提高1 g·m~(-2),可使其下部土壤的风蚀量减少6.0 g·m~(-2);从风蚀最严重时间(3—5月)分析,小麦地与裸地的风蚀量相近,说明该区种植春小麦不利于降低土壤风蚀,而混播种植披碱草+苜蓿可显著降低农田风蚀危害,下降幅度可达57%。为了减弱秦王川灌区农田风蚀危害和改善兰州新区生态环境,当地应减少春播小麦的种植面积,大力推广种植多年生牧草(如披碱草+苜蓿)。     

基于GIS的广东省土壤资源信息系统构建研究

研究应用地理信息系统构建广东省土壤资源信息系统的总体模式,建立了土壤资源信息系统的基本功能构成;探索了土壤资源空间信息与文献资料的Internet网络化这一土壤研究新领域,并实现了土壤资源空间信息Internet网络化.     

基于多表面形态模型的土壤镉在小白菜中的富集效应

基于土壤理化性质和热力学化学平衡的多表面形态模型(multi-surface speciation model,MSM)近年来已成功被应用于描述多种痕量元素在土壤固/液相间的分配,但在土壤-植物系统中的应用尚不多见.本文采用室内盆栽实验,调查了我国6种代表性土壤中Cd(Ⅱ)在小白菜中的生物富集情况,首先比较了5种化学提取方法(总Cd、CaCl_2、HNO_3、Mehlich-3和BCR)测定的有效态Cd与小白菜中Cd富集量之间的相关性,其次基于MSM预测土壤中溶解态Cd(Ⅱ)浓度并与Cd在白菜中富集量进行了相关性分析,同时考察了不同模型架构下模型对相关性的影响.结果表明,MSM预测的土壤中溶解态Cd浓度与小白菜中Cd富集量之间有较好的相关性,大部分模型架构下优于化学提取法,说明MSM一定程度上反映了土壤理化性质对Cd生物有效性的影响.由于MSM在计算过程中基于热力学参数,因此具有很好的外延性,说明其在土壤-植物系统中重金属生物有效性和风险评价方面具有较大的潜力.     

基于土壤酶活性变化的铅污染土壤修复基准

近年来,污染土壤修复技术发展很快,而污染土壤修复标准的建立则相对迟缓。为了推进我国该领域的工作,对铅胁迫下土壤酶活性（如过氧化氢酶,磷酸酶,脲酶）随时间的变化进行了研究,以确定棕壤土中铅的土壤修复基准。结果表明：土壤中的铅能够刺激土壤中过氧化氢酶活性的增加,但随着土壤铅浓度的增加,这种刺激作用逐渐减小。土壤过氧化氢酶活性不宜作为铅污染土壤的生物标记物。土壤磷酸酶活性没有一致的变化规律,土壤磷酸酶活性不能作为铅污染土壤的生物标记物。在整个实验时间范围内,土壤脲酶活性与土壤中铅的浓度具有明显的剂量-效应关系（P〈0.01）,土壤脲酶活性可以作为铅污染土壤生物标记物。以土壤脲酶抑制率降低25%为依据,确定棕壤中铅的土壤修复基准为94mg·kg-1,以土壤脲酶抑制率降低45%为依据,确定棕壤中铅的土壤修复基准为178mg·kg-1。     

基于PLUS模型和InVEST模型的昆明市生境质量研究

城镇化发展导致的土地利用变化是影响生境质量的首要因素,而生境质量对生物多样性保护和生态环境修复具有重要意义。以昆明市为研究区,通过获取2000—2020年土地利用数据,利用PLUS模型模拟2030年土地利用变化情况,再结合InVEST模型对昆明市生境质量进行研究。结果如下：(1)昆明市主要地类为耕地、林地和草地。2000—2020年耕地、林地、水体面积分别减少926.18 km²、28.03 km²、30.05 km²,建设用地和草地分别增加了925.36 km²和95.24 km²。(2) 2000—2020年昆明市生境质量持续降低,处于中上水平且呈现两极化趋势。低生境分布在昆明市南部城市群;较低生境聚集在昆明市东部,与较高生境相互交错分布在整个研究区;高生境主要分布在西面的山区。同时,低生境面积不断增加,高生境面积逐渐减少。(3) PLUS模型模拟出来的2030年昆明市土地变化中,建设用地进一步扩张,耕地、林地、草地面积持续减少;模拟得到的平均生境质量相较于2020年整体下...     

内蒙古高原锦鸡儿属（Caragana Fabr．）植物根围线虫群落多样性研究

在内蒙古高原采集不同生境的锦鸡儿植物灌从内的土壤样品,对每份土壤样品中的线虫进行分离鉴定.共鉴定出15科37属线虫,线虫多度的变化范围为55～270条/100 g(干土),其中以食细菌类线虫所占比例最大,其次是植物寄生类线虫,最后是食真菌类线虫和杂食-捕食类线虫.研究结果表明,锦鸡儿植物对灌丛内的线虫群落具有一定的影响:线虫群落的营养结构中植物寄生类线虫所占的比例降低,而食细菌类线虫所占的比例增加;灌丛内线虫群落的多样性和丰富度降低,优势度升高.此外,线虫群落的多个群落指数并不随着环境大尺度的变化而变化,说明锦鸡儿灌丛内的小生境对线虫群落的影响比大尺度生境变化的影响更显著.     

城市绿地土壤入渗模型及参数确定

采用降雨径流法和正交实验L9（34）获得了天津中心城区绿地土壤入渗曲线,选取Kostiakov模型、Kostiakov-Lewis模型、Philip模型、Horton模型、Collis-George模型对土壤入渗过程进行描述,利用粒子群算法确定模型参数,使用剩余平方和对模型进行评价。结果表明,Horton模型较常用的K...     

