盐渍化农田土壤斥水性与理化性质的空间变异性

通过对新疆玛纳斯县盐渍化土壤三个不同尺度（间距分别为50m、5m及0.5m)的284个样点取样分析测定,采用经典统计学、空间自相关、地质统计学和分形理论对土壤斥水性与理化性质进行空间格局分析。结果表明：1）土壤斥水性和pH符合正态分布,其余土壤属性符合对数正态分布。三尺度下土壤各属性绝大多数表现为中等变异水平。2）三尺度下土壤各属性的Moran’s I系数变化具有相似性,在-0.8～0.6范围内波动。3）三尺度下土壤各属性的半方差函数理论模型大多数能用球状模型来拟合。4）在一定范围内,土壤各属性具有一定的分形特征,分形维数变化幅度为1.75～1.96。分析表明不同尺度下土壤斥水性与理化性质具有一定的差异。     

沂蒙山区桃园棕壤斥水性对理化性质的空间响应

以沂蒙山区典型土地利用桃园棕壤为例,在分析降雨前后桃园棕壤斥水性与理化性质空间变异的基础上,探讨了棕壤斥水性对土壤含水量、有机质含量和土壤质地的空间响应特征。按照1 m×1 m网格等间距测定降雨前后土壤实际斥水性与含水量,同时采集表层0~3 cm土壤样品,分析其有机质含量与砂粒、粉粒、黏粒含量,并借助经典统计学、地统计学与空间自相关理论对土壤斥水性及理化性质进行空间格局与空间相关性分析。结果表明:沂蒙山区桃园棕壤的斥水程度强烈,雨后斥水性显著降低;降雨前后棕壤斥水性均具有中等变异水平和较强的空间自相关性,且呈指数模型分布,各向异性显著。受结构变异和随机变异作用,斥水性空间格局沿耕作方向呈条带状分布,在其垂直方向上最小变程为1.4 m。土壤质地是影响棕壤斥水性空间变异的主要因素,斥水性与粉粒含量呈空间正相关,与砂粒和黏粒含量呈空间负相关,相关程度粉粒砂粒黏粒;棕壤斥水性与含水量呈空间负相关,相关度雨前较弱,雨后显著。     

土壤斥水性影响土壤水分运动研究进展

土壤斥水性广泛存在于各类土壤,是影响植物生长、土壤水分运动以及土壤侵蚀等水土过程的重要因素。该文阐述了土壤斥水性的基本概念,介绍了几种常用的斥水性强度测定方法及适用范围。在此基础上,论文对土壤斥水性如何影响土壤水力性质以及水分运动特征等研究现状作了全面评述,重点讨论了近年来该领域的研究热点,如土壤斥水性影响下的指流观测和理论模拟以及斥水性土壤蒸发过程等。最后,提出了相关研究中亟待解决的若干关键科学问题,主要包括确定土壤斥水性影响指流现象和蒸发过程的物理机制的揭示;考虑土壤斥水性参数的土壤水分运动数学模型的构建;以及对新模型的求解及对数值解的理论分析。由于土壤斥水性对土壤水分运动有重要的关联效应,相关问题的深入研究对进一步认识土壤水分运动的内在物理机制具有重要理论意义,也将为掌握和有效利用土壤斥水性提供实践指导。     

三峡库区植物篱系统土壤颗粒分形特征及其与土壤理化性质的关系

在对长江三峡库区坡耕地植物篱系统调查样地土壤样品颗粒分析的基础上,对植物篱系统内土壤颗粒分布及土壤分形维数与土壤物理性质和土壤养分含量的关系进行了研究,结果表明:（1）乔木类、草本类和灌木类植物篱带间坡耕地土壤砂粒含量比其对应的植物篱带内土壤沙砾平均含量分别高10.4%,13.7%和9.2%;而黏粒含量在植物篱带内富集,其平均含量比植物篱带间坡耕地土壤黏粒含量分别高14.3%,19.5%和10.7%;（2）土壤分形维数与土壤黏粒和土壤粉粒含量具有显著（P < 0.01）的正相关关系,而与土壤砂粒含量显著负相关。（3）土壤分形维数与土壤孔隙度、含水量和土壤饱和导水率极显著正相关,而土壤容重与分形维数呈显著负相关关系。土壤分形维数与土壤有机质、土壤全氮、土壤有效氮、土壤全钾、土壤有效钾、土壤全磷含量和阳离子交换量显著相关,而土壤有效磷含量和土壤分形维数相关性不显著。     

