长三角平原区县域土壤磷素流失风险及其空间不确定性的快速评估

作     者：陈剑 瞿明凯 王燕 万梦雪 黄标 赵永存 CHEN Jian;QU Mingkai;WANG Yan;WAN Mengxue;HUANG Biao;ZHAO Yongcun

作者机构：中国科学院南京土壤研究所土壤环境与污染修复重点实验室南京210008 中国科学院大学北京100049 

出 版 物：《生态学报》 (Acta Ecologica Sinica)

年 卷 期：2019年第39卷第24期

页      面：9131-9142页

核心收录：

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 090301[农学-土壤学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(41771249) 国家科技支撑计划课题(2015BAD06B02-2) 南京土壤研究所“一三五”计划和领域前沿项目(ISSASIP1623) 中国科学院青年创新促进会(2018348) 

主　　题：土壤磷素 稳健地统计学 序贯高斯模拟 流失风险 关键源区 不确定性 

摘      要：磷素是水体富营养化的关键限制因子,其中从农田土壤中流失的磷往往是水体磷素的主要来源。然而,土壤磷素的流失风险不仅与土壤磷素水平直接相关,其他环境因子,如距受纳水体距离、磷肥施用量、地表径流潜力等也强烈影响其流失风险。同时,基于有限样本预测得到的流失风险必然具有一定的空间不确定性。以长三角典型县域金坛区为研究案例,首先结合多个环境因子构建快速磷指数(RPI)评估模型,再利用稳健地统计学方法识别土壤全磷的空间离群值,并利用序贯高斯模型(SGS)模拟土壤全磷可能的空间分布格局,最后将其多个可能的模拟结果及上述主要因子输入到RPI模型,用以快速评估土壤磷素流失风险及其空间不确定性。结果显示,金坛区土壤磷素流失的高风险区和土壤全磷高值区分布格局在研究区北部、中部具有一定的相似性,而在中西部的旱地区两者出现差异性。高风险区主要沿着河流呈现条带状及斑块状分布,较高及以上风险区(快速磷指数值大于0.93)的面积占金坛区面积的65.88%。概率阈值分别设定为0.50、0.75、0.85、0.95时,其超标面积占金坛区总面积分别达到16.71%、5.74%、2.84%、1.04%。引入多个相关环境因子并结合经稳健处理的SGS进行流失风险指数的空间模拟和不确定性评估,可以快速评估区域农田土壤磷素流失风险及不确定性,进而为区域土壤磷素调控提供必要的空间决策支持。