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。     

黄淮海平原土壤盐渍化状况的数值分类

本文通过ＧＰＳ定位的网格取样和Ｑ型聚类等方法，研究了整个黄淮海平原土壤盐分的剖面特征与水平分布．结果表明：根据黄淮海平原土壤盐分的剖面构型，可将整个黄淮海平原的剖面特征分为４大类，即表聚型、　底聚型、中聚型和平衡型．从其占聚类剖面的数量而言，它们分别占总聚类剖面数的约３０％、５％、１３％和５２％．黄淮海平原各种土壤盐分剖面类型都具有明显的空间集聚性，其中表聚性剖面主要分布在徐淮及滨海地区，底聚剖面主要分布在原来盐渍化严重的豫东黄泛平原，中聚剖面主要分布在黑龙港下游地区．其它为平衡型剖面．这类剖面根据其特点，可分为山前平原土壤盐分淋溶区、鲁西南土壤盐分通体积聚区和浅层咸水影响下的土壤盐分平衡区．整个黄淮海平原土壤剖面中脱盐与积盐比例约为２∶１．所以土壤盐分以脱盐为主．     

垦殖与自然条件下黄河三角洲土壤盐分的时空演化特征研究

为探究人为垦殖与自然条件下黄河三角洲土壤盐分的时空演化特征,实现黄河三角洲后备土地资源的高效开发,保障生态和环境安全,利用空间变换推演时间演替,沿黄河入海方向,自利津县北宋镇至黄河三角洲保护区内黄河入海口布设采样带,研究当地典型作物(小麦、棉花、水稻)和自然条件下土壤盐分的时空演化特性,随机选取28个主采样区,采集140个样点,每个样点以20cm为1个土层,测定0—100cm土层土壤含盐量。研究表明:整个研究区域0—20cm土壤平均含盐量为3.58g/kg,显著高于60—100cm土层(p0.05),属于中度盐化土,空间表现为强变异性(CV=131%),随着土层深度的增加,不同土地利用类型间盐分空间变异减小;土壤盐分剖面的空间分布特征体现了人为垦殖和自然条件的协同影响,表聚型盐分剖面主要分布在采样带的近海端(1972年后冲积区域中此类剖面占83.3%),作物以低产棉田和自然植被为主,85.7%的自然植被和45.5%棉花为表聚型,平均型主要分布在采样带的中部及内陆区域,1855年之前及1855—1972年间的冲积区域中此类剖面各占40.0%,作物主要以水稻、小麦和滩涂为主;底聚型主要分布在采样带的内陆地区,1855年之前的区域中此类剖面占31.3%,主要以农作田为主,棉花、小麦、水稻均衡分布;人为垦殖管理、植被类型等随机因素是导致0—80cm土层土壤含盐量变异的主要原因,随着土层深度的增加,随机因素影响减弱,地形、地下水位等结构性因素影响增强;基于盐分的空间分布,绘制农作物布局区划图,可为黄河三角洲地区盐渍土资源合理开发利用提供参考。该研究揭示了垦殖与自然条件下土壤盐分时空演化特征,自滩涂至内陆,土壤盐分剖面由表聚型向底聚型过渡,人为垦殖在一定程度上可以降低土壤的盐渍化程度,但人为垦殖与土壤盐渍化之间互为因果、相互推进。     

于田绿洲土壤盐分特征分析

于田绿洲土壤盐渍化日趋严重,直接影响当地农业发展和生态环境建设.本文选取于田绿洲中不同土地类型的土壤垂直剖面,对土壤盐分、可溶性离子及其相应地下水各个离子、矿化度进行测定;运用统计特征值、趋势面等方法进行分析.结果表明,于田地区盐渍化程度较为严重,可用耕地较少.农田盐渍化程度远低于其它土地类型区.盐渍化区土壤盐分垂直剖面上表现为漏斗型,表聚现象明显;农田、交错带盐分垂直剖面上表现为上下剖面盐分含量大,中部含量小,表明这片区域排碱能力较好.并且盐渍地相对于农田,含盐量及一些主要离子的空间变异性远远超出农田变异,并且不同土壤的盐分特征明显不同.上述研究为于田绿洲生态环境改善提供了一定的理论基础.     

