2004–2015年中國科學院海倫農業生態實驗站長期監測樣地表層土壤養分數據集

2004–2015年中國科學院海倫農業生態實驗站長期監測樣地表層土壤養分數據集
作者：郝翔翔　王守宇　韓曉增　郭志英　李祿軍
2019年5月23日

本作品收錄於《中國科學數據》

郝翔翔, 王守宇, 韓曉增, 等. 2004–2015年中國科學院海倫農業生態實驗站長期監測樣地表層土壤養分數據集[J/OL]. 中國科學數據, 2019. (2019-05-16). DOI: 10.11922/csdata.2019.0014.zh.

摘要&關鍵詞

摘要：黑土地在我國糧食安全中發揮着重要作用。中國科學院海倫農業生態實驗站（簡稱「海倫站」）位於松嫩平原腹地，是中國生態系統研究網絡（Chinese Ecosystem ResearchNetwork，CERN）中唯一從事黑土農田生態系統長期定位監測、研究與示範的國家級野外台站。按照CERN的統一規範，海倫站開展了土壤長期監測工作。本數據集收集、整理了海倫站2004–2015年3種不同施肥措施下表層（0–20 cm）土壤養分數據，包括土壤有機質、全氮、全磷、全鉀、鹼解氮、有效磷、速效鉀、緩效鉀、pH值、交換性陽離子（鈣、鎂、鉀和鈉）和陽離子交換量等14項指標，並附有完整的監測樣地背景信息、樣地管理記錄、採樣和分析方法記錄以及質控信息。本數據集中10種土壤養分指標測定的相對誤差平均為2.37％，重複測定的相對偏差為2.08％。本數據集可為黑土資源可持續利用、東北地區農田土壤肥力演變以及區域農業生態研究等工作提供數據基礎。

關鍵詞：長期定位監測；土壤養分；黑土；不同施肥措施

Abstract & Keywords

Abstract: The land of mollisols (usually called 「black soils」) plays an extremely important role in China’s food security. Located in the hinterland of Songnen Plain, Hailun Agroecosystem Experimental Station of Chinese Academy of Science (Hailun Station) represents is the only national station among China’s agricultural ecosystems engaged in the long-term monitoring, research, and demonstration of black soil. Abiding by the protocols for standard soil observation and measurement of CERN (Chinese Ecosystem Research Network), Hailun Station has been carrying out long-term soil monitoring. This dataset results from a study collecting and processing top soil (0–20 cm) nutrient data under three different long-term fertilization regimes from 2004 to 2015. The dataset includes 14 soil nutrient properties: soil organic matter, total nitrogen, total phosphorus, total potassium, available nitrogen, available phosphorus, available potassium, slowly available potassium, pH value, composition of exchangeable cation (Ca2+, Mg2+, K+ and Na+), and cation exchange capacity. In addition, the dataset includes detailed background information and management records of the monitored fields, methods of sampling and analyses, and quality control. The relative error and deviation of the 10 nutrient indexes are 2.37% and 2.08% in average, respectively. This dataset can provide data support for sustainable use of black soil, and research on soil fertility evolution of farmland and regional agriculture ecology in northeast China.

Keywords: long-term locating and monitoring; soil nutrient; mollisol; different fertilization regimes

