河套灌区典型示范区土壤盐分和有机质空间变异特征

为探明河套灌区盐渍化土壤盐分和有机质含量分布规律,选取巴彦淖尔市五原县盐渍化土壤典型区域作为研究区,采用区域土壤信息定点监测,选取 149个采样点,获得各土层土壤样本,并结合经典统计学、地统计学、空间插值等方法,研究盐渍化土壤盐分和有机质含量空间变异特征。结果表明:随着土层深度的增加,土壤有机质含量与土壤盐分含量的相关性逐渐增加,在深层土壤间盐分对有机质含量的影响大于表层,且在 40～ 60 cm影响最显著。研究区各层土壤盐分的最优半方差函数模型为球状模型,土壤有机质的最优半方差函数模型为高斯模型。规模化盐碱地改良后,0～ 20、20～ 40、40～ 60 cm土壤盐分结构比(表示随机因素引起的空间变异占系统总变异的比例)上升 2.35、6.72、1.94个百分点,0～ 20、20～ 40 cm土壤有机质结构比分别上升 3.54、3.93个百分点,土壤盐分和有机质结构比整体较改良前呈上升趋势,结构性增强,空间相关性增强,垂直方向上土壤盐分变异性强于有机质变异性。改良期内土壤盐分含量平均降幅为 0.574g/kg,土壤有机质含量平均增幅为 0.195 g/kg,耕层土壤盐渍化程度减弱,各层土壤有机质含量增加,作物生长安全区增大,研究区土壤环境显著改善。土壤盐分高值区(>6 g/kg)多位于地下水浅埋区的中部和东南部区域,改良后,研究区中部土壤盐分集聚特征仍十分显著,存在盐渍化加剧的风险,仍是盐碱地改良防治重点的区域。     

海水倒灌农田土壤盐分空间变异特征

以海南省海口市三江农场为研究区域,采集并化验海水倒灌后土壤样品191份,利用地统计学方法和空间插值法对区域土壤盐分空间变异特征进行了研究。结果表明:14个土层中土壤盐分的均值最大的为0~5 cm土层,土壤盐分平均含量达到9.63 g/kg,最小的是20~40 cm土层,盐分平均含量仅为4.36 g/kg;24个土层中第一层(0~5 cm)土壤盐分含量属弱相关性,第四层(20~40 cm)土层属于剧烈空间自相关性;3各土层土壤盐分分布格局差异明显,含盐量1 g/kg的各土层均没有分布;含盐量1~3和3~5 g/kg两个级别随着土层深度的增加面积逐渐增大,9 g/kg的级别则面积逐渐减少。不同深度土壤层土壤盐分含量差异明显,空间变异特征各不相同,总体呈现土壤盐分表聚特征。     

典型干旱区绿洲春季土壤盐分空间分布特征分析

干旱区绿洲春季土壤盐渍化问题十分严重。以新疆第二师31团灌区为例,在GIS技术的支持下,运用经典统计学和地统计学方法,对春季灌区内不同深度土层的盐渍化特征与空间分布格局进行分析,探讨了这一地区土壤盐渍化规律,为当地农业生产和土壤改良提供了理论依据。结果显示:春季灌区内土壤pH值范围在8.01 ~ 8.32,总体呈碱性;土壤盐分呈表聚型,盐分阳离子以K+和Na+为主,阴离子在耕地土壤以SO₄2?、在非耕地土壤以Cl?为主;盐分类型耕地以氯化物－硫酸盐型为主,非耕地以硫酸盐－氯化物型为主。不同深度土层土壤盐分含量在水平方向均具有较强的变异性且大多具良好的空间相关性;其中,40 ~ 60 cm土层土壤盐分含量空间相关性强烈,0 ~ 20 cm、20 ~ 40 cm、80 ~ 100 cm土层空间相关性中等。在垂直方向上,0 ~ 20 cm、40 ~ 60 cm土层土壤盐分含量较高,在1.59 ~ 8.91 g kg ?1之间;20 ~ 40 cm、80 ~ 100 cm土层盐分含量相对较低,在2.44 ~ 3.95 g kg ?1之间。在水平方向上,不同深度土层的土壤盐分含量空间分布状况基本一致,研究区中部及东北部盐分含量相对较高,且由中部向两侧逐渐递减。中部荒漠化程度高,地势低洼之处盐分含量达3.00 ~ 8.91 g kg?1;西北和东南部盐分含量相对较低,在1.59 ~ 3.00 g kg ?1之间。     

