近30年来广东省土壤pH值的时空变化

基于广东省第二次土壤普查(20世纪80年代)以及2002—2007年广东省土壤pH数据,对期间土壤pH的时空变化进行了研究.结果表明:研究期间,广东省土壤pH空间分布格局基本一致;除珠江三角洲和清远、韶关部分地区土壤为弱碱性外,其他地区土壤以酸性为主;土壤pH变化整体表现为酸化,土壤pH平均值由5.70降至5.44.除潮土pH变化以增大为主外,其他土壤类型的pH均呈降低趋势,以赤红壤、水稻土和红壤pH的降幅尤为严重,石灰土pH值的降低趋势和降低面积比例均最明显.广东省土壤酸化主要受土壤本身特性和酸雨等自然因素以及不合理施肥和城市化等人为因素的影响;另外,由于工业化和矿山开发,还导致局部地区土壤pH值有所上升.     

恩施州耕地土壤pH近30年变化特征

以第二次土壤普查(1980—1983年)和耕地质量评价(2010—2013年)两个不同时期恩施州土壤pH数据为基础,对恩施州耕地土壤pH近30年时空变化进行了研究,明确了恩施州耕地土壤pH值变化特征,并初步探讨了导致土壤pH变化的自然因素和人为因素,以期为制定土壤酸化控制对策提供理论指导.结果表明: 2010—2013年,恩施州pH<6.5的酸性土壤占耕地面积的98.4%,6.5～8.5中性偏碱性土壤仅占耕地面积的1.6%;与1980—1983年相比,酸性土壤(pH<6.5)面积比例提高了61.4%,中性偏碱性土壤(pH在6.5～8.5)面积比例减少了61.2%,pH>8.5的强碱性耕地土壤在全州已基本消失.1980—1983年,pH<6.5的耕地土壤主要分布在来凤县、利川市、宣恩县和咸丰县,面积比例分别为74.4%、63.5%、61.3%和60.7%,至2010—2013年,恩施州酸性土壤分布更加广泛,各县市酸性土壤(pH<6.5)面积比例均达到96%以上.近30年来,恩施州土壤呈酸化趋势,土壤pH空间分布呈现东高西低格局.不同区域、不同耕地利用类型土壤pH值均发生不同程度的下降.耕地土壤pH整体下降了0.90,其中,旱地土壤pH下降了1.14,水田土壤pH下降了0.87,旱地土壤酸化程度大于水田.恩施州土壤酸化主要受肥料结构、配比变化及高产作物收获带走大量盐基养分等人为因素影响.     

1980s-2010s东北农田土壤养分时空变化特征

近年来，东北地区农田土壤“变薄、变瘦、变硬”等退化问题日趋严峻，严重影响了东北农业的可持续发展。本研究基于1980年代(1980s)《中国土种志》和2010年代(2010s)《中国土系志》土壤样点的土壤剖面属性数据，通过大样本统计分析，揭示了30年来东北不同地区、不同土壤类型的土壤养分状况变化规律。结果表明：1)1980s—2010s,东北地区各土壤养分指标变化程度不同，土壤pH总体下降0.03,土壤有机质(SOM)含量下降最突出，下降了8.99 g·kg^-1,降幅为23.6%,土壤全氮(TN)、全磷(TP)和全钾(TK)含量呈现出不同程度的上升趋势，增幅分别为17.1%、46.8%和4.9%。2)各省市土壤养分指标变化表现出较大差异，辽宁土壤酸化最明显，pH降低了0.32,SOM含量下降最明显，降低31.0%,土壤TN、TP、TK含量上升最显著，增幅分别为73.8%、248.1%和44.0%。3)不同土壤类型土壤养分变化差异较大，棕壤和栗钙土pH下降最多，几乎所有类型土壤的SOM含量均为下降趋势，其中棕壤、暗棕壤和黑钙土分别下降了35.4%、33.8%和26.0...     

