快速修复苏打草甸碱土植被对土壤盐分和酶活性的影响

苏打草甸碱土是松嫩平原西部盐渍土壤类型之一，碱化度大，pH达10以上，形成了寸草不生的光碱斑，造成了草场退化和生态环境的恶化。通过采用碱斑堆肥、覆盖等措施对盐渍土植被重建试验，能使光碱斑当年得到修复，覆盖率达到90％以上，pH下降到8．5以下。为进一步阐明改良效果，本文将对草甸碱土改良后的盐分变化及土壤酶活性进行探讨。由于土壤酶参与土壤各种生物化学反应过程，     

种稻改良松嫩平原内陆苏打盐渍土的研究

通过１９８５－１９９２年在安达内陆苏打盐渍土上进行种稻小区改良试验和大面积生产实践，进一步证明：内陆苏打盐渍土种水稻，有效地改善了内陆苏打盐渍土的不良理化性状，降低了耕层土壤盐分，提高了耕层土壤养分，使水稻产量逐年提高，是松嫩平原西部干旱盐碱地区改造低产田，发展高产优质高效农业的有效途径。     

田块尺度苏打盐渍土盐化和碱化空间变异特征

土壤盐渍化是松嫩平原农业发展和生态环境安全面临的主要问题之一.据统计,目前松嫩平原土壤盐渍化面积约327万hm^2,占平原总面积的21%左右.研究表明：盐渍土的盐分含量和化学特征常具有高度的空间变异性.盐渍土的这种空间变异性是由土壤的非均质性和各种随时空变化的外在因素引起的.这些外在因素包括浅埋深地下水、微地貌、季节性渍涝、人类活动等.定量描述苏打盐渍土盐分空间变异特征不仅有助于理解各种外在因素在土壤盐渍化过程中的作用,深化对土壤发生盐渍化机制的认识,而且将为苏打盐渍土的改良和治理提供必要的基础数据.     

松嫩平原西部盐碱土旱作改良研究进展与展望

土壤盐碱化已成为世界上重要的环境问题之一;同时,盐碱土也是一种重要的后备土壤资源。松嫩平原西部是世界上三大片苏打盐碱地集中分布地区之一。通过回顾松嫩平原西部盐碱土旱作改良发展历程,分析了旱作改良的主要措施与效果及存在的问题,并结合目前国内外相关研究的前沿和热点问题,提出了松嫩平原西部盐碱土旱作改良的展望。建议重点进行旱作改良后的盐渍化动态监测、评估与预警,生物与盐分互作机制,盐碱土障碍治理、修复与农业资源高效利用的优化管理和生态环境效应等方面的研究。     

松嫩平原西部土壤盐碱化特征研究

大尺度的盐化和碱化特征及其关系研究,对于充分认识苏打盐碱土特征和农业高效利用具有重要意义.本文以松嫩平原西部典型县市为研究区,在采集126份土壤样品的基础上,测定其盐化与碱化指标,分析了该地区盐碱化特征.松嫩平原西部盐渍土盐分组成总体上以苏打(Na2CO3)和小苏打(NaHCO3)为主.Na+离子占土壤阳离子总量的比例多在70％以上,CO32-和HCO-3离子在阴离子中占优势.电导率(y)和土壤全盐含量(x)建立的回归方程为y=0.098 5 x+0.174 2(R2=0.941),用电导率来表示土壤含盐量具有可行性.采集的样品中,盐渍化土壤所占的比例比较大,pH强碱性土壤比例较高.pH与总碱度呈指数关系(R2=0.967 7),土壤盐化的同时发生着碱化现象.不同土壤类型,盐土的电导率最高,其次是碱土和草甸土,pH均较高.耕地的盐碱化程度好于草地.本研究可以为松嫩平原盐碱土改良与利用以及区域生态环境建设提供理论基础.     

中国东北地区的盐渍土资源

通过长期区域土壤考察,我国东北地区盐渍土资源的面积约为7 66×106hm2,其中松嫩平原的盐渍土面积占39 3%,西辽河沙丘平原占30 3%,辽河冲积平原占12 8%,呼伦贝尔盟高平原占9 3%,滨海平原占7 9%,三江平原仅占0 4%而已,20世纪80年代不同辖区所获的土壤普查结果与之相接近。在上述的盐渍土资源面积中,其潜在盐渍土的面积约占34%。在开发利用方面,盐渍土的耕地面积已由20世纪50年代的占其总耕地面积的21 4%,增加为80年代的37 8%,呈显著增长之势。水田灌区土壤普遍脱盐,作物高产稳产,已属新型的人工生态系统。在盐渍土旱作区,农作物亦已普遍持续增产,惟局部土壤的脱盐状况尚不甚稳定,其西部地区的盐渍化面积呈明显蔓延之势,主要原因在于大面积天然草场的土壤盐渍度加剧,生产力普遍下降。上述中国东北地区盐渍土资源的面积约占全国盐渍土面积的7.9%,战略地位重要,其实现农业可持续发展的开发利用任务仍然十分艰巨。     

