主成分分析在农田土壤环境评价中的应用

本文尝试利用主成分分析方法对农田土壤污染物进行识别,并对土壤环境质量进行分级。结果表明,利用主成分分析可以有效地识别土壤污染物中的主要成分,揭示土壤污染物的数据结构和相互间的关系。主成分分析方法可用于定量化的土壤复合污染研究或对历史数据较为缺乏的地区进行土壤环境质量评价。在污染物检测指标数量较大时,可以在一定程度上简化农田土壤重点污染物的定量化识别过程。     

绿洲农田土壤水分平衡及变化特征

本文利用位于塔里木盆地西北部平原上的阿克苏水平衡站近几年的有关试验和监测资料，对绿洲农田和裸地的土壤水分动态变化规律进行了初步分析，并用水量平衡法计算和对比农田和裸地的蒸发量，最后分析了田间灌溉水的有效利用率及提高措施。     

绿洲农田土壤斥水性及其影响因素

土壤斥水性（Soil Water Repellency,SWR）指水分不能或很难湿润土壤颗粒表面的现象,对农业水管理、土壤水入渗、农化污染物运移及土壤侵蚀有重要影响,土壤斥水性在绿洲化过程中的变化特征及其影响因素尚不明确。在甘肃临泽绿洲分别选取未开垦的沙地（0年）及开垦10、30、50、100年绿洲农田表层土壤（0~5 cm）,分别测定土壤有机碳含量、土壤质地（砂粒、粉粒、黏粒）和土壤pH,并用毛管上升法测定土壤斥水性。结果表明：土壤斥水性随着开垦年限的增加而不断增加。不同开垦年限土壤的“土-水”接触角58°~89°,差异显著（P<0.001）。土壤有机碳含量、土壤质地和土壤pH均与“土-水”接触角存在显著的回归关系（P<0.001）。逐步回归分析的结果表明,绿洲化过程中土壤有机碳含量和pH共解释了土壤斥水性72.1%的变异。因此,在绿洲农田进一步研究土壤斥水性对土壤水运动的影响应更多关注土壤有机碳和pH两大因素。     

临泽绿洲农田土壤肥力质量时空变化特征

干旱区荒漠绿洲农田土壤肥力质量的研究是绿洲功能和生产力评价的一个重要方面。通过1982年和2008年临泽绿洲农田287个样点耕层土壤（0~20 cm）有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾数据,利用地理信息系统和地统计学分析手段,研究了26 a来土壤肥力质量的变化特征。结果表明,研究区土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾的含量为13.8 g·kg-1、0.81 g·kg-1、64.4 mg·kg-1、32.3 mg·kg-1、199 mg·kg-1,较1982年分别提高了13.5%、7.8％、9.3%、225.6％和26.8％;土壤肥力指标的变异性较大,变异系数均大于25%;模糊数学综合评价方法适合研究区土壤肥力质量评价,土壤肥力质量综合值由1982年的强度空间变异发展为中等空间变异;根据全国农业地力等级划分标准,研究区土壤属于4、5、6、7级,较1982年的土壤肥力呈上升趋势。土壤肥力综合值分布图可以为该区域土壤资源的合理利用提供理论依据。     

农田防护林网林地水分状况研究

通过1992~1994年的定位观测,对农田防护林网中的护田林、护渠林林地含水量和林木生长进行了研究。结果表明,3年平均耗水量:护田林是154.40 mm,护渠林内侧2995.92 mm,护渠林外侧1514.75 mm。护田林带的土壤含水量在0~150 cm层内变化,以下为稳定层,而护渠林深层渗漏严重,可穿透3 m土层。胸径和材积生长量是护渠林内侧>护渠林外侧>护田林,但护田林若遇丰水年份,则胸径和材积猛增。农田防护林网的布置格局,应大力发展护渠林。护田林带应采用3行窄带式沟植,成林后可不再灌溉,但切忌农田休闲时,中断维持林木生长的侧渗水。     

农田蒸散,土壤蒸发与水分有效利用

本文通过试验研究和模型模拟，对作物生长期间的水分条件，作物蒸散规律，土壤蒸发占蒸散的比例，覆盖的节水效应和灌溉对作物生长的影响进行了研究，对如何科学合理有效地利用水分提供依据。     

