河西走廊敦煌绿洲天然胡杨林土壤水分空间变化特征研究

利用经典统计学与地统计学相结合的方法对甘肃敦煌绿洲天然胡杨林土壤含水量的空间变化规律性进行研究.结果表明:敦煌绿洲天然胡杨林土壤含水量变化趋势总体表现为随深度增加而不断增加的趋势.0-60 cm 土壤含水量变化程度较大,再向下各层土壤含水量变化趋于平缓.土壤水分变异系数在不同土壤层有较明显的差异,土层越深,其含水量变化程度越小,这主要与气候、土壤质地及树龄等因素有关.采用GIS的反距离加权(Inverse Distance Weighted)插值法分析表明,研究区土壤含水量存在明显的空间差异和较强的相似性.即各层均表现为自西向东逐渐增加的空间格局,这与西临库姆塔格沙漠和罗布泊东靠绿洲的地貌格局相一致.     

民勤绿洲区天然胡杨林生长季土壤水分动态

利用地统计学方法对民勤绿洲区天然胡杨林下土壤水分的空间结构特征及生长季期间的变化规律进行了研究。结果表明,研究区天然胡杨林下土壤水分含量范围为0.85%～4.80%。民勤县双茨科乡和苏武乡天然胡杨林下土壤含水量随土层深度的增加呈增大趋势,而夹河乡样区土壤水分含量随土层深度的增加呈现出先增大后减小的趋势。8月份各采样点表层土壤含水量均为最小值。土壤水分含量在胡杨的生长季期间总体表现为:春季>秋季>夏季。采样点土壤水分变异系数总体属于中强度变异性,表层土壤水分的变异系数略大。胸径大的胡杨树土壤含水量反而少,这主要与树龄及胡杨林根系发达程度有关。土壤水分异质性为中等程度的空间相关性,且苏武乡变异函数模型拟合效果最为理想。     

甘肃省金塔县天然胡杨林土壤含水量空间变化特征研究

土壤含水量是制约植物生长的主要因子之一。运用变异系数和ArcGIS中反距离权重法插值对金塔县金塔绿洲和鼎新绿洲天然胡杨林土壤含水量的空间变化规律进行研究。结果表明:金塔县金塔绿洲和鼎新绿洲天然胡杨林土壤含水量垂直变化趋势表现为,除双城(SCCD)土壤含水量随深度增加而呈增加趋势外,其它各点土壤含水量0—60cm呈减少趋势,在60—120cm深度火烧(HSCD)与拐坝林场(GBLC)两样点土壤含水量继续缓慢减少,大庄子(DZZC)、五星(WXCD)、牛头湾(NTWC)、西红(XHCD)土壤含水量呈现增加趋势,且双城(SCCD)土壤含水量最大。各层土壤水分变异系数差异明显,且随深度增加而增大。土壤含水量越大,胡杨长势越好。各土层土壤水分含量水平空间分布大体呈自西向东逐渐增加的趋势,这与北大河和黑河流域地貌格局有关,各土层土壤含水量水平空间分布随离水源地距离的增加而降低。     

黑河中游荒漠绿洲过渡带斑块植被区土壤水分与有机质空间变异特征

以黑河中游荒漠绿洲过渡带斑块植被区土壤为研究对象,对土壤含水量与土壤有机质含量空间变异特征及两者相关性进行研究,并对土壤含水量和土壤有机质含量的空间变异函数模型进行拟合。结果表明:(1)20~40 cm土层的土壤含水量空间变异性最为强烈,C_V=1.780;而40~60 cm土层的土壤有机质含量空间变异性最为强烈,C_V=0.561。(2)0~120 cm土层的土壤含水量空间变异函数理论模型均为指数模型;0~60 cm土层的土壤有机质含量空间变异函数理论模型为纯块金模型;而60~120 cm土层的土壤有机质含量空间变异函数理论模型为指数模型和球状模型。(3)土壤含水量和土壤有机质含量均随土层深度的增加而相应的增加,且二者之间呈显著对数相关关系,R~2=0.9597。     