福建省耕地土壤潜性酸动态变化及其驱动因素

土壤潜性酸是植物生长的潜在限制因子,是土壤酸性调控的重要依据.按比例抽取并测定福建省耕地表层土壤代表性样点的潜性酸量和pH值,拟合潜性酸(PA)与活性酸(pH)的最优关系模型,利用全省1982年36777个、2008年236445个和2016年21269个耕地表层土壤调查样点pH等属性数据,建立3期1∶5万耕地土壤潜性酸量数据库,借助GIS技术和灰色关联分析模型探讨福建省耕地土壤潜性酸动态变化规律及其驱动因素.结果表明: 1982—2016年,全省耕地土壤潜性酸量整体呈上升趋势,2008和2016年潜性酸量分别比1982年上升1.30和1.49 cmol·kg^-1,1982—2008年的潜性酸上升速率比2008—2016年高0.03 cmol·kg^-1·a^-1.1982—2016年,全省耕地土壤潜性酸变化量空间差异明显,龙岩市耕地土壤潜性酸变化量最大,比最小的三明市高4倍以上;不同利用类型耕地土壤潜性酸变化量大小依次为水田>水浇地>旱地;咸酸水稻土、潜育水稻土和淹育水稻土亚类的潜性酸变化量最大,是全省潜性酸变化量均值的1倍以上;赤红壤和盐渍水稻土亚类变化量最小,分别为全省均值的25.7%和28.4%.福建省耕地土壤潜性酸动态变化的主要驱动因素包括氮、磷肥施用量、阳离子交换量(CEC)、黏粒含量、pH和粉粒含量,灰色关联系数绝对值＞0.92.科学优化施肥结构、合理施用碱性调理剂改酸是减缓福建省耕地土壤潜性酸增加的重要途径.     

近20年来江苏省土壤pH值时空变化及其驱动力

通过比较1980年和2003年江苏省土壤pH空间分布图,发现虽然两个时期土壤pH空间分布的基本格局仍然相似,表现为南酸北碱,但局部地区也存在较大的变化,主要表现为酸化.沂沭岗地浅洼平原土区、里下河浅洼地土区、宁镇扬低山丘陵土区和太湖平原土区均有较严重的酸化出现.分析发现前两者主要受不合理施肥、田间管理和土地利用及种植类型变化的影响,后两者除以上的影响因素外还包括工业化和城市化.另外在后两者和宜溧洞庭山地土区由于土地利用和种植方式的变化、建筑和道路的兴建,还导致了局部地区土壤pH有所上升.土类中潮土酸缓冲性能强、pH变化不大,水稻土pH下降严重,特别是里下河浅洼地土区水稻土,在现有的管理利用方式下,继续下降的可能性很大.     

汶川地震重灾区恢复期生态系统健康评价

2008年的汶川地震对区域生态系统造成了显著破坏。为了解震后区域生态系统恢复情况,从而为震区生态恢复策略提供科学依据,利用遥感数据研究了四川省汶川地震重灾区39区县2010—2015年的生态系统类型及活力变化,并运用In VEST模型评估了震区土壤保持、水源涵养、生境质量等生态系统服务能力,最后基于VOR模型并耦合关键生态系统服务定量评估了震区生态系统健康状况。结果表明:2010—2015年间震区湿地和城镇面积有所增加,植被和农田有不同程度的减少,但是Ⅹ—Ⅺ地震烈度等级区域内森林面积增加1309.77 hm2;震区生态系统活力均值明显上升,Ⅹ—Ⅺ地震烈度级别区生态系统活力增幅最明显,分别为14.84%、12.47%;水源涵养能力稍有降低,减幅0.46%,土壤保持服务增幅1.26%,生境质量指数无明显变化;生态系统健康指数(EHI)均值有小幅度提升,从0.6761上升到0.6853,增幅1.36%,Ⅹ—Ⅺ地震烈度级别区EHI增幅比其他地区明显,增幅分别为4.01%、3.48%,表明受灾最严重的地区生态恢复比较显著。但是,由于震区重建开发导致局部区域如宝兴、汉源、石棉、涪城、广汉、汶川西北部和震区北部部分区域EHI下降。未来应继续保持Ⅹ—Ⅺ地震烈度级别区良好的生态恢复趋势,同时也要重视震区中部平原地区的基本农田保护和南部、北部地区的自然生态空间保护工作,维持震区生态系统健康和区域可持续发展。     

华西雨屏区植被恢复对紫色土酸化的影响

退耕还林是控制水土流失、恢复森林植被和改善生态环境的重要举措。植被恢复进程中会发生土壤酸化,进而影响植物生长,厘清不同还林树种对土壤酸化的影响程度及作用机制有助于更好地评估退耕还林工程的整体生态效益。以华西雨屏区紫色土坡耕地(玉米)为对照,分析了退耕20a后柳杉纯林、柳杉-光皮桦混交林、慈竹林和茶园土壤pH的变化及其垂直分异。结果表明：玉米地、慈竹林、茶园、混交林和柳杉纯林0—50 cm土壤pH平均值分别为5.66、5.55、5.12、5.03和5.00,相较于玉米地,柳杉纯林、混交林和茶园土壤pH值显著下降(P<0.01),土壤酸化严重。相较于玉米地土壤pH值的均匀分布,植被恢复不同类型人工林pH值随土壤深度的增加而增加,10—50 cm土壤pH值(4.89—5.90)显著高于0—10 cm土壤pH值(4.72—5.21)(P<0.01),表层土壤酸化最明显。土壤pH值与土壤有机质含量呈极显著负相关,而与风化指数Na/K比值呈显著正相关,有机质含量和Na/K比值共同解释了土壤pH值变化的53.9%,表明植被恢复引起的土壤有机质积累与长石类矿物风化是驱动紫色土酸化的重要过程...     