數據庫（集）基本信息簡介

數據庫（集）名稱	2004–2015年中國科學院海倫農業生態實驗站長期監測樣地表層土壤養分數據集
數據生產者	郝翔翔、王守宇、韓曉增、郭志英、李祿軍
數據時間範圍	2004–2015年
地理區域	中國生態系統研究網絡（CERN）海倫農業生態實驗站、海倫國家野外科學觀測研究站（東經126º55′，北緯47º27′），位於黑龍江省綏化市海倫市。本數據集來自海倫農業生態實驗站的3個長期觀測樣地（126°55′30″–126°55′37″E， 47°27′16″–47°27′20″N）：綜合觀測場土壤生物長期觀測樣地、輔助觀測場土壤生物監測長期採樣地（空白）和輔助觀測場土壤生物監測長期採樣地（秸稈還田）。
數據量	209 KB
數據格式	*.xlsx
數據服務系統網址	http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/754
基金項目	中國生態系統觀測研究網絡野外台站運行服務費；科技部國家野外科學觀測研究站運行服務費。
數據庫（集）組成	本數據集由6部分數據表組成，分別為： 1.「土壤養分」表，海倫站黑土表層養分長期監測數據，數據記錄546條。本表格包括年、月、日、樣地代碼、樣地名稱、採樣分區編號、採樣分區描述（微地形）、土壤類型、母質、作物、採樣深度（cm）、樣品號、有機質（g/kg）、全氮（N g/kg）、全磷（P g/kg）、全鉀（K g/kg）、鹼解氮（N mg/kg）、有效磷（P mg/kg）、速效鉀（K mg/kg）、緩效鉀（K mg/kg）、水溶液提pH值、交換性鈣離子(mmol/kg(1/2Ca2+))、交換性鎂離子(mmol/kg(1/2Mg2+))、交換性鉀離子(mmol/kg(K+))、交換性鈉離子(mmol/kg(Na+))、陽離子交換量(mmol/kg(+))和備註，共計27個字段； 2. 「樣地背景信息」表，海倫站長期監測樣地基本信息數據，數據記錄3條；本數據表包括樣地代碼、樣地名稱、樣地類別、起始觀測年份、觀測目的、試驗設計、輪作方式與熟制、東經（°）、北緯（°）、海拔（m）、母質、中國土壤發生分類、中國土壤發生分類亞類，共計13個字段； 3. 「樣地管理記錄」表，海倫站長期監測樣地的農田管理數據，數據記錄36條；本數據表包括年份、樣地代碼、作物名稱、作物品種、播種日期（年/ 月/ 日）、收穫日期（年/ 月/ 日）、灌溉（排水）情況、施肥品種（包括化肥、秸稈和有機肥）、施肥時間和方式、施肥量（以施入肥料重量計，包括秸稈還田，kg/ha）、施入碳量（折純，kg C/ha）、施入氮量（折純，kg N/ha）、施入磷量（折純，kg P2O5/ha）、施入鉀量（折純，kg K2O/ha）、作物產量（kg/ha）、自然災害、病蟲害、人為干擾、田間管理負責人和備註，共計20個字段； 4. 「採樣和樣品保存記錄」表，海倫站長期監測樣地的土壤樣品採集和保存記錄，數據記錄36條；本數據表包括年份、樣地代碼、採用時間和天氣狀況、採樣方式、樣品保存個數、樣品號、樣品前處理、樣品保存記錄和採樣人，共計9個字段； 5.「分析方法記錄」表，各項土壤養分指標的分析方法數據，數據記錄117條；本數據表包括分析年份、分析項目名稱、分析方法名稱、分析方法引用標準和參考文獻，共計5個字段； 6. 「標準樣品質控記錄」表，各項土壤養分監測指標分析的標準樣品質控數據，數據記錄89條；本數據表包括年份、標準樣品名稱、測定項目、單位、標樣值、不確定度、標樣定值方法、標樣測定均值、測定值的標準差、測定重複次數、測定值的分析方法、所用儀器名稱、測定人和審核人，共計14個字段。

