《热带地区土壤农艺适宜性评价和绘图的方法学方法:班布托火山地块(喀麦隆西部)和博基托区(喀麦隆中部)的案例研究》期刊简介
热带地区土壤农艺适宜性评价和绘图的方法学方法:班布托火山地块(喀麦隆西部)和博基托区(喀麦隆中部)的案例研究
抽象
农业的主要支柱是土壤,因为它既是植物必需养分的支持,也是植物必需养分的储存库。它为人类提供的食物功能只有在平衡的情况下才能完全实现。因此,世界可持续农业的发展必然需要了解土壤。对农艺适宜性的评价包括确定其长期维持农业生产力的内在能力。在农业土地评估领域进行了许多研究,但热带地区所用方法的适用性要求作出并非总是显而易见的调整。我们提出的农艺适宜性评估(AA)新方法在喀麦隆(中非)在两个不同的农业生态区选择的两个试点地点设计和测试。这些地点是在黄色铁质土壤上发育的Bokito的双峰森林,以及Bambouto火山地块的高地,其土壤学变化很大,从红色铁质土壤到安迪克铁质土壤和安多溶胶。该方法价格低廉,基于四个固有土壤参数的组合,即酸度(pH)、有效水储备(RU)、阳离子交换能力(CEC)和可侵蚀性(K);根据公式:AA = pH × RU × CEC × K。测量单位是?当量小时每兆焦耳每毫米(eq.hr。美杰-1毫米-1) ?.结果表明:Bokito黄铁质土的农艺适宜性在0.00—10.53 eq.hr 之间变化;美杰-1毫米-1.在班布托的火山地块上,农艺能力从0.00到15.70 eq.hr 不等。美杰-1毫米-1在地块下部的红色铁质土壤上,从15.70到41.84 eq.hr。美杰-1毫米-1在地块中部的安迪克铁质土壤上,达到108.85 eq.hr。美杰-1毫米-1在地块顶部部分的安多索尔上。这项工作一方面可以更好地分配农业用地,从而参与撒哈拉以南非洲第二代农业的发展;另一方面,这项工作可以更好地分配农业用地,从而参与撒哈拉以南非洲第二代农业的发展。另一方面,有助于更精确地确定维持土壤平衡所需的肥料的质量和数量。控制化肥的使用将有助于大幅减少农产品中所含化学元素的数量,限制水和土壤污染,从而更好地保护人类健康。
作者摘要
与农业有关的活动为非洲约60%的人口提供了生计。在喀麦隆,农业部门是主要雇主,占就业人口的62%。然而,很明显,农业产量几十年来一直停滞不前,近年来土壤生产力呈下降趋势。喀麦隆的目标是转向第二代农业,这需要对该国土壤的农艺能力进行准确估计和大规模绘图。我们提出的新方法快速、可靠且价格低廉。它只考虑了四个固有的土壤参数,并且具有确定给定土壤农艺能力的数值的优点。简而言之,它能够进行土壤健康检查,从而可以精确识别其质量和缺陷。这一功能有助于大幅减少化肥的使用量,从而限制水和土壤污染,并有效促进应对气候变化的有害影响。
数字
Fig 10图1图2图3Table 1Table 2Fig 4Table 3Fig 5Table 4Table 5Fig 6Table 6Fig 7Fig 8Fig 9Fig 10图1图2图3
引文: Olivier L, Ouafo MR, Ndjigui P, Bitom D, Mfoumbeng MP (2023) 热带地区土壤农艺适宜性评估和测绘的方法学方法:班布托火山地块(喀麦隆西部)和博基托区(喀麦隆中部)的案例研究。PLOS 持续变换 2(7): e0000067. https://doi.org/10.1371/journal.pstr.0000067
编辑 器: 塞姆拉·本泽尔,土耳其加齐大学
收到: 1月 2022, 15;接受: 2023月 13, 2023;发表: <>月 <>, <>
版权: ? 2023 奥利维尔等人。这是一篇根据知识共享署名许可条款分发的开放获取文章,该许可允许在任何媒体上不受限制地使用、分发和复制,前提是注明原作者和来源。
数据可用性: 存储库名称:门德利数据 数据标识号:第 43 卷 直接指向数据的 URL:https://www.sciencedirect.com/journal/data-in-brief/vol/43/suppl/C
资金: 作者没有为这项工作获得具体资金。
竞争利益: 提交人声明不存在相互竞争的利益。
1. 简介
2年,近37.2020亿人无法获得足够的食物,同年全球共有768.264亿营养不良人口,撒哈拉以南非洲地区有2.1亿人[25]。这一数字在一年内显著增加了2万人,因为2019年撒哈拉以南非洲有239.1亿人因食物不足而受到影响[2]。为了扭转这一趋势,可持续发展目标(SDG 4)关于“零饥饿”的具体目标2.40呼吁逐步改善土壤质量。最近一份关于世界土壤资源状况的报告表明,2%的非洲土壤中度至重度退化[3]。然而,由于贫瘠和边缘土地的耕种,该次区域的农业生产在过去三十年中略有增加[<>]。因此,农业面积的扩大是以牺牲自然植被为代价的,这进一步加剧了气候变化的不利影响。因此,必须确定撒哈拉以南非洲地区土壤的价值,以便更好地指导可持续土地管理政策,这对非洲的粮食安全至关重要。
在撒哈拉以南非洲地区开展了许多关于土壤质量评估和农业生产力提高的研究[4-11]。结果应该更新和叠加,以准确反映使农业部门成为发展的真正杠杆所需的努力,农业部门雇用了非洲60%以上的活跃人口[2]。土壤信息的更新更加重要,因为它们对农业感兴趣的特性,如pH值,有机质含量等,随着时间的推移而逐渐变化[12]。结果的叠加将提供大面积的连贯、连续和大规模的农业信息。不幸的是,这些结果的一致性非常困难,因为所使用的方法大多是在不同的环境中开发的,并且种类繁多。其直接后果是,撒哈拉以南非洲可用的大比例尺土地适宜性地图非常不完整[7,8,13];而那些覆盖大面积的都是非常小的。
尽管如此,由于缺乏更好的办法,这种不可靠的农业信息仍然被用作指导撒哈拉以南非洲大规模农业项目的决策者的基础,自然,该次区域各国在有效过渡到第二代农业方面仍然遇到实际困难。
为了概述这一关键问题的解决方案,我们在本文中提出了一种新的,简单且廉价的方法,该方法在喀麦隆(中非)设计和测试,用于农艺适宜性评估(AA)。它考虑了四个固有土壤参数。首先是土壤酸度(pH),它定义了土壤支持植物生长的能力。第二个参数是有用水储备(RU),它决定了土壤为植物提供水分的能力。第三个参数是阳离子交换能力(CEC),它决定了土壤为植物提供数量和质量养分的能力,第四个参数是侵蚀性(K),它决定了土壤保存其储藏室的能力。公式建立如下:AA = pH × RU × CEC × K [14]。它以?等效小时每兆焦耳每毫米(eq.小时。美杰-1毫米-1) ?.
