土壤调查与制图（共8篇）
土壤调查与制图 篇1
农药作为农业生产的重要投入品, 对农业发展做出了巨大的贡献[1]。然而近年来随着农药的大量使用, 农药残留及污染问题日益严重, 已成为农业面源污染的重要来源之一[2]。人们通常使用的农药中, 有50%~60%可以在土壤中形成残留, 残留在土壤中的农药可以通过挥发、扩散、迁移和转化等途径污染大气、地表水和地下水, 造成生态环境恶化[2,3,4]。同时, 土壤中残留的农药可通过根系吸收进入作物中, 给农产品质量安全造成隐患[4]。海南南部属于热带季风气候, 高温多雨天气易导致农产品生产过程中病虫害多发, 防控病虫害过程中大量的农药投入必然导致土壤农药残留以及破坏土壤生态环境等问题。该研究通过调查农田农药使用情况, 以及检测分析土壤农药残留状况, 以期为农业生产中农药安全使用和生态环境保护提供指导性意见。
1 材料与方法
根据当地农业生产特点, 选取具有代表性的3种类型农田 (水稻田、瓜菜地、芒果地) , 其中水稻田选取南繁育种田1处;瓜菜地选取豇豆种植地3处;热作水果选取芒果地1处。全程记录所选取用地的农药使用情况, 包括杀虫剂、杀菌剂、杀螨剂、生长调节剂等, 以及用药用肥时间、次数、用量。
作物采收后, 采用对角线法对每个调查点均匀布设5个采样点, 每点取0~20 cm土样1 kg, 碾碎, 均匀混合后放入样品瓶带回实验室。土壤预处理后, 进行农药残留检测, 主要分析仪器有液相串联质谱仪、气相串联质谱仪、气相色谱仪, 共检测有机磷、有机氯、氨基甲酸脂、菊酯类等21种农药。
数据采用Excel 2007处理。
2 结果与分析
2.1 农田生产用药调查情况
2.1.1 水稻田。
水稻全生育期主要病害有稻瘟病、稻曲病、白叶枯病、纹枯病、病毒病等[5], 主要虫害有螟虫、飞虱、叶蝉、蓟马等[6]。调查发现 (表1) , 水稻田相对用药种类少, 全生育过程共使用9种农药, 其中杀虫剂7种, 占77.78%;杀菌剂2种, 占22.22%。9种农药中用药次数最多的为马拉·杀螟松和吡虫啉, 各为2次, 主要用于防治飞虱和螟虫等。
2.1.2 瓜菜地。
豇豆全生育期主要病害有立枯病、根腐病、炭疽病、病毒病、锈病、角斑病等, 主要虫害有豆荚螟、粉虱、蚜虫、蓟马、斑潜蝇、螨类等[7]。调查发现 (表1) , 豇豆全生育期使用42种农药, 其中杀菌剂18种, 占42.86%;杀虫剂21种, 占50.00%;杀螨剂2种, 占4.76%;植物生长调节剂1种, 占2.38%。杀菌剂中三唑酮和瑞苗清使用次数较多, 为5、4次;杀虫剂中吡虫啉和联苯菊酯的使用次数最多, 为6次。
2.1.3 芒果地。
芒果全生育期主要病害有炭疽病、白粉病、枝枯流胶病、角斑病等, 主要虫害有叶蝉、叶瘿蚊、夜蛾、蓟马、介壳虫、螨类等[8]。从2010年9月至2013年3月, 对芒果地进行用药调查发现 (表1) , 调查期间共使用33种农药, 其中杀菌剂10种, 占30.30%;杀虫剂17种, 占51.52%;杀螨剂3种, 占9.09%;植物生长调节剂3种, 占9.09%。杀菌剂中代森锰锌和中生菌素使用次数最多, 为9次;杀虫剂中吡虫啉和阿维菌素的使用次数较多, 分别为16、10次。
2.2 农田土壤农药检测情况
根据3种类型农田作物农药使用情况, 结合检测机构所能检测的农药种类, 共检测21种农药, 其中9种为海南省禁用农药。结果表明 (表2) , 3种类型农田的土壤总体清洁, 高剧毒农药皆未检出, 只有2种常规农药检出超标, 分别为杀虫剂噻嗪酮和杀菌剂三唑酮。其中, 水稻田和芒果地只有噻嗪酮检出超标, 豇豆地有噻嗪酮和三唑酮检出超标。
(mg/kg)
注:未检测到残留的农药均未列出。
3 结论与讨论
对农田农药使用情况调查发现:3种农用地中, 水稻田用药种类最少, 全生育过程使用9种农药;其次为芒果地, 使用农药为33种;瓜菜地最多, 使用农药达42种, 这与3种作物的病虫害发生情况密切相关。抽样检测3种类型农田的土壤总体清洁, 高剧毒农药皆未检出, 常规农药中只有噻嗪酮和三唑酮2种检出超标, 其中噻嗪酮超标较严重。
防治农作物病虫害的农药, 预计约有50%残留于土壤中, 对农业安全生产存在潜在风险。减少农田土壤农药残留, 根本措施是农业生产过程中科学安全用药, 减少农药使用量。建议今后采取以下措施控制农药残留:一是栽培上要选用抗病虫品种, 合理轮作, 清洁田园, 加强肥水管理, 增强作物抗逆性。二是推广病虫害绿色防控技术和统防统治, 加强病虫测报, 及时发布病虫信息, 推广应用灭虫灯、粘虫色板、诱捕器、防虫网等物理防治方法, 推行统防统治, 集中时间和区域群防群控病虫害, 推广现代机械施药技术, 提高农药利用率。三是采取释放天敌等生物防治方法, 推广应用高效低毒的生物农药, 严格禁用高剧毒农药。四是加强农民科学安全用药技术指导培训, 普及农药使用基本知识, 严格遵守农药使用标准, 交替轮换用药, 避免抗药性产生。五是开展农药废弃物集中回收清理, 减少对农田土壤的污染。
参考文献
[1]徐晓新, 罗金水, 李发林, 等.土壤农药残留对生态环境的影响及其修复[J].福建热作科技, 2004, 29 (1) :35-38.
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[3]SCHNOOR J L, LICHT L A, MCCUTCHEON S C, et al.Phytoremediation of organic and nutrient contaminants[J].Environmental Science and Technology, 1995, 29 (7) :318-323.
[4]何丽莲, 李元.农田土壤农药污染的综合治理[J].云南农业大学学报, 2003, 18 (4) :430-434.
[5]彭炜.水稻病害种类分类研究[C]//中国植物病理学会2012年学术年会论文集.北京:中国植物病理学会, 2012:423-429.
[6]杨剑峰.水稻虫害的综合防治[J].农技服务, 2010, 27 (11) :1417-1418.
[7]罗丰, 孔祥义, 刘勇, 等.大棚与露地豇豆病虫害发生情况比较[J].南方农业学报, 2012, 43 (3) :332-335.
[8]龙亚芹, 王万东, 王美存, 等.云南芒果病虫害调查研究[J].热带作物学报, 2011, 32 (3) :508-513.