Dataset Profile

Title	A dataset of topsoil nutrient content observed by Hailun Agroecosystem Experimental Station, CAS (2004–2015)
Data corresponding author	Li Lujun (lilujun@iga.ac.cn)
Data authors	Hao Xiangxiang, Wang Shouyu, Han Xiaozeng, Guo Zhiying, Li Lujun
Time range	2004 – 2015
Geographical scope	Hailun Agroecosystem Experimental Station, Chinese Ecosystem Research Network; National Field Observation and Research Station of Agroecosystem in Hailun, Chinese Academy of Science, located in Hailun City, Suihua City, Heilongjiang Province, China. Geographical location: 126º55′E, 47º27′N. The dataset is derived from three long-term monitoring plots (126°55′30″–126°55′37″E, 47°27′16″–47°27′20″N) at Hailun Station, which include the comprehensive long-term monitoring plot, supplementary long-term monitoring plot with no fertilization and supplementary long-term monitoring plot with straw returning.
Data volume	255 KB
Data format	*.xlsx
Data service system	<http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/754>
Sources of funding	Supported by Chinese Ecosystem Research Network of Chinese Academy of Sciences and National Ecosystem Research Network of China, Ministry of Science and Technology.
Dataset composition	The dataset consists of the following six tables: 1. Soil nutrient table The table recorded the long-term locating and monitoring data of topsoil nutrient in Hailun Station, containing 546 entries, which included year, month, day, plot code, sampling subplot description (microtopography), soil type, parent material, crop, sampling depth (cm), sample code, organic matter (g/kg), total N (g/kg), total P (g/kg), total K (g/kg), available N (mg/kg), available P (mg/kg), available K (mg/kg), slowly available K (mg/kg), pH value, exchangeable Ca (mmol/kg(1/2Ca2+)), exchangeable Mg (mmol/kg(1/2 Mg 2+)), exchangeable K (mmol/kg(K+)), exchangeable Na (mmol/kg(Na +)), cation exchange capacity (mmol/kg(+)) and remarks, with a total of 27 fields. 2. Plot information table The table recorded the profile of the plots monitored by Hailun Station, containing 3 data entries, which included plot code, plot name, plot type, observation starting year, observation objective, experiment design, crop rotation and system, east longitude (°), north latitude (°), altitude (m), parent material, soil type (as per Genetic Soil Classification of China), soil subtype (as per Chinese Soil Taxonomy), with a total of 13 fields. 3. Plot management table The table recorded the main field management data from plots of Hailun Station, containing 36 data records, which included year, plot code, crop, species, sowing date (year/month/day), harvesting data (year/month/day), irrigation and drainage, fertilizers (including chemical fertilizer, straw and organic fertilizer), fertilization date and method, application rate (by the weight of fertilizers, including the returned straw, kg/ha), carbon application rate (kg C/ha), nitrogen application rate (kg N/ha), phosphor application rate (kg P2O5/ha), potassium application rate (kg K2O/ha), yield (kg/ha), natural disaster, disease and pest, human disturbance, field manager and remarks, with a total of 20 fields. 4. Soil sampling and preservation table The table recorded the methods of soil sampling and preservation, containing 117 data entries, which included year, plot code, sampling data and weather condition, sampling method, amount of samples preserved, sample number, samplepreparation, sample preservation record and sampling staff, with a total of 9 fields. 5. Analysis method table The table recorded the laboratory analysis method for the properties of each soil nutrient, containing 117 data entries, which included year, item, analysis method, citation standard and reference, with a total of 5 fields. 6. Reference determination table The table recorded the quality control data by means of reference determination, containing 89 data entries, which included year, reference, analysis item, unit, standard value, uncertainty, analysis method for standard value, means of reference determination, standard deviation of reference determination, repeating times of reference determination, analysis method of reference determination, instrument, analyzer, and auditor, with a total of 14 fields.

引 言

黑土作為世界上最肥沃的土壤，集中分布在俄羅斯大平原、美國密西西比河流域、阿根廷潘帕斯大草原和我國東北平原^[1]。東北黑土地在保障我國糧食安全中發揮着舉足輕重的作用，但由於人們長期以來對黑土的高強度利用，重用輕養，加之土壤侵蝕，導致黑土退化，肥力降低，生產上對化肥的依賴程度越來越高^[2]，這嚴重威脅了國家糧食安全和黑土資源的可持續利用^[3]。為此，國家於2017年頒布了《東北黑土地保護規劃綱要》，將黑土保護提升到了國家戰略高度，不斷提高東北黑土區的耕地質量和生態環境質量，切實保護好黑土地這一珍貴資源，是保證國家糧食安全的基礎^[4]。而對黑土肥力進行長期、動態地監測可為黑土保護提供強有力的數據支撐。

