分类: 地球科学 >> 地球科学其他学科 提交时间: 2019-09-10 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要: 在毛乌素沙地选择半固定沙丘地、留茬地、翻耕地及草地4种土地利用类型,采集土壤表层(0~5 cm)和亚表层(5~10 cm)实验样品,测试并分析粒度和有机质的含量变化及其二者之间的相关性。结果表明:① 留茬地、翻耕地和草地的优势粒级为粉粒(0.002~0.05 mm)。表层土壤粉粒含量草地(61.06%)>留茬地(53.09%)>翻耕地(48.28%);亚表层为草地(61.25%)>翻耕地(49.43%)>留茬地(48.42%)。半固定沙丘地的优势粒级为细砂(0.1~0.25 mm)。其表层含量52.69%,亚表层含量54.53%。② 土壤有机质含量,表层草地(18.75 g·kg-1)>翻耕地(12.53 g·kg-1)>留茬地(11.25 g·kg-1)>半固定沙丘地(8.13 g·kg-1);亚表层草地(13.36 g·kg-1)>留茬地(13.05 g·kg-1)>翻耕地(12.67 g·kg-1)>半固定沙丘地(7.73 g·kg-1)。③ 土壤粒度与有机质的相关性表现为留茬地、半固定沙丘地的有机质与粉粒呈显著正相关,翻耕地有机质与中砂、细砂呈正相关,反映了翻耕地土壤有机质不稳定且易受其他因素影响。
分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2019-11-15 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要: 为了探讨既能保留光谱信息又能准确对土壤有机质含量进行快速检测。以新疆南部渭干河—库车绿洲内部73个土壤样点及其对应的高光谱数据为研究对象,采用小波变换与数学变换进行光谱数据预处理,分析各小波分解重构光谱在不同有机质含量与不同土壤类型下光谱曲线差异,通过相关分析确定最大小波分解层并筛选敏感波段,结合灰色关联分析与随机森林预测分类模型对各小波分解特征光谱进行重要性分析,最后基于最优特征光谱建立多元线性预测模型并进行分析。结果表明:(1) 耕作土壤与林地土壤光谱曲线波段相较盐渍土壤和荒漠土壤光谱曲线变化较为平缓,同时在水分吸收波段处,盐渍土壤光谱曲线吸收谷最深。(2) 小波变换分解光谱与土壤有机质含量的相关性随着分解层数增加呈现先减后增趋势,在第6层中,特征光谱曲线与敏感波段数量变化趋于稳定,确定为小波变换最大分解层。(3) 随机森林模型相比灰色关联分析对于各小波分解层因子的筛选符合预期,按照对土壤有机质含量影响从高到低排序为L3-(1/LgR)′、L4-(1/LgR)′、L6-(1/LgR)′、L5-(1/LgR)′、L2-(1/LgR)′、L0-1/LgR、L1-1/LgR。(4)在小波分解光谱中,中频范围特征光谱对干旱区土壤有机质含量的估测能力优于高频与低频范围特征光谱,同时基于L-MC建立的模型精度最高。研究表明:基于机器学习分类方法结合小波分解的土壤光谱有机质含量监测,可以有效的减少噪声波段干扰,并提高特征波段的分类预测精度。
分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2019-11-15 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要: 腐殖质组成是表征土壤化学性质的主要指标之一,在某种程度对评价风沙土的发育过程具有意义。采集了不同气候区沙地沙漠苔藓生物结皮层样品,采用重铬酸钾容量法和光密度法测定了苔藓结皮层腐殖质组成含量和胡敏酸吸光特性。结果表明:随着干燥指数的增加,苔藓结皮层有机质含量由14.93 g·kg-1降低到9.89 g·kg-1,腐殖酸总量由5.1 g·kg-1降低到2.0 g·kg-1,胡敏酸含量由2.9 g·kg-1降低到 0.7 g·kg-1,富里酸含量由2.2 g·kg-1降低到1.3 g·kg-1,胡敏酸与富里酸比值(HA/FA)由1.32降低到0.54,E4/E6比值则由4.28增加到5.83。苔藓结皮层腐殖质组成含量及胡敏酸吸光特性具有地带性变化趋势,并影响着生物结皮层及流动风沙土的发育演变过程。