豫南夏花生种植区土壤pH时空演变及其驱动力

研究花生种植区土壤酸化特征及其驱动因素,为花生种植土壤酸化改良提供理论依据。采用数据收集和田间取样分析方法,获取豫南典型花生种植区正阳县土壤pH及其驱动因子数据,利用GIS技术分析土壤pH时空变化特征,并基于增强回归树(BRT)模型识别影响土壤酸化的关键驱动因素。结果表明：正阳县花生种植土壤pH普遍呈下降趋势;土壤pH平均值由1980年的7.06降至2020年的5.15;弱碱性与中性土壤面积大幅度下降,酸性土壤面积增加;1980—2020年土壤pH面积变化最大的区间为-2.0～-1.5,占全县面积的51.9%;砂姜黑土区土壤酸化最严重,而水稻土和潮土区土壤pH下降幅度较小;BRT模型分析表明,阳离子交换量是造成2020年土壤pH空间变异的最主要因素,其贡献率达到26.2%;其次是速效钾含量、年均降雨量、有机质含量和全氮含量,贡献率分别为11.0%、7.7%、7.2%和6.9%;土壤pH随土壤阳离子交换量、年均降雨量、速效钾含量、有机质含量的增加而增加,但随土壤全氮含量的增加而降低。综上,正阳县夏花生种植土壤酸化形势严峻,尤其是砂姜黑土区,具有普遍性和局部严重性的特征;所研究因素中,阳离...     

豫南黏板土壤分层酸化和耕层速效磷分布特征

黄淮海平原南部以黄褐土和砂姜黑土等为代表的耕地土壤酸化趋势明显。为深入认识该类型黏板土壤垂直剖面上pH值和耕层养分的空间变异情况,以豫南西平县为例,对县域范围内63个耕地样点进行pH值和速效磷测定,运用地统计学方法和ArcGIS技术分析不同深度土壤pH值和耕层土壤(0～20 cm)速效磷的空间分布状况,并分析了pH值与速效磷(AP)含量的相关性。结果表明: 典型黄褐土和典型潮土0～10、10～20和20～30 cm的pH均值依次分别为4.98、4.93、5.31和5.46、5.81、6.26,随着土壤深度的增加逐渐升高,土层间差异不显著;典型砂姜黑土3个土层的pH均值分别为5.23、5.43、6.03,20～30 cm土层pH值比0～10、10～20 cm土层显著增加,其中比0～10 cm土层增加0.8～1个pH单位;石灰性砂姜黑土和湿潮土20～30 cm土层pH值也显著高于0～10、10～20 cm土层。0～20 cm土层典型黄褐土、典型砂姜黑土、湿潮土、典型潮土和石灰性砂姜黑土的AP含量范围分别为8.85～54.75、4.27～37.49、8.22～51.80、6.07～34.82和13.22～22.85 mg·kg^-1,AP含量低值区呈块状分布在研究区域中部,高值区呈点、片状分布在研究区域四周。在0～20 cm耕层中典型黄褐土、典型砂姜黑土和湿潮土的pH值与AP含量均呈正相关关系。综上,豫南黏板土壤表现明显的分层酸化现象,随土壤深度的增加酸化减缓,而耕层AP含量分布不均匀,受土壤类型和pH值变化的影响。研究结果可为黄淮海平原南部黏板土壤酸化改良提供数据支撑。     

不同植被类型下红壤pH和交换性酸的剖面特征

研究湘南红壤丘陵区11种植被类型下施肥区域和未施肥区域红壤剖面(0～100 cm)pH及交换性酸的变化特征.结果表明: 施肥区域0～60 cm土层土壤的pH大小顺序为茶园<花生地<柑橘园,交换性酸含量大小为花生地≤柑橘园<茶园;种植茶树和花生后,表层(0～40 cm)相对底层(60～100 cm)均产生酸化,pH分别降低0.55和0.17,而种植柑橘后,土层间无显著差异.未施肥区域中,植被恢复区0～40 cm土层pH大小为白檵木林≤湿地松林<板栗园<白茅草地,交换性酸含量大小为白茅草地<板栗园<白檵木林≤湿地松林;天然林区0～20 cm土层中次生林和油茶林的pH均显著低于马尾松林0.34和0.20个单位,马尾松林和次生林交换性酸含量显著低于油茶林.与裸地相比,未施肥区域除白茅草地外,其他植被类型均加速了表层土壤酸化,其中天然次生林酸化最严重,pH降低0.52;未施肥区域除天然次生林外,其他植被类型均提高了深层土壤pH,其中白茅草地提升效果最显著,pH升高0.43.无论施肥区域还是未施肥区域,整体上随着土层深度的增加,植被类型或施肥对土壤酸度的影响越来越小.     