新疆玛纳斯河流域土壤盐分特征研究

以新疆玛纳斯河流域为研究区,结合面域土壤性状调研,利用相关分析和主成分分析方法对区域土壤盐分特征进行研究.结果表明,研究区域土壤盐渍化类型以硫酸盐为主,剖面土壤盐分含量呈现底聚分布特征;土壤盐分含量与SO42-、Ca2+离子含量呈极显著正相关;各层土壤盐分阴离子以SO42-为主,阳离子以Ca2+为主;SO42-、Ca2+、Mg2+及土壤盐分含量(St)是表征玛纳斯河流域土壤盐渍化的主要特征因子.本研究将为新疆玛纳斯河流域土壤资源可持续利用提供重要的理论依据.     

不同耕种时间下土壤剖面盐分动态变化规律及其影响因素研究

以新疆奇台县绿洲不同耕种时间土壤含盐量为研究对象,运用聚类分析与相关分析法对其含盐量变化规律、盐分剖面类型及其影响因素进行了研究。结果表明:在荒地转化成人类熟作的农田(5 a以上)过程中,土壤剖面盐分特征变化依次为表聚型、均匀型、震荡型和底聚型。未耕地土壤含盐量高,是典型的盐渍土,且表层聚集现象明显,含盐量在表层(0～20 cm)占整个剖面的34.31%。耕种5 a、10 a的土壤,多为底聚型盐分剖面。随耕种时间加长,土壤各层含盐量的活跃程度变化依次为活跃层、次活跃层和较稳定层;土壤含盐量与有机质含量的关系由极显著正相关转变为极显著负相关,而与土壤pH的关系变化则相反。有耕作活动的土壤盐渍化发生了逆向演替,耕种10 a土壤平均含盐量仅为未耕地的20.90%,脱盐速度随着时间的增加而减小,由早期(0～3 a)的1.56 g kg-1a-1,下降为后期(5～10 a)的0.04 g kg-1a-1。     

基于电磁感应技术的棉田土壤电导率时空异质性研究

土壤剖面盐分的分布位置和含量的三维可视化研究,对干旱区盐渍化土壤定额灌溉具有重要意义。通过采集4个不同时期的土壤表观电导率数据和同步采集的土壤剖面样品的室内测定电导率数据,利用多元线性回归方法构建了土壤剖面不同土层实测电导率与表观电导率之间的反演模型,采用三维反距离权重插值法(3D-IDW)实现了土壤盐分的三维可视化,在此基础上研究了新疆干旱区膜下滴灌棉田土壤剖面盐分的时空变化。结果表明：表观电导率与实测电导率之间具有较好的相关性,基于表观电导率数据构建的实测电导率反演模型的决定系数(R2)在0.82～0.99之间;基于3D-IDW的三维可视化技术可高精度地展示出盐分在土壤剖面中的分布位置和含量,不同时期土壤电导率交叉验证的R2均大于0.75;土壤电导率的三维数据统计结果表明,由于灌溉、覆膜和揭膜活动等人为因素和气温、蒸发作用、地下水水位等自然因素的作用,不同时期土壤剖面盐分的分布特征和含量均存在较大的差异,3月份土壤剖面盐分分布类型为均匀型,0～100 cm土壤剖面的电导率范围为0.78～0.88 dS?m-1,6、7和10月份为表聚型,6月和10月份的盐分主要集中分布于0～20 cm,0～20 cm的电导率分别为3.32和5.28 dS?m-1, 7月份的盐分主要集中于0～40 cm,0～40 cm的电导率为2.25～2.45 dS?m-1。研究结果对于精确棉田灌溉时间节点和灌水量具有指导作用。     