该公式还具有一个优点,即农艺适宜性可以很容易地在地理信息系统中空间化,从而确保土壤特征的协调。它已在喀麦隆的两个农业生态区成功进行了测试。第一个试验场是“双峰森林”农业生态区的Bokito区[15],第二个试验场是“高地”农业生态区的班布托火山地块[15]。这种方法方法可以在撒哈拉以南非洲的农业领域做出更快、更可靠和更相关的决策。此外,除了进行土壤健康检查外,它还允许在缺乏的情况下精确检测要校正的参数的性质以及使土壤恢复平衡所需的修正类型,从而限制水和土壤污染并更好地保护人类健康[16]。
2. 材料和方法
2.1. 文献综述
第二次世界大战后,喀麦隆开始了对土壤的研究[17],描述了土壤并检查了土壤的农业潜力。随后,制作了不同比例的土壤图[18,19]。大多数关于土地评估的研究都是根据粮农组织的参数方法进行的[20,21]。考虑的标准是气候、地形、土壤湿度状况、土壤物理条件、化学肥力、盐度......[22-24]因此,土壤单位的定义应尽可能与评价所设想的用途相对应。然而,该模型使用大量参数,专家通常必须使用个人判断来修改和调整方法以适应情况[25]。
2.2. 实验地点的位置
喀麦隆位于中非的几内亚湾。它的纬度非常宽阔,通向大西洋。它西部与尼日利亚接壤,北部与乍得接壤,东部与中非共和国接壤,南部与刚果、加蓬和赤道几内亚接壤。
喀麦隆的特点是有五个农业生态区,具有不同的形态、气候、植物地理和土壤条件。这些区域是覆盖165,770公里的双峰森林区2在东部,单峰森林区覆盖45,658公里2在沿海地区,高原地区覆盖31,192公里2在西部,高热带草原区覆盖123,077公里2在中部和苏丹 - 萨赫勒地区,覆盖100,353公里2在北部[16]。为了测试方程的功能,在两个农业生态区选择了试点地点,即Bokito站点和Bambouto火山地块站点。
Bokito遗址属于一个名为“双峰森林”的农业生态区。它位于北纬4°20'和4°40'之间,东经11°00'和11°20'之间“图1”。
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图1. 博基托研究地点的位置和形态。
https://doi.org/10.1371/journal.pstr.0000067.g001
占地面积1115公里2,博基托区属于姆巴姆和伊努布省,位于森林和稀树草原之间的接触区。它的特点是赤道以下的几内亚气候,四季分明:两个旱季(26月中旬至23月中旬和4月中旬至1677月中旬)和两个雨季(27月中旬至28月中旬和<>月至<>月中旬)。Bokito区的特点是其西部存在平原,高原和一些树木繁茂的山丘,南部与两条河流Mbam和Sanaga接壤[<>]。年平均气温<>.<>°C,年降雨量<>毫米[<>]。土壤为黄色铁质体,在山谷和崩积区具有水形土壤[<>]。
班布托火山地块遗址属于一个称为“高地”的农业生态区。它位于北纬5°25'和5°45'之间,东经10°00'和10°15'之间“图2”。
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图2. 班布托火山地块遗址的位置和形态。
图片说明:Roose E, Duchaufour H, De Noni G. Lutte antiérosive: Réhabilitation des sols tropicaux et protection contre les pluies exceptionnelles.马赛:税务局版。2012;http://books.openedition.org/irdedition/12419。国际标准书号: 9782709922753.DOI:10.4000/.
