基于土壤特征和土地利用变化的土壤质量评价最小数据集确定

进行土壤质量评价前,必须先从大量土壤理化、生物学参数中严格选取对土壤质量敏感的评价参数最小数据集(MDS)。考虑到目前经济转型期我国剧烈的土地利用变化对各种土壤过程的深刻影响,通过以下3步选取土壤质量评价MDS:通过主成分分析(PCA)计算各土壤参数在所有特征值≥1的主成分上的综合荷载;通过多变量方差分析定量了土地利用变化对各土壤参数的贡献;通过均值多重比较确定了土地利用年限对土壤性质的定量影响。最后经过线性变换、分组、相关分析检验等过程,得到一个能最大限度的代表所有候选土壤参数而又尽可能少的损失这些候选参数所包含的土壤质量信息的最小数据集。该土壤质量评价MDS因子选取方法能很好地整合土地利用变化的综合定量影响,同时具有很好的灵活性、可扩展性并能外推到其它地区。通过将该方法分别应用在1985年及2004年采样分析的两套数据各12个土壤候选参数集上,得到了各包含6个因子的MDS及其在20a尺度上的变化规律,发现MDS因子略有不同,但变化不大。     

临床检验后阶段质量指标及其质量规范

目的 探讨我国当前检验后阶段的质量指标及其质量规范,为临床实验室建立QI体系提供参考。 方法 采用卫生部临床检验中心和北京科临易检信息技术有限公司共同设计开发的网络平台,向参加中心2015年全国临床检验专业质量指标调查的所有实验室发放调查表按照不同专业和不同医院等级进行分组,采用Kolmogorov-Smirnov检验判断数据正态性,Kruskal-Wallis检验和Mann-Whitney检验分别进行多组和两组间的比较。结果 分别有5 229家、4 643家和4 421家实验室上报了检验报告不正确率、危急值通报率和危急值通报及时率的相关数据。各指标均有超过95%的实验室、σ水平≥3 σ和≥6 σ的实验室则分别占47.87%、91.17%、85.95%。各指标在不同专业之间存在显著差异;除危急值通报率以外,其余2项指标在不同等级医院之间也存在显著差异。结论 我国临床实验室检验后阶段3项QI的差错率相对较低,多数实验室危急值通报率和危急值通报及时率达到了100%。临床实验室应基于此调查,进一步监测3项指标,同时正确有效地识别检验后阶段的薄弱环节,建立更多合适的QI并基于当前技术水平确定相应的质量规范。     

土壤质量与可持续土地利用管理

可持续发展的基础是农业的可持续发展,可持续农业应当包含对于资源的成功管理来满足人类需求的变化,同时维持或提高环境质量,保护自然资源。土壤质量是可持续土地利用管理的重要指标,本文在深入剖析土壤质量与可持续土地利用管理内涵基础上,总结、分析了土壤质量和可持续土地利用管理的相互关系,提出了二者研究的发展趋势。并就土壤质量研究如何在可持续土地利用管理中发挥重要作用,以及目前存在的问题等做了探讨。     

青藏高原东北缘不同土地利用类型土壤质量综合评价

土壤质量评价是合理利用土壤资源的重要前提。通过采集青藏高原东北缘甘肃省天祝县境内林地(n=9)、草地(n=18)和耕地(n=38)土壤样品,并测定土壤容重、田间持水量和有机质等13项土壤理化性质指标,采用主成分分析和相关性分析构建最小数据集(MDS),建立土壤质量评价指标体系,对3个不同土地利用类型的土壤质量进行综合评价。结果表明: 林地的总孔隙度、毛管孔隙度、田间持水量、毛管持水量、饱和含水量、有机质、全氮和速效钾含量显著高于草地和耕地。林地土壤质量评价指标体系包括田间持水量、有机质、全氮、速效氮和速效钾,土壤质量指数(SQI)介于0.329～0.678,平均值为0.481;草地土壤质量评价指标体系包括田间持水量和速效氮,SQI介于0.302～0.703,平均值为0.469;耕地土壤质量评价指标体系包括毛管持水量、非毛管孔隙度、速效氮、速效磷和速效钾,SQI介于0.337～0.616,平均值为0.462。影响林地、草地和耕地土壤质量的最大障碍指标分别为速效钾、田间持水量和毛管持水量。基于MDS的土壤质量指数能够实现研究区不同土地利用类型土壤质量的准确评价,土壤质量整体上表现为林地>草地>耕地,评价结果对该区域土壤可持续管理具有重要参考价值。     