土壤调查与制图 篇2
昌黎县东临渤海，北枕碣石，西南挟滦河，是连结华北与东北两大经济区的“经济走廊”，区位优势明显。全县辖10镇、6乡、1个城郊区，446个行政村，人口54.8万人，总面积1212.4平方公里，耕地面积94万亩。昌黎县由山丘、平原、浅海和滩涂构成了多相性资源结构，自然资源丰富。昌黎镇素有花果之乡之美誉。近年来，花卉栽培长足发展，大量中高档花卉，远销京、津、唐、东北等中城市，走进家庭，美化环境。昌黎碣石山路水果品种丰富，久负盛名，葡萄、苹果、桃、梨等干鲜果品不断得到品种改良优化，大大丰富了果品市场。
城郊区刘李庄村位于昌黎县城郊区东侧，与县城接壤，临近外环路，地理位置优越，交通十分便利，同时辐射周边西沙河村、太平庄村、东高庄村、中卓庄村、西钱庄村、东钱庄村。城郊区刘李庄村是秦皇岛市无公害蔬菜水果生产基地，每年种植大棚甘蓝、菜花XX多亩，油桃400亩，草莓100多亩，年生产各类蔬菜XX多万斤，年产油桃160万斤，年产草莓100万斤。
二、实习目的为培养学生野外研究土壤和环境的工作能力，使学生正确掌握土壤调查与制图的一般程序、原则、原理和主要内容。同时也为培养学生艰苦奋斗、事实求是的工作作风，增强体质，逐步适应野外工作环境，特进行本次教学实习。通过本教学实习要求学生能正确掌握“土壤调查与制图”的基本原理和基本技能，同时也为激发学生专业兴趣、树立为资源环境事业献身的思想奠定基础。
三、实习计划
实习时间共安排5天，分野外调查和室内制图两个阶段。
1．野外调查阶段
1)上午进行基本路线调查的原理和技术的讲解，领取实习工具。下午，在带队老师的带领下到达刘李庄，同时进行路线勘察，了解刘李庄的主要的土地利用类型。（第一天）
2)开始对刘李庄进行详查，并绘制成图。（第二天，第三天，第四天上午）
2．室内制图阶段
1)
室内拼图。
各小组进行边界区域的拼接，对差异较大的地区需在进行野外定点调查。（第四天下午，第五天上午）
2)写实习报告。（第五天下午）
四、实习内容与过程
本次实习是以1:1正射影像为工作底图，调查作业面积为2kmx1km，应用土壤调查与制图的原理与方法完成刘李庄周边的土地利用现状的调查与制图。
1、准备工作
周一，我们于上午8：00在资源与环境实验室开始实习准备工作。吴老师首先把我们分成了六个工作小组，并在每个组选出两个小组长，负责统筹本组的工作。然后，就实习内容、步骤、出图精度、验收标准及安全等相关事宜，进行了详细的介绍，并指出在实习过程中需要注意的问题。接着，每个小组分到一套实习工具：底图（航片）一张，地形图一张，三角板一套，圆规一套，铅笔一支，小刀一把，gps定位仪一台，标杆一个，卷尺一个，橡皮一块，木板一块，书包一个，地质罗盘仪一个。最后每个小组根据自己的区域制定了勘察路线和工作计划。
下午，在吴老师、张老师和常老师的带领下，我们向目的地出发，进行路线勘察工作。每到一个小组的目的地，老师们都进行了认真的讲解如何辨认自己在地图上的位置和如何确定工作区域的边界。然后，带领其他小组继续前进。我们小组被分在最远的区域刘李庄周围的土地，正好有几条道路穿过整个区域，把我们的区域分割成几部分有利于我们展开分布调查。我们首先进行初步的调查，熟悉调查的技术和技巧，然后在从最远处向近处开始调查，在熟悉的调查技术的情况下完成整个村庄典型区域的调查。
2、调绘与补测
周二，我们上午7：30到达目的地，开始进行调绘，由于刚刚开始，找不到工作的特点，进度稍慢。首先对南和西的边界以内的土地利用状况进行了gps定位。并绘制上图，具体工作方法是：将实行区的同一土地利用的边界进行gps定位。并换算出在地图上实际到我们所在位置的距离，进行绘制上图。gps仪是经三个点校准后的，纬度不差，经度差-4.5′。测完西边及南边后，向东走，调查大棚里种植情况。毛桃、油桃和草莓居多，然后我们将各大棚进行定位。并测绘上图。然后，由工作底图上的路结合实地情况绘制图斑，最后绘制耕地。
下午进行了村边的绘制，由于村的南头，有几外扩建的新建筑，我们进行实地补测，并结合工作底图，进行绘制上图。
由于是第一天，不论从精力上和熟练程度上都不是很高，进度稍慢，但经过我们团结协作，还是超额完成了第一天的任务。
周三上午7：00，我们在刘李庄及以北地区进行调绘和补测。吸取昨天的经验，并延长工作时间以确保实习工作的顺利完成，我们7：00就已经抵达刘李庄，并开始了紧张的工作。首先，我们对昨天的图面进行了简单的整理，以确保今天的工作能够顺利完成。
今天的主要工作任务是刘李庄村内和东西北边廓，在东边廓处。由于地形和地图的原因，一度找不到我们所在的位置，经过一块认真的讨论和研究，并借助gps定位仪，最终找到了我们的位置，并绘制上图。
中午，我们为了节省时间，没有回学校吃饭和休息。下午1:30左右就开始了勘查和实测。由于刘李庄北边有一条饮马河，故在其周围出现了许多桃树种植大棚。经过与老乡的交谈得知：由于饮马河过去三年一来水，将大量的有机质积累到河的两岸，使大堤上的土壤非常的肥沃，适合于蔬菜和果树的栽培。当谈及效益问题时，老乡流露出无比喜悦的笑容：每亩地种植桃树大概为110棵，每颗的产值大约有260元人民币，然后减去15元的投资，大约净产值为240元这样算下来，每亩地大约有26000元的效益。他称，自己种了7亩地，也就说，这一年，利润达18万之多。然后我们将饮马河周围的大棚进行了gps定点，然后经过计算将其标在图上。
第四天周四上午7：00我们于饮马河畔进行补测。截止到昨天，工作基本完成剩下就是测一下北头的边界和剩下的检查补测，我们于10：00左右完成了所有的绘制上图工作。
3、室内拼图
对各个小组的几天来的调查进行总结，并对各个小组完成土壤图、土地利用现状图和土壤侵蚀图进行拼接。
在绘制各个图之前，现在每组的薄膜上确定了控制点，方便拼合是图幅能够准确匹配，我们先按控制点将四个小组的图拼合后者在一张较大的薄膜上将各个小组的图绘制到一张上去。拼合完成后进行对图幅进行修饰，绘制图例、比例尺和图幅名称等。五实习总结与心得体会
通过这次土壤资源调查与制图实习活动，我们对这门课程的内容有了更深刻的了解，巩固了课堂基本理论知识，引证、丰富已学过的专业课程内容，提高我们在生产实际中调查研究、观察问题、分析问题以及解决问题的能力水平；增强了我们对所学基础理论和专业知识的感性认识，加深对土壤调查与评价的认识，了解如何综合运用所学过的知识，解决实际的土壤调查问题；提高理论联系实际的能力。
土壤资源调查与评价是一门实践性很强的课程，仅仅依靠平时课堂上的听课学习是远远不够的，课外亲身实习，亲自去完成老师布置的实习任务才能更全面的提高自己的能力，才能对这门课有更感性的认识。
农村土壤污染源调查监测与防治 篇3
20世纪90年代是我国工业化起步和快速发展阶段, 乡镇企业数量激增, 生产产品千变万化, 工艺水平落后, 管理水平粗放, “三废”治理措施缺乏, 环保意识淡薄, 工业企业污染现象十分严重。与此同时, 随着我国大气、水和危险废物等环境问题的出现, 土壤环境问题一度被忽视, 土壤环境管理处于空白。进入21世纪以后, 我国土壤环境问题全面爆发, 正面临耕地和工业污染场地双重土壤污染环境问题。
1 农村土壤污染源调查监测
1.1 生活垃圾污染
突出表现在:
(1) 乡民的环境意识较差, 农村生活环境“脏、乱、差”现象严重, “随手乱扔、柴草乱堆、污水乱流、粪土乱丢、畜禽散养、杂物乱放、垃圾乱倒”等一系列现象时有发生, 这些现象一方面严重的影响了农村的外在形象, 也加剧了农村环境的恶化, 从而使得农村水土以及大气污染进一步加剧。
(2) 垃圾的种类以及成分发生了很大的改变, 在以前农村所产生的大部分生活垃圾都是可以分解的, 对于环境的污染及其有限, 但是随着经济的不断发展, 人们生活水平的不断提高, 农村人民的生活方式发生了很大的变化, 所产生的生活垃圾中越来越多的含有了塑料以及其他的难以降解的物质, 这样一来在自然的降解中就很难被分解, 从而对环境的污染也越来越严重。
(3) 由于城市的发展越来越快, 所产生的垃圾也越来越多, 如何处理越来越多的垃圾已经成为了城市发展中一项重大的问题, 因而不少的城市都选择将垃圾填埋在农村地区, 这样一来农村不仅仅要处理自己所产生的垃圾还要消化城市所产生的垃圾。
(4) 村镇布局不合理, 环卫基础设施、垃圾收集房基本未配套, 生活垃圾绝大部分未能实现无害化处理, 大量的生活垃圾多在生活区、生产区、农田、河边等处堆积。垃圾得不到及时处理, 日积月累垃圾量非常惊人。
(5) 大量含污染成分的生活用品的使用。由于生活日趋现代, 洗衣粉、洗洁剂、肥皂等生活必需品经使用后产生的大量污水, 以及人们的日常用水, 最后都通往河流。
1.2 工业企业污染源