https://doi.org/10.1371/journal.pstr.0000067.g002
班布托火山地块占地800公里。2.该地块呈现四个具有不同形态,气候,植物地理和土壤条件的区域:它是山顶部分向西马蹄形的塌陷破火山口开口,海拔在2000至2740米之间的高地带,海拔在1600至2000米之间的中等地带和1600米以下的低区。
火山口的特点是非常不均匀的浮雕,非常凉爽(平均10°C)和多雾的气候[29],降雨量非常高(每年4000毫米的水)。植被由草原,灌木层的nebeldwald和密集的点滴过渡湿润森林组成[29]。土壤是安多溶质的[30]。高区具有相同的特征,降雨量相对较低(平均每年2,500毫米水)[31]。中部地区为丘陵地貌,气候凉爽湿润(约18°C),年平均降雨量为1690毫米[29]。土壤是铁质和质的[32]。低区有丘陵浮雕。气候炎热潮湿(平均23.5°C),年降雨量为1750毫米。土壤是红色铁质[30]。
2.3. 数据收集
2.3.1. 底图源和元数据。
基础数据是在 ArcGIS 10.2 (ESRI) 中创建的,这些数据是通过手动扫描提取的数据,这些数据是在喀麦隆 1:200,000 比例尺地形底图的 1 张马赛克和喀麦隆 50:000,1963 比例的地形图的总共 1965 张纸上提取的。这些地形图是从喀麦隆国家制图研究所获得的。它们是根据 1976 年拍摄的垂直航空摄影报道制作的,于 <> 年出版,并于 <> 年重新发行。提取的信息包括等值线、行政边界、研究地点边界、道路网络、水文网络和地点名称。
为了提取中部、西部、西北和西南地区的行政边界,使用了比例尺为1:200 000的地形底图:NB-32-XXIII(埃德亚)、NB-32-VII(林特)、NB-33-XIX(阿科诺林加)、NB-33-XII(洋子)、NA-32-VI(巴菲亚)、NB-32-V(恩迪基尼梅基)、NB-32-XXIV(雅温得)和NB-33-I(南加-埃博科)、布埃亚杜阿拉(NB-32-VI)、蒂巴蒂(NB-32-XIX)、登登(NB-33-XIX)、贝尔图阿(NB-33-II)、班约(NB-32-XVIII)、NB-32-XI(巴富萨姆)、NB-32-X(曼菲), 使用了NB-32-XVI(Akwaya)和NB-32-XVII(Nkambé)。
Bokito站点的边界,道路网络,水文网络和该站点的位置名称是通过在NB-32-VI-3b,NB-32-VI-3a,NB-32-VI-1d,NB-32-VI-1c的部分上以1:50 000的比例进行手动数字化来提取的。
班布托火山地块遗址的边界与名为NB-1-XI-50a的000:32,3比例地形图的边界相对应。因此,道路网络、水文网络和班布托火山地块遗址的地点名称是通过对该表的手动数字化来提取的。
两个研究地点的数字地形模型是在对相应的1:50,000比例地形图上的等高线进行手动数字化后制作的。
2.3.2. 在球场上。
在野外,预定义的铺垫是用砍刀手动打开的。然后用手动螺旋爱德曼土壤螺旋钻?7cm混合土钻孔。手工挖掘深度从1.5到2米不等的土坑,并沿着冷却的墙壁仔细描述剖面。
使用 Garmin 73 GPS 导航设备对铺设点、螺旋钻点和土壤坑的地理坐标进行了调查。在土壤坑中,用卷尺测量地平线的厚度,使用孟塞尔土壤颜色表[33]确定地平线的颜色,并使用“用于估计粗元素比例的视觉辅助工具”确定原位粗元素的比例[34]。从0至30厘米深的墙壁上收集样品,并储存在先前标记的塑料袋中。
因此,在Bokito现场,打开了50个铺井,钻了681个钻孔,挖了66个土坑,收集了66个扰动样品。在班布托火山地块遗址,打开了45个堤坝,钻了321个孔,挖了25个土坑,收集了25个扰动样品。
因此,对Bambouto地点的25个样品进行了粒度和化学分析。在Bokito现场,对66个样品进行了粒度分析,对23个样品进行了化学分析。23个样本的选择是基于ArGIS 10.1软件“图3”制作的纹理图。
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图3. 博基托遗址的纹理分布图。
https://doi.org/10.1371/journal.pstr.0000067.g003
2.3.3. 在实验室。
粒度测定在雅温得1大学土壤科学实验室进行。用六偏磷酸钠分散后,通过罗宾逊移液管法测定粒径。
化学分析在雅温得国际热带农业研究所(IITA)的土壤实验室进行。
有机碳(OC)采用Walkey和Black的方法测定,经重铬酸钾和浓硫酸氧化矿化后。在蒸煮器中氧化矿化后用硫酸测量总氮。用pH计在1/2.5的土壤/水混合物上测量pH水(表1和表2)。
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表 1. 博基托土壤的理化特征.
https://doi.org/10.1371/journal.pstr.0000067.t001
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表 2. 班布托火山地块土壤的物理化学特征。
https://doi.org/10.1371/journal.pstr.0000067.t002
2.4. 土壤农艺适宜性评价
农艺适宜性使用以下公式计算:AA = pH × RU × CEC × K。
pH值是无单位的。有效水储量 (RU) 以毫米/厘米土壤 (mm.cm 表示-1土壤)。阳离子交换容量(CEC)以每100克土壤的毫当量表示()。土壤可蚀性系数 (K) 以吨小时/兆焦耳/毫米 (t.hr) 表示。美杰-1毫米-1).农艺适宜性(AA)以?当量小时/兆焦耳每毫米(eq.hr。美杰-1毫米-1).
2.4.1. 酸度(pH)。
在 ArcGIS 10.1 (ESRI) 软件中使用普通克里金法对 pH 图进行空间化。
2.4.2. 有用水储备 (RU)。
有用土壤水储量(RU)使用公式[35]计算:其中,RU:有用储备水表示,单位为毫米;H:以厘米表示的厚度;TE:由纹理类确定的纹理指数;EG:以百分比表示的粗元素。有效水储量以毫米/厘米土壤 (mm.cm-1土壤)。该操作是在 ArcGIS 10.1 (ESRI) 软件中的“栅格计算器”下进行的,并且该参数的空间化是在同一软件中通过普通克里金法完成的。
对于土壤厚度,使用胶带沿剖面测量以厘米(cm)表示的腐殖质地层(H)的深度。
为了确定土壤质地,将每个样品的粘土、沙子和淤泥含量绘制在相应的轴上。对于每个百分比值,将绘制一条平行于前一个轴的直线。纹理在三条线的交点处读取。为了确定纹理指数,通过将粘土、沙子和淤泥含量投影到 USDA 纹理图“图 4A”和“图 4C”中来确定每个样品的纹理。
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图 4.