土壤養分是土壤肥力的物質基礎和重要組成部分，其含量是評價土壤肥力的重要指標之一；土壤酸鹼度對土壤養分的存在形態和有效性、微生物代謝活動以及植物生長發育都有很大影響；土壤陽離子交換量也是土壤重要化學性質之一，它直接反映了土壤的保肥、供肥性能和緩衝能力^[5]。了解土壤的各種養分狀況、pH值和陽離子交換性能，可以為科學施肥和揭示土壤肥力演變規律提供理論依據。

中國科學院海倫農業生態實驗站（簡稱海倫站），位於東北黑土區的中心，是中國科學院在我國東北區設置的長期的、綜合性的農業、資源環境、生態和作物學多學科的綜合研究基地，也是中國唯一從事黑土農業生態系統長期定位監測、研究與示範的國家級野外台站（國家站名稱：海倫農田生態系統國家野外科學觀測研究站）。作為首批加入中國生態系統研究網絡（Chinese Ecosystem Research Network，CERN）的野外台站之一，海倫站自1988年以來，按照CERN統一的觀測規範，對所在農田生態系統的水分、土壤、氣候和生物四大要素進行了長期、連續的觀測研究，積累了大量的監測和研究數據。2004年，經過專家論證，海倫站建立了百年尺度的土壤長期監測樣地，以對農田黑土的養分含量、pH值、陽離子交換量以及相關的其他要素指標進行系統、全面地長期定位監測。

本數據集源自於海倫站3個土壤長期監測樣地，包括代表東北地區最典型田間管理方式的綜合觀測場長期監測樣地，以及與其對照的另外兩種管理方式，分別為不施肥的輔助觀測場長期監測樣地和秸稈還田的輔助觀測場長期監測樣地。數據集在對農田黑土表層土壤養分含量、pH值和陽離子交換量等監測數據進行集成的基礎上，還整合了相應的樣地背景、樣地管理記錄、採樣和樣品保存記錄，以及分析方法記錄和標準樣品質控信息。本數據集可為揭示東北地區農田土壤肥力變化規律提供長期的、系統的觀測數據，並為黑土質量演變研究和黑土可持續利用提供數據基礎。

1 數據採集和處理方法

1.1 數據來源

數據來自於2004–2015年海倫農業生態實驗站土壤監測數據。2004年，經過CERN專家組評議，依據CERN陸地生態系統土壤觀測規範，海倫站設立了3個土壤長期觀測樣地，分別為綜合觀測場土壤生物長期觀測樣地、輔助觀測場土壤生物監測長期採樣地（空白）和輔助觀測場土壤生物監測長期採樣地（秸稈還田），設計可滿足150年破壞性採樣要求。

3個土壤長期觀測樣地均實行大豆–玉米輪作，每年5月播種，10月收穫。其中綜合觀測場土壤生物長期觀測樣地施用化肥（2004–2008施用氮肥和磷肥，2009年以後施用氮肥、磷肥和鉀肥）；輔助觀測場土壤生物監測長期採樣地（空白）不施用任何肥料，也不進行秸稈還田；輔助觀測場土壤生物監測長期採樣地（秸稈還田）施用與綜合觀測場長期觀測樣地相同的肥料，並將地上部秸稈全部還田。

每個長期觀測樣地按預定採樣年限劃分為6個相同大小的採樣大區，即0–25年、25–50年、50–75年、75–100年100–125年和125–150年採樣區，其中綜合觀測場採樣大區面積為20 m×20 m，2個輔助觀測場採樣大區面積為15 m×20 m。每個採樣大區又均勻劃分為16個採樣小區，其中綜合觀測場採樣小區規格為5 m×5 m，2個輔助觀測場採樣小區規格為3.75 m×5 m。從2004年開始作為初始年份，根據採樣年限選擇相應的大區進行土壤樣品採集。每年在相應的採樣大區中選擇6個採樣小區（2004、2005、2010和2015年除外，詳見數據集中的「土壤養分表」），每個小區採集0–20 cm深度的土壤樣品1–3個，最終每個樣地共計6–18個樣品，每個樣品由10–20個採樣點混合而成，土壤樣品經過前處理後，進行實驗室分析。

