土壤空间变异性研究评述

在研究方法上，土壤空间变异性研究经历了由定性描述到传统统计学、再到地统计学的不断改进过程，而研究内容也由对单一特性的研究逐渐转向多特性的研究。土壤空间变异性研究虽取得了明显的进展，但也存在地统计学方法在实际应用中主观性太强，土壤综合特性的空间变异性研究、时空结合的变异性研究以及与数学模型有机结合研究不够深入等问题。文章在分析国内外研究现状的基础上，提出了亟待深入研究的若干问题，对这些问题的研究有助于“数字土壤”、“精准农业”和生态环境建设的实施。     

土壤养分空间估测方法研究综述

土壤养分是土壤提供的植物生长发育所必需的营养元素。由于受到自然因素和人为因素的共同作用,土壤养分具有高度的空间变异性。土壤的这种特性不仅表现在区域尺度上,而且也表现在田块尺度上。在研究方法上经历了从传统统计学到地统计学,再到神经网络、地理信息技术以及高精度曲面建模等新方法的不断改进过程。文章从地统计学方法引入到土壤养分空间变异研究中为出发点,论述了国内外基于地统计学的土壤养分空间变异的研究现状,主要包括利用地统计学方法来确定合理的土壤采样数目,土壤养分空间变异的定量化研究,土壤养分空间变异的尺度效应;然后简述了神经网络、地理信息技术、高精度曲面建模等技术在土壤养分空间变异研究中的研究现状和应用。最后对比分析了各种研究方法在应用中存在的缺陷,同时指明了今后应加强作物生长的不同时期土壤养分的空间变异性、土壤在四维空间尺度上的演变机理以及环境信息获取的不确定性等方面的研究。     

土壤养分空间估测方法研究综述

土壤养分是土壤提供的植物生长发育所必需的营养元素。由于受到自然因素和人为因素的共同作用,土壤养分具有高度的空间变异性。土壤的这种特性不仅表现在区域尺度上,而且也表现在田块尺度上。在研究方法上经历了从传统统计学到地统计学,再到神经网络、地理信息技术以及高精度曲面建模等新方法的不断改进过程。文章从地统计学方法引入到土壤养分空间变异研究中为出发点,论述了国内外基于地统计学的土壤养分空间变异的研究现状,主要包括利用地统计学方法来确定合理的土壤采样数目,土壤养分空间变异的定量化研究,土壤养分空间变异的尺度效应;然后简述了神经网络、地理信息技术、高精度曲面建模等技术在土壤养分空间变异研究中的研究现状和应用。最后对比分析了各种研究方法在应用中存在的缺陷,同时指明了今后应加强作物生长的不同时期土壤养分的空间变异性、土壤在四维空间尺度上的演变机理以及环境信息获取的不确定性等方面的研究。     

利用土壤切片和数字图像方法研究土壤孔隙的垂直空间变异性

利用土壤切片和数字图像方法研究了两种土壤类型的孔隙度在 mm尺度上的垂直空间变异性。结果表明,土壤孔隙度在 mm尺度上存在较为明显的变异;不同的土壤变异性存在一定的差异;变异性与土壤孔隙度呈反向关系,与土壤深度呈正向关系;在耕作期,变异性随时间呈现一定的波动趋势。     

荒漠化土壤养分变化的影响因素研究进展

土壤养分的变化与荒漠化植被演替有密切的关系，当草地生态系统演变为以灌丛为主的生态系统时，土壤养分的空间变异性增强，形成以灌丛为核心的“肥岛”；风蚀是造成荒漠化土壤养分迁移的重要动力，而降尘对荒漠化表层土壤养分具有富集作用；如果降尘作用大于风蚀作用，土壤养分将增加，如亚马逊盆地通过降尘每年获得的磷为1-4kg／hm^2。水蚀也是荒漠化地区土壤养分损失的主要途径，灌丛生境每年径流的损失量比草地生境的径流损失量大得多，而且草地生境发生荒漠化时其灌丛的入侵可能与土壤氮素的损失有关。在荒漠化地区，火烧可导致凋落物中43％的全氮在燃烧中逸失，火烧后土壤的侵蚀模数增加，频繁的火烧会导致灌丛草原的“肥岛”消失。对荒漠化地区自然土壤的农业开垦一般导致土壤有机质质量分数的下降，风蚀作用加强而往往导致土壤退化；但经过恢复植被和土壤改良，表层土壤养分可明显提高。目前专门针对荒漠化土壤养分循环的模型尚未报道；但荒漠化地区主要集中于干旱、半干旱地区的草原、荒漠草原地区，针对草地生态系统中土壤C、N、P、S等养分循环已经有不少模型，如EIPC模型、SPUR模型、CENTRUY模型等；它们也可以用来揭示荒漠化土壤的养分循环以及与荒漠化之间的关系；把这些模型进一步与GIS相结合，研究区域尺度上土壤养分的变化与荒漠化的关系更有现实价值。文章从多方面概括了风蚀、水蚀、火烧、植被演替、农业措施对荒漠化土壤养分的影响，以及目前荒漠化土壤养分的空间变异和荒漠化土壤养分循环的定量化研究现状。     