莫索湾灌区土壤剖面盐分的季节性变化特征

以新疆莫索湾灌区为研究区域,通过对该地区春季和秋季土壤剖面取样,得到土壤盐分值并采用Arc-gis 10.0软件对土壤盐分进行地统计学分析,从而探索莫索湾灌区不同季节土壤剖面盐分的空间变化特征。结果表明：研究区土壤剖面盐分含量随土层深度的增加而升高,属于底聚型;盐分含量总体表现为东南部高于西北部,2014春季高于2013年秋季,是因为灌区春季温度高于秋季,且积雪融化造成部分地区地下水位升高,强烈的地表蒸发使得底层盐分上移到耕层。不同季节各层土壤盐分含量值都符合对数正态分布,变异系数在66％~92％之间,具有中等强度的空间变异性,表层土壤变异大于底层;半方差分析得出2013年秋季和2014年春季各土层土壤盐分含量可以用高斯模型、指数模型和线性模型拟合,拟合模型的R2均大于0.75;土壤盐分含量的块金系数 C0/( C0＋ C )值在31％~42％之间,盐分含量值均表现为中等强度的空间自相关,0~100 cm土壤盐分受自然因素和人为因素共同作用。研究结果可为莫索湾灌区盐渍化土壤的分区、改良和利用提供理论基础。     

塔里木河下游绿洲灌区土壤盐渍化特征及季节性变化规律

[目的]研究典型绿洲灌区土壤盐渍化特征和季节性变化规律,为农业生产调控提供理论依据。[方法]运用GPS定位技术在塔里木河下游三十一团灌区不同季节进行调查与采样,并结合室内样品测定结果,对该区土壤盐分含量和各盐分离子含量进行经典统计分析和地统计学分析。[结果]研究区土壤的pH值范围在8.09～8.24之间,不同季节之间的差异不大,土壤呈碱性。土壤盐分含量受季节影响明显,在不同深度均表现为:秋季冬季春季夏季。不同季节下各深度的土壤中主要离子均相同,土壤盐分组成中阴离子主要为SO■和Cl~-,阳离子主要为K~+和Na~+,土壤盐分类型春季和秋季以硫酸盐型为主,冬季以氯化物—硫酸盐型为主。秋季与冬季的土壤盐分含量随着土层深度的增加逐渐减小,总体呈表聚型,春季与夏季的土壤盐分含量随着土层深度的增加呈先减小后增大的趋势,总体呈底聚型。春季根域层(0—60 cm)土壤的盐分在东南部的含量较高,西北部的含量较低,而深层(60—100 cm)土壤盐分在东南部的含量较底,西北部的含量较高,夏季土壤盐分整体较底,且水平分布较为一致。秋季、冬季土壤盐分的高值区都出现在研究区的西南方向,靠近塔里木河,原始保留地和荒地较多的区域。[结论]三十一团灌区土壤盐分的周年变化总体表现为秋季、冬季积盐,春季、夏季脱盐,土壤盐分的水平分布主要受土地利用类型、地形因素以及与水源位置距离的影响。     

新疆伊犁河谷新垦绿洲土壤盐渍化空间特征分析

在新疆西部伊犁河谷察布查尔县农业示范区采集表层土壤84个,进行了土壤盐分、有机质、pH值和电导率等指标进行实验和统计学分析,探索新垦绿洲表层土壤盐分的空间变化规律及其成因。结果表明:示范区土壤盐渍化明显,主要为硫酸盐和氯化物硫酸盐盐渍化。盐渍化程度主要为轻度、中度盐渍化。示范区西部,盐渍化程度呈现由东南向西北逐渐增大的趋势。东部受洪积扇微地形起伏变化的影响,盐土呈现点片相间分布的格局。中部在垄状隆起区域盐渍化程度较重,两边洼陷部分盐渍化程度较轻。示范区土壤盐渍化过程受地下水、原始地形起伏、原生盐分和人工灌溉等结构性因素和随机性因素的影响。平整土地、灌排结合、林草间作是防治土壤次生盐渍化的主要措施。     