除土壤養分、酸鹼度和陽離子交換性能等監測數據以外，數據集還包括監測樣地背景信息、樣地管理記錄、農田主要作物肥料投入情況及採樣和樣品保存記錄，保障了數據的完整性；另外通過各土壤監測項目的分析方法記錄和標準樣品質控記錄，本數據集提供了數據的準確度和精密度。

1.2 數據的加工與處理

數據在獲取過程中，主要包括分析化驗原始數據記錄、數據覆核、數據錄入、數據核實和數據處理等。

在分析化驗時，嚴格按照CERN陸地生態系統土壤觀測規範中規定的分析方法，數據記錄須符合各項指標對有效數字的要求，實驗原始記錄妥善保管，不得隨意更改。

每完成一批次的分析化驗後，實驗員及時對數據進行覆核，檢查是否出現讀數或書寫錯誤。覆核過程中如發現數據可疑，需及時分析原因。如有必要，需安排再次測定，待覆核沒有問題後，才可認為分析工作完成。

分析完成後，由實驗員將分析化驗原始記錄數據錄入計算機，形成電子版的原始記錄。數據錄入完成後，實驗員對數據進行核實，以保證電子版數據和紙質原始記錄數據完全一致。

數據處理是依據分析方法，將原始記錄數據換算為分析指標的最終結果，包括標準曲線的繪製、體積、重量、濃度等單位的轉換、重複測定的均值計算以及有效數字的保留等。

2 數據樣本描述

2.1 數據庫結構

本數據集包括6張數據表，分別為土壤養分、樣地背景信息、樣地管理記錄、採樣和樣品保存記錄、分析方法記錄和標準樣品質控記錄。

1. 土壤養分表：本表是本數據集的核心，包括海倫站2004–2015年3個長期觀測樣地的土壤監測數據。表格包括年、月、日、樣地代碼、樣地名稱、採樣分區編號、採樣分區描述（微地形）、土壤類型、母質、作物、採樣深度（cm）、樣品號、有機質（g/kg）、全氮（N g/kg）、全磷（P g/kg）、全鉀（K g/kg）、鹼解氮（N mg/kg）、有效磷（P mg/kg）、速效鉀（K mg/kg）、緩效鉀（K mg/kg）、水溶液提pH值、交換性鈣離子(mmol/kg(1/2 Ca2+))、交換性鎂離子(mmol/kg(1/2 Mg2+))、交換性鉀離子(mmol/kg(K+))、交換性鈉離子(mmol/kg(Na+))、陽離子交換量(mmol/kg(+))和備註，共計27個字段。

2. 樣地背景信息表：本表對長期觀測樣地的樣地類別、起始觀測年份、觀測目的、試驗設計、輪作方式、地理位置、土壤分類等背景信息進行了說明，共計13個字段。

3. 樣地管理記錄：詳細記錄了長期觀測樣地的管理信息，包括年份、樣地代碼、作物名稱、作物品種、播種日期（年/月/日）、收穫日期（年/月/日）、灌溉（排水）情況、施肥品種（包括化肥、秸稈和有機肥）、施肥時間和方式、施肥量（以施入肥料重量計，包括秸杆還田，kg/ha）、施入碳量（折純，kg C/ha）、施入氮量（折純，kg N/ha）、施入磷量（折純，kg P2O5/ha）、施入鉀量（折純，kg K2O/ha）、作物產量（kg/ha）、自然災害、病蟲害、人為干擾、田間管理負責人和備註，共計20個字段。

4. 採樣和樣品保存記錄表：本表記錄了海倫站土壤觀測樣地的樣品採集時間和天氣狀況、採樣方式、樣品保存、前處理方法以及採樣人等信息，共計9個字段。

5. 分析方法記錄表：錄了每年各項土壤養分指標的分析方法信息，包括分析年份、分析項目名稱、分析方法名稱、分析方法引用標準和參考文獻，共計5個字段。分析方法引用標準是分析方法的標準文獻編號，以GB開頭的為國家標準，以LY開頭的為林業部標準，參考文獻是分析中所參考的權威書籍，包括書籍名稱和頁碼。