不同人工林生态系统林地土壤质量评价

利用定位研究方法,综合比较了第2代连栽杉木纯林、杉木与阔叶树混交林以及阔叶纯林3种人工林生态系统对林地土壤质量的影响.结果表明,与连栽杉木纯林相比,在杉阔混交和阔叶树轮栽两种经营模式下,土壤养分含量增加,物理性状改善,土壤生物活性提高.利用土壤质量评价体系在对土壤功能评价的基础上,直观评价了3种经营模式的土壤质量状况.在研究区内,杉木与阔叶树混交以及阔叶树轮栽的水分有效性、养分有效性和根系适宜性以及最终的土壤质量指数均处于中等水平,而连栽杉木林的水分有效性、养分有效性和根系适宜性较差,土壤质量指数处于较低水平.总有机C、阳离子交换量和微生物生物量C与其它土壤理化性质和生物学性质之间明显相关,可将其作为研究区土壤质量的指示指标;土壤微生物生物量C、N、P与土壤总有机C、土壤全N、土壤全P含量之间也存在较好的相关性.     

冀北土石山区不同土地利用类型土壤质量评价

为防止北方土石山区的土地和植被在人类活动下进一步退化,为冬奥会赛后制定战略性植被恢复计划,以白桦天然林、落叶松人工林、天然灌草地和弃耕农地为研究对象,基于土壤容重、孔隙度和土壤养分含量等13种土壤理化指标,对冀北土石山区不同土地利用类型土壤质量进行综合评价。结果表明: 冀北土石山区不同土地利用类型土壤质量呈现出白桦天然林>天然灌草地>落叶松人工林>弃耕农地。白桦天然林的土壤质量显著高于其他3种土地利用类型,其土壤全氮(3.24±1.42 g·kg^-1)和全磷(0.59±0.10 g·kg^-1)含量较高,土壤养分的长期积累是阻止白桦天然林土壤退化的最主要原因;天然灌草地受到土壤粗粒含量和地形因素的影响,土壤质量仅次于白桦天然林;经过40年植被恢复的落叶松人工林土壤物理性质得到改良,土壤砾石含量显著降低,而土壤养分指标未发生显著变化;弃耕农田土壤质量最低的主要原因是植被覆盖低及低海拔区域较高的人类活动强度。受土壤全氮含量的影响,4种土地利用类型下的土壤质量随海拔升高而增加,且均在1700 m左右达到峰值。综上,建议加强在低海拔生态脆弱区域的封禁管理和生态恢复措施,同时兼顾高密度林分的可持续发展,增强人工林的生态适应性。     

辽西半干旱区典型城市土壤质量评价

为了探究城市不同土壤分类对城市土壤质量的影响,选取辽宁省阜新市8种不同类别的土壤,分别为公园绿地重塑土(Ⅰ)、校园林下重塑土(Ⅱ)、居住区绿地重塑土(Ⅲ)、河道水域冲刷土(Ⅳ)、近郊农地重塑土(Ⅴ)、工业用地重塑土(Ⅵ)、郊区林下原生土(Ⅶ)、交通绿化带重塑土(Ⅷ)为研究对象,对其0-30 cm土层进行土壤质量综合评价。结果表明:(1)阜新市土壤容重在1.23-1.44g·cm–3之间,公园绿地重塑土的土壤容重最小;土壤毛管孔隙度表现为Ⅰ(42.39%)>Ⅷ(42.05%)>Ⅲ(41.32%)>Ⅱ(39.04%)>Ⅵ(37.93%)>Ⅴ(37.15%)>Ⅳ(37.05%)>Ⅶ(33.77%);土壤含水率在9.20%-17.28%之间。(2)不同类型城市土壤有机质含量为:Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ>Ⅷ>Ⅶ>Ⅴ>Ⅵ。全氮含量在3.73-11.23 g·kg–1之间;有效磷含量在0.29-2.24 mg·kg–1之间;速效钾含量在2.41-15.88mg·kg–1之间。(3)筛选10个指标评价辽西半干旱区典型城市土壤质量...     