基于EM38长江河口地区土壤盐渍化特征研究

运用电磁感应仪EM38,结合GIS技术和地统计方法对长江河口地区土壤含盐量的空间变异性进行研究,结果表明:EM38所测土壤表观电导率与土壤电导率(EG_(1:5))的相关系数均达到1%显著水平,其中以EM_h+EM_v为自变量的多元回归方程的拟合效果最好.盐分含量统计特征表明,土壤盐分含量变幅较大,且随着深度的增加变化幅度逐渐减小,各层土壤盐分含量均值介于0.713 6～0.813 7 g/kg之间,且随着深度的增加盐分含量均值逐渐增大,总体上盐分分布具有一定的底聚性;各土层含盐量均呈现中等变异强度.变异系数相差较大,在水平方向上含盐量的变异随深度的增加而逐步趋弱.盐分含量空间分布表明,各层土壤盐分含量由南向北、自东向西有逐渐降低的趋势,随着深度的增加土壤含盐量不断升高.盐化土面积百分比表明,该地区大部分为非盐化土,轻度盐化土和中度盐化土所占比例较小,但由于含盐母质和地下水矿化度两个主要因素的影响,土壤盐渍化的发生存在巨大的潜在性威胁,运用EM38测值解译所得土壤盐分含量真实地反映了研究区的土壤盐渍化状况,为该地区土壤盐渍化的改良及防范提供依据.     

黄河三角洲地区典型地块土壤盐分空间变异特征研究

针对目前黄河三角洲地区存在的土壤盐渍化问题，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含量的空间变异特征，绘制了各土层盐分的随机性和结构性的半方差图以及空间分布图。结果表明：受内在因子和外在因子的共同作用，各土层含盐量均具有中等的变异强度和空间自相关性，自相关距差异不大。Kriging插值结果表明，研究区内各土层含盐量的空间分布表现为条带状和斑块状分布。微地形和气候条件是影响表层土壤盐分空间变化的主要因素，地下水性质是影响深层土壤盐分空间分布的主要因素。该研究为黄河三角洲地区盐渍化土壤的分区、改良、管理和合理利用提供了理论基础和参考依据。     

滨海废弃盐田复垦区土壤空间变异及其分区管理研究

  目的  针对山东省莱州湾南岸废弃盐田复垦区盐分高、土壤养分空间差异性大、管理粗放和效益低等问题,研究田间管理分区的精准划分方法,便于农户差异化施肥管理,提高盐渍土改良水平。  方法  以废弃盐田复垦区典型地块为研究对象,运用传统统计学、主成分分析和模糊c-均值分类等方法对研究区进行管理分区的划分,并评价管理分区划分的适宜性和有效性。  结果  研究区土壤含盐量均值达到1.73 g kg?1,处于轻度盐渍化水平;土壤有机质、全氮、速效氮、速效钾和速效磷等含量均处于较低的水平;全磷和阳离子交换量处于中等水平;全钾和pH值达到了较高的水平。全钾和pH值的变异系数 < 0.1,属于弱变异,其他土壤属性属于中等变异强度。土壤各属性在空间分布上差异性大。主成分分析结果表明,将10个土壤属性分组为统计因子可划分成3个主成分。模糊c-均值分类结果表明,研究区可划分为2个管理分区,不同管理分区中土壤含盐量、有机质、土壤养分等属性存在显著差异。  结论  可以利用不同土壤属性借助模糊c-均值分类方法来确定废弃盐田复垦区农田的管理分区。     

孔雀河流域农业灌区土壤盐分空间分布及变异特征

为查明孔雀河流域的土壤盐分空间分布及变异特征,进而为地区盐渍化土壤改良与利用提供科学依据。在该区25个点逐层采集土壤剖面样品,测试土壤盐分含量,利用地统计学基本原理与手段,获得区内土壤盐渍化的空间变异信息参数,绘制了区域土壤盐分含量空间分布图。研究表明:0~20 cm和20~60 cm属中度盐渍土,60~100 cm属轻度盐渍土;各土层盐分含量处于强变异性范围;块基值25%,具有强空间相关性,结构性因素对其空间变异的贡献较大;土壤盐分含量存在明显的空间分布规律,水平方向上由上游至下游含盐量先增后减,随距河流距离增加含盐量缓慢增大,垂直方向随深度增加含盐量逐渐减小。     