近年来, 为响应中央政策, 农村加大了招商投资的力度, 进一步引进各种企业, 为了扩大资金的来源, 在此过程中也引进了一些污染型企业, 这一类企业在农村的建厂导致了各种工业污染在农村的出现, 进一步恶化了农村的环境。
农村区域导致土壤污染的种业企业污染源主要有以下几类: (1) 水污染:近几年工业废水的排放量逐年增加, 由于超标污水直接排放到江河湖海, 造成水质恶化和生态破坏, 导致大范围污染现象。 (2) 大气污染:我国能源结构以煤为主, 煤炭占能源结构的70%, 20世纪60年代中期以后, 随着工业的发展和用煤量的加大, 大气卫生质量开始下降。导致土壤污染的工业废气污染物主要有三项, 即工业二氧化硫、工业烟尘和工业粉尘。 (3) 固体废物和重金属污染:从我国近几年的工业固体废物产生和处理情况的统计数据来看, 近几年来, 工业固体废弃物产生量逐年增加。虽然工业固体废弃物的综合利用率逐年增加, 但是从现阶段看, 综合利用率仍不高。同时固体废物大量堆存, 导致土壤重金属含量超标, 若不及早进行无害化处理或综合利用, 将对周围地下水和土壤造成严重危害。
1.3 农业污染源
1.3.1 畜禽粪便污染
近几年, 由于禽畜养殖业从分散的农户养殖转向集约化、工厂化养殖, 禽畜粪便污染大幅度增加, 成为一个重要的污染源。宁乡养殖的猪又大又肥, 小有名气。据调查, 喂一头猪的污物排放量相当于10个人的污物排放量, 养一头牛的污物排放量相当于35个人的物污排放量, 一只鸡、鸭的污物排放量相当于3个人的污物排放量, 几乎很少有规模化养殖场能对污物进行较为正规的和标准的处理。畜禽养殖业快速发展造成了农村环境污染日益严重的现状, 已成为畜牧生产中亟需解决的问题之一
1.3.2 农药、化肥、农膜的使用加剧环境污染
一般来讲, 只有10~20%的农药附着在农作物上, 而其他的部分则流失在土壤、水体和空气中。农药和化肥的不科学施用, 不仅造成药剂浪费、肥料损失, 地力下降, 有害生物天敌的数量和种类剧减, 更对土壤和水源环境造成了严重污染。
1.3.3 收获时节农作物秸杆焚烧造成的大气污染
秸秆的焚烧目前是农村出现的一项较为严重的污染现象, 不少的农民在收获以后为了图方便就直接在田间一把火将秸秆全部焚烧干净。这就导致了一到收获季节农村烟雾弥漫, 周边城市地区大气污染也变得极为严重, 严重危害了人们的身体健康。并且由烟雾所导致的能见度下降也使得道路交通安全急剧下降, 给人们的正常出行带来了很多的不便。
2 农村土壤污染的危害
(1) 随着社会经济高速发展, 人们对农产品的需求日益提高。而在农村地区, 城市的建设和扩张使得耕地资源日益短缺, 农民只能借助先进的农业生产技术, 使农业生产由粗放型向集约型转变, 这就意味着一定面积的土地上将被投入更多的生产资料和劳动, 具体表现为大量使用化肥或有机肥改造中低产田、增施农药、实行机械化作业等。这些生产过程均会造成土壤重金属累积。
(2) 土壤污染是人类活动强烈影响的必然结果, 与工业化、城市化、农业集约化和生活现代化密切相关。国外发达国家在几百年的工业化过程中, 尤其在20世纪60、70年代都曾出现过严重的大气污染、土壤污染等环境公害事件, 这些危害性主要体现在: (1) 影响农产品的产量和品质。土壤污染会影响作物生长, 造成减产;农作物可能会吸收和富集某种污染物, 影响农产品质量, 给农业生产带来巨大的经济损失;长期食用受污染的农产品可能严重危害身体健康。 (2) 危害人居环境安全。住宅、商业、工业等建设用地土壤污染还可能通过经口摄入、呼吸吸入和皮肤接触等多种方式危害人体健康。污染场地未经治理直接开发建设, 会给有关人群造成长期的危害。 (3) 威胁生态环境安全。土壤污染影响植物、土壤动物 (如蚯蚓) 和微生物 (如根瘤菌) 的生长和繁衍, 危及正常的土壤生态过程和生态服务功能, 不利于土壤养分转化和肥力保持, 影响土壤的正常功能。土壤中的污染物可能发生转化和迁移, 继而进入地表水、地下水和大气环境, 影响其他环境介质, 可能会对饮用水源造成污染。
(3) 与国外不同的是, 我国仍处于发展阶段, 一方面要在发展中保护好清洁的土壤, 尤其要保护好基本农田和永久性耕地, 对受到轻微和轻度污染的土壤, 使其土壤环境质量不下降, 面积不扩大, 不新增污染。另一方面, 对已经受到中度和重度污染的土壤, 要实施风险管控, 在条件允许的情况下, 开展治理与修复。由于土壤污染具有难可逆性, 不易恢复原状, 尤其是重金属在土壤中一般较稳定, 难以降解, 土壤中的有些有机污染物也需要较长的时间才能消解。所以土壤污染治理与修复的难度大、周期长、成本高, 需要谨慎对待。
3 农村土壤污染的防治
3.1 采取先进科学技术
3.1.1 物理修复法
物理修复方法包括换土法和热处理法, 换土法是将污染土壤通过深翻到土壤底层、在污染土壤上覆盖新土、将污染土壤挖走换上未被污染的土壤的方法。该法能够有效地减少污染土壤对环境的影响。但是该方法工程量大, 费用高。只适宜用于小面积的、土壤污染严重的状况;热处理法是通过加热的方式, 使土壤中的挥发性重金属如汞、砷等挥发并收集起来进行回收或处理。
3.1.2 化学修复法
化学修复技术是通过在土壤中添加化学修复剂来实现修复效果的。常用的修复剂有有机质、天然矿物、固化剂以及化学试剂等, 这些修复剂添加到土壤中以后会与污染物反应, 降低其毒性或是让其被降解。
3.1.3 植物修复法
目前, 较为已经在使用的植物修复技术主要分为五种, 而这这其中提取修复技术是使用最为广泛的一种技术, 具体而言其就是通过特定的一种植物, 将其栽种与重金属污染较为严重的区域, 通过植物的生长来吸收土壤中的重金属等有害物质, 之后再讲其移植处理。讲解修复技术是指利用植物自身所拥有的分离降解功能来讲污染物质进行分解, 从而使得其直接被分解, 降低污染, 这样的修复方式比较实用于一些污染物质成分较为简单的区域。挥发修复技术则是指利用植物的吸收能力对于土壤中的有害物质进行修复, 然后由植物排放到空气中, 从而将有害物质转化为无害物质。根基圈生物降解修复技术是利用植物根基周围的微生物来对于有害物质进行降解。稳定修复技术是指利用植物根系对于周边的吸附能力将有害物质吸附到根系周边, 待其沉淀以后进行处理, 降低其污染。
3.1.4 生物修复修复法
生物修复技术早有出现, 尽管在预想中其能够取得较大的成效, 但是在实际的使用后发现其所取得的成绩并不算好, 原因在于用于降解污染物的微生物在释放到自然环境中以后并不具有相应的竞争优势, 从而被淘汰, 无法适应生存环境, 因而这样的生物修复技术只能够使用与一些较小的圈子。
3.2 多措并举, 综合防治
要发挥各级政府的主导作用, 落实政府保护农村环境的责任。逐步建立政府、企业、社会多元化的投入机制。对农村工业“三废”污染防治, 要加强企业污染物排放监测, 严格查处违法排污企业, 对超标排放企业实行限期治理。严格执行环境影响评价和“三同时”制度, 防止工业污染向农村转移, 对污染严重的“十五小”、“新五小”企业要坚决取缔、关闭;对畜牧养殖小区, 要采取政府引导, 政策鼓励的办法, 鼓励建设标准化、规模化、生态化养殖小区, 强化畜禽养殖场选址、污水排放、粪便处理等方面的管理, 严禁在村内建设养殖小区;对农村生活垃圾处理, 要通过建全设施, 实现定点存放、统一收集、定时清理、集中处置;对农村生活污水处理, 要结合农村沼气建设与改水、改厕、改厨、改圈, 采取分散或相对集中、生物或湿地等多种方式, 逐步提高生活污水处理率;对农村饮用水源地污染防治, 要开展农村饮用水源水质调查与评估, 全面掌握和科学评估农村饮用水源地环境状况, 加快实施水源保护区环境综合整治, 确保水质达标。要制订完善农村饮用水源保护应急预案, 防止发生水源污染事故;对农业面源污染防治, 要大力发展生态经济, 加快对秸秆、畜禽粪便等农业废弃物综合利用技术的研究和推广。要全面禁止使用剧毒、高残留农药, 推广使用高效、低毒、低残留农药和生物农药, 推广综合防治病虫害。要定期开展土壤、水、大气环境质量监测, 确保环境质量安全。
4 结束语
土壤污染不仅会严重影响到生态环境, 还会影响到我们的身体健康, 危及生命安全, 因此土壤污染的修复非常必要, 对于经济的发展以及保障百姓生命安全有着非常重要的意义。在这样的情况下, 国家可以通过提高土壤质量普查力度并建立完善的动态监管体制、完善土壤环境质量标准体系、加强土壤污染修复技术研究力度等对策来推进土壤污染的修复工作。
参考文献
[1]吴二社, 张松林, 刘焕萍, 等.农村畜禽养殖与土壤重金属污染[J].中国农学通报, 2011, 27 (3) :285~288.
[2]邢维芹, 冉永亮, 梁爽.施肥对土壤重金属的影响研究进展[J].河南农业科学, 2010 (5) :129~133.