不同人工林生态系统林地土壤质量评价

利用定位研究方法,综合比较了第2代连栽杉木纯林、杉木与阔叶树混交林以及阔叶纯林3种人工林生态系统对林地土壤质量的影响．结果表明,与连栽杉木纯林相比,在杉阔混交和阔叶树轮栽两种经营模式下,土壤养分含量增加,物理性状改善,土壤生物活性提高．利用土壤质量评价体系在对土壤功能评价的基础上,直观评价了3种经营模式的土壤质量状况．在研究区内,杉木与阔叶树混交以及阔叶树轮栽的水分有效性、养分有效性和根系适宜性以及最终的土壤质量指数均处于中等水平,而连栽杉木林的水分有效性、养分有效性和根系适宜性较差,土壤质量指数处于较低水平．总有机C、阳离子交换量和微生物生物量C与其它土壤理化性质和生物学性质之间明显相关,可将其作为研究区土壤质量的指示指标;土壤微生物生物量C、N、P与土壤总有机C、土壤全N、土壤全P含量之间也存在较好的相关性。     

滨海盐碱地土壤质量指标对生态改良的响应

为揭示滨海盐碱地土壤质量指标对生态改良的应激性变化规律,以滨海盐碱地生态改良而成的林带土壤为研究对象,改良前土壤为空白对照和农田与荒地土壤为过程参照,研究了滨海盐碱地土壤质量指标对生态改良的响应敏感性、响应过程和响应度。结果显示:滨海盐碱地土壤含盐量、有机质和全氮指标对综合生态改良措施响应敏感性强,响应迅速,规律性强且响应度大。土壤全磷和有效磷指标对综合生态改良措施有响应但规律性不强。土壤脱氢酶活性指标试验期内对综合生态改良措施有一定的响应度。土壤pH值、全钾、有效钾和过氧化氢酶指标试验期内对综合生态改良措施无明显响应。表明滨海盐碱地生态改良措施在初期(2a内)已显成效,该地区土壤的含盐量、有机质和全氮指标易受生态改良,而土壤酸碱度调控较难,其它指标的生态调控性还需要进一步研究。     

黄土丘陵区土壤质量评价指标研究

针对黄土丘陵区侵蚀土壤最主要的功能--生产力和抗侵蚀能力,运用敏感性分析、主成分分析和判别分析法,对10种土地利用类型、208个样点的32项土壤属性指标进行了筛选.结果表明,在黄土丘陵区,土壤速效磷含量、抗冲性、渗透系数、活性有机碳、有机质、脲酶作为土壤质量评价的高度敏感指标,是土壤质量恢复与调控的主要目标.土壤生物指标属于高度敏感和中度敏感指标.黄土丘陵区侵蚀土壤的29项理化及生物属性指标可以被归纳为5个土壤质量因子:有机质因子、质地因子、磷因子、孔隙因子和微结构因子.5个因子中,孔隙因子在不同土地利用方式之间差异不显著,其余4个质量因子在不同土地利用方式之间差异极显著.黄土丘陵区侵蚀土壤质量评价指标为有机质、渗透系数、抗冲性、CEC、蔗糖酶、团聚体平均重量直径、速效磷、微团聚体平均重量直径.其中,有机质、渗透系数、抗冲性是表征黄土丘陵区侵蚀土壤质量的关键指标.     