分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2021-08-02 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要: 协同环境变量与机器学习回归模型构建土壤有机质空间预测组合模型对养分精准管理具 有重要意义,而多维变量间的信息冗余和相关性会导致模型训练时间过长、预测精度降低等问 题。以陕西省咸阳市农耕区为例,选取高程、坡向、坡度、剖面曲率、平面曲率、地形起伏度、地形湿度指数、年均降水量、年均气温、归一化植被指数共 10 个环境变量,在主成分分析(Principal compo⁃ nent analysis,PCA)、核主成分分析(Kernel principal component analysis,KPCA)方法特征提取基础 上,组合随机森林(Random forest,RF)、支持向量回归机(Support vector regression,SVR)、K 最近邻(K-nearest neighbor,KNN)机器学习模型进行土壤有机质含量空间预测。以单一模型作为对照,通 过计算模型决定系数(Coefficient of determination,R2)、均方根误差(Root mean square error,RMSE) 和相对绝对误差(Relative absolute error,RAE),对不同模型的预测结果进行精度评价。结果表明:利用主成分提取方法和机器学习算法构建组合模型能消除变量间相关性,一定程度上提高土壤有 机质含量预测模型精度。KPCA-RF 模型对 SOM 含量预测精度高于其他模型,R2、RMSE、RAE 分别 为 0.791、1.970 g•kg-1、50.100%,该模型良好的预测能力可以为土壤有机质含量的空间预测与制图提供科学依据。
分类: 生物学 >> 植物学 提交时间: 2023-05-30 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要: 植被群丛的稳定对于群落演替乃至区域生态系统安全发挥着关键作用。受气候变化和人类活动影响,长梗扁桃(Amygdalus pedunculata)自然群丛退化严重,面积不断减少,亟需保护。本研究基于浑善达克沙地长梗扁桃群丛35个样方的数据,通过典范对应分析(Canonical Correspondence Analusis,CCA)揭示了长梗扁桃群丛分布的驱动因子以及不同群丛特征与环境因子之间的关系。研究发现,基于立地条件的差异,长梗扁桃群丛可分为4种类型:群丛Ⅰ,长梗扁桃-蒙古韭(Allium mongolicum);群丛Ⅱ,长梗扁桃-西北针茅(Stipa sareptana var. krylovii)-冷蒿(Artemisia frigida);群丛Ⅲ,长梗扁桃-画眉草(Eragrostis pilosa);群丛Ⅳ,榆树(Ulmus pumila)-长梗扁桃-蒙古虫实(Corispermum mongolicum)。大尺度上,温度和海拔是影响长梗扁桃群丛分布的主要环境因子,贡献率分别为13.2%和11.4%。小尺度上,10~20 cm和20~30 cm土壤有机质和海拔是影响群丛结构特征的关键因素。群从Ⅱ和群从Ⅲ的结构特征对土壤因子响应较为敏感,海拔是群丛Ⅰ和群丛Ⅳ结构特征的主要影响因子。本研究明确了温度、土壤和海拔是浑善达克沙地长梗扁桃群丛的主要环境影响因子,而关于土壤和气候对于群丛的交叉影响还有待进一步研究。
分类: 环境科学技术及资源科学技术 >> 环境科学技术基础学科 提交时间: 2018-06-28 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要: 为阐明农田弃耕后土壤质量演变特征,在阴山北麓中段农牧交错区内选择当年耕地、弃耕1 a、2 a、3 a、4 a 5种类型土地进行研究,测定弃耕农田0~80 cm层土壤颗粒特征和有机质含量,基于多重分形理论分析的基础上,探究土壤粒径分布与有机质含量的关系。结果表明:砂粒含量与多重分形参数(D0、D1、0)之间存在正相关关系,与有机质成极显著负相关;研究区内土壤随着砂粒含量的增加,土壤粒径分布范围逐步变宽,分布越离散,土壤向粗粒化方向演替。随着弃耕年限的延长,表层(0~10 cm)土壤表现出黏粒、有机质含量呈一致减少趋势,黏粒含量与土壤有机质呈极显著正相关。因此,可以考虑用黏粒含量反应土壤有机质变化趋势。
