采用新电导率指标分析土壤盐分变化规律

土壤电导率(Electrical conductivity,EC)是限制植物和微生物活性的阈值,影响到土壤养分和污染物的转化、存在状态及有效性[1],反映了在一定水分条件下土壤盐分的实际状况,且包含了土壤水分含量及离子组成等丰富信息[2]。在一定浓度范围内,土壤溶液含盐量与电导率呈正相关,溶解的盐类越多,溶液电导率就越大,故可根据溶液电导率的大小,间接地测量土壤含盐量[3-5]。     

松辽平原土壤盐渍化现状及盐分特征分析

在野外调查采样和土样化学分析基础上,给出了松辽平原土壤盐渍化现状及特征;利用统计分析方法,对研究区盐分特征进行分析表明:松辽平原盐渍土土壤含盐量较高,盐溃化程度较重且差异较大.建立的研究区土壤电导率预测土壤离子含量和含盐量的模型,有助于实现野外土壤离子含量和含盐量的快速经济测定.     

土壤剖面水分传感器的边缘电磁场分析

为了提高基于驻波比原理（Standing Wave Ratio，SWR）的土壤剖面水分传感器非接触式测量精度及传感器在田间土壤水分测量中的实用性，该研究基于电磁仿真软件和印刷电路板工艺设计了一种基于边缘电磁场理论的小型定向测量探头，并进行了探头阻抗变换电路的设计，最后借助矢量网络分析仪探究了探头测量与介质、电导率的关系。在论证检测原理有效性的基础上，首先采用High Frequency Structure Simulator电磁场仿真验证探头结构的合理性。并配置不同介电常数的介质溶液进行试验，进行了试验检验，确定了此剖面土壤水分传感器的阻抗特性及测量范围。同时，为了分析土壤电导率对测量结果的影响，配置不同水分、电导率梯度的土壤样本，利用矢量网络分析仪分析了探头阻抗与水分及电导率的关系，得出结论：在土壤含水率3%～56%、土壤电导率0～6 300 μS/cm时，水分测量受电导率影响的最大绝对误差6.33%。与ET-5、5TE两种商用传感器受土壤电导率影响精度性能进行对比，传感器在非盐碱土壤（电导率在0～6 300 μS/cm内）受土壤电导率影响的最大土壤体积含水率相对误差相比其他两款传感器减少了0.17%～5.27%，受电导率影响在非盐碱土壤测量时更小，且传感器探头具有体积小、成本低、非接触式定向测量受内部介质干扰较小等优点，基本满足非盐碱地土壤田间实际检测需求。研究成果可为土壤剖面水分测量提供理论基础与技术参考。     

不同土地利用方式土壤化学性状与酶学指标分析

在黄河三角洲地区，由于河水携带大量泥沙在人海口淤积，每年形成一定面积的陆地。新生陆地一般营养丰富，适宜耕作．常常被开垦为耕地。由于干旱，天然降雨少，土壤蒸发量大，导致深层土壤水分沿毛细管上升，可溶性盐分离子随之上升到土壤表层，水分蒸发后，盐分离子在土壤表层积累，从而发生土壤盐渍化。进行农业耕作20年后，土壤返盐严重，不再适宜继续耕种。除此之外，还有不同的土地利用方式。本研究选择了5种利用方式，分别测定了土壤溶液电导率、N、P、K、有机质含量等营养状况以及几种土壤酶活性，结果表明：耕地（E）的土壤含盐量最低，营养水平最高，土壤酶活性也最高。草地（G）的土壤含盐量比较高，而营养水平、土壤酶活性也比较高。灌木林地（S）的土壤含盐量比较高，而营养水平、土壤酶活性却比较低，属于立地条件较差的地块。与盐碱荒地（U）相比，它的含盐量降低不少，而营养水平、土壤酶活性也有所改善，说明通过栽植耐盐树木，提高植被覆盖率来改良盐碱荒地是可行的。林地（F和MF）的土壤含盐量比较低，营养水平、土壤酶活性比较高。另外，刺槐与紫穗槐混交林的效果很好，一方面它们都有一定的耐盐性，另一方面都是固氮植物，能够自我积累营养。     