土壤调查与制图 篇4
依据农业部统一规划, 在2006—2010年对重庆市合川区耕地土壤开展了地力调查与质量评价工作。本文是该项工作成果的部分总结, 通过与1981年全国二次土壤普查数据对比, 分析土壤p H、有机质、碱解氮、有效P、速效K的变化情况。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
合川区位于四川盆地东部、重庆主城区北部, 距重庆58 km。地理坐标在东经105°58′37″~106°40′37″、北纬29°51′02″~ 30°22′24″。属亚热带季风性湿润气候, 夏热冬暖, 湿润多阴, 气温高, 雨季长, 霜雪少, 阴天多, 湿度大。多年平均气温18.1℃, 年日照总时数1316.2 h, 年平均降雨量1107.9 mm, 年平均蒸发量1688.3 mm。研究区幅员面积2343.21 km2, 海拔高度在175~1407 m, 总的地形是东、北、西三面较高, 南部较低。合川区大的土地地貌类型有2种:一是低山地貌, 面积249.55 km2, 占幅员的10.65%;二是丘陵地貌, 面积2008.13 km2, 占幅员的85.70%。合川区农用耕地资源11万hm2, 其中水田6.27万hm2, 旱地4.73万hm2。合川区土壤共划分为4个土类, 6个亚类, 18个土属, 70个土种。总人口15.4万人, 其中:非农业人口3.2万人, 农业人口12.2万人, 农业人口占总人口的比重为79.2%。
1.2 土壤样品采集
按照土壤类型全覆盖、行政村全覆盖、地貌类型全覆盖、利用方式全覆盖、样点分布基本均匀的原则进行布点。共采集土样2593个, 其中:水稻土 (包括水旱轮作) 1578个、旱地土1015个。
1.3 测定方法
土壤各主要养分指标项目测定采用《土壤农化分析与环境监测》[5]中规定的常规分析方法。具体方法如下:
(1) 土壤酸碱性测定采用1∶1土水比, 水浸-电位法; (2) 有机质测定采用重铬酸钾容量法; (3) 碱解氮测定采用碱解扩散法; (4) 有效磷测定采用Olsen法测定; (5) 速效钾测定采用醋酸铵-火焰光度法。
1.4 数据统计分析
利用Excel软件和SPSS 17.0对试验数据进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 耕层土壤属性现状
2.1.1 耕层土壤有机质现状
有机质是土壤中各种营养元素特别是氮、磷的重要来源, 也是植物和土壤微生物所需营养元素的来源。合川区土壤有机质含量平均为17.43 g/kg (见表1) , 按全国土壤养分含量分级标准, 属中等肥力, 但从土壤类型上看, 水稻土的有机质平均 (1571个) 含量为20.35g/kg, 最高可达到59.48 g/kg, 属丰富肥力土壤, 其原因是大部分水稻土只种一季水稻, 有利于土壤的培肥, 还有的农户将稻草直接还田, 增加了稻田的有机质含量;而旱地土壤有机质偏低, 平均为12.81 g/kg, 最低的为1.35 g/kg (见表2) , 其原因是一年多季种植, 没有实行用养结合, 绝大多数秸秆都被农户回收做了燃料, 也没给土壤补充有机质。
2.1.2 耕层土壤碱解氮
土壤中氮的含量是衡量土壤肥力高低的一项重要指标, 碱解氮常被看作是土壤易矿化氮, 其含量与土壤全氮量有很大关系。合川区土壤的平均 (2593个土样) 碱解氮为92.56 mg/kg (见表1) , 属氮较丰富的土壤。从土壤类型上看, 水稻土的碱解氮含量最高, 水稻土平均碱解氮含量104.22 mg/kg;旱地碱解氮含量相差不大, 变异性较小, 变异系数为24.19% (见表2) 。碱解氮含量与有机质含量有相同的分布趋势, 有机质含量高的土壤, 碱解氮含量也高, 呈极显著的相关性, 相关系数为0.624 (n=2593, P=0.01) 。
2.1.3 耕层土壤有效磷
合川区耕层土壤有效磷含量平均 (2593个土样) 为7.35 mg/kg (见表1) , 肥力属中等偏下。从土壤类型上分析, 土壤有效磷含量的顺序是潮土>紫色土>黄壤>水稻土;有效磷是耕层土壤中变异最大的养分, 各类型土壤的变异系数是27.50% (见表2) , 总变异系数是98.50%, 说明人为因素对土壤有效磷含量产生了较大的影响。
2.1.4 耕层土壤速效钾
合川区土样 (2593个) 的平均速效钾含量为78.44 mg/kg (见表1) , 按1981年土壤普查标准, 属中等偏低水平;土壤中速效钾的变幅较大, 最低的为5 mg/kg, 最高的达376 mg/kg, 变异系数为52.33%。土壤中的速效钾含量与成土母质有关, 不同类型土壤的速效钾含量不同, 黄壤中的有效钾最高, 平均为85.11 mg/kg, 潮土的有效钾最低, 为61.18 mg/kg, 各种类型土壤的变异系数为13.76% (见表2) 。
2.1.5 土壤酸碱度分布特征
由表3得出, 整体上看, 合川区耕层土壤p H值<6.5的土壤样品占总数的58.74%, 其中主要分布在4.5~5.5的范围, 占总数的40.73%;p H为6.5~7.5的中性土仅占8.68%;p H≥7.5的土样占总数的32.59%。
水稻土和黄壤偏酸性, p H值<6.5的土壤样品个数分别占67.60%和70.0%;6.5<p H<7.5的土样最少, 仅占8.47%和5%;p H≥7.5的土样分别占23.93%和25%。潮土偏碱性, p H值<6.5的土样仅占8.33%;6.5<p H<7.5的土样占5.56%;p H≥7.5的土样占86.11%。紫色土中, p H<6.5的土样占44.37%;p H6.5~7.5的土样占9.49%;p H≥7.5的土样占46.14%。
2.2 土壤属性动态变化
2.2.1 土壤养分的总体变化
通过2593个土壤样品的化验分析结果, 可以看出, 目前合川耕地土壤养分现状与第二次土壤普查时 (1981年) 相比, 总的趋势是:土壤有机质有下降的趋势, 而碱解氮、有效磷、速效钾有大幅度上升的趋势 (见表4) 。
2.2.2 土壤有机质变化
目前合川耕地土壤有机质含量与1981年土壤普查相比, 平均降低了2.79%。目前有机质丰富和较丰富 (>20 g/kg) 的面积占耕地总面积的29.94%, 而1981年为3.76%, 目前增加了26.18个百分点;目前有机质中等 (10~20 g/kg) 的面积占总耕地面积的63.36%, 比1981年少了17.89个百分点;目前有机质缺乏 (≤10 g/kg) 的面积由1981年时的14.99%下降了8.29个百分点 (表5) 。
2.2.3 土壤碱解氮的变化趋势
目前合川区土壤碱解氮总体平均水平比1981年上升了60.97%。土壤碱解氮中等的地块 (60~90 mg/kg) 、较缺乏地块 (30~60 mg/kg) 以及缺乏地块 (≤30 mg/kg) 所占比例下降, 较丰富 (90~120 mg/kg) 、丰富 (120~150 mg/kg) 、极丰富 (>150 mg/kg) 所占比例均有上升。其原因主要是现在化肥用量增加, 与1981年相比, 合川区化肥用量增加了45.86%, 化肥总量中以氮肥最多, 占了化肥总用量的64.49%。随着氮肥用量快速增加, 部分土块过量施用化学氮肥, 从而使碱解氮丰富 (120~150 mg/kg) 的土块比例上升, 极丰富的土块也有了一定比例 (表6) 。
2.2.4 土壤有效磷的变化趋势
目前合川区耕地磷素含量普遍上升 (见表7) , 有效磷总体水平由1981年的4.5 mg/kg上升到现在的7.35 mg/kg。其主要原因是第二次土壤普查以后, 广大农民根据当时合川耕地普遍缺乏有效磷的实际情况, 连年大量施用磷肥 (平均每667 m2耕地施用P2O56.82 kg) , 而磷肥的利用率一般仅为10%~20%, 从而使每年施入的磷肥大部分残留在土壤中, 经过多年累积, 使合川区磷素普遍有所提高。
2.2.5 土壤速效钾的变化趋势
在1981年以前, 合川耕地土壤速效钾相对丰富, 速效钾较缺乏与缺乏的面积仅占11.54%, 但近二十多年来, 随着农作物产量的大幅度提高和高耗钾作物种植面积的扩大, 加之投入耕地土壤的有机物料和钾肥的补充严重不足, 致使土壤中钾素大量亏损。有效钾较丰富 (100 mg/kg) 以上的面积由原来的26.02%降至现在的23.00%;有效钾含量中等以下 (<100 mg/kg) 面积由原来的73.98%上升到现在的77.00%;有效钾较缺乏与缺乏的面积占18.90% (表8) , 即现在有近20%的耕地土壤速效钾缺乏或不能完全满足作物钾素需求。