一个。美国农业部博基托土壤纹理图。二.Bouma和Van Lanen的Bokito土壤纹理图。C.美国农业部班布托火山地块土壤纹理图。D. Bouma和Van Lanen的班布托火山地块土壤纹理图。
https://doi.org/10.1371/journal.pstr.0000067.g004
然后,在获得的纹理类别与从表面地平线的纹理指数因子表中读取纹理指数(TE)之间建立对应关系(表3)。
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表 3. 地平线(TE)的纹理指数因子[36]。
https://doi.org/10.1371/journal.pstr.0000067.t003
粗元素(EG)的比例以百分比(%)表示,通过使用视觉辅助工具估计粗元素的比例来确定坑壁[34]“图5”。该方法包括根据估计网格对土壤硬度进行目视评估。这些网格主要用于作物剖面研究。
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图5. 用于估计粗元素比例的视觉辅助工具。
标题来源:孟塞尔。孟塞尔土壤颜色图表与真正的孟塞尔色卡。修订版,佛罗里达。2009.
https://doi.org/10.1371/journal.pstr.0000067.g005
2.4.3. 阳离子交换容量 (CEC)。
阳离子交换容量 (CEC) 地图在软件 ArcGIS 10.1 (ESRI) 中使用普通克里金法进行空间化。CEC 以每 100 g 土壤的毫当量表示 ()。
2.4.4. 可侵蚀性 (K)。
土壤可蚀性系数(K)根据公式[37]计算:
1000 × K = 2.8 × 10?4(12 \u<> %MO) × M1.4+ 3.25(S \u2 2) + 5.3(P \u100 <>) 其中,MO:有机物百分比;M = (%沙子 + %淤泥) × (<> \u<> %粘土), 土壤结构上的 S: 代码;P:渗透能力。土壤可蚀性系数以吨小时/兆焦耳/毫米(t.hr)表示。美杰-1毫米-1).此参数的空间化是通过 ArcGIS 10.1 (ESRI) 软件中的普通克里金法完成的。
为了确定土壤结构,通过将粘土,沙子和淤泥内容物投影到纹理图中来确定每个样品的质地[38]“图4B”和“图4D”。
然后,在获得的纹理类与土壤结构代码的含义之间建立对应关系(表4)。
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表 4. 土壤结构代码的含义。
https://doi.org/10.1371/journal.pstr.0000067.t004
土壤渗透性是根据渗透性代码中表示的粘土和沙子的比例来确定的(表5)。
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表 5. 渗透率代码的含义(P)。
https://doi.org/10.1371/journal.pstr.0000067.t005
方法论方法总结在“图6”中。
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图6. 评估和绘制土壤农艺适宜性的方法。
https://doi.org/10.1371/journal.pstr.0000067.g006
3. 结果
3.1. 数据的统计分析
对统计数据的解释(表6)证明了Bokito站点和Bambouto地块的数据的一致性和非分散性。
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表 6. 统计数据。
https://doi.org/10.1371/journal.pstr.0000067.t006
3.2. 土壤的性质
在博基托,代表四种土壤类型。上游丘陵为贫瘠黄色铁质土,中部为Meduim不饱和黄色铁质土,下部为弱不饱和黄色铁质土,下游为水力化质土“图7”。
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图 7. 博基托研究地点的土壤学地图。
https://doi.org/10.1371/journal.pstr.0000067.g007
在班布托的火山地块中,代表六个土壤单位。火山口和上游山丘上部区域的岩溶胶,缓坡上部区域的岩溶胶,中区的安德基铁质土,下部区域的铁质土和岩土,山谷中的水形土“图8”。
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图8. 班布托火山地块的土壤学地图。
图片来源:Tematio P, Kengni L, Bitom D, Hodson ME, Fopoussi JC, Leumbe O et al.土壤及其在中非西喀麦隆高地班布托火山山上的分布。非洲地球科学杂志,2004;39(3), 447–457.http://10.1016/j.jafrearsci.2004.07.020。
https://doi.org/10.1371/journal.pstr.0000067.g008
3.3. 土壤农艺适宜性的评估和绘图
在Bokito地点,土壤呈酸性至中度酸性(5.0="">
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图 9.
A.博基托研究地点的pH图。二.博基托研究地点的有用水储备图。C.Bokito研究地点的阳离子交换容量图。D.博基托研究地点的可侵蚀性图。E.博基托研究地点的农艺适宜性图。
https://doi.org/10.1371/journal.pstr.0000067.g009
在班布托火山地块中,下层铁质土壤的pH值为酸性(pH<5.5),安多溶胶(5.8="">
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图 10.
A.班布托火山地块遗址的pH图。二.班布托火山地块遗址的有用水储备图。三.班布托火山地块遗址的阳离子交换容量图。D.班布托火山地块遗址的可侵蚀性图。E.班布托火山地块遗址的农艺适宜性图。
https://doi.org/10.1371/journal.pstr.0000067.g010
对所研究土壤性质的分析表明,班布托火山地块中上部具有雄溶质特征的土壤总体上比班布托地块下部的红色铁质土和博基托遗址的黄色铁质土具有更好的内在特性。班布托火山地块的铁质土壤比博基托遗址的铁质土壤酸性略高。相反,班布托红色铁质土壤的有用水储量远高于博基托的黄色铁质土壤。
因此,前Bokito遗址土壤的农艺能力从0.00到10.53 eq.hr 不等。美杰-1毫米-1而在班布托地块上,它的变化从0.00到108.85 eq.hr。美杰-1毫米-1.
在Bokito遗址,农艺能力图显示,Bokito的缓和不饱和黄色铁质土壤具有相对较好的(AA = ]5.9,10.53]eq.hr。美杰-1毫米-1) 到好 (AA = ]2.1, 5.9] eq.hr。美杰-1毫米-1)农艺适用性。贫瘠黄铁质土具有相对平均的农艺适宜性(AA = ]0.4, 2.1] eq.hr。美杰-1毫米-1),弱去饱和黄色铁质土的农艺适宜性相对较低(AA = ]0, 0.4] eq.hr。美杰-1毫米-1).
在班布托火山山,空间化蒙特雷克安多索尔相对非常好(AA = ]74.37,108.85]eq.hr。美杰-1毫米-1) 到好 (AA = ]41.84, 74.37] eq.hr。美杰-1毫米-1)农艺适用性。安晶铁质土具有相对平均的农艺适宜性(AA = ]15.7, 41.84] eq.hr。美杰-1毫米-1)和铁质土壤的农艺适宜性相对较低。(AA = ]0, 15.7] eq.hr。美杰-1毫米-1).