塔中沙漠植物园土壤水盐空间变异性及合理取样数研究

本研究运用经典统计学和地质统计学方法, 分析了塔中沙漠植物园内下层根系土壤水盐的空间变异特性, 结果表明: 塔中沙漠植物园下层根系的土壤水盐分布具有中等空间变异性, 80 cm、100 cm、120 cm、140 cm土层土壤水分变异系数分别为44.16%、41.30%、45.53%、55.44%, 盐分变异系数为41.51%、34.00%、42.28%、30.52%。各层土壤质量含水量分别满足指数、高斯、指数和线性模型, 土壤电导率变异函数的最佳理论模型分别为球状、球状、线性和线性模型。结合经典统计学和土壤水盐变程及空间分布图, 选取并定位了85个土壤剖面监测塔中植物园下层根系的土壤水盐含量。通过结合监测取样容量和土壤水盐分布的空间特性制定出塔中沙漠植物园下层根系土壤水盐变化的监测方案, 为塔中植物园的持久性发展提供科学依据。     

新疆包头湖灌区农田土壤水盐热特性空间变异特征

土壤作为高度变异体,其大尺度下的土壤水盐热分布特征具有空间变异性。为了探究大尺度下的土壤水、盐、热的空间分布特征及空间变异性,以新疆包头湖区域为例,采用经典统计学和地统计学相结合的方法,对土壤水盐热参数的空间分布特征进行分析。结果表明:土壤含水率、导热率及热容量均属于中等偏弱变异程度,土壤含盐量为强变异程度;土壤含水率、含盐量、导热率的半方差函数均可用高斯模型进行拟合,热容量的半方差函数可用指数函数进行拟合;含水率、含盐量、导热率、热容量同一深度各自变量之间均具有较强的空间依赖性,随机因素占总变异程度较低,最大相关距离在2 600~3 900 m。该研究为当地农业灌溉及精细农业的生产提供一定参考。     

塔里木河上游典型绿洲土壤水盐空间分异特征

结合传统统计学与地统计学方法,以塔里木河上游典型绿洲阿拉尔垦区为研究区,根据64个样点的试验数据,分析样区表层(0-10cm)和亚表层(10-20cm)土壤水盐空间分异特征。结果表明,土壤水分、pH值、电导率和全盐具有明显的空间变异性。样区土壤盐碱化程度较高,土壤水分表现为中等变异性,pH值为弱变异性,电导率、全盐及大部分离子含量为强变异性,盐分呈现强烈的表聚性特性。土壤水分和表层pH值的半方差理论模型较符合指数模型,亚表层pH值、电导率和全盐较符合球状模型。各指标块金值/基台值在0.122～0.316之间,且表层小于亚表层,空间自相关性较高,变异更多受结构性因素影响,空间结构较为复杂。指标的空间分布与区域环境密切相关,各层土壤水分、电导率和全盐均为西北高于东南,即沿河岸-绿洲-荒漠方向递减,而pH值表现为相反的规律。研究区棉田的长期连作,使得水盐运动在多年耕作棉区较为活跃,中小尺度下水盐空间分布的异质性增强。     

封丘地区土壤水分扩散率的研究

本文研究了河南封丘地区代表性土壤的水分扩散率,结果表明:封丘地区3个土壤亚类的水分扩散率变化于1. 0×10-3 ~1. 5×10cm2 min-1之间;土壤水分扩散率存在着空间上的变异性,随土壤剖面深度增加而呈现出表土层高、中间土层低、底土层又升高的趋势;各土层土壤水分扩散率与土壤含水量呈指数函数变化关系,经统计分析均达到极显著水平;土壤容重、孔隙度及孔隙类型、土壤有机质含量和土壤粘粒含量均对土壤水分扩散率有不同程度的影响,而土壤全盐含量对其影响不大。     