湘江中下游农田土壤和蔬菜的重金属污染

A total of 219 agricultural soil and 48 vegetable samples were collected from the midstream and downstream of the Xiangjiang River（the Hengyang-Changsha section）in Hunan Province.The accumulation characteristics,spatial distribution and potential risk of heavy metals in the agricultural soils and vegetables were depicted.There are higher accumulations of heavy metals such as As,Cd,Cu,Ni,Pb and Zn in agricultural soils,and the contents of Cd（2.44 mg kg^-1 ）,Pb（65.00 mg kg^-1 ）and Zn（144.13 mg kg^-1 ）are 7.97,3.69 and 1.63 times the corresponding background contents in soils of Hunan Province,respectively. 13.2%of As,68.5%of Cd,2.7%of Cu,2.7%of Ni,8.7%of Pb and 15.1%of Zn in soil samples from the investigated sites exceeded the maximum allowable heavy metal contents in the China Environmental Quality Standard for Soils（GB15618-1995,Grade Ⅱ）.The pollution characteristics of multi-metals in soils are mainly due to Cd.The contents of As,Cd,Cu,Pb and Zn in vegetable soils are significantly higher than the contents in paddy soils.95.8%, 68.8%,10.4%and 95.8%of vegetable samples exceeded the Maximum Levels of Contaminants in Foods（GB2762-2005）for As,Cd,Ni and Pb concentrations,respectively.There are significantly positive correlations between the concentrations of Cd,Pb and Zn in vegetables and the concentrations in the corresponding vegetable soils（p〈0.01）.It is very necessary to focus on the potential risk of heavy metals for food safety and human health in agricultural soils and vegetables in the midstream and downstream of the Xiangjiang River,Hunan Province of China.     

湘江中下游农田土壤和蔬菜的重金属污染

从湖南省湘江中下游衡阳-长沙段沿岸采集219 个农田土壤样品和48 个蔬菜样品, 测 试其中As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn 等7 种重金属元素的含量, 并结合GIS 作图与数据统 计, 对农田土壤中重金属空间分布、土壤和蔬菜中重金属富集特征以及其潜在风险进行分析。 结果表明, 农田土壤中As、Cd、Cu、Ni、Pb 和Zn 含量均大于湖南省相应土壤重金属含量背 景值, Cd (2.44 mg kg^-1)、Pb (65.00 mg kg^-1)、Zn (144.13 mg kg^-1) 含量分别超标7.97、3.69 和 1.63 倍。与我国《土壤环境质量标准》(GB15618-1995) 中II 级标准(pH 6.5~7.5) 比较, 土壤 As、Cd、Cu、Ni、Pb 和Zn 含量的超标率分别为13.2%、68.5%、2.7%、2.7%、8.7%和 15.1%, 表现为以Cd 为主的多种重金属混合污染。菜地土壤中As、Cd、Cu、Pb 和Zn 的含 量( 几何均值) 分别高于水稻土As、Cd、Cu、Pb 和Zn 含量。与《食品中污染物限量》 (GB2762-2005) 等标准比较, 蔬菜As、Cd、Ni、Pb 含量的样本超标率分别为95.8%、68.8%、 10.4%和95.8%; 蔬菜Cd、Pb、Zn 含量与相应土壤的Cd、Pb、Zn 含量存在极显著的相关性 (P < 0.01)。湘江中下游的农田土壤和蔬菜中重金属污染的潜在风险值得关注。     

东莞市农田土壤和蔬菜重金属的含量特征分析

从东莞市采集118 个农田土壤样品和43 个蔬菜样品, 测试其中Cu、Zn、Ni、Cr、Pb、 Cd、As 和Hg 等8 种重金属元素的含量, 并结合GIS 制图和数据统计, 对农田土壤中重金属 的空间分布和来源、土壤和蔬菜中重金属的富集特征及其潜在风险进行了分析。结果表明, 农田土壤中Cu、Zn、Ni、Pb、Cd 和Hg 等元素含量均高于相应元素的广东省土壤背景值, 其中, Pb (65.38 mg kg^-1) 和Hg (0.24 mg kg^-1) 含量分别为其对应背景值的1.82 和2.82 倍。与我国《土壤环境质量标准》中II 级标准(pH < 6.5) 相比, 土壤中Cu、Ni、Cd 和Hg 含量样本超标率分别为3.4%、5.9%、1.7%和28%, 表现为以Hg 为主的多种重金属共同污染。土壤 中8 种重金属中Cu、Zn、Ni、Cr 和As 等元素主要来源于成土母质, Pb、Hg 和Cd 等元素主要与人类活动有关。空间分布上, Cu、Zn、Ni、Cr、Pb、As 和Hg 等7 种重金属含量呈现出西部高、东部低的特点, Cd 含量在西北部和东南部较高, 西南部较低。与《食品中污染物限量》(GB2762-2005) 等相关标准比较, 蔬菜中Ni、Pb 和As 含量的样本超标率分别为4.7%、16.3%和48.8%。蔬菜中重金属富集系数的顺序为: Cd > Zn > Cu > As > Ni > Hg > Cr > Pb。     