中国东北地区盐渍土的生态分区

本文立足于盐渍土资源的合理开发利用,对地区内盐渍土进行生态分区：Ⅰ．苏打盐渍区,下分三江平原、松嫩平原、呼伦贝尔高平原,西辽河沙丘平原和辽河冲积平原等五个生态片;Ⅱ．氯化物盐渍区,下分一个滨海生态片．重点讨论了各生态片土壤的改良措施和利用途径．     

滨海盐渍土适宜土壤盐碱改良剂的筛选研究

针对黄河三角洲地区的实际情况和滨海盐渍土特点,进行利用土壤盐碱改良剂改良盐渍土的研究。引进了4种土壤盐碱改良剂,通过在中度和重度盐渍土上的试验,分析化验土壤含盐量和测定作物产量,对所测定结果进行综合分析,筛选出适宜于滨海盐渍土的最佳改良剂。试验分析结果表明,4种土壤盐碱改良剂都能降低土壤含盐量,其中盐碱土壤修复材料效果最好,是滨海盐渍土适宜的土壤盐碱改良剂。     

基于ANN技术和高光谱遥感的盐渍土盐分预测

土壤盐渍化是干旱、半干旱农业区主要的土地退化问题,及时、精准、动态地监测盐渍土盐分,对于治理、防治盐渍土和进行农业可持续发展至关重要。以松嫩平原西部长岭县为例,利用盐渍土高光谱数据构建盐渍土盐分遥感预测模型。电导法测得土壤盐量,用ASD高光谱仪野外采集高光谱数据,利用光谱导数变换选择能够表征盐渍土盐分信息的最佳波段,即550、720、760、820和940 nm。通过比较3层和4层72种不同神经网络结构,最终选择5-6-1 结构的3层神经网络预测盐渍土盐分（R2 = 0.895,RMSE = 0.089）。与传统回归相比（R2 = 0.81,RMSE = 0.25）,运用高光谱数据与人工神经网络方法相结合,能够提高盐渍土的预测精度,说明人工神经网络在构建光谱反射率与土壤参数关系研究中具有突出优势。     

松嫩平原旱地碱化土壤改良与淋洗制度研究

通过对中国东北松嫩平原西部自然环境调查和分析,结合当地作物不同生长阶段的需水量及水分亏缺,在试验区选择对照区和不同淋洗定额灌溉区进行淋洗试验,结果表明:相对于承压地下水和雨水,松嫩平原西部丰富的潜层微咸水对苏打盐渍土有更高的入渗速率,达到19.4mm/h;微咸水淋洗使土壤中的盐分下移,在耕层土壤(0～0.6m),随着淋洗定额的增加,ECe和SARe明显降低,作物的产量相对于对照亦有明显提高。     

基于"三层"融合的松嫩平原盐碱地资源特征

构建盐碱地资源系统分析框架，清晰界定盐碱地概念与分类，对于盐碱地资源调查、治理与利用具有重要的意义。本研究基于地球关键带理论与逻辑，构建涵盖利用层、土壤层和DEM三层融合的盐碱地资源系统分析框架，界定盐碱地与盐碱土概念及类型，结合土地利用现状图、土壤图和DEM图，采用GIS叠加分析方法，分析松嫩平原盐碱地资源特征。结果表明：1）基于地球关键带理论和逻辑，以立体空间作为组织和联系各层级的纽带，以数字高程为基底，按照垂直和水平纬度，构建起的土地利用层、土壤层、DEM层"三层融合"的盐碱地资源系统分析框架清晰地界定和表达了盐碱地概念和特征；2）盐碱地是一种土壤类型为盐碱土的土地利用类型，下属盐碱耕地、盐碱林地、盐碱草地、盐碱湿地、盐碱未利用地和其他盐碱地6个类别，盐碱土分为盐土、碱土和盐碱化土3种类型；3）松嫩平原盐碱地总面积254.77万hm2，主要分布于松嫩平原西南部地区，类型以盐碱耕地和盐碱未利用地居多，土壤类型以盐-碱化土为主；4）盐碱耕地和盐碱未利用地海拔集中在100～150 m，坡度平缓。该研究可为盐碱地资源调查提供理论和方法支撑，为松嫩平原盐碱地治理与开发提供科学依据。     