近10年湖北省植被指数时空变化特征及其驱动力

为了明确湖北省植被长势变化特征及其影响因子,研究利用Landsat影像提取2005年、2010年以及2015年湖北省景观类型信息,分析近10年来景观时空变化特征;基于2005-2015年夏季MODIS/NDVI数据,采用一元线性回归、Theil-Sen median趋势、Mann-Kendall检验等分析方法对NDVI时空变化特征及其显著性进行探讨;采用最小二乘法对NDVI与气候之间的相关关系进行分析。使用DMSP/OLS和NPP/VIIRS夜间灯光数据探讨NDVI与人类经济活动之间的关系。结果表明：研究区景观类型变化以建设用地和耕地为主。耕地面积呈现逐年减少的趋势,主要转变为建设用地。建设用地面积不断增多,主要由耕地和林地转变而来,集中在武汉、荆州、襄阳城市圈;研究区NDVI值整体上表现为西高东低,以林地为主的十堰、恩施等地区NDVI值较高,以建设用地为主的武汉、襄阳、荆州等地区NDVI值较低;整体上NDVI变化呈轻微改善趋势,局部地区下降明显,鄂西北、鄂西南等地区NDVI稍有上升,武汉城市圈植被呈退化趋势;NDVI与降水量、气温的相关性均较弱,气候因子不是该区NDVI变化的主导因子;NDVI与夜间灯光亮度值呈显著负相关,相关系数达-0.8030,整体上人类经济活动与NDVI呈负相关关系,且有着分区性的特点,在武汉、襄阳等以建设用地为主的地区人类经济活动对NDVI起抑制作用,而在恩施、十堰等林地为主的地区人类活动对NDVI起促进作用。人类社会经济活动是影响研究区景观格局和植被变化的重要驱动力,城镇化扩张是湖北省植被变化的主要原因。     

香榧主产区林地土壤养分空间异质性及其肥力评价

选取浙江省香榧(Torreya grandis cv.Merrillii)主产区为研究对象,系统采集表层土壤(0—20 cm)样品121个,基于地统计学及Moran′s I等空间分析方法揭示土壤养分的空间异质性,估算了香榧林地土壤综合肥力并分析其影响因素。结果表明:研究区土壤pH较低,有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量较高,平均含量分别为4.91、30.60 g/kg、136.77 mg/kg、15.02 mg/kg、153.42 mg/kg;基于半方差函数分析得出,土壤pH和养分要素属于中等空间相关性,其中pH的变程最小为3.29 km,有机质、碱解氮、有效磷和速效钾的变程分别为8.52、5.84、8.82、6.49 km;克里格空间插值和局部Moran′s I指数结果揭示土壤pH、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾均存在明显的空间分布格局和局部空间聚集现象,土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾低值区主要分布在诸暨市和东阳市,高值区主要分布在柯桥区和嵊州市,而pH的空间分布格局与之相反;诸暨市和东阳市部分地区土壤综合肥力指数较低,而其他区域的土壤肥力水平较高。总体上,浙江省香榧主产区土壤酸化以及养分失衡现象较为严重,尤其是速效钾含量过高。从相关性分析结果来看,环境变量对香榧林地土壤养分的影响较小,而林龄对土壤pH和养分的影响较大。可见,研究区土壤养分受人为活动影响明显。因此,需根据实际情况,改善林农的施肥管理方式,调整施肥数量和结构并开展土壤酸性改良,因地制宜制定区域施肥规划。     

广东新会地区耕地土壤肥力指标的时空变异性

运用地统计学,结合GIS技术研究了近20年广东新会地区土壤pH值、有机质、全氮和全磷等4种土壤肥力指标的时空变异规律.样本的t检验以及Kriging插值结果表明,2003年调查的土壤pH值和有机质含量比1982年显著减小,而全氮和全磷含量显著增加.4种土壤肥力指标的空间分布特征也不同程度地发生了变化.研究区域大部分地区pH值呈减小趋势;研究区域中部银洲湖两岸、南部和西北部的部分地区有机质含量呈升高趋势,其余地区呈降低趋势;研究区域的大部分地区全氮含量呈增加趋势;整个研究区域全磷含量基本上呈增加趋势.     