2.2.6 土壤酸碱性的变化情况
第二次土壤普查时, 合川区耕地土壤以中性反应为主, 占耕地的73.28%, 酸性土壤面积仅占耕地面积的2.67%;而到了2006年开展耕地地力调查时, 合川区的中性反应土壤 (p H为6.5~7.5) 仅占耕地的19.96% (表9) , 减少了53.32个百分点;而酸性土壤面积上升到了占耕地的28.91%, 比第二次土壤普查时上升了26.24个百分点, 表明合川区土壤酸化现象已经相当严重。
3 结论与讨论
3.1 土壤酸化情况明显
第二次土壤普查以来, 合川区土壤p H整体下降的主要原因是: (1) 不合理施肥, 长期重氮肥轻磷钾肥, 施肥比例不当导致土壤中残留大量SO42-导致土壤酸化。 (2) 丘陵平坝地区雨水集中, 常年灌水, 下湿田面积较大, 土壤离子交换过程中产生大量的氢离子破坏了原来的化学平衡, 其中最迅速、也是最重要的, 是与土壤胶体原来吸附的金属离子进行交换, 氢离子被土壤胶体吸附, 促进土壤酸化。 (3) 夏季高温高湿, 土壤表层钙质成份容易遭受冲洗淋溶导致土壤偏酸。
3.2 土壤有机质含量减少而速效养分含量增加
目前合川区耕层土壤有机质含量处于中等肥力水平, 比1981年稍有下降, 旱地有机质较为缺乏;碱解氮含量较丰富, 比1981年大幅增加;有效磷、速效钾含量处于中等水平, 较1981年有增加趋势。这主要是因为合川区以浅丘平坝地形地貌为主, 耕作条件差, 耕地普遍离家较远, 有机肥运输困难, 当地群众重用地轻养地现象日趋突出, 掠夺式经营方式较为普遍, 施用化肥较多, 特别重施氮肥和磷肥, 而有机肥施用面积和豆科绿肥面积与20世纪80年代比较大幅减少, 造成旱地土壤有机质贫乏, 土壤碱解氮含量丰富。
3.3 土壤改良对策
3.3.1 缓解土壤酸化
3.3.1.1广泛推广水旱轮作
对于常年冬水田, 通过农业综合开发等, 逐步完善配套排灌设施, 变一年一熟为两熟或三熟;特别是深脚、冷、烂田, 采取客沙土、补施石灰, 实行分叶盛期排水晒田, 秋收后及时翻耕种植旱地作物, 以促进土壤氢离子转化, 提高土壤酸碱度。
3.3.1.2实行旱作轮作、间套作
旱地在带状种植情况下, 实行油菜、小麦、玉米、红苕、大豆、胡豆等轮作, 改变土壤酸碱度。
3.3.1.3合理施肥
尽量少施含硫酸根离子的化肥, 如硫酸钾、硫酸钙以及硫酸钾型复合 (混) 肥等;尽可能施用中性或碱性磷肥, 少施或不施过磷酸钙等酸性磷肥。
3.3.1.4工程措施
实施冲沟田改造, 完善蓄、灌、排设施, 降低地下水位, 促进排湿排涝;对黄泥田、黄沙田、白鳝泥田等土壤实施客土改造, 沙土掺泥, 泥土掺沙, 促进土壤形成较好的结构, 增强土壤保水保肥性能。
3.3.2 改良施肥措施
3.3.2.1增加有机肥料的投入量
因地制宜, 多形式、多途径增加有机肥料的投入, 推广稻秆覆盖、机械化碎秆技术, 通过扩大豆科绿肥种植、堆沤农家肥、秸秆沤肥等方式, 增加有机肥施用量, 以保持土壤有机质含量的动态平衡, 持续培肥耕地。
3.3.2.2适当控制氮肥、磷肥用量, 减少钾肥用量
目前合川区耕地土壤速效氮含量比1981年有所上升, 氮素化肥应适当控制总量, 按照不同区域、不同土壤、不同作物确定合理的氮肥用量。
有效磷 (7.35 mg/kg) 含量 (平均) 比第二次土壤普查时有所增加, 但目前总体上处于偏高水平。因此, 磷肥用量应视土壤含磷量 (测定值) 及当地作物产量而定, 在少部分缺磷的耕地上可适量增加。
土壤速效钾含量普遍较高, 与第二次土壤普查时相比, 耕地土壤速效钾总体水平由60.20 mg/kg增加到78.44 mg/kg, 作物缺钾现象不明显, 部分地块钾含量较高, 适当减少钾肥施用量已成为今后合川农业粮食作物生产中的一个方向, 但是高产区和高产作物可适当增施钾肥。
3.3.3 积极推广应用测土配方施肥新技术
测土配方施肥是根据土壤养分含量与作物需肥规律而制订的科学施肥技术, 可在土肥技术部门的指导下制订配方, 积极推广, 实现用地养地结合, 确保合川区农业的可持续发展。
摘要：将重庆市合川区2006年土壤调查数据与1981年第二次土壤普查数据进行对比, 分析土壤p H、有机质、碱解氮、有效P、速效K的变化情况。结果表明:合川区耕地土壤有日趋酸化的趋势;有机质含量总体上处于中等水平, 有所下降;碱解氮含量总体水平有大幅度提升, 含量处于较丰富水平;有效磷含量总体水平大幅上升, 但仍处于中等偏下水平;速效钾含量增高趋势明显, 处于中等水平。提出对策建议, 认为应采取有效的对策缓解土壤酸化, 改进施肥措施, 减少化学肥料的施用, 增加有机肥施用量。
关键词：土壤,耕地地力,品质,调查,评价,重庆市合川区
参考文献
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[2]郭宗祥, 左其东, 李梅, 等.江苏省太仓市耕地地力调查与质量评价——土壤p H、有机质、全氮、有效磷、速效钾和CEC的变化[J].土壤 (Soil) , 2007, 39 (2) :318-321.
[3]贾树海, 韩璐, 周德, 等.基于GIS的耕地地力评价研究——以辽宁省瓦房店市北部5乡镇为例[J].土壤通报, 2008, 39 (3) :485-489.
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土壤调查与制图 篇5
土壤是在气候、生物、水等自然因素和人类活动因素共同作用下形成的自然历史复合体。由于成土因素的复杂性,土壤在空间尺度上会产生空间变异,空间分布以组合形式出现,呈一定的规律性。区域土壤类型分布图是客观地表达自然界土壤空间分布形式和面积比例关系的图形方式,可直观地反映土壤空间变异特征和规律,是土壤水盐运移研究、盐碱地改良、土壤肥力评估、灌溉工程规划设计、土壤资源合理利用[1,2,3]的基础资料,对于农业生产和土地规划管理等工作具有重要的实际意义。传统的土壤类型分布图制图一般采用野外调查以有限点的剖面土壤类型为基础按地貌、地形、物候景观等因素划分土壤类型边界和手工绘图方法[4,5]。该方法依赖于制图者对土壤特性变异性的理解及其主观判断,因而缺乏定量的理论基础,在很多情况下确切地描述土壤特性和土壤类型边界方面仍有困难,难以满足土壤类型分布图制图特别是大比尺专业土壤类型分布图制图的需要,同时存在人工耗费较大、效率不高的缺点。土壤类型分布图制图方法有待于进一步研究。
地理信息系统(Geographical Information System,简称GIS)是采集、存储、管理、分析与表现(制图输出)空间信息的计算机系统,可实现对具有区域分布特征的土壤类型原始数据和土壤属性信息的高效管理和处理,并对其进行空间分析,为土壤类型分布图制图提供了良好的技术平台和手段。Thiessen多边形法是根据有限已知点集对具有空间属性的物理量进行平面分割的科学方法,具有接近于自然现象本质的许多优良性质,形成了较完善的理论体系,已成为解决相关几何问题强有力的工具,在气象、地质、测绘、生态学等领域中都有较深入的研究与应用。Thiessen多边形已有成熟的成图算法并作为成图工具被嵌入到GIS应用软件如ArcGIS 9.2中。本文探讨了基于GIS技术和Thiessen多边形的区域土壤类型分布图制图方法,并采用内蒙古河套灌区沙壕渠灌域有限个土壤剖面采样点数据在ArcGIS 9.2环境下绘制了其区域土壤类型分布图。
1 Thiessen多边形
Thiessen多边形又称Voronoi图,Dirichelet铺盖,是荷兰气候学家A·H·Thiessen提出,最初用于从离散分布气象站的降雨量数据中计算平均降雨量[6,7]。其原理是在每个样点周围建立一个多边形,使该多边形内部的点较多边形外的任意点至样点距离最近。其数学定义[8,9,10]为:
式中:P=(P1,P2,…,Pn),3≤n,为平面上的离散控制点集;x为平面上的任意点;d(x,Pi)和d(x,Pj)分别为x到Pi和Pj的欧氏距离;V(Pi)为点Pi的Thiessen多边形。
Thiessen多边形可采用做图法生成:即将平面上离散点集P中的相邻控制点用直线两两相连,并作连线的中垂线,各中垂线相交形成若干个多边形便是Thiessen多边形,如图1所示。