半干旱区科尔沁沙地土壤水分时空特征研究

采用经典统计和地统计学的方法,分析了2013年半干旱区科尔沁沙地(1.5 hm2)不同植被类型下0~160 cm剖面土壤水分的时空变异特征。结果表明:土壤含水量在剖面上的变异系数在18%~177%之间,属于中等或强变异水平;土壤水分状况影响其变异性,湿季的变异性低于干季。草本植被和灌木通过截留降雨和根系吸水,加剧了土壤水分在空间上的变异。在同一时期,土壤水分的空间自相关性随着深度的增加而不断减小;相同深度的空间自相关性为湿季大于干季。在湿季各层土壤含水量具有较好的空间连续性,而干季各层土壤水分变化均较为剧烈,土壤水分的破碎化程度较高。降雨有促使土壤水分分布趋于均匀及增强空间相关性的效果。     

荒漠绿洲农田盐渍化过程中的水盐动态

以空间代替时间的方法,在干旱绿洲区选择大麦和苜蓿2种作物不同盐渍化阶段农田,并以非盐渍化农田作为对照,研究盐渍化过程中的水盐动态。结果表明:(1)不同盐渍化阶段的农田土壤含水量随土壤深度的变化有所不同,并且在大麦地10-40cm和80-100cm土层,苜蓿地20-120cm土层不同阶段农田间土壤含水量的差异显著性不同。在季节变化上,非盐渍化农田土壤含水量的变异显著高于盐渍化农田。(2)随着盐渍化程度的加剧,土壤电导率的峰值逐渐向上层移动;不同盐渍化阶段农田土壤电导率的垂直变化不同。在季节变化上,非盐渍化农田剖面电导率的变异要明显于其他盐渍化农田。(3)沿盐渍化梯度的增加,土壤中Na++K+含量表现为逐渐增加和表聚。(4)分析表明,盐渍化农田土壤水盐动态与作物生长状况、地下水电导率和土温有显著的相关性(P<0.05)。     

盐渍化灌区土壤水盐时空变异特征分析及地下水埋深对盐分的影响

针对盐渍化灌区土壤盐渍化问题,以河套灌区下游乌拉特灌域为研究区,通过野外实测与室内试验分析结合,采用统计学方法地质统计学原理分析表层土壤(0-20,20-40 cm)及深层土壤(40-100 cm)含水率与盐分(EC值)时空分布和变异规律,以及探求地下水埋深对土壤盐分的影响。结果表明:(1)除6月0-20 cm(9.779%)外,表层土壤含水率变异系数均在12.384%~19.667%,属于中等变异性,深层土壤含水率变异系数较小,在3.513%~9.757%,属于弱变异性;表层土壤盐分(EC值)变异系数在100.845%~129.279%,属于强变异性,深层土壤盐分变异系数均在83.685%~98.853%,属于中等变异性;随着土壤深度的增加,含水率和盐分的变异性都相对减弱。(2)不同时期土壤含水率和盐分在一定范围内具有空间结构特征,均可用高斯模型模拟,各层土壤含水率空间相关度在0.038%~20.408%,各层土壤盐分空间相关度在0.043%~8.374%,均小于25%,说明具有强烈的空间相关性,可以认为主要是受结构性因素的影响,其自相关引起的空间变异性较强。(3)试验区土壤盐分主要集中在北侧盐荒地,由于蒸发强烈,包气带毛细水上升,把深层土壤以及地下水中的可溶性盐类带到土壤表层,致使盐分升高,属于典型的盐分表聚型土壤,需及时防治与治理,同时土壤盐分受地下水埋深的影响较大,随着地下水埋深减小而增大,荒地地下水埋深与土壤盐分满足线性关系,耕地地下水埋深与土壤盐分满足指数关系。荒地0-20 cm土壤盐分含量随地下水埋深变化趋势较大,20-40,40-100 cm土壤盐分含量随地下水埋深变化趋势较小,耕地地下水埋深在1~1.6 m时,土壤盐分含量随着地下水埋深变化趋势较大,当地下水埋深大于1.6 m时,土壤盐分含量随着地下水埋深变化趋势较小。研究结果为河套灌区下游盐渍化土壤的防治与改良提供了重要的理论基础和参考依据。     