分类: 环境科学技术及资源科学技术 >> 环境科学技术基础学科 提交时间: 2018-09-03 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要: 通过对新疆准东地区沙地、裸地、戈壁、耕地和草地进行土样采集,分析了土壤137Cs和有机质的分布特征,估算各土地利用类型的土壤侵蚀量并对其进行验证,同时探讨137Cs与有机质之间的关系。结果发现:非耕地土壤137Cs基本分布在地表15 cm以内,耕地土壤137Cs主要分布在犁耕层;非耕地137Cs均随土壤深度的增加呈下降趋势,耕地呈现均匀分布;草地土壤有机质随土壤深度增加呈减少趋势,戈壁和裸地有机质含量变化不明显,耕地有机质含量呈均匀状态分布;各土地利用类型下137Cs含量总体表现为:草地>固定沙地>戈壁>耕地>裸地>半固定沙地,而有机质含量呈现为:草地和耕地>戈壁>固定沙地>半固定沙地和裸地。各样点利用137Cs示踪法估算土壤侵蚀速率之间的差异,137Cs示踪技术在风蚀地区测定的土壤风蚀并不可靠。准东土壤137Cs与有机质呈现为弱相关或不相关,在准东风蚀区用137Cs监测土壤有机质动态的效果并不明显。
分类: 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科 提交时间: 2017-11-10 合作期刊: 《中国生态农业学报》
摘要: 土壤的团聚状况是土壤重要的物理性质之一, 团聚体数量是衡量和评价土壤肥力的重要指标。施用有机肥是提高土壤有机碳(SOC)含量、促进土壤团聚体形成和改善土壤结构的重要措施。本文以华北地区曲周长期定位试验站的温室土壤和农田土壤为研究对象, 运用湿筛法, 对比研究施用化肥(NP)、有机肥加少量化肥(NPM)、单施有机肥(OM)3 种施肥方式对温室和农田两种利用方式土壤水稳性团聚体含量、分布和稳定性的影响, 以提示施肥措施对不同土地利用方式土壤水稳性团聚体特征的影响。结果表明: 在温室土壤和农田土壤中, OM 处理较NP 和NPM 处理显著降低了土壤容重, 增加了土壤有机质含量(PNPM>NP; OM 处理下水稳性团聚体的分形维数(D)值最低, NP 处理下最大。OM 处理显著降低0~20 cm 土层内水稳性团聚体的D 值, 表层0~10 cm 土层效果最为明显, 土壤结构明显得到改善; 相比农田土壤, 温室土壤稳定性指标变化最为明显, 团聚体结构改善效果最好。土壤有机质含量与>0.25 mm 水稳性团聚体含量间呈极显著正相关关系(P0.25 mm 水稳性团聚体的含量就越高, 土壤团聚体水稳性越强, 土壤结构越稳定。因此有机施肥方式能在补充土壤有机碳库和有效养分含量的同时, 显著增加土壤中大团聚体的含量及其水稳性, 是提高华北平原农田土壤、尤其是温室土壤结构稳定性和实现土壤可持续发展的有效措施。
分类: 环境科学技术及资源科学技术 >> 环境科学技术基础学科 提交时间: 2020-06-21 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要: 为阐明新疆伊犁河南岸灌区不同滴灌应用年限下新开垦耕地土壤水分分布和土壤全氮及有机质分布,进一步了解干旱区荒地引水灌溉开垦过程中土壤养分变化,本文以伊犁河流域连续新开垦地区——伊犁河南岸灌区管理处为研究区,以冬小麦(Triticum aestivum L.)为研究对象,通过监测不同滴灌应用年限(1 a,2 a,3 a,4 a)以及未开垦荒地(CK)0~60 cm剖面土壤水分、全氮含量和土壤有机质含量,揭示滴灌应用年限对滴灌条件下土壤理化性质以及冬小麦产量的影响。结果表明:新垦土地土壤含水率会随滴灌应用年限延长而增加,种植和灌溉会改善新开荒地的土壤水入渗条件,有利于耕作层水分调蓄;新垦土地各层土壤全氮会随滴灌应用年限增加而增加,且随深度增加分布趋势由开垦前先减少后增加变化为先增加后减少,在0~30 cm土层出现表聚现象;不同滴灌应用年限0~60 cm土壤有机质含量随年限增加而增加,开垦种植增加了0~40 cm土壤有机质含量,并在0~20 cm土层明显富集;根据全国第二次土壤普查养分分级相关标准,研究区荒地开垦后土壤养分全氮及有机质均提高了一级;新开垦耕地灌溉1~4 a,冬小麦产量随滴灌应用年限的增加而增加。养分及产量增加的主要原因在于当地现行的灌溉制度及作物秸秆残留。
