基于高光谱反射特性的土壤水盐状况预测模型研究

为了能够及时、精准、动态地监测盐渍土水分和盐分含量变化,以新疆玛纳斯河流域绿洲农田为研究对象,应用高光谱分析技术,采用偏最小二乘回归方法(PLSR)分析土壤反射光谱特征值与水分、盐分含量间的关系,建立盐渍化土壤水、盐含量的高光谱预测模型,并对模型的稳定性和预测能力进行检验。结果表明:12种数据变换中分别采用CR、(lgR)'能够有效提高土壤盐分、含水率预测模型精度。水分预测模型中土壤盐分含量小于等于8.19 dS/m时,R2cal均大于0.79,外部验证R2val均大于0.64,RMSEP间差异不显著,预测精度较好;土壤盐分含量大于等于10.25 dS/m时,外部验证R2val不足0.45,预测精度较差。土壤盐分预测模型中当含水率小于15%时,预测R2cal均大于0.77,外部验证R2val大于0.64,RMSEP小于4.3,预测精度较好,土壤含水率大于15%时,模型预测精度较差。结果表明土壤中水分、盐分含量较大时,对水盐预测模型的估算精度均会产生影响。     

亏缺灌溉对河套灌区向日葵土壤微生物群落结构多样性的影响

为明确亏缺灌溉对向日葵生育期内土壤微生物群落的影响,在河套灌区开展田间试验.以当地灌水水平为对照CK(330 mm),设置2个水分亏缺处理：轻度水分亏缺W1(210 mm)和重度水分亏缺W2(120 mm),分析亏缺灌溉对向日葵各生育期土壤表层(0～20 cm)微生物群落和理化性质的影响,并揭示土壤微生物与理化性质的内在联系.结果表明：处理W1提高了土壤微生物多样性及土壤细菌中变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门、真菌中被孢霉门等优势菌门的相对丰度.与CK相比,W1的土壤pH值平均降低了0.13,温度和硝态氮质量比分别平均提高了1.44℃和14.2%.Pearson相关性分析表明土壤含水率、温度、pH,EC、硝态氮是影响细菌多样性的主要因子;温度、铵态氮和硝态氮是影响真菌多样性的主要因子.冗余分析表明土壤含水率、EC和温度是影响细菌群落结构的主要因子;含水率、EC和铵态氮是影响真菌群落结构的主要因子.综上,轻度水分亏缺(W1)是适宜微生物生长的水分条件.     

不同时期农田土壤水分和盐分的空间变异性分析

以河套灌区一农田(500m×1100m=55hm2)上55个采样点的水分和盐分作为研究对象,从统计特征值、半方差函数和克立格法绘制的分布图几个方面对比分析了2个时期(即秋浇前和夏灌前)土壤水分和盐分的空间变异性。结果表明夏灌前土壤水分属弱变异性,秋浇前属中等(偏弱)变异性,土壤盐分均属中等变异性;2个时期的水分和盐分都具有空间自相关性,且秋浇前土壤水分和盐分相关性较强,夏灌前二者具有中等强度的空间自相关性,秋浇前土壤水分和盐分的变程(或最大自相关距离)都大于夏灌前。用普通克立格估值绘制的分布图表明土壤水分或盐分在2个时期的分布差别较大,说明秋浇储水、季节性土壤冻融及春季消融时的蒸发对播种前土壤水分和盐分的空间变异性的影响强烈。在北方季节性冻融地区,了解这2个时期土壤水分和盐分的空间分布,对节水灌溉、土壤改良和农田或区域水资源管理等具有指导意义。     

大宁河浮游植物季节演替与环境的响应关系

浮游藻类在数量变化和群落结构方面都具有极明显的周期性,这种季节性的演替格局是藻类群落动态的重要特征。通过对2015年不同水位运行期大宁河浮游植物时空分布特征、温度、营养盐分布进行了持续性监测,研究了大宁河浮游植物的群落结构和藻种的演替规律,包括浮游植物的种类组成、优势种、时空分布等,利用SPSS 22.0统计分析了主要环境条件对浮游植物群落组成的影响。结果表明,大宁河中混合层深度与硅藻的生长呈显著正相关(R=0.567),硅酸盐浓度对硅藻的生长也有促进作用,同时大宁河中存在的强烈行船扰动是硅藻大量繁殖的关键因素,影响蓝藻生长的最主要因素是温度的变化,绿藻的生长繁殖是多种环境条件共同作用的结果。     

土壤盐分垂向非均匀分布下的番茄盐分生产函数研究

利用番茄盆栽试验,在土表以下17cm处布设秸秆隔层,有效隔断土壤毛管连续性,再结合灌溉水的淋洗作用,促使土壤盐分向下运移,盆栽土壤在垂直方向上趋于“上低下高”的非均匀分布状态,探究该盐分状态下番茄产量和作物不同生育阶段根系及盐分分布特征间的内在联系。结果表明,在土壤盐分垂向非均匀分布处理中,隔层以下土壤中过高的盐分含量抑制了番茄根系的生长与分布,而上层低盐区土壤中根系则呈现出补偿性生长。在盆栽土壤盐分含量一定时,盐分垂向非均匀分布处理的根系干物质量及果实产量均显著高于盐分均匀分布处理（P<0.05）,盐分“上低下高”的差异性分布缓解了作物整体所受盐分胁迫。在参照传统水分生产函数Stewart模型和Jensen模型的基础上,分别利用表层盐分因子、平均盐分因子及根系加权平均盐分因子构建作物盐分生产函数,经函数精度评估后发现,利用根系加权平均盐分因子结合Jensen函数构建的作物分阶段生产函数对番茄产量的预测精度最高,而不同生育阶段中,番茄坐果期土壤含盐量及根系分布状况对最终产量的影响最大。     