干旱区农田灌溉前后土壤水盐时空变异性研究

通过田间土壤剖面取样,测定了新疆奇台县干旱区农田灌溉前、灌溉后1 周和3 周土壤水盐的时空变异特征。结果表明: 灌溉前, 剖面各层土壤含水量较低(15.25%~16.70%), 且呈中等(偏弱)变异性; 剖面上部(40 cm 以上)土壤盐分呈强变异性, 而下部为中等(偏强)变异性。灌溉后1 周, 除0~20 cm(弱变异性)外, 其他土层水分及剖面下部盐分变异性未变, 但变异系数均减小, 上部土壤盐分转为中等(偏强)变异性; 剖面平均土壤含水量升高10.51%, 脱盐率达8.94%, 其中, 表层(0~20 cm)土壤水分增加率(118.48%)及脱盐率(20.86%)最大, 底层(100~120 cm)水分增加率(40.54%)及脱盐率(-6.93%)最小。灌溉后3 周与1 周相比, 各层(除80~100 cm 土层)水分及盐分的变异性保持不变, 但水分的变异系数增大, 而盐分的变异系数减小; 剖面平均含水量减少5.20%, 表层(0~20 cm)失水率(36.47%)最大, 80~100 cm 失水率(7.31%)最小; 表层土壤积盐率(4.55%)约为20~40 cm 土层的12 倍; 而40 cm 土层以下仍处于脱盐阶段, 40~80 cm 土壤脱盐率减小, 80~120 cm 土层脱盐率(9.03%)增大。     

土壤盐分和含水量的空间变异性及其CoKriging估值——以黄河三角洲地区典型地块为例

以黄河三角洲地区典型地块为研究区，运用经典统计学和地统计学相结合的方法研究了不同深度土层盐分和含水量的空间变异特征。结果表明：研究区土壤盐分和含水量普遍较高，土壤表层积盐作用明显；各层土壤盐分均属于中等变异强度，土壤含水量除表层为中等变异强度外，其余各层为弱变异强度；受结构性因素和随机性因素的共同作用，各土层盐分和含水量均具有中等的空间相关性。对Kriging插值结果分析表明，研究区各土层盐分和含水量在一定的范围内均存在着空间上的相关性和变异性，表层土壤盐分和含水量的空间分布主要受微地形和气候条件的影响，地下水性质是主导深层土壤盐分及含水量空间分布的主要因素。分别采用表层土壤盐分及相应土层含水量对深层土壤盐分进行CoKriging估值，均能提高估值精度，采用表层土壤盐分对深层土壤盐分进行CoKriging估值的精度要明显高于采用土壤含水量，其估计方差减少百分数最大达到167．36％。     

灌区土壤盐分空间变异及多因素响应关系

[目的]研究土壤含盐量空间特征和分布格局,分析土壤盐分空间格局与地下水、土壤物理特性参数间的空间响应关系,为灌区盐渍化防控提供理论依据。[方法]以黄河南岸灌区吉格斯太灌域为例,网格化布点,分层采样测定土壤含盐量、表层土壤含水量、颗粒组成、干容重并换算热容量及导热率,同步监测地下水埋深及含盐量,采用经典统计方法和地统计方法分析土壤含盐量空间分布特征及其与物理特性和地下水等因素间的空间相关性。[结果]灌域处于非盐化—轻度盐化状态,土壤含盐量呈中等空间变异程度,总体呈现相对独立的随机分布,空间结构特征可以用高斯模型和指数模型描述。土壤含盐量与地下水埋深呈显著负相关,与地下水含盐量呈显著正相关,地下水埋深1.6 m区域发生轻度盐渍化风险较高。0—20 cm土壤含盐量与黏粒含量、容重、含水量、导热率及热容量显著空间正相关,相关范围约2～6 km;与砂粒含量呈显著空间负相关,相关范围约2～4 km。20—60 cm土壤盐分与0—20 cm土壤黏粒、砂粒含量、导热率、热容量及含水量呈显著相关,相关范围与土壤表层略有差异。[结论]黏粒含量较高,含水率较大,地下水埋深1.6 m的区域是灌域盐渍化防控的重点区域。     