土壤盐分对土壤水分扩散率的影响

土壤水分扩散率是土壤水盐运动的重要参数之一。利用水平土柱吸渗法对不同含盐量土壤的水分扩散率与含水量之间的关系进行了测定,并建立了土壤水分扩散率、土壤含水量与Boltzmann参数间的定量关系。结果表明,不同含盐量土壤之间的水分扩散率存在明显差异,表现在相同土壤含水量情况下,土壤水分扩散率随土壤含盐量的增大而增大;土壤水分扩散率随土壤含水量增大而单调增大,且当含水量接近饱和时,土壤水分扩散率接近无穷,通过建立含水量与土壤水分扩散率的经验函数关系能较好地反映了土壤含水率与土壤水分扩散率间的关系。     

不同形态氮肥对设施土壤盐分含量和离子组成的影响

通过室内模拟培养实验,研究了尿素、碳酸氢铵和硝酸钙对设施土壤盐分含量和离子组成的影响.结果表明:(1)随着培养时间延长,不同形态氮肥处理土壤含盐量总体呈先升高后降低再升高的趋势.施肥处理的土壤含盐量较对照(CK)明显增加,但不同氮肥处理与未施氮肥处理(N0)间的土壤含盐量在整个培养期间内总体差异不显著.且氮肥用量对含盐量的影响也不显著.(2)设施土壤中尿素和碳酸氢铵处理的电导率与含盐量呈极显著正相关,硝酸钙处理电导率与含盐量呈显著正相关.且随培养时间的延长呈波浪状变化.其电导率显著高于相同氮用量时的其他两种氮肥处理;电导率与氮肥用量呈极显著正相关.(3)不同形态氮肥处理的土壤盐分离子组成相近,均以阴离子为主.设施土壤阴离子占盐分总量的76.29%～93.81%,露地土壤为75.16%～96.63%,以SO_4~(2-)含量最高,分别占67.37%和67.28%,NO_3~-含量次之;土壤中阳离子含量较少,以Ca~(2+)为主,K~+,Na~+,Ca~(2+),Mg~(2+)的含量随氮肥用量的增加而增加.(4)土壤电导率受阳离子的影响较大.阴离子的影响较小.设施土壤的电导率与Ca~(2+),Mg~(2+),K~+.NO_3~-含量呈极显著正相关,与Cl~-1呈显著正相关.露地土壤电导率与Ca~(2+),Mg~(2+)含量呈极显著正相关,与HCO_3~-呈显著负相关.     

干旱区典型盐碱土壤含盐量估算的最佳高光谱指数研究

盐碱土的表层土壤含盐量是土壤盐碱化程度分级的主要因素之一。对西北干旱区不同含盐量和含水率的典型盐碱土进行了分析,运用统计方法分析了5种高光谱指数与土壤含盐量的定量关系,并通过对比研究,确定了能提高盐碱土壤含盐量估算精度的最佳光谱指数及定量预测模型。结果表明,不同的指数所选择出的对土壤含盐量最敏感的波段基本都位于近红外(NIR)和短波红外波段(SWIR),说明盐类矿物在近红外和短波红外波段(VNIR-SWIR)区域会产生特有的光谱特征。所选定的最佳光谱ND指数结构简单,易于计算,且对土壤中的水分不敏感,该技术对于大面积土壤含盐量制图具有较广的应用前景。     

滨海废弃盐田复垦区土壤盐分和有机质的空间变异特征

为了揭示废弃盐田复垦区棉田土壤盐分和有机质的时空变化特征,该文利用棉花关键生长节点的土壤采样数据,采用经典统计学和地统计学相结合的方法,对土壤盐分和有机质的空间分布特征进行分析。结果表明:研究区不同时期不同深度的土壤含盐量和有机质含量变幅较大,二者的变异强度均为中等;随着时间的变化土壤含盐量和有机质含量均呈现下降的趋势,各层土壤含盐量与有机质含量相关性程度不高。研究区土壤含盐量与有机质含量均具有中等强度的空间自相关性。Kriging插值结果表明土壤有机质呈条带状分布,苗期和花期土壤有机质含量由西向东逐渐增加,花铃期土壤有机质含量以东北部含量最低,收获期有机质含量高值区主要集中在西北部和东南部。土壤含盐量的三维空间分布在不同时期不同深度具有相似性,其空间分布特征总体较为接近;苗期和花期土壤含盐量高值区出现在东南部方向;花铃期和收获期土壤含盐量空间分布比较散乱,呈斑块状分布。研究结果为莱州湾南岸盐田复垦区的盐渍土科学改良、合理利用及农业可持续发展提供技术支持。     