其定义决定Thiessen多边形具有许多适合于区域分割问题的优良性质[11]。每个Thiessen多边形内有且仅有一个离散控制点,Thiessen多边形内的点到相对应的离散控制点的距离最小,该点的属性可以代表区域内任意点的属性,反映了控制点的空间影响范围,或势力范围。各Thiessen多边形将相应的离散控制点联系在一起,隐含地表达了其邻近信息。
在地学现象中,大量具有空间属性的物理量如土壤水盐、肥料、物理参数以及地下水位、岩体类型等具有结构性,即距离相近的空间属性比距离远的空间属性具有更大的相关性或相似性。依据土壤发生学理论,土壤类型空间分布常以组合形式出现,呈一定的规律性或结构性。在区域土壤类型分布图制图中,针对有限离散采样钻孔土壤类型数据,依照结构性原理,采用Thiessen多边形法推断其他位置的土壤类型、确定土壤类型边界是一科学合理的方法。
2 基于GIS和Thiessen多边形区域土壤类型分布图的制图方法
2.1 土壤采样点分布图层创建
随着GIS技术的迅速发展,所开发的GIS应用软件有多种。ArcGIS 9.2是美国环境系统研究所(ESRI)开发的新一代GIS软件[12],目前已成为世界上应用最为广泛的GIS技术平台之一。ArcGIS 9.2内置有Thiessen多边形工具,可快捷、高效地创建Thiessen多边形实现区域土壤类型分布图的制图。
使用Thiessen多边形工具生成Thiessen多边形依赖于土壤采样点分布图层。在ArcGIS 9.2环境下进行区域土壤类型分布图制图时,应首先在ArcCatalog中创建研究区域土壤采样点分布图层和相应的属性表,然后依据采样点坐标位置在ArcMap中绘制采样点,并完成属性表的编辑。同时创建研究区域边界图层,确定研究区域土壤类型分布图范围。
2.2 ArcGIS 9.2的Thiessen多边形工具
ArcGIS 9.2软件的Thiessen多边形工具[12]为“Create Thiessen Polygons”,位于ArcToolBox中,在该工具中输入土壤采样点分布图层可以直接完成绘制Thiessen多边形。同时也可在ArcMap中的Window主菜单下选择Command Line命令,按“Create Thiessen Polygons <in_features> <out_features_class> {ONLY_FID | ALL}”命令行格式调用并创建Thiessen多边形。其中,Create Thiessen Polygons为创建Thiessen多边形命令;<in_features>为输入数据采样点图层文件的路径;<out_features_class>为输出数据Thiessen多边形图层文件的路径;{ONLY_FID | ALL}为输出Thiessen多边形属性值的设置选项,ONLY_FID为仅输出采样点图层属性值中FID一项,ALL为输出采样点图层属性值中的所有项。
2.3 土壤类型分类标准与属性编码
土壤类型分类标准是土壤类型分布图制图的基础,也是ArcGIS 9.2 的Thiessen多边形工具创建Thiessen多边形所使用的唯一属性。土壤分类标准有多种,应根据土壤类型分布图的应用目的或制图要求选择土壤类型分类标准。在使用ArcGIS 9.2 的Create Thiessen Polygons工具创建Thiessen多边形时,所依赖的属性字段要求必须是数值型,而按土壤类型分类标准确定的土壤类型往往是字符型数据,所以事先必须对所有可能出现的土壤类型进行数值编码,并对土壤采样点分布图层添加相应土壤类型代码属性。这样处理后,在Create Thiessen Polygons工具根据离散采样点进行Thiessen多边形分区时,所依赖的属性字段方能设置成土壤类型的代码。
2.4 聚类分析
由Create Thiessen Polygons工具生成的Thiessen多边形分区图只是每个采样点所影响的子区域范围内的土壤类型图。根据分类标准,相邻Thiessen多边形可能具有相同的土壤类型。因此,需要对各个Thiessen多边形进行聚类分析[13,14],将相同土壤类型的多边形进行整合,以最终得到土壤类型分布图。在ArcGIS 9.2环境下,Thiessen多边形的聚类分析可以通过ArcToolBox中的“Dissolve”工具,选择土壤类型代码作为依据来完成,生成研究区域内土壤类型分布矢量图。该矢量图中不同土壤类型的面积计算比较复杂,而栅格图形能够在其属性表中统计不同土壤类型栅格的数量,从而计算面积比例,最后根据区域总面积计算不同土壤类型的实际面积。因此,在Spatial analysis模块下,使用“Convert Features to Raster”工具将矢量图转化成研究区域内的栅格图形,即土壤类型分布栅格图。该矢量图和栅格图均为区域土壤类型分布图,只是表现形式不同。
2.5 制图流程图
在ArcGIS 9.2环境下,从土壤类型数据采集到完成土壤类型分布图的制图流程见图2。图中实线箭头具有指示流程下一级的作用,虚线箭头表示箭尾项对箭头所指项的参考作用。
3 应用实例
3.1 研究区域概况
沙壕渠灌域地处巴彦淖尔市杭锦后旗陕坝镇北部,地理位置为40°52′～41°00′N,107°05′～107°10′E,是内蒙古河套灌区解放闸灌域内的一子灌域。该灌域总面积52.4 km2,南窄北宽,外形似一狭长的倒三角形[15]。该地区地势平坦,土壤母质为黄河冲积物,且母质含盐,土壤呈碱性,部分属于非盐化土壤,部分为盐化土壤。由于在成土过程中土壤母质的沉积时间、环境和条件不同,土壤呈沙、黏互层的土体构型。这些土体的千变万化造成了灌区具有“一步三换土”[16]的土体特征,土壤类型离散性和复杂性明显。按照中国土壤系统分类方法,该地区土壤属于灌淤土土类,又称为草甸土[17]。
3.2 数据采集
在国家自然科学基金项目(50869006)的支撑下,本应用实例采用的数据来源于2009年11月开展区域土壤水盐动态模拟研究时在沙壕渠灌域上进行的土壤调查采样。
土壤调查中采样点布设,剖面取样,土壤质地、土壤类型和代码的确定依据中国科学院土壤所与水电部土壤队参照前苏联土壤调查技术规定专门为河套灌区开发而制定的土壤调查技术规范,这套技术规范符合河套灌区的特殊水文地质条件和开发要求,在该地区的农业水土研究中一直沿用至今。采样点选用比例尺为1∶10 000的沙壕渠灌域底图按照每平方公里7个的密度均匀布设。共采集土样343个,各采样点均使用GPS定位采集经、纬度坐标。由于沙壕渠灌域范围内土壤属于非盐化和盐化土壤,在采样点垂直方向上分5层取土,分别是0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm、40～60 cm和60～100 cm,每个土样500 g。对土样进行实验室颗粒分析,计算粒径大于或者小于0.01 mm的土壤颗粒百分含量,并根据该技术规范的土壤质地分类标准(表1)判定土壤质地。经分析,沙壕渠灌域内的土壤质地类型有沙壤土、轻壤土和轻黏土。沙壕渠灌域土壤为草甸土土类,土壤类型制图按照采样点垂直剖面上土壤质地的不同确定土壤亚类:当剖面上无黏土出现时,根据出现的土壤质地进行命名;当剖面上有黏土出现时,称黏土为“胶泥”,同时根据黏土出现的深度和厚度不同又分为不同的土壤类型,命名规则见表2。例如,“深位厚层胶泥轻沙壤质土”为采样点土壤垂直剖面上既有沙壤土,又有轻壤土,同时有轻黏土出现,且黏土在深度为60～100 cm的位置开始出现,厚度大于60 cm。采用数据分析表明,沙壕渠灌域内共出现9种土壤亚类,见表3。在GIS环境下进行土壤制图时采用该技术规范规定的土壤代号,草甸土土类的土壤类型代码均以“3”为第一个数码,沙壕渠灌域土壤类型对应的代码见表3。
3.3 制 图
在ArcGIS 9.2环境下,按上述基于GIS和Thiessen多边形的区域土壤类型分布图制图方法,首先由GPS测得的采样点经纬度坐标创建土壤采样点分布图层,按E:＼shahao＼point.shp路径和文件名存盘,并将各采样点按表3对应的土壤类型代码输入属性表,同时根据沙壕渠灌域底图绘制出沙壕渠灌域边界。然后在ArcMap中编写命令行“Create Thiessen Polygons E:＼shahao＼point.shp E:＼shahao＼point_thiessen.shp ALL”绘制Thiessen多边形,其中E:＼shahao＼point_thiessen.shp为Thiessen多边形的存盘路径和文件名。最后依据沙壕渠边界图层,采用ArcToolBox中的Clip工具,对Thiessen多边形进行裁剪,得到沙壕渠灌域的采样点和Thiessen多边形分布图,如图3所示。