咸水结冰融水入渗对土壤水盐运移和玉米苗期生长的影响

依据咸水冰盐水融离原理,利用土柱模拟试验,设置4个灌溉方式,分别为对照处理(淡水)、咸水灌溉、咸水结冰灌溉和咸水结冰灌溉+秸秆覆盖,研究咸水结冰灌溉条件下土壤水盐的独特运移机制。结果表明,与淡水灌溉相比,咸水灌溉处理表层0~40 cm土壤水分含量偏低,而深层土含水量则较高;咸水结冰灌溉下这一规律更为明显。但配合秸秆覆盖措施能在一定程度提高咸水结冰灌溉后各土层土壤含水量。咸水直接浇灌使各土层土壤盐度EC1:5偏高,盐分累积量增大,且盐分具有明显表层聚集特性,表层0~40 cm盐分累积量占0~80 cm土体的62.2%;而咸水结冰后灌溉则显著降低表层0~40 cm土层的盐分累积,仅占18.6%;咸水结冰后灌溉配合秸秆覆盖则进一步促进表层的脱盐率提高,特别在0~10 cm土层,土壤盐度仅为0.15 dS·m -1,盐分累积67.8 g·m-2,与淡水处理间差异未达显著水平(P>0.05)。咸水结冰灌溉配合秸秆覆盖可促进表层土壤的脱盐,使土壤根系分布密集层保持较低盐分水平,缓解或消除盐分对作物生长的危害,使玉米的生长状况达到淡水灌溉处理的效果。     

北京市农田土壤有机碳密度空间变异及影响因素

探明区域农田土壤有机碳密度（soil organic carbon density, SOCD）空间分布特征及其影响因素对增加农田土壤碳汇、实现“双碳”目标具有重要意义。该研究以北京市为研究区,基于2022年采样实测的0～60 cm各层SOCD数据,采用3D概念模型、Mantel test、地理加权回归、地理探测器模型开展SOCD空间变异分析,探究不同因素对SOCD的影响程度及各因素间交互后的作用力。结果表明：1）研究区SOCD在空间上呈自表层向深层逐渐降低的趋势,其中0～15 cm土层的SOCD显著高于30～60 cm（P < 0.05）,0～60 cm土层的有机碳储量约为10.80 Tg。2）土壤含水率、土壤亚类、地形部位分别对0～15、15～60、45～60 cm土层的SOCD产生了显著影响（P < 0.05）;土壤亚类、土壤母质、土壤质地、地形部位与SOCD的空间关联性较强,关联程度自表层向下逐渐增大。3）各重要因子交互后对研究区SOCD的解释能力呈双因子增强或非线性增强的关系,土壤亚类与其他各因子交互后对SOCD的解释能力提升最为突出。今后研究区内开展土壤有机碳空间变异等相关研究时应尽可能综合考虑多因素间的交互作用,其中土壤亚类（土壤类型）可作为重点指标。研究结果可为优化农田资源空间结构,制定农田固碳增汇措施提供科学参考。     

基于聚类分析的土壤盐渍剖面特征及其空间分布研究

通过对黄河三角洲地区典型地块土壤盐渍剖面的聚类分析,研究并总结该地区不同盐分剖面类型土壤含盐量在水平方向以及垂直方向的分布特征和规律,运用该规律对各盐渍剖面类型的空间分布进行了探讨。结果表明:研究区土壤盐分剖面可以明显分为表聚型、底聚型和平均型3类,按照垂直分布特征可将0～180cm土体划分为0～20cm、20～80cm、80～120cm和120～180cm四个层次;研究区土壤含盐量在垂直方向和水平方向上变异较强,总体上盐分分布具有一定的表聚性,且各土层含盐量的规律性可以作为判断土壤盐分剖面类型的依据;受结构性因素和随机性因素的共同影响,各土层含盐量均表现为中等的空间自相关性和相同的空间自相关变化尺度。Kriging插值与空间分析结果表明,微地形和气候条件是影响表层土壤盐分空间分布的主要因素,地下水性质主导深层土壤盐分的空间分布;表聚型盐分剖面是研究区最主要的剖面类型,其次分别为底聚型和均匀型;不同盐分剖面类型的空间分布反映了植被类型和土地利用方式的差异,人为农业措施是形成底聚型与平均型盐分剖面的最直接因素。该研究结果为黄河三角洲地区盐渍土地的分区、改良、管理以及合理利用提供了理论基础和实践依据。     