渭北地区农田土壤物理性质对土壤剖面盐分的影响

通过网格布点法对渭北地区农田土壤进行采样分析,研究了土壤团聚体、土壤容重、土壤质地对土壤剖面盐分的影响。结果表明:(1)研究区轻度盐渍化面积占46.56%,中度盐渍化占23.01%,渭北地区农田土壤盐渍化程度总体不严重但存在较大潜在风险。(2)各层土壤水稳性团聚体与含盐量呈负相关,容重与含盐量的关系因盐渍化程度不同而在各土层表现出不同的正负效应,土壤质地与含盐量仅在0—20cm土层存在显著相关性。(3)土壤物理性质对含盐量的异位影响与含盐量水平有关。当土壤含盐量1g/kg时,40—60cm容重与20—40cm含盐量为幂函数关系,且呈递增趋势;土壤含盐量在2~4g/kg时,20—40cm容重与0—20cm含盐量为一次函数关系,且呈递增趋势;当含盐量2g/kg时,0—20cm容重与20—40cm含盐量为一次函数关系,且呈递减趋势;含盐量2g/kg时,水稳性团聚体与含盐量呈显著线性负相关。     

沙地土壤有机质与土壤水动力学参数的关系

试验测定了不同有机质含量的沙地土壤饱和导水率、水分特征曲线及一些水分常数,研究分析了沙地土壤有机质含量与水动力学参数的关系以及有机质影响沙地土壤水分运动的机理。结果表明沙地土壤有机质含量与几个水分常数均呈极显著线性相关,土壤水吸力相同时有机质含量越高,土壤含水量也越大;土壤有机质含量和<0.01mm物理性粘粒与土壤饱和导水率呈极显著线性负相关,沙地土壤有机质是影响水分动力学参数最重要的因子之一。     

初始含水量对盐碱土饱和导水能力和盐分淋洗的影响

为了探究初始含水量对盐碱土饱和导水能力和盐分淋洗的影响,采用室内模拟试验,进行了6个不同初始含水量的定水头饱和导水能力试验。结果表明,盐碱土饱和导水率随初始含水量的增加而减小,二者呈显著的线性负相关;随初始含水量的增加,淋洗液pH值降低,电导率升高;随盐碱土饱和导水率的增大,淋洗液pH值升高,电导率降低,二者均与饱和导水率间呈对数关系。长期淹水状态下,盐碱土饱和导水能力平稳降低,盐分淋洗效果也变差。     

初始含水率对崩岗土体抗拉特性的影响

针对花岗岩发育的崩岗土体崩壁失稳等问题,通过单轴抗拉试验,研究了湖北通城地区不同初始含水率的崩岗土体抗拉强度特性。结果表明:初始含水率对崩岗土壤抗拉强度影响明显。土壤抗拉强度特征曲线为单峰型,表土层、红土层和红砂过渡层抗拉特征曲线在含水率W_C(24.4%)附近出现抗拉强度峰值,而砂土层在W_C(25.8%)出现抗拉强度峰值。崩岗不同层次土壤轴向拉伸长和径向收缩长随初始含水率呈现正相关关系,且土壤轴向拉伸率和径向收缩率与初始含水率拟合出相关系数较高的线性函数关系(除砂土层的径向收缩率与初始含水率呈指数函数关系)。低(18%～22%)、中(22%～30%)、高(30%～饱和)3种初始含水率区间下崩岗土壤持水机制分别为土壤毛细管持水机制、团粒水桥联结持水机制与团粒持水机制。研究结果可为崩岗科学防治提供一定的科学依据。     

基于水分和原位电导率的西宁盆地盐渍土含盐量估算模型

为了探讨西宁盆地黄土状盐渍土导电特性与土体本身含水率和含盐量之间的关系,该文在土体洗盐试验基础上,测得了不同含水率和含盐量条件下黄土状盐渍土电导率,分析了土体电导率与含水率、含盐量之间的相互关系和作用机理;在此基础上,建立了土体电导率与含水率、含盐量之间的多元回归模型。结果表明,在土体含盐量一定条件下随着土体含水率增加土体电导率呈逐渐增大的变化趋势,且二者之间符合幂函数关系;土体含盐量愈高条件下土体含水率增加对电导率的影响则愈为显著。在土体含水率一定的条件下,土体电导率随着含盐量增加呈逐渐增大的变化趋势,且二者之间符合线性函数关系;当土体含水率相对较高时,含盐量增加对电导率的影响程度亦较为显著。对建立的区内黄土状盐渍土电导率与含水率、含盐量之间的多元回归模型(R2=0.995)进行验证,相对误差在10%之内,表明模型可有效确定含水率大于5%且小于25%(?5.52%)及含盐量为0.18%～2.18%条件下黄土状盐渍土的含盐量。研究成果对研究区及其周边地区黄土状盐渍土其盐渍化程度划分、工程地质特性评价,以及土体盐渍化等地质灾害现象的科学防治具有理论研究价值和工程指导意义。     