对图3中沙壕渠灌域的Thiessen多边形图,采用Dissolve工具对相同的相邻土壤类型泰森多边形聚类,生成沙壕渠灌域土壤类型分布图(矢量图),如图4所示。最后使用Convert Features to Raster工具,将矢量图转化成栅格图,通过栅格数量计算不同土壤类型的面积比例,分别与沙壕渠灌域的控制面积(52.4 km2)相乘得到各种土壤类型的实际面积,如表4。
从图4和表4中可以看出,沙壕渠灌域的土壤类型呈现出“插花状”分布,直观地反映了“一步三换土”的土体特征。其中,全剖面沙壤-砂土的土壤分布最广,面积为21.85 km2,占总面积的41.7%,而薄层间黏轻沙壤质土的分布最少,面积为0.56 km2,仅占总面积的1.1%。图4与1996年巴彦淖尔水利科学研究所针对河套灌区配套建设世界银行贷款项目的水盐监测任务人工绘制的河套灌区解放闸灌域小比例尺区域土壤类型分布图比较,两者所表达的该区域土壤类型分布特征总体相似。由于本次采样点布设较密集,图4更能较好地反映沙壕渠灌域土壤类型分布的实际情况。
4 结 语
(1)基于GIS和Thiessen多边形的区域土壤类型分布图制图方法使区域土壤类型分布图制图建立于定量的理论基础之上,可克服传统制图方法中依赖于制图者对土壤特性变异性的理解及其主观判断确定土壤分布特性和土壤类型边界的缺陷,并可提高制图效率。
(2)Thiessen多边形是依据有限离散控制点对二维平面进行最优分割的一种方法,可最大限度地反映控制点的势力范围或信息,适合于具有相似性或结构性的土壤类型分布平面分割问题。
(3)针对实测土壤剖面采样点数据使用该方法在ArcGIS 9.2环境下绘制了内蒙古河套灌区沙壕渠灌域土壤类型分布图。与含有该区域的解放闸灌域小比尺土壤类型分布图比较表明,两者具有相似土壤类型分布特征。
(4)Thiessen多边形的空间属性只是一个采样控制点的估计,采用该方法获得的区域土壤类型分布图的制图精度与采样控制点的多少有关。采样点布设越密集,所得到的土壤类型分布图越逼近实际情况。在使用该方法时,特别是土壤类型分布离散性和复杂性较大时情况下,若要得到符合实际的土壤类型分布图,应注意加大采样点密度。
摘要：区域土壤类型分布图是土壤水盐运移研究、灌溉工程规划设计、灌溉管理、土壤肥力评估等方面的基础资料,对于农业生产和土地资源利用管理具有重要的实际意义。本文提出了在有限个土壤采样条件下利用GIS技术和Thiessen多边形绘制区域土壤类型分布图的方法,可克服传统制图方法中依赖制图者对土壤变异性的主观理解、判断和手工绘图效率低的缺陷,使土壤类型分布图制图更为科学、高效。应用实例表明,该方法所绘制的区域土壤类型分布图能较好地吻合实际情况。
土壤调查与制图 篇6
1 材料与方法
1.1 材料
2008年10月在连云港市东部城区采集180个土壤样品, 范围涉及到开发区大部、新浦区东北部到沿海区域、连云区南部, 共30 000hm2。
1.2 方法
1.2.1 土壤取样方法。
按照NY/T1121.1-2006 (土壤检测第1部分, 土壤样品的采集、处理和贮存) 标准, 分A (0~20cm) 、B (20~40cm) 、C (40~60cm) 、D (60~100cm) 4个土层采集样品。
1.2.2 土壤pH值测定。
按照NY/T1121.2-2006 (土壤检测第2部分, 土壤pH值测定) 标准测定。
1.2.3 土壤可溶性总盐测定。
按照NY/T1121.16-2006 (土壤检测第16部分, 土壤水溶性盐总量的测定) 的标准测定。
2 结果与分析
2.1 供试土样的pH值
由表1可知, 180个供试土样大部分属弱碱性土壤, pH值8.1~8.5;还有一部分强碱性土壤, pH值8.5~8.7。
2.2 供试土样的含盐量
按照180个供试土样的含盐量 (表1) , 土壤可分为9种类型, 分别为:粘性盐潮土 (含盐量0.06%~0.08%) 、轻盐黄粘土 (含盐量0.128%~0.173%) 、中盐黄粘土 (含盐量0.128%~0.384%) 、重盐黄粘土 (含盐量0.215%~0.628%) 、轻盐灰底黄粘土 (含盐量0.092%~0.243%) 、中盐灰底黄粘土 (含盐量0.093%~0.244%) 、重盐灰底黄粘土 (含盐量0.210%~0.532%) 、轻盐灰腰黄粘土 (含盐量0.069%~0.154%) 、盐碱化砂姜黑土 (含盐量0.093%~0.151%) 。
2.3 分析
粘性盐潮土、轻盐黄粘土、轻盐灰腰黄粘土、盐碱化砂姜黑土占40%, 作物能够正常生长;轻盐灰底黄粘土占10%, 属弱碱性土壤, 抑制作物苗期生长;中盐黄粘土、重盐黄粘土、中盐灰底黄粘土、重盐灰底黄粘土属强碱性土壤, 占到检测面积的45%, 存在严重抑制作物苗期生长或不出苗现象 (见表2) 。
3 讨论
连云港市东部城区土壤盐碱化已成为阻碍当地农业生产的重要因素, 同时制约了城区绿化的进程。目前, 可从以下几个途径加以解决。
3.1 客土改良
常用措施有全面更换种植土、抬高地面、微地形处理、精细整地、深耕晒垡、在高含盐、高地下水地区直接用大坑套袋种植等。所换客土, 全盐含量应该控制在0.15%以内, pH值7.0~8.0之间, 客土除满足盐分、pH值要求外, 还需要是质地疏松、团粒结构良好、具一定肥力且为地层深80cm以上的表层土。目的是给植株创造一个适合生长的小环境, 形成活性淡化土层, 为植物种植打下良好的土壤基础。
3.2 耐盐碱品种的选育
经过长期的自然选择和适应驯化, 一些植被能在盐胁迫环境下生长, 如水稻、棉花、红树、木麻黄等。但盐碱地分布范围广, 土壤条件差异大, 不是所有品种在各种条件下都能生长, 因此就某一盐碱地而言, 如果没有适生的耐盐品种, 就需要引进或培育。
3.2.1 常规选育方法。
传统的选育方法包括选、引、育3种方式。植物幼苗时期的耐盐力较弱, 随着生长, 根系逐渐深远, 茎叶粗壮, 根基耐盐程度也增高, 生长渐趋稳定。
3.2.2 利用基因工程选育耐盐品种。
随着植物耐盐机制研究的不断深入和生物技术的日趋完善, 通过基因工程的技术和手段, 可以使外源耐盐基因在受体植物中表达, 使植物在盐胁迫下生长。
3.2.3 利用突变体选育耐盐碱品种。
利用突变体培育耐盐植物选择植物种子或腋芽作外殖体, 在含盐培养基上培养, 获得经初步盐胁迫锻炼的芽尖或细胞, 在含盐培养基上继续培养, 每一世代盐分浓度逐渐提高, 直至选出高度盐胁迫下表现良好的细胞系, 再经分化培养, 最终获得耐盐植株。
3.3 土壤改良
3.3.1 水利改良模式, 即为农田水利工程改良模式。
水是土壤积盐的因素, 也是脱盐的动力。建立健全水利设施, 实行河、井、沟、渠结合, 排、灌、蓄配套, 进行合理灌排, 调节自然界水分循环, 可洗淋排除土壤中的盐分。
3.3.2 农业改良模式。
(1) 增施有机肥。能提高土壤有机质含量, 改善土壤理化性状, 增强土壤保水能力。 (2) 及时松土, 可减少蒸发, 破除板结, 改善通气, 抑制返盐, 利于种子萌发和根系吸引。 (3) 刮除盐土。在春秋旱季, 将含盐表土刮除、移出耕地, 降低土壤含盐量。 (4) 加大播种量。土壤盐渍化影响出苗率, 可适当加大播种量, 一般比常规量增加10%左右。
3.3.3 生物改良模式。
生物改良盐碱地主要是将种植业与养殖业有机结合, 培肥地力, 从而提高盐碱地 (盐渍化土地、碱化土地) 的经济效益。通过常规灌溉, 不需要任何附加条件和设施, 将土壤盐分控制在植物根系土层以下的土体中。生物改良盐碱地, 灌溉水利用率高, 又利于生态环境的良性循环和永久性建设。种植根系较多、较深的耐盐植物, 土壤盐分在灌水条件, 向下移动较深。
3.3.4 化学改良模式。
主要是施用石膏、钙质化肥以及腐殖酸类改良剂。这种改良模式因土地类型不同施用量也不同, 施用时间长短取决于经验和资金状况。化学改良较为简便易行, 而且降低土壤碱性, 协调和改善盐碱土壤理化性状的功能作用成效良好, 由此成为国内外土壤研究者改良盐碱土的主要研究方向。
参考文献
[1]王志春, 梁正伟.植物耐盐研究概况与展望[J].生态环境, 2003, 12 (1) :106-109.