基于ZigBee的精准农业模式研究

针对传统农业的局限性,探讨了传统农业生产模式转变为以信息网络为中心的精准农业的生产模式,阐述了ZigBee技术在精准农业中的应用,对系统的硬件进行了设计,并给出了软件流程。运用该系统可有效地降低成本,提高农作物产量。     

基于InVEST模型评估土地整治对生境质量的影响

土地整治通过对土地资源及其利用方式再组织和再优化影响生境斑块之间物质流、能量流的循环过程,从而改变区域生境质量和分布格局。该文以大安市土地整治重大项目为例,采用InVEST模型分析了土地整治对生境质量的影响。研究表明:1)土地整治前(2008年)、整治中(2011年)、整治后(2014年),耕地、草地和盐碱地均为项目区的主要土地利用类型;2)土地整治后,大量的盐碱地和草地转变为耕地,耕地面积由整治前的14.43%上升到71.19%;3)土地整治中,项目区的生境质量得分由整治前的0.194下降到0.189,整治后又上升到0.214;4)土地整治工程改善了项目区的生境质量,但整治完成后生境质量改善效果经历了先下降后上升的过程,在整治完成3~4 a时,生境质量仅比整治前提高了0.06左右,整治完成4 a之后,生境质量开始逐渐好转。研究结果可为土地整治工作中的生境及生物多样性保护工作提供科学依据。     

降雨对地表糙度影响的研究

通过野外模拟降雨实验,研究了降雨对地表糙度的影响规律,经过降雨作用后,随机糙度的地表,变化呈增加趋势,而有向糙度的地表,则呈减小趋势;随着降雨组合因子增加,随机糙度的变化量呈增加的趋势,而有向糙度则呈幂函数递减。     

基于IHA-RVA法的生态治理对径流演变情势的影响评估

研究流域径流演变情势及其对生态治理的响应,可为流域水资源合理利用和水生态治理提供重要指导。该文依据北洛河上游1964—2014年逐日平均流量和年降水量资料,采用双累积曲线法、双滑动平均法(MASH)和Mann-Kendall趋势检验法对径流过程变化进行了分析研究,采用水文指标变化范围法(IHA-RVA)对5组30个径流指标及其改变度进行了评估,对径流演变成因做了初步分析。结果表明：研究期内年径流呈现减少趋势,且以1979年和2002年为界可划分为基准期、水土保持治理期和生态恢复影响期;汛期流量下降较非汛期明显,减少幅度为35.6%;生态治理影响下径流指标整体水文改变度为74.35%,属于高度改变;5组30个径流指标中发生高度改变的指标占比增加,其中年极端流量组变化度最大,为94.77%。人类活动使得流域河川径流显著减少且波动性减弱,而水土保持、退耕还林(草)措施是核心驱动力。     

土壤对养分离子吸附特性初步研究

针对土壤本身对养分离子具有吸附固定特性降低了养分的有效性,运用土壤养分状况系统研究法通过吸附试验研究新疆两种土壤对养分离子的吸附固定能力。研究结果表明:棕漠土对P、Zn、Cu的吸附固定能力比潮土强,两种土壤对K、B和Mn吸附固定差异不显著,棕漠土的养分限制因子是N>P>Mn>B,潮土的养分限制因子是N>Mn>P>K,因此施肥时考虑到土壤对养分离子的吸附固定能力确定合理的施肥量。     

黄土沟壑丘陵区退耕对土壤侵蚀影响的模拟研究

随着在黄土沟壑丘陵区退耕政策的实施,退耕必将对该地区的水土流失特征产生重大影响。对退耕的水土保持效益进行模拟研究,可为退耕政策的合理实施提供理论依据。选定位于黄土沟壑丘陵区的安塞研究区,在RS和GIS支持下,采用USLE,模拟研究了不同退耕方案对土壤侵蚀的影响。在2001年土地利用的遥感解译图和GIS计算分析基础上设计了8种不同的退耕方案,模拟结果显示,各种退耕方案对土壤侵蚀的减少主要发生在强度及强度以上侵蚀区,退耕后研究区已没有发生剧烈侵蚀的区域,强度和极强度侵蚀明显减少;土壤侵蚀量的减少主要发生在≥25°退耕和≥15°退耕,≥25°退耕还草和还林分别使土壤侵蚀总量减少了19.9%和23.2%,≥15°退耕还草和还林分别使土壤侵蚀总量减少了36.6%和42.6%。≥8°退耕方案和全部退耕方案与≥15°退耕方案相比,水保效益并没有显著差别。     