矿业废弃地复垦耕地多目标质量评价体系与应用

复垦耕地质量评价是矿业城市管理土地的重要环节, 也是土地复垦监测的关键步骤。采用模糊综合评价、单因子指数、内梅罗指数和灰色关联相结合的方法, 建立了矿业废弃地复垦耕地的多目标评价体系, 并以湖北省某废弃铜矿的复垦耕地为对象进行案例研究。结果表明: (1)案例区复垦耕地生产力总体处于中等水平, 土壤速效磷和土壤有机质的含量为主要限制因素。且速效磷和土壤有机质的变异系数大于40%, 在空间分布上有较大的差异。在复垦后的利用过程中应该注意土壤理化性质的监测和改善; (2)案例区安全利用状况在全区范围内差异较小, 全区均为轻度污染, 主要污染物为重金属砷。各重金属的空间相关性较弱, 表明受人类活动影响程度较大, 需要进一步对重金属污染进行防控; (3)该案例区复垦耕地与参比耕地的关联度均值为0.82, 较接近参比耕地综合质量。关联度的空间分布与耕地生产力的空间格局具有一致性, 耕地综合质量受生产力变化的影响较大。基于以上案例研究结果可以看出, 建立的评价体系可以较好地反映复垦耕地多目标质量, 为矿业废弃地耕地质量评价提供一定的思路。     

土壤保持服务:概念、评估与展望

土壤保持服务作为一项重要的生态系统调节服务,是防止区域土地退化、降低洪涝灾害风险的重要保障。针对在全球范围内影响最大的土壤水蚀,基于土壤侵蚀、运移和输出过程,对土壤保持服务的概念、评估方法进行了梳理总结。土壤保持服务是指生态系统防止土壤流失的侵蚀调控能力及对泥沙的储积保持能力。土壤保持服务的评估往往是基于通用土壤流失方程RUSLE(Revised Universal Soil Loss Equation),以潜在土壤侵蚀量(裸地时土壤侵蚀量)与实际土壤侵蚀量之差,作为指标衡量。由于生态过程具有尺度依赖性,对土壤保持服务的有效评估,需要采用多尺度方法。土壤保持服务与人类需求紧密相关,在未来土壤保持服务研究中应强调连接土壤保持服务与人类福祉,对土壤保持服务产生、流动、使用的全过程及土壤保持服务时空动态与人类福祉变化的关系进行探究。     

青海省海北州典型高寒草甸土壤质量评价

以青海省海北州的典型高寒草甸(金露梅灌丛草甸、矮嵩草草甸、高山嵩草草甸)为研究对象,以7种土壤微生物活性指标和10种土壤理化性质指标组成的土壤生物肥力性质为评价指标,对不同利用方式下草甸的土壤质量进行主成分分析(PCA).结果表明：高寒草甸土壤综合质量可用3个主成分（PC）来表征,其中PC₁上有13个指标的载荷较高,PC₂上有3个指标的载荷较高, PC₃上只有全磷的载荷较高.结合Norm值的方法,筛选出微生物生物量碳、脲酶、碱性磷酸酶、蛋白酶、有机碳、全氮、有效氮、有效磷、有效钾、容重和阳离子交换量(CEC)等11项指标,建立了海北高寒草甸土壤综合质量评价的最小数据集(MDS).通过主成分和对应的权重系数分析, 对3种草甸的土壤综合质量进行排序,0～10 cm层为矮嵩草草甸＞金露梅灌丛＞高山嵩草草甸;10～20 cm层为金露梅灌丛＞高山嵩草草甸＞矮嵩草草甸.     