西北干旱区植被恢复的土壤养分效应

通过对西北干旱区植被恢复过程中不同退耕模式下土壤养分的变化、土壤各养分的时空分布及各养分间的相关性分析,系统研究了干旱区植被恢复过程中土壤环境变化特征和规律。结果表明,在西北干旱区,进行植被恢复能明显改善土壤肥力状况,但不同植被恢复方式对土壤的腐殖化作用差异显著,依次为侧柏＋灌木＋苜蓿〉侧柏＋苜蓿〉侧柏＋灌木〉侧柏,而且随着植被恢复年限的持续,土壤中各养分质量分数明显增加。不同养分对植被恢复的响应程度从高到低表现为：速效磷〉速效氮〉速效钾〉全氮〉有机质〉全磷〉全钾。同时,相关性分析表明,土壤有机质的变化与全氮、速效氮呈现出显著的相关性,R2为0.867和0794,并且各养分具有明显的表聚性,尤以有机质、速效磷和速效氮表现明显。     

鄂尔多斯不同地形下土壤养分的空间变异

通过野外调查采样与室内土壤理化分析相结合,对鄂尔多斯荒漠区不同地貌类型下的土壤养分分布特征进行了初步分析,研究表明:鄂尔多斯沙地土壤养分含量普遍较低,两断面表层有效钾的均值在６４．７３－７０．９５ｍｇ/ｋｇ之间,有机质含量在０．４９３%－０．５０８%之间,ｐＨ值在８．０左右。在地形部位较高的硬梁、丘顶处土壤养分含量最低,软梁次之,而在地势较低的滩地、丘间地土壤养分含量较高。硬梁、软梁、滩地表层土壤有机质和有效钾含量分别为０．１８%、０,５０%、１．１６%和 ３５．２９ｍｇ/ｋｇ、６０、６７ｍｇ/ｋｇ、９８．３２ ｍｇ/ｋｇ,丘顶、丘间、农田表层土壤有机质和有效钾的含量分别为０．０９%、１．０９%、０．８４%和２３．９１ ｍｇ/ｋｇ、６０．３４ｍｇ/ｋｇ、７７．４２ ｍｇ/ｋｇ。在多数土壤剖面上,土壤养分从上到下递减。通过对两地形断面上土壤有机质和有效钾的一维半方差函数均表现出明显的空间结构性,并且各种养分的独立较大,在艾碱壕断面上土壤有效钾和有机质的独立间距为７０．８９ｍ和６９．１５ｍ,在深海沟断面上土壤有效钾和有机质的独立间距为１２．４８ｍ和３５．９８ ｍ,说明在调查区域内土壤养分存在一定的相关关系。     

刈割对牧草地下部根区土壤养分及土壤酶活性的影响

对不同刈割强度对牧草地下部根区土壤养分状况及土壤酶活性进行了研究,结果表明,牧草刈割对根区土壤养分、土壤酶活性和土壤微生物数量存在一定影响。不同刈割强度对牧草根区土壤有机质、全磷和全钾含量无明显影响。土壤全氮、碱解氮、速效磷、速效钾含量均因刈割强度的增加而显著下降。土壤蔗糖酶、脲酶活性因刈割处理强度的增加而下降;土壤过氧化氢酶活性则表现为相反的变化趋势。刈割对土壤微生物总数量的影响较大,表现为轻刈割>不刈割>重刈割。     