6. 標準樣品質控記錄表：本表記錄了海倫站每年各項土壤養分指標分析的標準樣品質控數據，包括年份、標準樣品名稱、測定項目、單位、標樣值、不確定度、標樣定值方法、標樣測定均值、測定值的標準差、測定重複次數、測定值的分析方法、所用儀器名稱、測定人和審核人，共計14個字段。標準樣品名稱、標樣值、不確定度和標樣定值方法4個字段的信息來自於國家質量監督檢驗檢疫總局批准的標準物質認定證書。標樣測定均值、測定值的標準差、測定重複次數、測定值的分析方法、所用儀器名稱、測定人和審核人7個字段記錄了海倫站的標準樣品測試信息。當標樣測定均值落在標準值±不確定度的範圍內，說明本指標測定的準確度合格。當標樣測定標準差均低於不確定度，說明本指標測定的精密度合格。

2.2 數據缺失情況

數據集的「土壤養分表」中，部分年份的土壤有機質、全氮、全磷、全鉀、緩效鉀、交換性鈣離子、交換性鎂離子、交換性鉀離子、交換性鈉離子和陽離子交換量等數據存在缺失。原因是：海倫站土壤監測按照CERN陸地生態系統土壤觀測規範^[6]來開展，規範中規定，土壤有機質、全氮和緩效鉀的監測頻率為1次/（2–3年），土壤全磷、全鉀、交換性鈣離子、交換性鎂離子、交換性鉀離子、交換性鈉離子和陽離子交換量的監測頻率為1次/5年。

數據集的「標準樣品質控記錄」表中，「測定項目」為pH值時，由於pH值無單位，「單位」字段為空；另外，由於標準樣品GBW07413的證書中未標明pH值的不確定度，因此「標準樣品名稱」為「GBW07413」，「測定項目」為pH值時，「不確定度」字段為空。

2.3 數據樣本

以2006年有機質含量數據為例，展示本數據集的結構和組成，以便於數據使用者溯源定位、理解數據集內涵。

1. 從「土壤養分」數據表查詢到海倫站2006年表層土壤有機質數據（表1）；

2. 如需了解觀測樣地信息，可打開「樣地背景信息」表，其中記錄有3個觀測樣地的起始觀測年份、觀測目的、試驗設計、輪作方式、地理位置和土壤分類等背景信息（表2）；

3. 打開「樣地管理記錄」表，可進一步獲得2006年相應觀測樣地的種植、施肥、產量和災害等管理記錄（表3）；

4. 如需查詢2006年監測樣品的採樣時間、採樣方法和樣品前處理方法等信息，可在「採樣和樣品保存記錄」表（表4）中查看；

5. 在「分析方法記錄」表，可查看到2006年土壤有機質的分析方法及其引用標準和文獻（表5）；

6. 如需了解2006年土壤有機質的分析質控信息，可在「標準樣品質控記錄」表查看海倫站2006年土壤有機質測定時採用的標準樣品信息及其測定結果（表6）。

表1 「土壤養分」表中海倫站2005年表層土壤有機質數據

年

月

日

樣地代碼

樣地名稱

採樣分區編號

採樣分區描述（微地形）

土壤類型

母質

作物

採樣深度(cm)

樣品號

有機質(g/kg)