基于GIS的碧流河上游农田土壤性状空间分布特征

探究碧流河上游农田土壤性状指标现状和空间分布特征,为研究区耕地资源的可持续利用提供科学依据和数据支持。沿碧流河上游采集农田表层(0~20cm)土壤样品40份,运用地统计学和Arcgis技术,对农田土壤性状:比重、粒径、电导率、含盐量、pH、有机质、土壤大量营养元素(N、P、K)含量和微量营养元素(Cr、Cu、Zn、Mn、Ba)含量的空间分布特征进行系统分析。(1)农田土壤性状均属于中等空间变异,其中Zn元素含量的空间变异性最强(CV=59.58%),比重的空间变异性最弱(CV=2.61%),受外界干扰较小。(2)农田土壤性状之间关联性紧密,其中电导率与含盐量之间、pH与Cu和Mn元素含量之间、有机质与N和P元素含量之间、K元素含量与Ba元素含量之间、Cu元素含量与Zn和Mn元素含量之间、Zn元素含量与Mn元素含量之间呈显著正相关(P<0.01)。(3)农田土壤粒径存在强烈的空间自相关性,Cr、Cu元素含量空间自相关性最弱,其他土壤性状属于中等空间自相关。研究区农田土壤性状表现出显著的空间分布差异性。     

苏北滨海盐土区土壤盐分剖面特征及其理化特性

以淮河入海口两侧河漫滩为研究对象,运用聚类分析和相关性分析等方法对土壤盐分剖面类型、土壤理化特性及其相关关系进行了研究。结果表明:研究区土壤盐分剖面类型具有明显区段性,距入海口近、中、远,土壤盐分剖面类型依次为表聚型、震荡型、平均型;土壤颗粒组成以粉粒和砂粒为主,黏粒含量极少,不同部位质地差异不大,表聚型土壤含盐量与土壤质地有较好的相关性,震荡型和平均型土壤含盐量与土壤质地的相关性差;研究区0—350cm土体有机质均属低水平,震荡型盐分剖面土壤有机质与含盐量显著负相关(p0.05),表聚型和平均型盐分剖面土壤有机质与含盐量相关性差;土壤整体为弱碱性,部分为碱土。     

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。     

艾比湖干涸湖底盐漠土壤环境特征分析

在艾比湖东南部历史时期干涸湖底上选择一块长1 500 m,宽1 000 m的植被类型较丰富的采样带,用土钻分别采集深度为0—30 cm和30—60 cm的土壤样品,研究了新疆准噶尔盆地西部艾比湖干涸湖底沉积土壤的盐分、主要离子和有机质的季节性变化和空间分布特征。结果表明:（1）干涸湖底表层（0—30 cm）沉积物盐分平均值占整个采样层（0—60 cm）沉积物盐分平均值的73.3％,沉积物盐分垂直分布呈现出强烈的表聚性。（2）5—10月份土壤盐分的空间分布发生了很大的变化,在垂直剖面上自下向上盐分增加,在水平剖面上秋季盐分大于春季,蒸发作用对干涸湖底的土壤盐分分布有很大的作用。（3）艾比湖干涸湖底不同离子空间变异的一般规律是除了Ca²⁺离子以外,表层土壤比深层土壤的变异系数大。（4）土壤的有机碳和有机质含量10月份较5月份略有升高,盐漠植物在生命活动中对其地表有机碳和有机质的调节作用使其分布格局发生了一定的变化。     

长江三角洲地区滩涂土壤盐分空间分布特征研究

盐碱地盐分空间分布精准识别及形成机理解析对盐碱地科学利用具有重要意义.针对传统点状采样监测方法工作量大、代表性差和检测费用高等问题,本研究采用电磁感应仪精准调查技术对上海崇明某滩涂农场进行土壤盐分空间分布评估,全面快速获得盐分空间分布信息,解析土壤盐分形成机理,进而分类分区分级指导农业生产和科学精准改良.结果表明:土壤...     

艾比湖流域不同生态系统土壤水盐空间异质性分析

运用传统统计学和地统计学相结合的方法对艾比湖流域山前人工绿洲—绿洲—荒漠过渡带—湖滨湿地生态系统土壤表层(0~20 cm)盐分、含水量、pH的空间异质性特征进行分析,结果表明:(1)山前人工绿洲属中度盐化土,绿洲—荒漠过渡带和湖滨湿地均属于重度盐化土;艾比湖流域土壤pH和盐分均由山前人工绿洲向湖滨湿地逐渐增大,含水量由山前人工绿洲向湖滨湿地递减;艾比湖流域土壤pH属于弱变异性,盐分和含水量均属于中等变异强度;(2)受结构因素影响,山前人工绿洲土壤pH、绿洲—荒漠过渡带土壤盐分和含水量、湖滨湿地土壤pH和盐分具有较强的空间相关性;受结构因素和随机因素综合影响,山前人工绿洲土壤盐分和含水量以及湖滨湿地土壤含水量具有中等的空间相关性;(3)艾比湖流域土壤pH和盐分呈现斑块状分布,均由山前人工绿洲向绿洲—荒漠过渡带到湖滨湿地依次递增;土壤含水量呈现条带状分布,由山前人工绿洲向绿洲—荒漠过渡带到湖滨湿地依次递减、艾比湖北部向南部逐渐减少;土壤盐分与pH和含水量分别呈现极显著正相关、显著负相关。     