黄三角濒海区土壤水盐时空分异特征及耦合关系分析

选择黄河三角洲代表区域垦利区和无棣县，将野外调查与室内分析得到的土壤表层水盐数据，按照季节、植被类型、与渤海距离进行归类，利用经典统计分析、耦合度模型、缓冲区分析、Origin三维关系分析等方法，分析研究区土壤表层（0—15 cm）水盐时空分异特征及其耦合关系。结果表明：研究区土壤水盐含量总体较高，含盐量以中度盐渍化为主，垦利土壤表层水盐含量整体高于无棣；不同季节土壤含水量排序为夏季>春季>秋季>冬季，土壤含盐量排序为春季>秋季>冬季>夏季，耦合度关系比较为春季>秋季>冬季>夏季；不同植被类型土壤含水量排序为荒草地>光板地>耕地>林地，土壤含盐量排序为光板地>荒草地>耕地>林地，耦合度关系比较为光板地>荒草地>耕地>林地；由近海到内陆，研究区土壤表层含水量、含盐量以及水盐耦合度呈现逐步递减的趋势，其中无棣变化趋势较为平缓，垦利土壤含盐量在距海40~50 km处上升，土壤含水量在距海30~40 km处明显上升，表层水盐耦合度也有所提高。研究结果为黄三角濒海区土壤资源的合理规划利用提供理论依据。     

敦煌绿洲天然胡杨林下土壤水盐空间变化特征研究

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下土壤水盐的空间变化特征进行研究。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。土壤全盐含量变化具有表浅层较高,平均含盐量达9.24%;从40~60 cm以下各层土壤全盐含量的变化均随深度增加而逐渐减少。土壤水盐含量的变异性在不同土壤层有较明显的差异,土壤含水量的变异性均属于中强度变异,土层越深,其含水量变化程度越小;而土壤全盐含量的变异均属于中度变异性,其变异程度由表层向下各不相同。采用ArcGIS的反距离加权(Inverse Distance Weighted)插值法分析表明,研究区土壤水盐含量存在明显的空间差异和较强的相似性,即各层土壤水盐均表现为西南低、东北高的空间分布规律。     

滨海盐碱地刺槐白蜡混交林土壤酶与养分相关性研究

研究了刺槐、绒毛白蜡纯林及其混交林中不同土层在不同季节的土壤养分含量、土壤酶活性的变化。结果表明:各林分间的土壤养分含量和土壤酶活性在各个季节和土层均表现出差异。经统计分析,土壤酶活性和土壤养分含量在不同季节呈显著相关关系。土壤酶活性和土壤养分含量在土层中的分布有一定的规律性,总的来说,随着土层逐渐加深,土壤酶活性逐渐减弱,土壤养分含量逐渐下降。混交林中各土层的pH值和含盐量都低于纯林相应值,并且在树木生长、土壤养分和土壤酶活性上,混交林优于纯林。     

利用土壤表层含水量序列预测深层含水量的研究

土壤剖面含水量的预测对于灌溉、防治水土流失、改善生态环境等一系列环境过程具有重要意义。根据每天测量红壤不同层次含水量,利用时间序列分析方法,依据表层10cm含水量序列预测20cm,30cm,40cm和60cm土层含水量。结果表明,各不同土层含水量之间呈极显著性相关;利用分布滞后模型根据10cm土层含水量预报各深层土壤含水量,模型的滞后时间随着被预报土层深度的增加而增加,预报模型相对误差不超过6%,最大相对误差不超过10%。10 cm土层含水量分别联合20 cm,30 cm,40 cm和60 cm土层含水量,利用自回归分布滞后模型对相应各土层含水量模拟预报,缩短了滞后时间,模型表达式更简洁,精度仍然较高。