为了验证结果,进行了实地访问,将制作的地图与两个地点的实际情况进行比较。因此,在Bokito地点,邦甘达地区是Mbam和Inoubou部门的主要农业中心,农艺适应性高的地区集中在该地区。种植的主要作物是车前草、花生、马卡博、可可、菠萝和柑橘。在班布托火山地块中,中上区是西喀麦隆地区的主要食物和商品花园盆地之一。种植的主要作物是土豆、西红柿、胡萝卜、辣椒、洋葱、大蒜和卷心菜。在较低地区,主要作物是芋头和马卡博,青豆,玉米和咖啡[39]。
4. 讨论
4.1. 方法的合理性
农艺适宜性取决于土壤质量,土壤质量与物理性质和化学性质定义的土壤丰富度有关[4,12,40]。为了评估农业用地的适宜性和潜力,美国农业部[41]和粮农组织[41]制定了考虑内在和外在土壤因素的方法论方法,结果是定性的。土壤内在因素随时间变化,可以修正[16,42,43],而土壤外在因素基本上是不变的[5,34]。定性研究的结果验证也比定量研究的结果验证更复杂[44-47]。我们提出的新的农艺适宜性评估方法是一种乘法函数,侧重于内在土壤因子。它仅集成了四个已证明对土壤表征和植物生长具有重要意义的参数[10,11,48-50],结果以定性和定量方式表达。
4.2. 输入参数的选择
4.2.1. 氢势 (pH)。
土壤pH值是肥力的决定性因素,它控制着微生物的活动、养分可用性和植物吸收它们的能力[9,51,52]。它还提供了有关毒性风险的信息[53]。因此,作物的最佳土壤pH值在5.5-8之间[54-57]。Bokito遗址的黄色铁质土壤的pH值从5到6.90不等,Bambouto地块下部的红色铁质土壤的pH值从4.9到5.7不等。它在班布托地块山顶部分的安多溶胶处达到6.2。
因此,班布托地块的红色铁质土壤的pH值低于植物生长的最佳阈值。
4.2.2. 有用的水储备 (RU)。
储存在土壤中的水被用作全球90%农业生产的来源[40]。一些作者强调了有用水储备在植物生长中的重要性[39,49,58,59]。在Bokito矿址,黄色铁质土的有用水储量从0.01至0.23毫米/厘米不等,而在班布托火山地块中,上层区域的安多溶胶的有用水储量从0.55毫米/厘米到下层红色铁质土的1.45毫米/厘米不等。这些结果与喀麦隆南部铁质土壤[59]和山区安多溶胶[60-62]的结果一致。
总之,Bambouto火山地块的红色铁质土壤具有令人满意的水力特性,因为1至1.4mm/cm土壤的有用水储备可以显着补偿气候突发事件[60]。
4.2.3. 阳离子交换容量 (CEC)。
阳离子交换能力表示土壤的潜在肥力,因为它是养分的储存库。[63]. 在Bokito遗址的黄色铁质土壤上,CEC从2.93到21.90不等,在Bambouto地块遗址下部的红色铁质土壤上从10到27不等。然而,它在班布托地块高区的安多索尔上达到 42。已经确定CEC随着有机质的增加而增加[39,58,64],这在研究地点得到了验证,其中Bokito黄色铁质土壤中的有机质率上限为5.65%,Bambouto地块的红色铁质土壤中的有机质率上限为8%,而Bambouto地块的andosols达到20.0%。
综上所述,博基托的黄色铁质土和班布托火山地块的红色铁质土具有相当的阳离子交换能力。CEC在班布托地块中高区的安多索土壤上显着增加。
4.2.4.土壤侵蚀性 (K)。
可侵蚀性定义了土壤对侵蚀的敏感性因素。在铁质土壤中,可侵蚀性从0.01到0.30 MJ不等-1毫米-1HR. [65]。这些结果与在Bokito的黄色铁质土壤上获得的结果一致,其中侵蚀性从0.01到0.17 MJ不等-1毫米-1hr 和 Bambouto 地块下部区域的红色铁质土壤,其变化范围为 0.05 à 0.28 MJ-1毫米-1虚拟现实技术然而,[39]规定,在最脆弱的土壤(淤泥)上,侵蚀率可以达到0.7。然而,侵蚀率达到0.6 MJ-1毫米-1关于班布托地块高地带的典型安多溶胶[39],指出在最脆弱的土壤上,侵蚀可以达到0.7。这里再次如此,因为班布托地块上部的安多溶胶的侵蚀率为0.6。
综上所述,博基托黄铁质土和班布托火山地块红土的可侵蚀性相当。它在班布托地块中高区的安多索土壤上显着增加。
4.2.5. 农艺适宜性 (AA)。
热带地区[66]已细分为高原景观(海拔500和800米),其顶部是高原(800至1800-2000米)和山地块(海拔>2000米)[67]。从土壤学的角度来看,高原(Bokito遗址)和高原(Bambouto地块遗址)的特点是非常厚的土壤,黄色,红色或紫色[67,68],在1600 m以上出现含腐殖质的安多索层[32]。山体是安多索尔的领域[30,67]。
农艺适宜性从0.00 à 10.53(eq.hr 不等。美杰-1毫米-1) 在博基托遗址,从 0.00 到 108.85 (eq.hr.美杰-1毫米-1)在班布托地块。这种差异与土壤的性质有关,在Bokito地点是黄色铁质体,而在Bambouto地块中,它们在下部是红色铁质体,在中间部分是Andic ferralitic,在上部是Andosolic。事实上,铁质土壤的养分保留能力很低[68,69],而热带安多溶胶土壤非常肥沃[7,11,31,32,60,70]。
此外,班布托红色铁质土壤的农艺适宜性(0.00至15,7 eq.hr。美杰-1毫米-1)大于Bokito站点的黄色铁质土(0.00 à 10.53 eq.hr。美杰-1毫米-1).这种差异可以通过以下事实来解释:这些土壤在化学上具有可比性[71],但从物理上讲,红色铁质土壤明显优于黄色铁质土壤[72,73]。
5. 结论