上海市崇明岛农田土壤重金属的环境质量评价

通过对上海市崇明岛28个菜地土壤表层样品、65个稻田土壤表层样品及9个西瓜地土壤表层样品的分析测试,利用国家、行业和地方的相关标准评价了农田土壤重金属(Pb、Cd、Cr、As、Hg)的环境质量状况.研究发现:崇明岛农田土壤重金属的总体含量为Pb21.597 mg·kg-1、Cd 0.176 mg-kg-1、Cr 69.395 mg·kg-1、As 9.209 mg·kg-1、Hg O.128 mg·kg-1.与上海市土壤背景值相比,除Pb、Cr外,其余重金属平均含量均高于其背景值,Cd、As和Hg分别高出背景值33.O%、1.2%和26.3%.在GIS软件支持下,通过空间插值分析了研究区农田土壤重金属含量的空间分布特征,结果发现,农田土壤质量整体尚好,土壤生态率为1.26%,优良率为97.14%,合格率为1.47%,不合格率为0.12%.以背景值为标准,崇明岛农田土壤Pb、Cd、Cr、As、Hg的超标率分别为10.1%、85.7%、27.0%、55.4%、55.2%;3种土地利用类型中,菜地受重金属污染最为严重,这主要与菜地施用更多农药有关.崇明岛重金属的年沉降通量分别为Pb 7735.470 ug·m-2.a-1、Cd 208.432ug.m-2·a-1、As 2237.738 ug·m-2·a-1、Hg 52.783 ug·m-2·a-1,农作物秸秆焚烧处理是崇明岛大气重金属沉降的重要来源,大气沉降对崇明岛农田土壤重金属有较大的影响.     

农田防护林网要林地水分状况研究

通过１９９２－１９９４年的定位观测，对农田防护林网中的护田林、护渠林林地含水量和林木生长进行了研究。结果表明，３年平均耗水量：护田林是１５４．４０ｍｍ，护渠林内侧２９９５．９２ｍｍ，护渠林外侧１５１４．７５ｍｍ。护田林带的土壤含水量在０－１５０ｃｍ层内变化，以下为稳定层，而护渠林深层渗漏严重，可穿透３ｍ土层。胸径和材积生长量是护渠林内侧〉护渠林外侧〉护田林，但护田林若遇丰水年份，则胸径和材积猛增，     

杭州市和睦湿地农田土壤重金属污染评价及关联特征研究

调查了和睦湿地农田土壤中的重金属污染现状,结果表明:南星桥、九曲桥、幸福桥和九曲桥南土壤中的Cu、Zn、Ni全量相对较高;从单项污染指数看,俞家桥北土壤中Zn的单项污染指数超过1.0,其它均小于1.0,受污染影响不大;从综合污染指数看,和睦湿地多处农田土壤属安全级,达清洁水平,但少数土壤重金属污染等级已达警戒级。从单项累积指数看,和睦湿地农田土壤中重金属Cu、Zn、Ni和Pb的累积程度相对较高;从综合累积指数看,和睦湿地农田土壤中重金属污染多为中度或轻度累积。就土壤重金属含量与其理化性质相关分析发现,土壤Cu含量与土壤速效K含量呈显著负相关,而与土壤阳离子交换量呈显著正相关;土壤Ni含量与土壤速效P、速效K含量呈显著负相关。和睦湿地农田土壤重金属多达中、轻累积水平,且可能与土壤肥料施用方式密切有关,应引起相关部门高度重视。     

利用大型蒸渗仪分析潜水蒸发对农田蒸散量的影响

新型称重式大型蒸渗仪为我国首创，国际先进，能够直接测定蒸散量和潜水蒸发量。本文利用此蒸渗仪和相关配套仪器测定的资料，在初步分析蒸渗仪对周围农田水，热及蒸散规律代表性的基础上，估算了潜水农田蒸散的贡献份额，并建立了一定水位变幅内潜水蒸发与蒸散量的比值和地下水位的经验关系式。     