免耕生态系统中土壤动物对土壤养分影响的研究

对紫色水稻土自然免耕生态系统中土壤动物群落结构的变化及其对土壤养分的影响进行了调查研究。结果表明，水稻土免耕耕作制度有利于土壤动物的生长繁殖，并能改善土壤化学性质。土壤动物平均密度是垄作免耕〉垄作常耕〉平作免耕〉平作常耕。免耕土壤中有效氮、有效磷、有效钾和有机质含量均分别高于常耕土壤。     

天然沸石对土壤及养分有效性的影响

综述了沸石的理化性质。沸石具有独特格架状结构;土壤施用沸石后,可以提高土壤保肥能力,活化土壤中难溶性磷,改良土壤结构。沸石有较强的交换吸附能力;沸石与肥料混合使用,能提高肥料利用率。     

不同养分和水分管理模式对土壤生态环境影响

室内盆栽培养下 ,通过对土壤pH、Eh、有机质、Fe形态、容重和结构等主要理化性质指标的测定和分析 ,比较和研究了不同养分和水分管理模式对土壤生态环境的影响。结果表明 ,在连续淹水下 ,施用有机肥料 ,特别是厩肥 ,降低了土壤Eh ,加剧了土壤的还原状态 ,同时也使土壤无定型态铁氧化物含量上升 ,对改善土壤物理环境效果也明显削弱 ;在干湿交替下 ,有机无机肥料配施不但可提高土壤有机质 ,而且可明显改善土壤氧化还原状况和物理特性     

耕作措施对三峡库区土壤侵蚀和养分流失的影响

为研究三峡库区土地耕作措施对土壤侵蚀和营养物质流失的影响,在三峡库区张家冲小流域设置10个不同土地利用方式的试验小区,在自然降雨条件下,进行为期1 a的小区试验,研究不同土地利用方式下土壤侵蚀和径流中氮、磷流失特征.结果表明:在10个试验小区中,土坎梯种柑小区年均径流量和土壤侵蚀量最大,土坎篱种柑小区年均径流量最小,坡地种粮小区土壤侵蚀量最小;坡篱种粮小区总氮和总磷年流失量最大,坡地种柑小区年流失量最小;土壤侵蚀和营养物质流失主要发生在6-8月降雨集中的暴雨季节.在类似于研究区域的其他农业区域,适合于坡地种柑,而坡篱种粮和土坎梯种柑是不适合推广的种植方式.     

岩溶山地生态退化的海拔空间变异

为揭示岩溶山地生态退化的海拔空间变异,应用地统计学对地处滇黔桂连片岩溶腹地,海拔变化范围广的贵州省毕节地区生态退化指标的垂直梯度空间变异进行分析.石化率的半变异函数最佳理论模型为线性有基台模型,植被覆盖率、土壤砾石率为球状模型.植被覆盖率的空间异质比为22.32%,具有强烈的垂直梯度空间相关性,主要受到随海拔梯度变化的自然性控制因素的作用;石化率、土壤砾石率的空间异质比分别为34.38%、25.97%,均具有中等程度的垂直梯度空间相关性,受随机因素的作用较大.土壤砾石率、植被覆盖率的变程分别为968.10、859.48 m,受因素影响的海拔范围都较宽;石化率的变程为52.28 m,受因素影响的海拔范围很窄.石化率、植被覆盖率的Moran′s Ⅰ系数随海拔梯度变化的趋势相类似,但土壤砾石率的Moran′s Ⅰ系数随海拔梯度变化的趋势与石化率、植被覆盖率的差别较大.     