砂土和黏土的颗粒差异对土壤斥水性的影响

斥水性土壤广泛存在于自然界中,并且对土壤环境和作物生长等有重要影响。建立理想化的土壤颗粒模型对砂土和黏土的斥水特性进行计算分析。结果表明:当接触角很小时,砂土中不存在斥水现象。随着接触角的增大,砂土斥水性与含水率密切相关,砂土的密实度对其斥水性也有重要影响,当砂土比较密实时,土壤的"亲水"与"斥水"特性对含水率特别敏感,随着含水率的变化,砂土可能由亲水性较好的土壤转变为斥水性土壤;当砂土比较松散时,土壤颗粒的斥水性对含水率并不敏感。当黏土接触角略小于90°且湿润半径b也较小时,黏土也存在斥水现象。如果黏土颗粒的接触角较小或接触角小于90°且湿润半径b较大,黏土总是亲水的。黏土含水率较大时,斥水特性由土壤颗粒的接触角决定。     

土壤斥水性影响因素及管理措施研究综述

土壤斥水性是影响土壤水文过程的一个重要因素。简述了土壤斥水性的基本概念,归纳了土壤水分、土壤有机质、土壤质地、土壤pH值、土地利用方式等对土壤斥水性的影响,总结了国内外改良土壤斥水性的措施,提出未来的研究重点是微生物和植物根系的分泌物、外源添加物等因素对斥水性的影响过程及机理,斥水性对农业生产的影响,斥水性的时空异质性,斥水性土壤在我国的分布及斥水性程度等。     

采煤塌陷对土壤理化性质影响的研究进展

煤矿开采导致地表塌陷,并改变原有土壤理化性质。为了更好地开展矿区土地复垦,进行土壤重构,必须要对塌陷区土壤理化性质进行分析研究。本文综述了塌陷对土壤理化性质的影响以及土壤理化性质空间变异的国内外研究现状,总结当前研究存在的问题,并提出以后塌陷区土壤理化性质研究方向,为塌陷区土壤理化特性变化机理揭示提供指导。     

再生水灌溉对土壤斥水性的影响

深入探求再生水灌溉条件下不同土壤中水分和溶质的分布及斥水性变化规律,能为再生水灌溉条件下土壤斥水性产生原因及其影响因素的研究提供一定的参考。选用砂土、砂姜黑土、塿土和盐碱土进行土柱再生水灌溉试验,取样测定不同灌水量条件下剖面土壤的潜在斥水性、含水率、Cl-、有机质(organicmatter,OM)含量及电导率(electrical conductivity,EC)等。结果表明:再生水灌溉后,塿土及盐碱土分别出现0～2,1～3级斥水性,砂土及砂姜黑土为0级斥水性,4种土表层表现出较强的斥水性。土壤斥水性随再生水灌水量和灌溉时间的增加而显著增强,并且灌水量越大,斥水性差异性越显著。4种土有机质含量OM与土壤斥水持续时间变化值TR呈正相关关系,Cl-含量、EC值与土壤斥水持续时间变化值TR呈负相关关系。相比较其他3种土而言,砂土更适合再生水灌溉。     