由于超过60%的劳动人口依靠农业部门生存,撒哈拉以南非洲的土地评估是发展可持续农业的核心问题。世界上已经开发了许多评估土壤文化适宜性的方法,但它们对热带环境的适应并不总是显而易见的。在这项研究中,我们提出了一种简单,廉价和相关的方法,用于评估土壤的农艺适宜性,该方法已在喀麦隆的两个农业生态区设计和测试。选择用于测试方程功能的地点是被称为“双峰森林”的农业生态区的Bokito地点和被称为“高地”的农业生态区的班布托火山地块遗址。本次评估考虑了四个固有土壤参数:pH值、有效水储量、阳离子交换能力和可侵蚀性。在Bokito站点,土壤是黄色的铁质。在Bambouto地块上,下部的特征是存在红色铁质土壤,中部是存在安晶铁质土壤,上部是安多溶胶域。总体而言,Bokito地点土壤的农艺适宜性从0.00到10.53 eq.hr 不等。美杰-1毫米-1而在班布托地块上,它的变化从0.00到108.85 eq.hr。美杰-1毫米-1.这是因为在班布托地块山顶部分的火山物质上形成的热带安多溶胶非常肥沃。事实上,班布托地块下部的红色铁质土壤具有在0.00至15.7 eq.hr 之间变化的农艺能力。美杰-1毫米-1.这些在火山材料上发育的红色铁质土壤的酸性pH值和低阳离子交换能力降低了其农业适宜性。然而,班布托地块红色铁质土壤的农艺适宜性高于博基托的黄色铁质土壤。这种差异可以通过以下事实来解释:这两种土壤在化学上具有可比性,但在物理上,红色铁质土壤明显优于黄色铁质土壤。这项研究应在喀麦隆其他三个农业生态区继续进行,以便更好地了解热带土壤的农艺适宜性。
引用
1米粮农组织。国际贸易与国家农业粮食体系韧性。粮食及农业组织农业发展经济学政策简报,罗马,2021年;41页. https://doi.org/10.4060/cb7662en
2米粮农组织。利用系统促进农村包容性转型。粮食和农业状况。联合国粮食及农业组织,罗马,2017;160。
3米粮农组织。社会保护和农业:打破农村贫困的循环。粮食和农业状况。联合国粮食及农业组织,罗马,2015年;151.
4米奥古斯特 M, 阿曼德 D, 劳伦 T. Classement des sols selon leurs possibilités d'utilisation agricole.魁北克地理学杂志,1964年;8(16), 231–239.
查看文章谷歌学术搜索
5米穆勒太平绅士。喀麦隆西部文化能力、概念、建立和利用能力。多重。雅温得,1974年;90.
查看文章谷歌学术搜索
6米Van RE, Boukong A. 喀麦隆南部罗布斯塔咖啡(皮埃尔咖啡)对有利地区的贡献。热带文化,1989年;7 (1), 3–9.
查看文章谷歌学术搜索
7米桑切斯PA,棕榈CA,Boul SW.肥力能力分类:帮助评估热带土壤质量的工具。地皮;2003;114, 157–185.
查看文章谷歌学术搜索
8米Louhoungou C, Mabiala C E. 塞内加尔东方和高级卡萨芒斯农艺价值研究。《东方秘鲁税务局-UCAD方案》,IRD版,2001年;34.
查看文章谷歌学术搜索
9米Ngo-Mbogba M,Yemefack M,Nyeck B.评估喀麦隆南部转移农业中不同土地覆盖类型的土壤质量。土壤耕作研究, 2015;15, 124–131.
查看文章谷歌学术搜索
10米Olatondji C, Coovi T, Joseph O. Modélisation spatiale et évalue, Bénin.国际生物学与化学科学杂志,2018;12(1), 253–265.
查看文章谷歌学术搜索
11米恩格梅齐 C, 特马蒂奥 P, 叶梅法克 M, 措苏 D, 西拉察 TB.喀麦隆西南部汤贝尔地区主要土壤群土壤质量和土壤肥力状况赫利永,2020 年;6(2),https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2020.e03432 pmid:32140582
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
12米Pittarello M,Chiarini F,Menta C,Furlan L,Carletti P.意大利东北部通过保护性农业改变土壤质量。农业, 2022;12, 1007.https://doi.org/10.3390/agriculture12071007
查看文章谷歌学术搜索
13米鲍尔E.美国农业的产出,投入和生产力测量,1948-79。美国农业经济学杂志, 1985;67(3), 476–486.
查看文章谷歌学术搜索
14米Leumbe O,Ouafo MR,Ndjigui P.喀麦隆森林稀树草原过渡区土壤的农艺适宜性:中部地区Bokito区的案例研究。环境。科学论文集, 2022;16, 38.https://doi.org/10.3390/environsciproc2022016038
查看文章谷歌学术搜索
15米恩戈姆 E,恩乔吉 TE,恩孔霍 RN,伊亚巴诺 AH,莱旺 P,米亚罗 L III.喀麦隆的诊断。Feintrenie L et Levang P版, 2014, 56.
16米张鑫, 戴维森·A Mauzerall DL, Searchinger TD, Dumas P, Shen Y. 管理氮促进可持续发展.自然, 2015;528, 51–59.https://doi.org/10.1038/nature15743 pmid:26595273
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
17米波特雷斯·Agron.Trop.,1948年;3(4), 157–173.
查看文章谷歌学术搜索
18米Segalen P. Les sols de la Vallée du Noun.哎呀。奥斯托姆·塞尔。佩多尔,1967年;3, 287–349.19.巴贝里J,瓦莱里M.注意解释。文化与能力:丰班-德昌。3d et 4c à 1/50.000ème.1970年;112.