土荆芥不同发育期根际土壤养分、酶活及微生物数量的变化

采用盆栽试验,通过比较土荆芥营养期和果期根际土壤中养分、土壤酶活和微生物数量的变化规律,明确土荆芥入侵对土壤生态系统的影响效应,为进一步了解土荆芥入侵机理和制定防控措施提供理论依据.结果表明：（1）土荆芥入侵对土壤养分具有一定的影响.与对照相比,除了土荆芥营养期根际土壤总钾的含量增加了12.26%外,所测其它土壤养分指标均不同程度下降.其中,果期总钾含量降低3.27%,营养期和果期的有机质含量分别降低20.41%和1.22%、总氮含量分别降低27.87%和16.39%、总磷含量分别降低29.41%和14.71%、速效磷含量分别降低49.24%和34.69%、速效钾含量分别降低76.65%和57.22%;（2）土荆芥的生长对土壤胞外酶具有-定的影响.与对照相比,营养期和果期土壤硝酸还原酶活性显著升高（P〈0.05）,分别升高了87.23%和137.23%;营养期的脲酶活性降低了45.92%,与对照差异显著（P〈0.05）;营养期和果期根际土壤的蔗糖酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性的变化均未达到显著程度（P〉0.05）;（3）土壤微生物数量随着土荆芥生长而增加,但只有真菌数量与对照的差异达到显著水平（P〈0.05）,营养期和果期真菌数量分别增加32.11%和86.18%;（4）与果期相比,营养期土壤养分含量、土壤酶活性和微生物数量普遍较低,推测土荆芥生长初期通过降低土壤营养水平,抑制其周围对营养水平要求较高的植物生长,以获得竞争优势,而果期则通过释放根系分泌物增加了土壤微生物数量和土壤酶活,使土壤养分回升,从而为其繁殖提供有利条件.     

粤东龙眼立地土壤养分限制因子系统调查

用“土壤养分状况系统研究法”对粤东８ 片龙眼园土壤进行大、中、微量营养元素含量测定、土壤吸附试验及盆栽诊断试验。结果表明,全部供试土壤均缺 Ｎ 和 Ｐ,８８ ％ 土壤缺 Ｋ 和 Ｍｇ ,７５ ％ 土壤缺 Ｃａ 和 Ｓ,６３ ％ 土壤缺 Ｃｕ ,５０ ％ 土壤缺 Ｂ。在缺素土壤中若不配施这些元素,指示作物（ 高粱） 的干物产量分别下降 Ｎ ６０ ．３ ％ , Ｐ６５ ．３ ％ , Ｋ ２９ ．５ ％ , Ｃａ ４６ ．２ ％ , Ｍｇ ３３ ．５ ％ , Ｃｕ １９ ．３ ％ , Ｓ１７ ．９ ％ , Ｂ１５ ．５ ％ 。综合各营养元素的施肥效应及缺乏的普遍性显示,粤东龙眼立地土壤养分限制因子排序为： Ｎ ＞ Ｐ＞ Ｍｇ ＞ Ｋ ＞ Ｃａ ＞ Ｃｕ ＞ Ｓ＞ Ｂ;碱性紫色土则富 Ｃａ 。     

长期有机无机肥配合施用土壤中添加不同肥料养分后土壤微生物短期变化

为了阐明改变肥料养分投入后土壤微生物特性的短期变化,采集长期定位有机无机肥配施的红壤水稻土,通过室内培育试验,观测添加不同肥料养分后土壤微生物生物量碳及BIOLOG群落功能多样性的变化.结果表明,长期有机无机肥配施土壤中添加无机肥料养分短期内( 185 d)降低了15％～22％的微生物生物量碳含量和55.6％的微生物群落平均光密度;添加有机肥料养分短期内提高了8％～42％的微生物生物量碳含量和992％的微生物群落平均光密度;而不添加肥料养分短期内提高了501％的微生物群落平均光密度,降低了微生物群落均一性,但对微生物生物量碳含量影响不大.此外,添加不同肥料养分均改变了土壤微生物群落碳源代谢模式.长期配施有机无机肥土壤中添加不同肥料养分后土壤微生物生态特征发生明显变化,其差异体现在微生物生物量碳与微生物碳源利用特性的变化上.     

胡椒养分含量状况的研究

胡椒大、中量元素的含量在不同树龄中有所不同，幼龄期以氮最高，其Ｎ：Ｐ２Ｏ３：Ｋ２Ｏ：Ｃａ：Ｍｇ为１：０．１５：０．５３－０．９：０．２２－０．３８：０．１５－０．３０；成年龄则以Ｋ２Ｏ最高，Ｎ：Ｐ２Ｏ３：Ｋ２Ｏ：Ｃａ：Ｍｇ为１：０．１３：１．３２：０．４４：０．１６．在不施微肥的情况下，胡椒叶片缺Ｂ、Ｍｏ、Ｚｎ．成年龄胡椒各养分含量都是从萌芽期（收获后）开始，随生育期的进展而增加，到果实成熟期下降．一株中产胡椒Ｎ、Ｐ２Ｏ５、Ｋ２Ｏ总吸收量为２８２．４ｇ，其比例为１：０．１９：０．９．