分类: 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科 提交时间: 2017-11-09 合作期刊: 《中国生态农业学报》
摘要: 甲烷(CH4)是主要温室气体之一, 对全球增温的作用仅次于二氧化碳(CO2)。稻田是CH4 的重要排放源, 减少稻田CH4 排放对减缓气候变暖具有直接效应。为此, 掌握稻田CH4 排放的规律和特征对控制和减少稻田CH4 排放尤为重要。为了解稻田温室气体排放的主要影响因子及影响程度, 估算稻田温室气体全球增温潜势,寻求农田减排措施, 我们通过收集已发表的文献建立了稻田CH4 排放的数据库, 采用析因分析与回归分析方法对稻田CH4 日排放量和全球增温潜势特征和可能的影响因子进行了分析。结果表明, 稻田CH4 日排放量和增温潜势均随土壤有机质背景含量的升高而增加, 不同类型稻田CH4 日排放量大小依次为: 双季稻晚稻>双季稻早稻>单季稻>稻麦轮作晚稻; 晚稻田CH4 的增温潜势大于早稻田。不同肥料处理条件下, 稻田CH4 日排放量表现为: 秸秆还田>配施有机肥>化学氮肥≈生物炭。控制灌溉水量可降低稻田CH4 的综合增温潜势, 表现为:持续淹水>晒田>干湿交替>控制灌溉。研究结果说明, 稻田CH4 的产生与排放过程受土壤有机质含量、肥料管理和水分管理以及轮作制度等多种因素的共同影响, 应依据不同土壤条件和种植制度, 适当调整肥水管理,以减少稻田温室气体排放, 降低其增温潜势。
分类: 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科 提交时间: 2017-11-09 合作期刊: 《中国生态农业学报》
摘要: 甲烷(CH4)是主要温室气体之一, 对全球增温的作用仅次于二氧化碳(CO2)。稻田是CH4 的重要排放源, 减少稻田CH4 排放对减缓气候变暖具有直接效应。为此, 掌握稻田CH4 排放的规律和特征对控制和减少稻田CH4 排放尤为重要。为了解稻田温室气体排放的主要影响因子及影响程度, 估算稻田温室气体全球增温潜势,寻求农田减排措施, 我们通过收集已发表的文献建立了稻田CH4 排放的数据库, 采用析因分析与回归分析方法对稻田CH4 日排放量和全球增温潜势特征和可能的影响因子进行了分析。结果表明, 稻田CH4 日排放量和增温潜势均随土壤有机质背景含量的升高而增加, 不同类型稻田CH4 日排放量大小依次为: 双季稻晚稻>双季稻早稻>单季稻>稻麦轮作晚稻; 晚稻田CH4 的增温潜势大于早稻田。不同肥料处理条件下, 稻田CH4 日排放量表现为: 秸秆还田>配施有机肥>化学氮肥≈生物炭。控制灌溉水量可降低稻田CH4 的综合增温潜势, 表现为:持续淹水>晒田>干湿交替>控制灌溉。研究结果说明, 稻田CH4 的产生与排放过程受土壤有机质含量、肥料管理和水分管理以及轮作制度等多种因素的共同影响, 应依据不同土壤条件和种植制度, 适当调整肥水管理,以减少稻田温室气体排放, 降低其增温潜势。
分类: 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科 提交时间: 2017-11-09 合作期刊: 《中国生态农业学报》
摘要: 本文选取我国中亚热带杉木人工林土壤进行短期增温以及减少50%降雨试验, 利用光谱技术研究增温及减少降雨对土壤可溶性有机质(DOM)数量和结构的影响。试验设对照(CT)、增温(W, 土壤温度增高5℃)、减少降雨(P, 自然降雨量减少50%)、增温与减少降雨交互作用(WP)4 种处理。结果表明: 1)增温增加了土壤可溶性有机碳(DOC)数量,使DOM 的芳香性指数和腐殖化指数减小, 结构变得简单易于分解; 0~10 cm 土层的土壤DOM 含有较多的烷烃, 酯类物质较少; 10~20 cm土层的DOM则含有较多的碳水化合物。2)减少降雨使土壤水分相对减少, 土壤DOC的数量降低。