高复种指数区成都市郫都区农田土壤养分特征及其空间变异研究

成都平原属典型的水田农业区,复种指数高,农作物一年两熟或三熟。为探究高土地利用率地区农田土壤养分特征及其空间分布格局,基于成都市郫都区2015年测土配方施肥数据,运用经典统计学和地统计学方法揭示该区域农田土壤养分的描述性统计特征及其空间变异。结果显示:郫都区农田土壤有机质(SOM)、总氮(TN)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)含量均值分别为22.35 g·kg^-1、1.15 g·kg^-1、95.38 mg·kg^-1、21.01 mg·kg^-1和104.58 mg·kg^-1,不同土壤类型及不同种植模式农田土壤养分差异总体较小,表明高强度的人类活动使郫都区土壤养分含量变得均一;半方差分析显示,SOM和AK的块金系数分别为0.39和0.62,其空间变异由土壤母质、地形、气候条件等结构性因素和耕作制度、施肥条件等随机性因素共同作用引起;TN、AN和AP的块金系数分别为0.87、0.94和0.97,其空间变异性主要受耕作制度、施肥条件等随机性因素影响;结合已有研究来看,郫都区农田SOM块金系数呈下降趋势而TN、AN和AP块金系数呈增加趋势,表明随着郫都区作物产量与作物复种指数的不断提高,以蔬菜为主的旱作模式代替传统的水旱轮作模式、复合肥代替农家肥等生产方式的改变正在影响着郫都区农田土壤养分的空间分布格局。     

广东省寒害极值变化及其对冬种生产的影响

基于广东省86个气象观测站1961—2017年冬种生产季的逐日气温资料,采用数理统计方法分析冬种寒害极值的时空分布特征,并运用广义极值分布理论估算市县级的寒害重现期,旨在为当前冬种区域寒害风险评估、预警以及实时气象防灾减灾等提供技术支撑.结果表明: 冬种主产区积寒极值总体呈下降趋势,其中,湛江、梅州自20世纪80年代中期以来显著下降,茂名、韶关和广州自21世纪以来显著下降;极端最低气温总体呈先降后升的趋势,其中,韶关自20世纪80年代后期以来显著上升,但广州近5年开始出现下降趋势.冬种生产季极端积寒极值发生的站次数由多到少的顺序为70年代>21世纪>90年代>60年代>80年代,极端最低气温极值发生站次数由多到少的顺序为60年代>90年代>21世纪>70年代>80年代.2、5、10、20、50和100年一遇的寒害理论预测值呈明显的纬向分布特征,积寒表现为北多南少,极端最低气温表现为南高北低,与寒害实际发生过程中的积寒、极端最低气温分布趋势一致.典型个例表现为南部寒害重现期长、北部短.广东冬种主产区的湛江、茂名寒害重现期长,极端寒害发生的概率小但危害重,其冬种作物面积位居前列,生产上应引起重视.研究成果可为广东各级政府和有关部门指导冬种生产和制定应对气候变化对策提供科学参考.     

格氏栲天然林土壤养分空间异质性

采用地统计学与GIS技术相结合方法对格氏栲天然林土壤养分和pH值空间异质性进行了研究,结果表明:pH值为弱变异,土壤养分为中等变异,变异强度为有效磷＞速效钾＞水解性氮＞全氮＞全钾＞全磷＞pH值.半方差最优模型拟合分析表明,pH值、全钾、有效磷符合指数模型,全氮符合高斯模型,全磷、水解性氮符合球状模型,速效钾符合线状模型;全钾、速效钾、pH、全氮、全磷、水解性氮和有效磷的有效变程依次为1806、549、267、130、120、182 m和117m;从空间结构特征看,pH值、全氮、全磷、水解性氮、有效磷表现出强烈的空间自相关,其空间异质性主要受结构性因素影响;全钾具有中等强度的空间自相关,其空间异质性是随机性因素和结构性因素共同作用的结果;速效钾具有微弱的空间自相关,其空间异质性主要受随机性因素影响.土壤养分空间分布特征:全氮、全磷由南向北递增;全钾含量呈环状分布,向南北分别呈递增趋势;pH值由东北到西南递增,呈条带状分布;水解性氮从东北向西南递减;有效磷从东南到西北逐渐递增;速效钾分布较均匀,在西北和东南角各有一个高值区,从西南到东北表现为先增加后减少的规律.其结果为区域尺度上土壤养分的空间内插、制图和取样设计提供参考,也为土壤可持续利用、格氏栲天然林的恢复与重建提供科学依据.