咸水畦灌条件下土壤水盐运移规律

在环渤海地区采用咸水播前造墒方式,研究不同土层的水盐运移规律以及土壤含盐量周年变化,为确定合理的灌溉指标提供理论依据和技术参数。结果表明：在不同的土壤含水量条件下,土壤剖面的水分和盐分分布呈现显著差异,其中0-60cm和0-40cm土层分别是土壤水分和盐分的易变层;土壤含盐量不仅和土壤水分存在密切关系,而且随着灌溉水矿化度的增加而增加;为实现土壤可持续的生产力水平,土壤盐渍化状况应控制在轻度水平,从这个意义上讲,灌溉水矿化度最好控制在6g/L以下。咸水播前造墒方式有效扩大了咸水的可利用范围。     

胶东梨园根系层土壤贮水量估算研究

2005年4月～2006年1月期间利用Trime土壤水分速测系统,分18次测定了烟台农科院梨园0～180cm范围内的土壤水分。对表层土壤水分与深层土壤水分之间的转换关系,及梨树在不同生长阶段对转换关系的影响进行了研究。结果表明,在梨树生长旺盛期和休眠期两个阶段内,0～10cm和0～30cm土层对深层土壤水分的预测效果都较差,0～50cm对深层土壤水分的预测效果较好,预测结果中相对误差大于12%的分别占26.67%和20.00%,最大相对误差依次为21.07%和15.05%;经验模型的预测精度偏高且各模型在生长旺盛期内的预测效果总体上较在生长休眠期内的预测效果差。因而本地区进行深层土壤水分估算的最佳表层深度为0～50cm土层,且以经验模型预测为佳。     

不同钠吸附比的咸水结冰融水入渗后滨海盐土的水盐分布

在室内利用相同矿化度(10 g·L^-1)、不同钠吸附比(5、10 和30)的咸水进行咸水结冰融水模拟试验、结冰融水入渗和咸水直接入渗的土柱试验, 以淡水处理为对照, 分析不同钠吸附比咸水结冰融水入渗下滨海盐土水盐分布特征。结果表明: 咸水冰融化过程中, 融出水的矿化度和钠吸附比均呈由高到低的变化趋势。咸水结冰融水入渗速度和入渗深度均快于和深于淡水。咸水钠吸附比越小, 结冰融水入渗速率越快、深度越深。水盐分布也表现为低钠吸附比咸水结冰处理的表层土壤含水量较低, 水分向深层迁移, 这种水分分布也使盐分向深层运移, 表现为表层土壤含盐量低, 深层土壤含盐量大。土层含水量低钠吸附比咸水处理高于高钠吸附比处理, 10~45 cm 土层则表现出相反的趋势; 表层土含盐量低钠吸附比处理高于高钠吸附比处理, 且咸水处理下土壤脱盐的深度大于淡水处理。钠吸附比5 的咸水结冰处理, 0~10 cm 土壤平均含水量和含盐量分别为30.3%和1.1 g·kg^-1, 显著低于其他处理。为比较咸水结冰灌溉和咸水直接灌溉的效果, 室内利用含盐量为10 g·L^-1、钠吸附比10 的咸水进行直接入渗的土柱(土壤含盐量为21.3 g·kg^-1)模拟试验, 结果表明: 与咸水直接入渗处理相比, 咸水结冰融水处理盐分淋洗效果更好, 该处理0~25 cm土层平均土壤含盐量为2.9 g·kg^-1, 显著低于咸水直接入渗的10.6 g·kg^-1。