19米穆勒太平绅士。喀麦隆西部文化能力。Notion d'établissement et utilisation des cartes.穆伊蒂格尔。雅温得,1974年;90.
查看文章谷歌学术搜索
20米比尔纳特F,比通多D.土地评估手册。德昌大学中心土壤科学系。喀麦隆德斯昌,1993年;396吨。
查看文章谷歌学术搜索
21米范兰斯特E.热带土壤的属性和管理。比利时根特大学国际有形土地资源中心,2004年;23米
22米Sys CE, Van Ranst E, Debaveye J, Beernaert M. 土地评估,第三部分:作物需求。比利时,发展合作总局,1993年;199.
23米Van Ranst E, Scheldeman X, Van Mechelen L, Van Meirvenne M, Kips P. 使用GIS模拟喀麦隆西北部玉米的土地生产潜力。Escadafal Richard(编辑),Mulders M.A.(编辑),Thiombiano L.(编辑)。Surveillance des sols dans l'environnement par télédétection et systèmes d'information géographiques.巴黎奥斯通,1996年;489–502.
24米恩甘德乌、永格、叶梅法克、比隆·太阳研究与管理,2008年;15(2), 87–96.
查看文章谷歌学术搜索
25米粮农组织。指令:农业土地评估。《粮农组织基础公报》,罗马,1988年;52, 256.
26米阿马塞 A J, 梅斯敏 T, 乌努萨 H, 索莱伊尔 B.双峰降雨2013农业系统气候要素对可可生产影响的比较研究:以Ngomedzap林区为例与博基托林-稀树草原接触区。喀麦隆科学院学报, 11;1 (68), 80–<>.
查看文章谷歌学术搜索
27米Bidzanga N, Fotsing B, Agoume V, Madong B, Awana N O, Apfack L. Mycotrophie et connaissances paysannes des essences fertilitaires dans les agroforêts à base de cacaoyers du Sud Cameroun.喀麦隆实验生物学杂志,2009;5(2),79–86.
查看文章谷歌学术搜索
28米Yambene H. 喀麦隆的“在接触森林(支付 yambassa)”中,代表和动力。巴黎第一大学和恩冈代雷大学博士,2012年;328.
查看文章谷歌学术搜索
29米恩古福。Les monts Bambouto: Environnement et utilisation de l'espace.雅温得第一大学地理学博士3ème周期,1年;1988。
30米Tematio P, Kengni L, Bitom D, Hodson ME, Fopoussi JC, Leumbe O et al.土壤及其在中非西喀麦隆高地班布托火山山上的分布。非洲地球科学杂志,2004;39(3), 447–457.http://10.1016/j.jafrearsci.2004.07.020
查看文章谷歌学术搜索
31米代客 S. 关于气候、农业地理学和西喀麦隆农业地理学价值的解释性说明 1/200 000。CIRAT-IRAT Montpellier, 1985;120.
查看文章谷歌学术搜索
32米伦贝·奥、比托姆·D、特马蒂奥·P、特姆古阿·E、卢卡斯·Etude et Gestion sols, 2005;12(4),313–326.
查看文章谷歌学术搜索
33米孟塞尔。孟塞尔土壤颜色图表与真正的孟塞尔色卡。修订版,佛罗里达。2009.
34米孟塞尔。土壤颜色表。新温莎:修订版可水洗。1998.
35米人头斌。Méthodologie pour l'évaluation des terres: Contraintes pédologiques et facteurs limitant l'utilisation des sols.在Sols et Environnement(Ouvrage)中。吉拉德。M.C,沃尔特C,贝特林J,莫雷尔JL.编辑杜诺德.法国巴黎。2005.
36米Jamagne M, Betremieux R, Bégon JC, Mori A. Quelques données sur la variabilité dans le naturel de la réserve en sols.牛。技术研究, 1977;324, 627–641.
查看文章谷歌学术搜索
37米Wischmeier WH,Smith D.预测降雨侵蚀损失,保护规划指南。在农业手册中。美国农业部:美国华盛顿特区,1978年。
38米Bouma,Lanen V.传递函数和阈值:从土壤特征到土地质量。量化土地评估程序国际研讨会论文集,华盛顿特区,美国.1986;106-110。
39米Hervé T, Martial N, Edwige S. Appropriation foncière, pratiques agricoles et enjeux enjeux enronnementaux à bafou-Nord dans les monts Bamboutos(西喀麦隆)。贝尔吉欧,2018 年;2, 18.http://doi.org/10.4000/belgeo.21085。
查看文章谷歌学术搜索
40米蒂森 H, 奎瓦斯 E, 查孔 P.土壤有机质在维持土壤肥力中的作用。自然,1994;371,783–785.https://doi.org/10.1038/371783a0
查看文章谷歌学术搜索
41米McGarry D. 粮农组织关于开发可视化土壤-田间评估工具方法以支持和加强拉达计划的最终咨询报告。中国。2004;55. ftp.fao.org/agl/agll/lada/vsfast_china.pdf
查看文章谷歌学术搜索
42米Klingebiel A. 土壤调查解释。功能分组。土壤科学学报,1958年;22, 160–163
查看文章谷歌学术搜索
43米粮农组织。土地评估框架。粮农组织土壤公报52,粮农组织,罗马。1976;79.
44米Shingo M,Haruno D,Junko K.多年来与在Andosol土壤上种植人参(人参Meyer)相关的土壤化学性质的变化。农业, 2022;12, 1208–1223.http://doi.org/10.3390/agriculture12081223
查看文章谷歌学术搜索
45米侵蚀对伊利诺伊州七种土壤玉米产量的影响。迪克森斯普林斯。农业中心研究报告。阿格里斯。美国,1988年;1(1),13–19.
46米国王D,勒比索奈·欧洲北部高原的 Exemple du ruissellement et de l'érosion sur les plateaux limoneux du l'Europe.法国农业学院,1992年;78,91–105.