0~10 cm土层土壤DOM的芳香性指数和腐殖化程度降低, DOM含有大量的烷烃; 而10~20 cm 土层土壤DOM的芳香性指数和腐殖化指数升高, 碳水化合物少。减少降雨处理使土壤可溶性有机氮(DON)数量增加。3)增温和减少降雨的交互作用增加了DOC 和DON 的数量, 降低了DOM 的芳香化程度和腐殖化程度; 使0~10 cm 土层的DOM 含有较多的碳水化合物, 而10~20 cm 土层的DOM 碳水化合物较少。4)对于0~10 cm 土壤, 增温对土壤DOM 的数量及结构的 作用最强; 随着土壤深度增加到10~20 cm, 减少降雨的作用逐渐明显, 其对DOM 结构的影响也达到显著水平。温度及降水对DOM 的数量及化学结构的变化具有重要意义, 该研究结果可以为阐释全球气候变化背景下土壤DOM 的动态周转及预测未来森林土壤碳氮的变化趋势提供科学依据。
分类: 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科 提交时间: 2017-11-09 合作期刊: 《中国生态农业学报》
摘要: 本文选取我国中亚热带杉木人工林土壤进行短期增温以及减少50%降雨试验, 利用光谱技术研究增温及减少降雨对土壤可溶性有机质(DOM)数量和结构的影响。试验设对照(CT)、增温(W, 土壤温度增高5℃)、减少降雨(P, 自然降雨量减少50%)、增温与减少降雨交互作用(WP)4 种处理。结果表明: 1)增温增加了土壤可溶性有机碳(DOC)数量,使DOM 的芳香性指数和腐殖化指数减小, 结构变得简单易于分解; 0~10 cm 土层的土壤DOM 含有较多的烷烃, 酯类物质较少; 10~20 cm土层的DOM则含有较多的碳水化合物。2)减少降雨使土壤水分相对减少, 土壤DOC的数量降低。0~10 cm土层土壤DOM的芳香性指数和腐殖化程度降低, DOM含有大量的烷烃; 而10~20 cm 土层土壤DOM的芳香性指数和腐殖化指数升高, 碳水化合物少。减少降雨处理使土壤可溶性有机氮(DON)数量增加。3)增温和减少降雨的交互作用增加了DOC 和DON 的数量, 降低了DOM 的芳香化程度和腐殖化程度; 使0~10 cm 土层的DOM 含有较多的碳水化合物, 而10~20 cm 土层的DOM 碳水化合物较少。4)对于0~10 cm 土壤, 增温对土壤DOM 的数量及结构的 作用最强; 随着土壤深度增加到10~20 cm, 减少降雨的作用逐渐明显, 其对DOM 结构的影响也达到显著水平。温度及降水对DOM 的数量及化学结构的变化具有重要意义, 该研究结果可以为阐释全球气候变化背景下土壤DOM 的动态周转及预测未来森林土壤碳氮的变化趋势提供科学依据。
分类: 生物学 >> 生态学 提交时间: 2017-03-08 合作期刊: 《生态学报》
摘要: 以长春城市森林绿地为研究对象,测定9种土壤指标并参照全国第二次土壤普查分级标准对长春城市森林绿地土壤整体特征进行评级,采用内梅罗指数法分析长春城市森林绿地不同林型、行政区、环路土壤肥力,结合ArcGIS分析长春城市森林绿地土壤养分空间分布特征,以期对长春城市森林建设提供依据和建议。对比全国第二次土壤普查所确定的分类等级(6等级),土壤有机质平均含量(34.51 g/kg)及其空间分布(大部分区域>30 g/kg)达到了2级、含量高的水平;全氮(均值1.37 g/kg)、碱解氮(均值133.04 mg/kg)、速效磷(均值38.47 mg/kg)及其空间分布均达到了3级以上水平;全钾(均值58.7 g/kg)和速效钾(均值255.85 mg/kg)及其空间分布达到1级、含量很高的水平;全磷平均含量0.51 g/kg,空间上大部分区域集中在0.4-0.6 g/kg,为4级、含量中下水平。土壤pH为5.43-8.89,容重为1.11-1.62 g/cm3。内梅罗综合肥力指数分析表明长春城市多数区域处于1.5-1.8之间,处于中等水平(4级制中排第3级)。不同林型间差异主要表现在pH、全氮、全磷和碱解氮(P 单位附属林=农田防护林 > 道路林,绿园区 > 朝阳区 > 南关区 > 二道区 > 宽城区,1环 > 3=4环 > 2环 > 4环外。根据以上结果,可采取疏松土壤、枯枝落叶沤肥、增施氮磷有机肥而控制钾肥、种植固氮耐低磷植物等措施推进长春城市森林建设,提升城市植被生态服务功能。