柴河小流域表层土壤盐分的分布特征

采用GPS定位系统,于2011年10月在柴河小流域采集表层土样50个,结合传统统计学方法和ArcGIS地统计学法分析了柴河小流域表层土壤盐分及钙镁离子含量的空间变异特征。结果表明,研究区表层土壤盐分及水溶性钙镁离子呈对数正态分布;柴河流域表层土壤盐分与水溶性钙镁离子、全氮、全磷及有机质呈显著正相关关系;结合柴河小流域高程南高北低的趋势,土壤盐分和土壤钙离子在低洼处均较高,表现出较强的迁移性。     

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。     

Spatial distribution of soil organic matter in a coal mining subsidence area

ABSTRACT

Underground mining has caused drastic disturbances to regional ecosystems and soil nutrients. Understanding the three-dimensional (3D) spatial distribution of soil nutrients in mining area farmland is crucial for agricultural production and environmental management. However, few studies have reported the 3D spatial distribution of soil organic matter (SOM) in coal mining subsidence area. In our study, a sequential Gaussian simulation (SGS) algorithm was used to analyse the spatial distribution of SOM based on observations of 180 soil samples in the Zhaogu mine in China. The results showed that the SOM content had considerable variation in spatial distribution at different soil depths (0–20, 20–40, 40–60?cm) and decreased with the increase in soil depth. The spatial variability of surface organic matter was the largest, and the coefficient of variation was 29.38%, which was moderately mutated. The spatial distribution of SOM also varied among slope locations. The SOM content was higher upslope and downslope than on the middle slope. In addition, given a threshold, SGS can be used to calculate the probability that the organic matter content at any position is lower or higher than the given value. The research results provide a reference for land reclamation and precision agriculture.     

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。     

盐碱地土壤养分的空间变异及合理取样密度研究

本研究以东营市河口区新户土地开发项目二期为研究区,运用经典统计法和地统计分析相结合的方法,对土壤有机质、速效磷、速效钾、碱解氮等养分以及土壤全盐的空间变异性质进行研究,并对不同采样密度下有机质的空间插值结果进行分析比较,用均方根误差和相关系数检验不同密度下的插值精度,以确定盐碱地有机质的合理取样密度。结果表明,研究区速效钾的变异系数为18.4%,属于低等程度的变异;有机质、碱解氮、速效磷、土壤全盐的变异系数在57.4%~76.9%之间,属中等程度变异。研究区的各种土壤属性均具有较好的空间结构,表现出一定的空间自相关性。有机质和速效钾的空间变异性主要影响因素与成土母质、土壤类型、气候条件等有关,而碱解氮、速效磷、土壤全盐的空间变异性与耕作方式及农业生产中施肥等有关。随着采样点密度的增加,克里格插值精度提高,适当减小样点密度可以满足插值分析的需要,充分考虑土壤养分空间变异评价的精度分析,确定研究区土壤有机质合理取样数为111个,合理取样单元为48 hm~2,合理取样间距为692 m。     

滨海盐碱地水盐时空变化特征及对棉花光合生产的影响

为研究滨海盐碱地土壤水盐空间分布及运移变化对棉花光合生产和产量的影响,并探讨棉田地形和土壤容重对滨海盐碱地水盐空间分布的影响方式,在位置相近区域选取海拔和容重差异较大的4块棉田,于4—10月份测定土壤0～200 cm深度水分、盐分和pH等空间分布特征,分析其对棉花光合生产和产量的影响。研究表明,轻度盐碱棉田海拔较高,在141～160 cm处形成"高容重隔层",土壤盐分和pH较低,雨季(7—8月份)土壤水分较低,生育后期(9—10月份)土壤水分明显高于中度盐碱棉田,棉花遭受盐碱胁迫较小,光合生产与水热资源吻合度高,长期处于物质积累活跃期;中度盐碱棉田较高的海拔和容重阻滞了土壤盐分和pH上升,在雨季盐碱胁迫得到解除,但棉花生育早期(4—6月份)和后期仍有明显盐碱胁迫,光合生产与光热资源丰富期吻合度较差;重度盐碱棉田海拔较低,容重差异未对水盐运移规律产生明显影响,长期处于高度盐碱胁迫之下,光合生产能力和产量水平低下。滨海盐碱地改良采用适当抬高地表高度并形成一定厚度的高容重"隔层",增强土壤蓄排水能力,是一种效果持续并有利于作物光合生产的改良措施。