備註

2006

10

16

HLAZH01AB0_01

海倫綜合觀測場土壤、生物長期觀測採樣地

BA1

平地

黑土

第四紀黃土

大豆

0–20

HLAZH01BA1-10-2006

43.8

採樣分區編號中三位字符：BXX，其中第一位B代表土壤，第二位A代表0–25年採樣區，第三位X代表同一採樣區的採樣重複(1、2、3、4、5、6分別代表6次重複）。

表2 「樣地背景信息」表中海倫站觀測樣地的背景信息

樣地代碼

樣地名稱

樣地類型

起始觀測年份

觀測目的

試驗設計

輪作方式

東經（°）

北緯（°）

海拔（m）

母質

中國土壤發生分類土類

中國土壤發生分類亞類

HLAZH01ABC_01

綜合觀測場土壤、生物長期觀測採樣地

旱地

2004

對本地區典型生態系統的結構變化和主要生態過程進行長期監測，探明本地區典型農田生態系統的土壤、水分、生物（作物）、大氣以及生態系統管理等方面的現狀和變化趨向，為本地區農業的持續發展提供長期的、系統的監測數據和理論基礎。

施用化肥

大豆–玉米，一年一熟

126.9264°

47.4544°

234

第四紀黃土

黑土

黑土

表3 「樣地管理記錄」表中海倫站2006年觀測樣地的管理信息

年份

樣地代碼

作物名稱

作物品種

播種日期

收穫日期

灌溉（排水）情況

施肥品種（包括化肥、秸稈和有機肥）

施肥時間和方式

施肥量(以施入肥料重量計，包括秸杆還田,kg/ha)

施肥量(折純，C kg/ha)

施肥量(折純，N kg/ha)

施肥量(折純，P2O5 kg/ha)

施肥量(折純，K2O kg/ha)

作物產量(kg/ha)

自然災害

病蟲害

人為干擾

田間管理負責人

備註

2006

HLAZH01ABC_01

大豆

黑農35

2006-5-8

2006-10-10

無

磷酸二銨、尿素

2006-5-8播種期，於播種前作基肥深施150 kg/ha磷酸二銨

150

0

27

30.15

0

2000

無

無

無

崔雲旺

表4 「採樣和樣品保存記錄」表中海倫站2006年觀測樣地的樣品採集信息

年份	樣地代碼	採樣時間和天氣狀況	採樣方式	樣品保存個數	原始樣品號	樣品前處理	樣品保存記錄	採樣人
2006	HLAZH01ABC_01	10月16日，晴	用取土鏟在採樣區內取0-20cm表層土壤，每個重複由10-12個按「S」形採樣方式採集的樣品混合而成（約1Kg）。	6	HLAZH01BA1～HLAZH01BA6	取回的土樣置於乾淨的白紙上風乾，挑除根系和石子，四分法取適量碾磨後，過2mm尼龍篩，再用四分法從全部過2mm篩的土樣中取適量，磨細後過0.25mm篩。	將過篩後的剩餘土樣充分混勻後裝入玻塞廣口瓶中，內外各具一張標籤，寫明編號、採樣地點等項目，存放在站樣品室。	喬雲發

表5 「分析方法記錄」表中海倫站2006年土壤有機質的分析方法信息

分析年份	分析項目名稱	分析方法名稱	分析方法引用標準	參考文獻
2006	有機質	重鉻酸鉀–硫酸氧化，外加熱法	LY/T1237-1999(GB7857-1987)	《土壤理化分析與剖面描述》P.166-167