Review of impact categories and environmental indicators for life cycle assessment of geotechnical systems

Life cycle assessment (LCA) has only had limited application in the geotechnical engineering discipline, though it has been widely applied to civil engineering systems such as pavements and roadways. A review of previous geotechnical LCAs showed that most studies have tracked a small set of impact categories, such as energy and global warming potential. Accordingly, currently reported environmental indicators may not effectively or fully capture important environmental impacts and tradeoffs associated with geotechnical systems, including those associated with land and soil resources. This research reviewed previous studies, methods, and models for assessment of land use and soil‐related impacts to understand their applicability to geotechnical LCA. The results of this review show that critical gaps remain in current knowledge and practice. In particular, further development or refinement of environmental indicators, impact categories, and cause–effect pathways is needed as they pertain to geotechnical applications—specifically those related to soil quality, soil functions, and the ecosystem services soils provide. In addition, many existing methods emerge from research on land use and land use change related to other disciplines (e.g., agriculture). For applicability to geotechnical projects, the resolution of many of these methods and resulting indicators need to be downscaled from the landscape/macro scale to the project scale. In the near term, practitioners of geotechnical LCA should begin tracking changes to soil properties and report impacts to land and soil resources qualitatively.     

河流流量对流域下垫面特性的响应

以美国切斯比克湾地区为例,对该区域150个小流域的下垫面特性(包括土地利用类型、地面不透水系数和土壤物理属性)进行了提取,根据1984—2004年间逐日流量观测数据计算出了33个水文指标,运用逐步回归方法在不同地理区分析了9种下垫面特性对其中17个重要水文指标的影响。结果表明:随着草地和林地比例的增加,流量趋于减小、流量变化趋于稳定,随着建设用地和不透水层的增加,流量增加、流量变化剧烈,随着土壤水文组等级的升高,流量减少;在整个切斯比克湾流域,对流域下垫面特性响应最为显著的水文指标是高脉冲个数及历时,在阿巴拉契亚高地地区响应最为显著的水文指标是年极值流量、高脉冲个数及历时,在皮德蒙特山地响应最为显著的水文指标是高脉冲个数及历时,在沿海平原地区响应最为显著的水文指标是高脉冲个数及历时、流量变化的速率与频率。     

基于土地利用变化的热带植物群落功能性状与土壤质量的关系

为了明确热带天然林转变为橡胶林和槟榔后土壤质量变化,揭示土地利用变化下植物群落功能性状对土壤质量影响。在海南中部山区,以原始林(PF)、次生林(SF)、槟榔(Areca catechu)林(AP)、纯橡胶(Hevea brasiliensis)林(RP)和橡胶益智(Alpinia oxyphylla)林(RAP)为对象,探索天然林退化后土壤性质和质量变化,分析了植物群落功能性状(凋落物量、郁闭度、根长密度、细根密度和比根长)对土壤质量影响。结果表明:1)与原始林相比,其他土地利用类型凋落物量、根长密度、细根密度、土壤总孔隙度、最大持水量、土壤有机碳和总氮显著降低,土壤容重显著增加。人工林土壤碱解氮明显降低,但总磷、总钾和缓效钾明显升高(P0.05)。2)与原始林相比,次生林、槟榔林、纯橡胶林和橡胶益智林土壤质量指数分别降低63.4%、85.8%、81.2%和84.1%,随原始林、次生林和人工林梯度土地利用强度的增加,土壤质量显著降低(P0.05),但人工林间土壤质量无显著差异。3)凋落物量、郁闭度、根长密度和细根密度均与土壤质量指数显著正相关(P0.05),细根密度对土壤质量的直接影响效应最大,凋落物间接影响效应最大。天然林转变为橡胶和槟榔林显著改变土壤性质和质量,群落性状细根密度和凋落物可较好解释土壤质量变化,强化人工林林下植被和凋落物管理有利于土壤质量改善。     

Soil quality indicator response to land‐use change from annual to perennial bioenergy cropping systems in Germany