黄土高原坡耕地小麦根系分布特征研究

小麦是黄土高原陕西区坡耕地上的主要农作物,为了研究小麦根系整个生长期内在坡耕地上随土层和坡度的分布规律,以陕西杨凌农耕地种植的小麦根系为研究对象,在小麦5个生长期,采用挖土块法调查研究了5个坡度的坡耕地上0—20 cm层内冬小麦根系的分布特征。结果表明:（1）小麦根系各生长期的根重密度、根长密度、根径与坡耕地土层深度和坡度变化都有一定的关系。（2）小麦的根重密度在0—5 cm层最大,随土层深度减小。根重密度随生长期逐渐增大,成熟期达到最大值。当坡度为10°时,生物量最大。（3）根长密度在0—5 cm的最大,随土层深度增加而减小;拔节期达到最大值,随后逐渐减小。根长密度随坡度增加而增加,当坡度为15°时达到最大值。（4）小麦平均根径随土层深度增加而逐渐减少,拔节期达到最大值,随生长期逐渐减小。当坡度为10°时,根系平均直径达到最大值。（5）SPSS处理结果显示根重密度、根长密度、根径与土层深度有线性相关的关系。各根系指标与坡度和生长期也有线性回归关系。     

稀土铽对辣根的生态毒性

研究了稀土铽(Tb)对辣根生理毒性的影响。结果表明,Tb在低浓度范围内,可以诱导叶绿素的合成,高浓度时对其产生破坏作用;对于辣根过氧化物酶,酶活性先升后降;质膜透性、丙二醛含量则呈现先减后增的变化趋势。TbCl3浓度为3mg/kg时各指标达到最值;辣根中毒阈限为10mg/kg左右。通过分析,辣根过氧化物酶对Tb反应敏感,这表明过氧化物酶可能成为研究稀土毒理的生物监测手段。     

Ciprofloxacin Adsorption on ZnO Supported on SBA-15

Most drugs are synthesized by human medicine both for the treatment of men and animals and are also produced to maintain their physical and chemical properties for a time sufficient to serve a therapeutic purpose in treatments of some kind of illness. Ciprofloxacin is an antibiotic synthetically obtained in 1987 and belongs to the family of fluoroquinolones and is currently prescribed in certain treatments. This work was developed with the objective of evaluating the adsorption of the ciprofloxacin antibiotic in solution on zinc oxide (ZnO) supported on SBA-15-type mesoporous silica. The results showed that the post-synthesis method is effective in impregnating zinc oxide in SBA-15 and its structure has not been damaged and has not lost its organization in the hexagonal 2D planes. The ZnO-SBA-15 (10%) sample adsorbed 69.10% of ciprofloxacin (25 mg/L) in 180 min. Freundlich adsorption model was observed with the correlation factor of R²?=?0.9999, for the adsorbent ZnO-SBA-15 (10%), which showed the best sample. The kinetics was classified as pseudo-second order, as well as the thermodynamic parameters were determined, showing that the process has a spontaneous nature and a value of ΔH°?=?4.677 kJ/mol, evidencing that the process has the nature of physiosorption.     

陆面过程中的水文模式研究

陆面水文过程模拟是解决全球环境恶化与气候异常的最好方法，是当前学术界关注的热点。对陆面过程的涵义、模式的发展、陆面过程中水文参数的描述进行了总结，提出了在陆面水文过程研究中存在的尺度匹配误差、数据共享矛盾、参数不确定性等不足及今后的研究方向。