表6 「標準樣品質控記錄」表中海倫站2006年土壤有機質的標準樣品分析方法信息

年份

標準樣品名稱

測定項目

單位

標樣值

不確定度

標樣定值方法

標樣測定均值

測定值的標準差

測定重複次數

測定值的分析方法

所用儀器名稱

測定人

審核人

2006

GBW07413

有機質

g/kg

14.3

0.6

硫酸、重鉻酸鉀氧化–容量法

14.2

0.11

3

硫酸、重鉻酸鉀氧化–容量法

油浴鍋

喬雲發（海倫站）

宋歌（土壤分中心）

3 數據質量控制和評估

3.1 數據質量控制

本數據集的質量控制分為以下兩級：

1. 海倫站質量控制

在土壤樣品的採集、分析化驗和數據處理過程中，嚴格按照CERN統一制定的土壤觀測規範^[6]和土壤觀測質量控制規範^[7]來開展相關工作。

海倫站設有專門的土壤監測技術和質量負責人，每年在分析測試前，都要對儀器設備和實驗室條件進行檢查，並按照相關操作規範，對測試人員進行技術培訓，以保證分析數據的質量。在測試過程中，定期插入國家標準樣品，以保證數據的準確度（標準樣品測定的相對誤差，即測定值與標樣值的差值占標樣值的百分比）和精密度（標準樣品重複測定的相對偏差，即重複測定的標準差占測定均值的百分比）^[8]。分析測試工作完成後，由數據質量負責人對數據進行審核，並與往年監測數據進行比對，分析可疑數據產生的原因，如有必要，需重新測定。

 2. CERN土壤分中心质量控制

CERN土壤分中心採用土壤監測數據質量控制軟件對數據進行閾值、均值和標準差校驗後，再對數據進行人工排查，篩選出可疑的結果，匯總為土壤監測數據反饋報告，海倫站土壤監測負責人根據反饋報告逐條核實以後對數據進行更新和必要的解釋說明，或進行重新測定，確保數據的真實、可靠。經過幾輪土壤分中心與台站的反覆核查之後，最終完成對數據的質控任務。

3.2 數據質量評估

對數據集中「標準樣品質控記錄」的統計結果顯示，數據集中10種土壤養分指標多年測定的標準誤差範圍為0.66%–7.70%，平均值2.37%；重複測定的相對偏差範圍為0.38%–4.09%，平均值2.08%（圖1）。

圖片

圖1 土壤養分指標測定的準確度和精密度

本數據集屬於CERN聯網統一觀測數據，CERN規定了各項土壤監測指標的觀測頻度[6]，其中土壤鹼解氮、速效磷和速效鉀為1次/作物生長季，有機質、全氮、pH和緩效鉀為1次/2–3年，陽離子交換量為1次/5年。但在實際監測時，海倫站根據自身研究需要，提高了部分指標的監測頻度（有機質、全氮、pH和緩效鉀、陽離子交換量），並增加了表層土壤全磷和全鉀這兩項監測指標。雖然從數據連續性來看，本數據集缺少部分年份的土壤有機質、全磷、全鉀和緩效鉀等數據，但相比於CERN土壤監測規範所規定的監測頻率，本數據集中的土壤監測項目數量及其監測頻度均高於CERN的統一規定，這在一定程度上可為數據使用者提供更加全面、豐富的數據。

4 數據價值

近些年來，黑土區逐漸加大了秸稈還田力度，但目前，仍缺乏連續秸稈還田對黑土肥力演變規律的長期監測數據。本數據集包含3種不同施肥制度下黑土耕層養分指標，具有較強的可比性，可為科研人員和政府職能部門了解我國黑土連續11年秸稈還田后土壤肥力的變化情況，提供重要的數據支撐，對我國區域農業生態研究和決策具有重要意義。

致謝

感謝CERN 綜合分中心和土壤分中心領導和老師的指導和支持，尤其是原土壤分中心土壤監測負責人宋歌老師，為本數據集論文的撰寫提供了寶貴的意見；感謝中國科學院海倫農業生態實驗站原副站長喬雲發和崔雲旺在土壤監測和樣地管理工作中的貢獻；感謝長期工作在海倫站一線監測崗位的趙勤、高維麗和溫秀玲等監測人員。

參考文獻

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7. 施建平, 楊林章. 陸地生態系統土壤觀測質量保證與質量控制[M]. 北京: 中國環境科學出版社, 2012: 363–375.
8. 宋歌，施建平，侯衛龍, 等. 1995～2011年CERN土壤環境元素含量數據集[J/OL]. 中國科學數據, 2017, 2(1): 11–26. DOI: 10.11922/csdata.170.2016.0102.

數據引用格式

郝翔翔, 王守宇, 韓曉增, 等. 2004–2015年中國科學院海倫農業生態實驗站長期監測樣地表層土壤養分數據集[DB/OL]. Science Data Bank, 2019. (10.11922/sciencedb.754). DOI: 10.11922/sciencedb.754.