岷江上游干旱河谷旱地土壤斥水性特征初步研究

土壤斥水性是土壤颗粒不易被水滴浸润的现象,对土壤水分特征曲线、土壤溶质运移、土壤优先流、土壤导水率以及地表径流和土壤侵蚀等具有重要影响。研究结果表明,3月份岷江上游干旱河谷0-5cm土层具斥水性的土壤在空间上的分布概率约为34%,其中强度斥水性土壤分布比例为5%;在时间分布上,土壤斥水性主要表现在7月,轻度以下斥水性概率为91%,强度以上斥水性概率为58%;从各粒级土壤斥水性的研究结果来看,斥水性与土壤粒级呈显著负相关,粒级越小,土壤斥水性越高。因此,岷江上游干旱河谷旱地土壤斥水性具有明显的时空分布差异,并且粒级越小土壤斥水性越强,7月份土壤表层的土壤斥水性强度与分布比例高。这可能是导致干旱河谷严重水土流失、土壤砂砾化的一个重要原因。     

不同类型土壤团聚体斥水性及其对溅蚀的影响

为明确土壤的斥水性特征及其对土壤溅蚀的影响,以3种不同类型及利用方式土壤为研究对象,探究了土壤斥水性分布规律及其影响因素,系统分析了土壤斥水性对土壤溅蚀的影响。结果表明:(1)耕地土壤的斥水性最低,表层土壤斥水性高于下层,黄褐土斥水性(13.15sec)高于其他类型土壤,整体上看,斥水性受到土壤机械组成和游离铁、铝氧化物的显著影响(R2-0.40,p0.01);(2)土壤溅蚀过程呈现为倒V形,即一个陡涨陡落的特点,土壤累计溅蚀量随降雨历时变化关系用对数函数可以很好地拟合(R2≥0.90,p0.01);(3)在一定雨强范围内,斥水性对土壤溅蚀有着显著影响,斥水性越大土壤发生溅蚀的程度也越大,对数函数模型也可以很好地表达溅蚀指标随斥水性变化趋势。研究结果能为降雨侵蚀机制研究与侵蚀过程模型提供理论参考依据。     

基于GPS和GIS的田间土壤特性空间变异性的研究

以一块面积约为13.3 hm²的冬小麦田为研究区，利用GPS接收机定位，按50 m×50 m设置网格，共取63个采样点，测定土壤表层(20 cm)内的土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾、容重、田间土壤含水率和电导率，研究麦田土壤特性的空间变异规律。采用传统统计学和地统计学相结合的方法对所取的数据进行了分析，利用Arcview3.2软件的空间分析功能，绘制了表达这些土壤特性随机性和结构性的半方差图和空间分布图。研究结果表明：所有土壤特性均服从正态分布；土壤容重具有弱变异强度，其它土壤特性具有中等变异强度；土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾和电导率具有很强的相关性，土壤容重、速效磷和含水率具有中等强度的空间相关性，土壤特性的相关距变化范围为246.8～426.8 m。该成果可为农田的定位施肥、灌溉以及其它的农田精细管理提供依据。     

Investigation and prediction spatial variability in chemical properties of agricultural soil using geostatistics

Determination of the chemical characteristics of soil for balanced fertilization on large scales is an important factor in achieving a precision agriculture. Laboratory analyses of soil properties are usually expensive and time consuming. Surmounting these problems is possible using geostatistics. Therefore, this research aims at selecting a proper interpolation method using 213 soil samples for alfalfa farmland in Hamadan Province, Iran. Various factors such as pH, EC, , , K, P, Fe, Zn, B and Co were measured. Ordinary kriging and co-kriging were assessed to derive maps of soil physico-chemical properties, using mean absolute error (MAE), mean bias error (MBE), root mean squared error (RMSE) and average kriging standard error (AKSE) as statistical criteria. Variography analysis indicated that the ranges of influence for pH, EC, , , K, P, Zn, Fe, B and Co were 65, 55, 78, 79, 75, 60, 50, 65, 70 and 30 km, respectively, and the measuring error varied between 0.366 and 0.843. The results revealed that, based on precision criteria, co-kriging was the best method for interpolating the chemical properties of soil. Finally, using to the co-kriging for each determined variable, a related zoning map for fertility management of the study area was prepared.     