灌溉水质和灌水方式对红壤斥水性及其理化性质的影响

以蒸馏水为对照,选取再生水和稀释2,4,6倍再生水等4种低质水,采用连续灌溉和再生水-蒸馏水交替灌溉等2种灌溉方式对红壤进行1年的处理,以此探明灌溉水质和灌水方式对酸性土壤斥水性、pH、盐分及有机质质量比的影响.结果表明:2种灌溉方式下红壤均产生亚临界斥水性,连续灌溉下红壤接触角比交替灌溉平均增加了23.1°;2种灌溉方式均使红壤酸性增强,盐分和有机质质量比增加,其中连续灌溉下的增长率大于交替灌溉下增长率;连续灌溉下红壤斥水性、pH、盐分和有机质质量比随灌溉水质的变化均可用二次函数来描述,决定系数均在0.9以上;交替灌溉下,红壤斥水性和盐分与灌溉水质的关系可用二次函数来表示,决定系数均在0.9以上,而土壤pH和有机质质量比与灌溉水质相关性不明显;2种灌溉方式下,红壤斥水性与pH呈负相关,与盐分质量比呈正相关,与土壤有机质质量比在连续灌溉下表现为正相关,而交替灌溉下则相反.采用再生水-蒸馏水交替灌溉方式能抑制土壤斥水性的产生.     

生物炭改良棉花-甜菜间作土壤理化性质与盐分效果分析

土壤盐渍化问题已成为制约新疆地区农业发展的主要因素,近年来生物炭在改良土壤方面发挥了极大优势。为研究不同生物炭施用量对土壤理化性质以及盐分分布的影响,于2018—2020年在新疆地区开展生物炭改良盐碱土试验,种植作物为棉花-甜菜间作,模式为当地传统“一膜两管四行”栽培模式。2018年试验设置4个生物炭水平,分别为0、10、50、100 t/hm²。2019年增加设置25 t/hm²。综合分析2018年和2019年的试验结果,2020年生物炭施用量调整为0、10、25、30 t/hm²。生物炭混合深度为30 cm。在作物的不同生育期对各个处理不同剖面深度取土测定电导率、pH值和有机质含量,分析不同生物炭施用量对土壤pH值、有机质和盐分的影响。结果表明,添加生物炭显著降低生育初期和生育末期0～30 cm土层的pH值,且降低幅度与生物炭施用量成正比。生物炭对30～40 cm土层的pH值有降低作用,但效果不显著。因生物炭自身有机质丰富,生物炭施用10～100 t/hm²可增加土壤有机质含量31.8%～135...     

膜下滴灌下土壤水盐动态对棉花根系时空分布特征的影响

为讨论在膜滴灌条件下水分和盐分的运移对棉花根系时空分布的影响,选择淡水和成水2个处理,在其3个不同生育期(蕾期、花铃期和吐絮期)采集距滴头不同距离和深度上的根系,并监测各剖面的水分、盐分及地上植株的农艺性状.对其根长密度与地上部分、水分和盐分的运移进行分析,研究表明根系对水分和盐分的胁迫表现明显,当土壤体积含水率在20...     

盐渍条件下土壤含水率高光谱反演研究

盐渍化土壤在我国分布的面积大,范围广。由于人为的不合理灌溉等,土壤次生盐渍化日益严重。为了能够及时、精准、动态地监测盐渍土农田含水率的变化,以内蒙古河套灌区农田为研究对象,应用高光谱分析技术,采用偏最小二乘回归方法(PLSR)分析土壤反射光谱特征值与水分、盐分含量间的关系,建立盐渍化农田含水率高光谱预测模型,并对模型的稳定性和预测能力进行检验。结果表明:利用非盐渍土建立偏最小二乘模型能够有效预测低含盐量(含盐量小0.4%)土壤的含水率。水分预测模型中土壤盐分含量小于等于0.4%时,R2大于0.8,RMSE小于4%,预测精度较好;土壤盐分含量大于等于0.5%时,预测值R2不足0.7,预测精度较差。结果表明土壤中盐分含量较大时,对含水率预测模型的估算精度均会产生影响。     

农田沟渠湿地面积计算方法研究

农田沟渠湿地对农业非点源污染物有很好的净化作用。沟渠湿地方案设计中,湿地面积计算是影响湿地规模和净化效果的关键因素。在学习人工湿地面积计算的理论基础上,结合沟渠湿地具体特性对降雨径流、农田灌溉、湿地植物等影响因素进行分析,优化得出适合沟渠湿地面积的计算方法。