Production of biomass feedstock for methanation in Europe has focused on silages of maize and cereals. As ecological awareness has increased in the last several years, more attention is being focused on perennial energy crops (PECs). Studies of specific PECs have shown that their cultivation may enhance agrobiodiversity and increase soil organic carbon stocks while simultaneously providing valuable feedstock for methanation. This study was designed to compare soil quality indicators under annual energy crops (AECs), PECs and permanent grassland (PGL) on the landscape level in south‐western Germany. At a total 25 study sites, covering a wide range of parent materials, the cropping systems were found adjacent to each other. Stands were commercially managed, and PECs included different species such as the Cup Plant, Tall Wheatgrass, Giant Knotweed, Miscanthus, Virginia Mallow and Reed Canary Grass. Soil sampling was carried out for the upper 20 cm of soil. Several soil quality indicators, including soil organic carbon (C_org), soil microbial biomass (C_mic), and aggregate stability, showed that PECs were intermediate between AEC and PGL systems. At landscape level, mean C_org content for (on average) 6.1‐year‐old stands of PEC was 22.37 (±7.53) g kg^?1, compared to 19.23 (±8.08) and 32.08 (±10.11) for AEC and PGL. C_mic contents were higher in PECs (356 ± 241 μg C g^?1) compared to AECs (291 ± 145) but significantly lower than under PGL (753 ± 417). The aggregate stability increased by almost 65% in PECs compared to AEC but was still 57% lower than in PGL. Indicator differences among cropping systems were more pronounced when inherent differences in the parent material were accounted for in the comparisons. Overall, these results suggest that the cultivation of PECs has positive effects on soil quality indicators. Thus, PECs may offer potential to make the production of biomass feedstock more sustainable.     

黄土丘陵区土地利用及环境因子对土壤质量指标变异性的影响

利用统计学方法分析了黄土丘陵区中部700 km2区域土壤质量的变异性、影响因子及影响程度.结果表明:研究区不同土壤质量指标变异性有很大差异.土壤pH、结构系数、粉粒、比重、容重、总孔隙度和毛管孔隙度及过氧化氢酶为弱变异性指标;土壤养分(N、P、K)含量、CaCO3含量、阳离子交换量(CEC)、粘粒、微团聚体平均质量直径(MICMMD)、团聚体平均质量直径(MMD)、水稳性团聚体、呼吸强度、微生物熵、蔗糖酶、磷酸酶、呼吸熵及微生物生物量碳和氮为中等变异性指标;土壤活性有机碳、有效磷、抗冲性、渗透系数及脲酶为强变异性指标.土地利用类型变化对土壤有机质、氮含量、水稳性团聚体、渗透性、微生物生物量碳和氮、磷酸酶、蔗糖酶及呼吸强度等土壤动态质量指标的变异性起主导作用.变异性较小的CaCO3、全磷、全钾、CEC、质地、比重等内在土壤质量指标的变异性主要来源于地形等环境因子的差异.土地利用类型可解释97%的土壤质量指数的变异性,是黄土丘陵区土壤质量变异的主导因子.在黄土丘陵区土壤质量评价中,应当充分考虑土地利用类型和地形等环境因子的差异.     

Establishing a minimum dataset for soil quality assessment based on soil properties and land-use changes

To assess soil quality, a minimum dataset (MDS) of soil properties has to be proposed commonly through calculating the total load of each candidate soil parameter on all of the qualified principal components by use of principal component analysis (PCA) and Norm-value computation. Considering intensive land-use changes, the method introduced in this study on MDS establishment integrates the quantified contributions of land-use type and land-use duration on each soil parameter by using multivariate analysis and mean multiple comparison. In this way, a MDS maximally representing all candidates with minimal loss of the soil quality information contained by those non-MDS soil parameters is established. The MDS proposed can not only well integrate the quantified influence of land-use changes and land-use duration on soil parameters, but is also quite flexible and extendable with the potential to be extrapolated to assess soil quality in other regions. Based on two sets of soil database obtained separately in 1985 and 2004, two MDSs established are compared with each other. It is found that only quite a small change in MDS components occurs during a 20-year period. For a better assessment of soil quality, it seems necessary to examine on what kind of temporal scale and how much MDS will change for a site-specific area with intensive land-use changes.