松嫩平原盐碱化反演及其动态变化过程

[目的]监测2000—2013年来松嫩平原盐碱地时空演变过程,为松嫩平原盐碱地防治提供理论依据。[方法]以MODIS影像为主要数据源,结合野外实测样点建立回归模型,对松嫩平原土壤含盐量进行定量反演。将整个研究时期分为3个时段:时段1(2000—2004年),时段2(2004—2008年),时段3(2008—2013年)。[结果]时段1和时段2盐碱地面积增加,增加速度为5 109.75和2 240.62km2/a,同时盐碱化程度加剧;以2008年为转折点,时段3盐碱地面积减少,主要是轻度盐碱地的减少,但是盐碱化程度仍在加剧。[结论]松嫩平原的盐碱化趋势不容乐观,应该采取紧急措施防止盐碱化程度进一步恶化,保护松嫩平原的生态环境健康发展。     

松嫩平原不同微地貌上土壤剖面盐分组成及其分布特征

利用野外调查和理化分析方法,选取松嫩平原盐碱化草原一个典型洼地不同微地貌单元5个土壤剖面,研究了该区域苏打盐渍土土壤剖面发生学形态特征,分析了可溶盐组成及其分布特点。结果表明:不同微地貌上土壤剖面发生层次的碱化度与可溶盐总量的分布趋势相近,显示出苏打盐碱土积盐和碱化呈同步的特征;可溶盐离子组成以K+和Na+及HCO₃?和CO₃2?为主;P1剖面0 ~ 60 cm和P3剖面0 ~ 40 cm盐分数量多且集中分布,盐分表聚作用显著;其它剖面盐分数量均呈现中部高且向下减少的趋势;洼地由西至东,盐碱土土壤类型依次为苏打浅位盐化碱土、苏打白盖盐化碱土、苏打轻盐弱碱化草甸土、苏打弱碱化盐土。微域内苏打盐碱土呈复区分布。     

松嫩平原西部地区土地利用/覆被变化的驱动力分析

利用1986年和2000年两期TM影像资料,在空间图形库系统支持下全面分析了松嫩平原西部地区土地利用/覆被数量变化和土地利用空间格局变化,揭示了近15年来研究区土地利用时空变化特征.表现为耕地、盐碱地从整体上呈现集中化,林地、草地不断破碎化.耕地与草地、草地与盐碱地空间相邻度增大,草地开垦和土地盐碱化日益严重.对不同经济类型区即农区、半农半牧区和牧区土地利用变化的社会经济因素的区域相似性和差异性分析表明,人口的压力、落后的畜牧业和经济利益驱动是近15年该区土地利用变化的主导因素.     

松嫩平原西部盐碱湿地“稻-苇-鱼”模式研究

松嫩平原西部有盐碱化土地373万hm2,其中盐碱化湿地100万hm2,土地盐碱化成为制约区域农业发展的重要因素。针对区内盐碱化湿地特点,建立了种植业与养殖业有机结合的"稻-苇-鱼"生态模式。盐碱湿地"稻-苇-鱼"系统的种群多样性增加,水分利用效率和肥料利用率提高。该系统中,稻田排水是苇田水源,水中的浮游生物为鱼类提供了饵料,湖泡底泥还田,提高了稻田有机质含量,改善了土壤结构。该模式实施10年后,稻田土壤盐分含量由开垦前的4.54g/kg下降到2.98g/kg,土壤有机质由开垦前的16.43g/kg增加到24.45g/kg。通过对"稻-苇-鱼"系统模型参数调控,可实现对系统目标的控制。     

基于土壤碳平衡的黑土区县域种养规模优化

东北黑土区是中国商品粮的主产区，近年来存在耕地“变薄、变瘦、变硬”等土壤质量下降问题。农业废弃物作为碳源高效还田是提升土壤质量的重要途径，但目前缺少基于农业-牧业碳素循环调控的区域农业生产系统模式，以促进碳素高效还田和黑土地地力提升。为了探讨基于土壤碳收支平衡来调整农牧规模的方法，该研究选取位于松嫩平原腹地的齐齐哈尔市作为研究对象，核算齐齐哈尔市各县域土壤碳收支状况，以土壤碳排放和碳输入相平衡为目标，通过多目标线性规划方法构建齐齐哈尔市的农牧业碳平衡农业模式。结果表明，各县域主要调整方案为种植业需要减少水稻种植面积，增加玉米的种植面积，养殖业需要增加奶牛养殖规模。调整后种植业和养殖业的废弃物得到全量化利用后，农田土壤碳库不再下降。县域尺度农牧规模需因地制宜的调整，以土壤碳亏损较大的讷河县为例，在保证碳输入及农业经济收益的基础上，增加46%的玉米种植面积，减少63%的黄牛养殖规模，增加85%的奶牛，54%的生猪，76%的羊及71%的家禽养殖规模，可保持土壤碳平衡。种植业和养殖业规模调整后的有机物料还田可替代33%～49%的化肥氮投入，除克东县和克山县的玉米种植外，3种主栽作物的土壤氮承载...     