乌兰布和沙漠农田沙害特征及其时空变化规律

风沙严重威胁着乌兰布和沙漠农田的健康运行。通过野外调查与室内分析相结合的方法,对农田沙害形式、特征及时空变化规律进行了分析。结果表明:①流沙入侵和土壤风蚀是危害农田的主要形式,其沙源主要为绿洲内部土壤风蚀和零星分布的流动沙丘及绿洲外部的流沙前移和风沙流活动;②农田沙害具有普遍性、季节性、各向异性、累积性和影响因素的多样性等特性;③绿洲内农田土壤风蚀由绿洲边缘向绿洲中心逐渐减弱,风蚀深度和强度下降。同一林网内,则由边缘向中心增加,防护林及地埂后一定距离内表现为沉积,其余地段表现为风蚀;沙质农田较黏质农田的风蚀深度和强度大。时间变化上,表现为秋季弱,春季强的特点。     

塔里木盆地绿洲农田土壤水盐运动动力学模式研究

本文采用改进型Ｐｉｃａｒｄ迭代差分法求解土壤水分运动的混鸽ｉｃｈａｒｄｓ方程,避免了采用Ｐｉｃａｒｄ迭代求解ｈ型Ｒｉｃｈａｒｄｓ方程所现的质量平衡误差问题。     

公路运营对农田和防护林中小型土壤动物多样性的影响

对距高速公路不同距离样点中小型土壤动物多样性、相似性进行统计及典范对应分析（CCA）。共捕获中小型土壤动物9 994只,隶属3纲6目15科。研究发现：① 高速公路旁林地中小型土壤动物个体数高于农田;林地和农田中小型土壤动物多样性在样点和季节间存在显著差异（P<0.05）。② 林地距离高速公路5 m和1 600 m样点、农田距离高速公路5 m和800 m中小型土壤动物群落相似性较低。③ 土壤有机质含量是影响高速公路林地和农田中小型土壤动物群落分布的重要土壤环境因子。距离高速公路远的林地和农田样点（800 m和1 600 m）中小型土壤动物多样性高于近距离样点（5 m）中小型土壤动物多样性,与公路的运营对周边地区土壤理化性质、地表植被等的影响有关。     

土壤侵蚀对农田中土壤有机碳的影响

碳主要在通气状态下释放出CO₂以温室效应的形式影响全球变化。当前,农田土壤固碳过程是土壤碳循环研究中的一个前沿领域,其中农田土壤再分布过程能否导致土壤固碳已引起科学上、政治上以及社会上广泛的兴趣。本文从不同的尺度阐述土壤再分布过程对土壤有机碳的影响。分别阐述土壤侵蚀和再沉积过程在全球碳循环,陆地碳库研究中的作用,土壤侵蚀与农田景观土壤有机碳动态、活性组份以及碳通量之间的关系,土壤再分布过程引起的土壤固碳机理。在此基础上指出今后迫切需要解决的问题。     

中国农田耕层土壤有机碳变化特征及控制因素

通过收集我国1980~2006年以来966个样点农田耕层土壤有机碳的实测数据,以及各样点的气温和降水数据,分析中国农田土壤有机碳变化特征,对变化的原因和发展趋势进行了探讨,对比分析了气温与降水对水稻土与旱作土固碳能力的差异,以及气温和降水对不同区域土壤有机碳的影响。结果表明:总体上我国实测点耕作表层土壤有机碳呈上升趋势,79%增幅样本主要集中在年增幅为0~3%的区间。农田土壤有机碳的含量受制于气温与降水,及水热条件的组合。20年来,全国农田土壤耕层有机碳含量的分布格局没变。农田土壤有机碳的变化,主要受人类活动的影响。土地利用方式对土壤固碳差异明显,水稻土有机碳水平明显高于旱地,水田耕层有机碳含量为旱地耕层有机碳含量的175~176%。     

开垦年限对黑土农田土壤微生物功能多样性的影响

开垦年限对黑土农田土壤微环境产生影响,土壤微生物的功能多样性发生变化。于2019年7月在黑龙江省黑河市黑土区采集不同土层（0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm）开垦98 a、50 a和10 a的黑土农田土壤,采用Biolog-Eco微平板法研究开垦年限对黑土农田土壤微生物的活性、功能多样性和微生物对不同碳源的利用情况的影响。结果表明,开垦98 a的农田土壤微生物活性最强。农田土壤微生物群落组成及功能多样性开垦98 a >开垦10 a >开垦50 a。开垦年限和土层深度影响黑土农田土壤微生物对碳源的利用能力。在0~10 cm层中,土壤微生物对碳源的利用程度最高。主成分分析结果表明,黑土农田土壤中的微生物主要利用的是糖类和氨基酸类。