紫色土坡耕地土壤物理性质空间变异对土壤侵蚀的响应

为了研究不同坡度和坡长的耕地上土壤侵蚀对土壤物理性质空间变异的影响,通过地形测量、137 Cs示踪、土壤物理性质分析等方法对川中丘陵紫色土区土壤物理性质对土壤侵蚀的响应进行了研究,结果表明：在中等坡度（16.60%～25.10%）的梯坡地上,耕作侵蚀处于主导地位,是导致耕层土壤物理性黏粒含量和容重在梯坡地上总体差异不大（CV＜6.3%）,且与137Cs含量不相关的主要原因;在已退耕还林的陡梯坡地上（35.60%）,水蚀占据主导地位,导致耕层土壤物理性黏粒含量和容重均与137Cs的含量显著相关。在长坡耕地上(10.10%),具有分选搬运能力的水力侵蚀占据主导地位,致使耕层土壤物理性黏粒含量与137Cs的含量具有显著的相关关系,而容重却与137Cs含量没有显著的相关关系。川中丘陵区坡耕地上,耕作侵蚀和水蚀共同作用于土层深度,使土层深度在坡顶、上坡最浅,在坡脚最深,顺坡向下逐渐增加。因此,在川中丘陵区不同坡长的坡耕地上,占主导地位的土壤侵蚀类型导致坡耕地上土壤物理性质出现相应的变化。     

两种常用方法测定土壤斥水性结果的相关性研究

土壤斥水性不利于农业生产和环境的可持续性发展,引起了很多土地利用问题。为了合理地选择土壤斥水特性的测定方法,该文采用常用的滴水穿透时间法与酒精溶液入渗法两种方法测定了内蒙古锡林浩特羊草草原土壤的斥水性,并分析了两种方法的相关性。结果表明：两种方法测定的土壤斥水性具有较强的相关性,在一定范围内可以通过文中提出的多项式进行转换,并获得了中度斥水性等级以下的酒精溶液入渗法的土壤斥水性等级指标。     

烟田土壤质地的空间变异性研究

为了解烟田土壤质地的空间变异情况进而为烟草精准施肥提供依据,本研究在地统计学和GIS的支持下,以半方差函数为基本工具,分析了平顶山地区典型烟区耕层土壤质地的空间变异特征,并运用普通克里格(Kriging)进行最优无偏线性插值,制作了黏粒、砂粒和粉粒的空间分布图。结果表明,研究区域内不同土壤颗粒在较大范围内存在空间自相关性,黏粒、砂粒和粉粒的空间自相关距离分别为609m、657m和429m;黏粒和砂粒由结构性因素引起的空间变异达80%。各向异性分析都表明,黏粒和砂粒存在较强烈的各向异性,粉粒各向异性则较小。对试验土壤来说,土壤质地具有较强的空间自相关性和变异性,这可能是影响土壤养分空间变异性的主要原因,因此在设计施肥方案时应考虑土壤质地空间变异性的影响。     

稻田土壤养分空间变异与合理取样数研究

以嘉善县陶庄农场内一块0.52hm2的水稻田为研究区,采用地统计方法和常规统计方法进行土壤pH及养分(全氮、全碳、速效钾、速效磷、速效镁、速效锰、速效铜、速效锌)的空间变异及其合理取样数目研究。结果表明,各土壤养分在田间尺度均存在一定的空间变异,全氮、全碳、速效钾、速效磷等主要养分的空间格局呈南北向条带状,与农户经营田块的方向基本一致;不同农户耕种、管理下的4田块的土壤养分差异显著;反映土壤肥力的土壤全碳、全氮等养分的合理取样数目在95%的置信度和5%的相对误差条件下为45～个,基本上每个农户经营田块为1个,即可反映土壤养分的真实情况。因此,试验区以N素管理为主的精确田间管理的土壤采样可以采用以农户经营地块为单位的混合样采样方式,以减少土壤采样量和分析成本。