松嫩平原黑土核心区土壤砷空间变异特征及污染评价

基于多目标区域地球化学调查数据,采用地统计分析与GIS空间分析方法,对松嫩平原黑土核心区土壤As含量进行冷热点分析和空间变异特征分析,运用地累积指数法、潜在生态风险指数法对研究区土壤As污染进行了评价。结果表明:研究区土壤As含量范围在2.1～107.7 mg/kg,平均含量9.09 mg/kg,略高于黑龙江省松嫩平原土壤As含量背景值;土壤As高值聚类区主要分布在呼兰河上游,低值聚类区主要分布在呼兰河下游和松花江流域;土壤As含量具有强烈的空间自相关性,以结构性变异为主,空间分布受成土母质、水系等因素影响显著;研究区98.52%的地区为无污染的状态,99.88%的地区为低潜在生态风险。建议通过改善农业耕作方式、调整种植结构、减少农药和化肥使用量等人为因素来减缓土壤中As含量增加的趋势。     

稻壳深施改良苏打碱土理化性质长期效应

盐渍土是中国重要耕地土壤,由于土壤中盐基离子含量高,影响植物生育,为此改良盐渍土意义重大。该研究以黑龙江省苏打碱土为供试土壤,采用土层置换犁将稻壳埋于20~30cm土层中,以单独的机械耕作不埋稻壳为对照,田间作业8 a后再次调查土壤理化性质,研究结果:土壤有机碳、速效氮、磷、钾含量与对照比有增加趋势,各层土壤pH值降低0.37~0.41,Na~+降低40.68~212.35 mg/kg;土壤固相率约40%,与对照比下降了3.68%~8.86%,土壤总孔隙度增加到57.38%~60.58%之间,有效孔隙比例大,占总孔隙的22.7%~26.8%,对照有效孔隙占总孔隙的19.0%~23.7%;土壤通气、透水性分别是对照的10~121 5倍和118~173 5倍,0~30 cm土层水库容量高于对照18.58 mm;速效水库容高于对照10.71 mm;稻壳深施持续后效长,改善苏打碱土比单一机械耕作有效,是适合盐渍土改良的一项技术,而且可以通过机械手段得以实现。     

我国五大粮食主产区农业干旱态势综合研究

受气候变化影响,我国干旱灾害加剧,威胁国家粮食安全。对农业干旱态势进行综合评价分析,有助于清楚地掌握我国农业受旱程度的空间分布及区域差异。为评价我国五大粮食主产区农业干旱综合态势,本文提出了"作物干旱综合指数"概念及其计算方法。根据全国1982—2011年的日值气象数据及主要农作物分布数据,首先计算了不同作物水分敏感期的作物干燥度,进而采用面积加权综合法计算作物干旱综合指数,分别分析了各粮食主产区的作物受旱情况和综合农业干旱态势。结果表明:三江平原和松嫩平原农业干旱综合态势较为严峻,且三江平原的春小麦以及松嫩平原春小麦、玉米、水稻的受旱程度均不容忽视。黄淮海平原农业干旱态势为5区中最严重,特别是冬小麦旱情最重,一季稻及玉米以轻度和中度旱情为主。长江中游及江淮地区农业干旱综合态势以轻度干旱为主,冬小麦、早稻和晚稻种植区均呈现不同程度旱情,以中度及其以下为主,晚稻受旱较为明显。四川盆地农业综合旱情为5区中最轻,各作物中一季稻和玉米旱情较轻,而冬小麦种植区旱情相对比较严重。     

盐渍土时空变化信息的图谱可视化分析

针对盐渍土动态变化监测中,无法实现变化信息的定位可视化表达问题,该文应用地学信息图谱的分析理念,提出了表达盐渍土类型变化的时空复合单元,探讨了盐渍土时空变化信息的图谱可视化表达方法。以盐渍化比较严重的银川平原为研究区,利用2000、2004和2009年3a的卫星遥感图像,进行了土壤盐渍化遥感制图,在GIS技术支持下,获取了2000-2004年、2004-2009年2个时段的盐渍土时空变化信息图谱,实现了盐渍土时空变化信息的可视化表达。为定位分析盐渍土演化的驱动机制提供了一种新的方法。