47米Groenemans R,Van Ranst E,Kerre E.土地评估中的模糊关系演算。地皮,1997年;77(3),283–298.
查看文章谷歌学术搜索
48米Morelle D, Lejeune P. 对农业土地能力的定量和全球评估的阐述:在瓦隆大区的应用(比利时)。生物技术。阿格隆。环境社会,2000年;4(1),51–57
49米Duchaufour PH. Pédologie: pédogenèse et classification.第2页,马森,巴黎,1977年;491.
50米杜肖福尔·布隆迪水力和退化:农村和支付经济的发病率。布隆迪农艺科学研究所环境保护研究项目。伊萨布,布琼布拉,1995年;184。
51米Tematio P, Tsafack E, Kengni L. 耕作、休耕和焚烧对喀麦隆西部班布托山安多索尔选定特性和肥力状况的影响。农业科学 2011;3, 334–340.
查看文章谷歌学术搜索
52米Bourrié G, Trolard F, Génin J, Jaffrezic A, Ma?tre V, Abdelmoula M. 通过水生土壤中羟基绿锈和溶液之间的平衡来控制铁。1999年《宇宙学报》;63,3417–3427.
查看文章谷歌学术搜索
53米Valérie G, Gilles C, Laurent B, Dominique V, Yorick R, Pierre D. 近红外反射光谱法用于估计对诊断土壤肥力有价值的土壤特性。近红外光谱学报.2011;19(2), 117–138.
查看文章谷歌学术搜索
54米山口N,中村T,董D,高桥Y,天町S,牧野T.淹没水稻土中的砷释放受形态,Eh,pH和铁溶解的影响。化学圈,2011;83, 925–932.密码:21420713
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
55米Ciesielski H. 通过三氯化钴终止土壤中的交换能力和可交换阳离子。经验条件的影响。农学, 1997;17,1–7.
查看文章谷歌学术搜索
56米斯帕克斯D.环境土壤化学。学术出版社,阿姆斯特丹。第2版, 2003, 352.
57米Brown JD, Clayton MK, McSweeney K. 乌干达原始卡塔纳景观土壤颜色纹理对比和颗粒大小沉积的潜在地形控制。地皮,2004;122, 51–72.
查看文章谷歌学术搜索
58米Bigorre F, Pedro G. 对 argiles 和 des matières organiques 的贡献 à la rétention de l'eau dans les sols.Signification et r?le fondamental de la capacité d'échange en cations.C.R.巴黎科学院,2000年;330, 245–250.
查看文章谷歌学术搜索
59米曼莱·Swift 土壤有机质概念的历史演变及其与耕作系统的肥力和可持续性的关系。农业、生态系统和环境,2007年;119, 217–233.土豆泥: https://doi.org/10.1016/j.agee.2006.07.011
查看文章谷歌学术搜索
60米Tsozue D, Nghonda J, Tematio P, Djakba S. 中非班布托山土壤性质和土壤有机碳储量沿海拔梯度的变化。Catena, 2018;175, 251–262.土豆泥: https://doi.org/10.1016/j.catena.2018.12.028175
查看文章谷歌学术搜索
61米Humbel F X. La compacité des sols ferralitiques du Cameroun.Une zonalité dans ce milieu en relation avec la dessiccation saisonnière.哎呀。奥斯托姆。塞里·佩多尔,1974年;12(1), 73–101.
查看文章谷歌学术搜索
62米Al Majou H. étude et prédiction des propriétés de rétention en eau des sols: Prise en compte de la composition et de l'état structural du sol.奥尔良大学,2008年;265.
查看文章谷歌学术搜索
63米Tetegan M, Richer A C, Nicoullaud B, Desbourdes C, Schnebelen N, Bouthier A, et al.Prise en compte de la pierrosité dans les calculs de réserve utile et du besoin en eau pour une culture de ma?s: Cas du Loiret.太阳研究与管理,2015;22, 29–42.
查看文章谷歌学术搜索
64米McKenzie N, Jacquier D, Isbell R, Brown K. Australian Ssoil and Landscapes: An Illustrated Compendium.欧洲土壤科学杂志,2004;56(2), 275–276.
查看文章谷歌学术搜索
65米穆勒太平绅士,加沃德·哎呀。奥斯托姆,塞尔。佩多尔,1976年;25 (2), 131–159.
查看文章谷歌学术搜索
66米埃里克·关于保护和潮湿土壤保护与环境研讨会的通讯。科特迪瓦阿比让,03/06 au 04/07/1975;22米
67米红土和热带土壤的岩石学。巴黎马森,1993年。
查看文章谷歌学术搜索
68米迪厄多内 B, 普里姆斯 A T, 莱昂内尔 M, 菲利蒙 Z Z, 奥利维尔 L L, 卢西安 B 等.海拔对喀麦隆湿润热带地区土壤气候特征岩石学特征的影响开放地质学报, 2013;7, 30.
查看文章谷歌学术搜索
69米Bilong P, Eno B S, Volkoff B. 中非热带林区硬壳地貌和铁质土壤的演化序列.具有斑点粘土地层的土壤位置。J Acad Sci, 1992;314, 109–115.
查看文章谷歌学术搜索
70米Bitom D,Volkoff B,Abossolo A M.中非巨大铁硬壳的演化和原位改变。非洲地球科学杂志,2003年;37, 89–101.
查看文章谷歌学术搜索
71米Tsopjio J P, Tematio P, Wilson M., Yemefack M. 喀麦隆班布托山上土壤的安多索化。土壤科学开放学报, 2011;1(3), 97–105.土井:https://doi.org/10.4236/ojss.2011.13013。
查看文章谷歌学术搜索
72米Etame J, Bilong P, Bitom D, Robain H, Volkoff B, Eno Belinga SM. 喀麦隆林区片麻岩土壤序列中的黄土与红壤关系.科学技术学报,1988年;1, 356–367
查看文章谷歌学术搜索
73米博耶·多重。奥斯通-巴黎,1970年;175.
查看文章谷歌学术搜索