农药在土壤中归趋模型的研究进展

农药在土壤中的归趋模型是定量研究农药在土壤中分布和运移规律的主要手段 ,也是目前土壤环境学研究的重要内容之一 本文就几类常见的农药在土壤中的归趋模型作简要评述 ,分析它们的适用范围和局限性 ,并指出了今后的主要发展趋势和需要进一步研究的科学问题     

基于高光谱技术的土壤镉污染分级评价研究

提出一种利用高光谱技术进行土壤镉污染分级评价的方法。以FieldSpec 3地物光谱仪采集厂矿区土壤光谱反射率175份,随机分成校正集（135份）和检验集（40份）。光谱经小波去噪和标准归一化（SNV）处理后,以主成分分析法（PCA）降维。将降维所得的前5个主成分数据为输入变量,分别采用Fisher线性判别、Byes逐步判别、模糊模式识别、BP-ANN判别以及SVM 5种方法建立了土壤镉污染分级评价模型,并利用40个未知样对模型进行检验。结果表明：Fisher线性判别准确率为77.5%,Byes逐步判别与模糊模式识别预测为80.0%,BP-ANN模型预测精度为82.5%,SVM模型预测精度最高,达85.0%。说明采用高光谱技术进行土壤镉污染分级评价是可行,其中SVM是建模的优选算法。     

地球化学模型在土壤重金属形态研究中的应用进展

重金属在土壤中的固-液分配行为和形态分布对于其环境迁移过程和生物有效性有重要意义.基于热力学机制的地球化学平衡模型是重金属形态研究中一项重要手段.本文从形态模型的发展历史出发,对土壤环境中一些常见的地球化学形态模型进行了梳理;对形态模型的使用过程中模型输入值,包括吸附组分和活性态金属含量的确定方法进行了说明;对地球化学形态模型在各方面的应用进行了总结;最后对模型今后的发展方向和应用前景进行了展望.     

基于文献计量的土壤微生物海拔分布规律研究

土壤微生物是生态系统过程中必不可少的参与者,控制着陆地生物圈中最大有机质库的周转。近年来,有关土壤微生物的海拔空间分布研究越来越多。以"elevation gradient(海拔梯度)"和"soil microorganisms(土壤微生物)"为关键词,在Web of Science核心集合数据库与中国知网数据库(CNKI)搜索到相关文章共717篇,利用CiteSpace软件对搜索文献进行发文量分析、关键词共现和文献共被引聚类可视化分析。结果表明,自2000年以来,土壤微生物对海拔梯度的响应研究呈快速增长态势,且国内外研究趋势存在一致性。重点关键词主要包括"森林(forest)""海拔(elevation)""土壤真菌(soil fungi)""植被(plant)"等,这表明森林生态系统土壤微生物的空间分布是近年来重要的研究方向之一。土壤微生物群落相对丰度及多样性在区域空间尺度上表现出明显的海拔分布格局,即沿着海拔上升出现递增、递减、单峰、"U"型和无显著变化5种模式。此外,驱动土壤微生物群落变化的环境因子也存在差异,包括土壤养分、植被特异性和气候因素等。因此,未来应根据研究区域特征,在不同海拔空间尺度探讨土壤微生物群落和多样性的分布变化机制,揭示不同尺度下的土壤特征和微生物群落变异程度,进一步量化自身及相关环境因素之间的关系。     

基于PCA的森林生物量遥感信息模型研究

森林生物量和遥感多光谱数据、植被指数及地学因子存在相关关系,但这些因子间可能存在着多重相关性,如利用这些因子直接建模估测森林生物量,则可能出现病态模型。因此,文章采用主成分分析方法,提取遥感及地学因子的主成分,再建立主成分与生物量多元线性回归模型,估测森林生物量,达到既可保留多个遥感及地学因子的主要信息,又可避免因子间共线性的问题,以及降维,简化模型的作用。文章以高黎贡山自然保护区常绿阔叶林为研究对象,利用地面样地胸径每木调查数据,结合生物量相对生长式,得样地生物量。利用2006年印度卫星(IRS)数据,包括B2、B3、B4、B5四个波段,提取DVI、NDVI、PVI、RVI、VI3、SLAVI六种植被指数,利用DEM提取海拔、坡度、坡向值共13个遥感及地学因子。在此基础上,提取13个因子的主成分,第一主成分至第五主成分的累计贡献率达98.7%。以前5个主成分值作自变量,建立主成分与地面生物量的回归模型,模型经方差分析及相关性检验,达到显著相关水平,相关系数R=0.7129,可用于森林生物量估测。     

基于EFDC模型的重庆库区水环境容量研究

基于水环境数学模型EFDC(environment fluid dynamics code),建立了重庆库区长江干流的水动力水质模型,通过2017年监测水文、水质资料对模型进行了率定和验证,模拟结果与监测资料吻合度较好,表明水动力水质模型计算结果较为合理可靠。根据该模型量化各个排污口对水质控制断面的响应系数,以地表水Ⅱ类水标准为规划目标,用线性规划法求解水环境容量。计算结果表明,重庆库区化学需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)、总磷(TP)的水环境容量分别为77 664 t/a,11 038 t/a和922 t/a。重庆库区干流水动力水质模型的建立与水环境容量的计算,为三峡库区的水环境保护工作提供了一个重要的管理和分析平台,对于三峡库区的污染物总量控制具有重要的意义。