土壤调查与制图 篇7
1 监测概况
盘锦市境内大洼县的2个村耕地的土壤进行了监测。采样深度为0~20cm的土壤。采用网格布点, 每块地布5个点。共采集15的样品。监测无机类项目8项。
2 评价标准与分级
土壤质量评价执行《土壤环境质量标准》 (GB15618-1995) Ⅲ类标准, 土壤环境质量评价标准值见表1。
单位:mg/kg
3 评价方法及分级
土壤环境质量评价采用单项污染指数法, 其计算公式为:
式中:Pip:土壤中污染物i的单项污染指数;
Ci:调查点位土壤中污染物i的实测浓度;
Sip:污染物i的评价标准值或参考值。
根据Pip的大小, 可将土壤污染程度划分为5级, 土壤环境质量评价分级见表2。
4 结果与讨论
4.1 土壤中的无机类项目分布特征
土壤环境质量调查, 监测无机类项目8项, 并对所获得的数据进行统计处理, 从而掌握土壤环境质量的基本特征以及土壤污染物的分布规律。变异系数范围在8.4~66.1之间, 偏度系数范围在-0.1~1.2之间, 峰态系数范围在1.6~5.0之间。土壤无机物指标监测结果统计见表3。
4.2 土壤中无机指标的评价结果
对盘锦市土壤质量调查样品中镉、汞、砷、铅、铬、铜、锌、镍、锰、硒、钒、钴12项污染因子, 用单项污染指数Pip评价分析, 12项污染指数均小于1, 评价等级均为无污染。土壤无机污染物评价统计见表4。
5 结论与对策
5.1 结论
5.1.1 盘锦市农田土壤环境质量状况良好, 土壤无污染, 环境质量达到Ⅰ级水平。
5.1.2 盘锦市农田土壤重金属污染物含量虽然不超标, 但存在部分区域含量偏高, 土壤重金属污染应引起高度重视, 采取积极有效的措施治理污染。
5.2 对策
5.2.1 利用盘锦地区土壤的偏碱性的特点, 大力推广水稻田的种植面积, 水稻土的氧化还原条件, 可以控制水稻土中重金属的迁移。
5.2.2 增强土壤容量, 提高土壤净化能力
增加土壤有机质和粘粒数量, 可以增加土壤对污染物的容量。分离培育新的微生物品种, 改善微生物土壤环境条件, 增加生物降解能力, 提高土壤净化能力。
5.2.3 严格控制农药、化肥的使用
加强农药生产、销售、使用的管理, 禁止使用高毒、高残留的农药;要因土、因作物适时适量的施肥;要加强生产过程管理, 搞好技术培训, 使农民掌握并遵循安全生产的技术规程, 减少有毒有害物质的残留。
参考文献
[1]国家环境保护总局.全国土壤污染状况调查样品分析测试技术规定[S].2006.
[2]国家环境保护总局, 国家技术监督局.土壤环境质量标准[S].1995.
土壤调查与制图 篇8
1 材料和方法
1.1 果园土壤肥力调查
取各调查果园0～30 cm的土壤样品, 分析测定其有机质含量、pH值、全量N、全量P、全量K、有效N、有效P、有效K、有效B以及交换性Ca、交换性Mg含量。
1.2 芒果树体营养状况调查
每调查点果园每品种随机选取10株树进行采样, 采树冠中上部1年生成熟枝梢顶芽下第2片叶, 东南西北向各采1片叶, 共采40片叶。分析测定叶片N、P、N、Ca、Mg、B等元素的含量。
1.3 芒果园增施有机肥和石灰改良土壤试验
试验于2002～2003年在百色市右江区永乐乡三合村和田东县平马镇平洪村的高接换种第2年的金煌芒和桂热芒82号果园进行, 试验面积分别为3.33 hm2和2 hm2。试验方法:2002年12月清园后, 按每株施腐熟桐麸5 kg加入钙镁磷肥0.5 kg, 在树冠滴水线外侧挖长2 m, 宽、深各30 cm的弧沟施下后覆土。另外, 按每株1 kg生石灰均匀撒施于树冠下的梯田面, 然后, 进行翻土, 使石灰翻入土中。分别于试验前及试验1年后对果园土壤进行采样分析。并观测比较试验前后植株生理性叶焦病发病情况、芒果产量和商品果率。
1.4 叶片营养诊断指导芒果树平衡施肥试验
试验于2002～2003年在百色市右江区三合示范点高接换种第2年的芒果园进行, 供试品种为金煌芒, 供试树30株。施用的化肥有:广西河池氮肥厂生产的尿素、俄罗斯产 (N-P-K:15-15-15) 复合肥、加拿大产氯化钾、贵州产钙镁磷肥, 以及桐麸和石灰。于2002年采果后每株施尿素1000 g、复合肥500 g;修剪后施冬肥:每株施复合肥250 g、氯化钾500 g、钙镁磷肥500 g、桐麸5000 g、石灰1000 g;壮果肥于2003年5月中旬, 每株施复合肥250 g、氯化钾500 g。株施N、P、K纯量分别为550 g、225 g、650 g, N∶P∶K的近似比值:2.44∶1∶2.89。分别于试验前、后观测芒果树叶片营养水平状况及果实产量、商品果率。
2 结果与分析
2.1 土壤养分分析
2002年3月28～30日分别选定百色市右江区的江凤、三合、大和、西北乐以及田阳县的东江、田东县的平洪等6个点的果园采集土壤样品回实验室进行分析测定。从测定结果看 (见表1) , 所调查果园的土壤有机质含量均低于1%, 含氮量0.054%～0.122%, 含磷量0.018%～0.065%, 含钾量0.568%～1.46%, 有效钾含量22.9～71.5 mg / kg, 有效磷含量0.8～12.8 mg / kg, 交换性钙0.432～5.9 Me / 100 g土, 交换性镁0.432～3.46 Me / 100 g土, 有效硼0.224～0.523 mg / kg。可见, 果园土壤肥力均较低, 尤其是有效磷、有效钾、有效硼以及交换性钙、交换性镁含量严重偏低, 而且, 大部分果园土壤pH值小于5.5。
2.2 芒果叶片营养分析
从测定结果看, 大部分调查果园的品种叶片N、Mg、B含量较高, 但K、Ca含量严重偏低, K含量0.187%～0.75%, 其中, 低于0.5%的果园品种占62.5%;Ca含量0.717%～1.88%, 其中, 低于1.5%的果园品种占68.75%。见表2。
2.3 土壤改良试验结果
试验通过耕翻果园土壤, 施桐麸、钙镁磷肥和石灰对改良果园土壤、提高芒果植株的抗性和芒果产量、质量有明显效果 (见表3) 。
由表3可见, 两个不同品种芒果园施用桐麸、钙镁磷肥和石灰后, 土壤pH值分别提高0.08和1.18, 土壤有机质含量分别增加1.005和1.067个百分点;金煌芒生理性叶枯病发病株率由5%下降为1%, 下降4个百分点;试验后的桂热芒82号、金煌芒的平均株产15.1 kg、30.98 kg分别比试验前的13.38 kg、18.57 kg增产12.1%、66.8%;商品果率达86.5%、94.1%分别比试验前的81.3%、74.3%提高5.2和19.8个百分点。
2.4 叶片营养诊断指导芒果树平衡施肥的效应
2.4.1 叶片营养水平得到提高并趋向平衡
试验前芒果叶片氮含量较高, 而磷、钾含量较低, 尤其是钾含量仅为0.187%。试验后, 除氮、镁含量保持相对稳定且处中高水平, 磷、钾含量明显提高, Ca含量则有所降低。与高产树叶片营养指标相比, 试验树叶片营养水平总体还不高, 但各养分间比试验前更趋于平衡 (见表4) 。
注:分析测试工作由农业部亚热带水果蔬菜质量监督检验测试中心承担完成, 下同。
注:高产树的叶片营养指标参照广东农科院土肥所研究结果
2.4.2 增产效果明显, 商品果率提高
试验期间, 芒果平均株产32.88 kg比试验前18.57 kg增产82.4%, 商品果率95%比试验前74.3%提高20.7个百分点 (见表5) 。
3 小结与讨论
调查研究结果, 右江河谷地区芒果园土壤N、P、K含量分别为0.054%～0.122%、0.018%～0.065%、0.568%～1.46%, 与我国南方一般耕作土壤的N、P、K含量0.05%～0.3%、0.04%～0.26%、0.25%～2.5%相比, [2]严重偏低, 有机质含量小于1%, 大部分土壤偏酸, pH值于小5.5, 加上施肥量不足, 树体营养不平衡, 尤其是K、Ca营养严重不足, 影响芒果植株结果和果实质量。
试验结果, 对土壤偏酸性 (pH<5.5) , 有机质含量小于1%的芒果园, 通过增施有机肥和石灰可达到改良土壤、提高土壤保水供肥能力和芒果树的抗逆力, 乃至芒果产量和商品果率的效果。另外, 实行叶片营养诊断指导芒果树平衡施肥, 使得芒果树营养水平提高的同时, 维持营养平衡及生殖生长和营养生长的平衡, 从而实现芒果栽培的高产稳产目的。
参考文献
[1]黄国弟, 陆利群, 周俊岸, 等.低产值芒果园综合治理技术[J].广西热带农业, 2008, 115 (2) :29-30.
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