基于电磁感应仪的土壤盐渍化剖面特征解译研究

为了快速、精准解译区域尺度土壤盐分特征,有必要建立土壤剖面盐分信息精确解译模型。以新疆农灌区不同土壤质地的盐渍化土壤为研究对象,利用电磁感应式大地电导率仪EM38获取土壤表观电导率,构建了基于EM38的两种土壤质地剖面分层盐分解译模型,并对盐分解译回归模型进行了精度检验。结果表明:两种质地的土壤剖面盐分含量变异均较大,中壤土各层电导率变异系数在58%~98%,呈现中等变异强度,而砂土表层(0~40 cm)变异系数达到100%以上,属于强变异强度,深层土壤变异系数介于76%~88%属于中度变异强度。两种质地土壤电导率与磁感表观电导率EMh、EMv间呈显著的相关关系,水平和垂直测量模式都能够对不同深度土盐层分进行预测,且以EMh+EMv为自变量的二元回归解译模型具有较高的精度,相关系数R达到0.94以上。中壤土EM38的盐分预测在不同深度土层的验证结果决定系数达到0.59以上,砂土质地土壤盐分预测验证R2达到0.36以上,预测精度与土壤剖面盐分变异性呈现显著负相关,其相关系数为-0.86,中壤土质地的解译效果优于砂土质地。分析EM38在预测不同土壤质地盐分精度上的差异性,构建了电磁感应式土壤剖面盐分含量的预测模型。研究结果引入土壤质地变量,可为大面积土壤盐渍化的快速精确测定提供理论依据。     

基于反距离权重插值的土壤盐分三维分布解析方法

为了建立面域三维土壤盐分信息精准解译与表征技术方法,该研究以反距离权重空间数据插值方法结合电磁感应式表观土壤电导率快速测定技术为基础,成功构建出典型干旱区土壤盐分分层精确解译模型,对研究区土壤盐分进行了精度解析与评估,以三维图形方式直观揭示了土壤盐分空间分布特征。研究区不同区位土壤盐分呈现出不同的剖面分布类型特征,研究区主体土壤属于中度以上盐渍化。该研究将为土壤盐分三维空间分布特征解析与评估提供可靠技术方法。     

Interpreting method of regional soil salinity 3D distribution based on inverse distance weighting

为了建立面域三维土壤盐分信息精准解译与表征技术方法,该研究以反距离权重空间数据插值方法结合电磁感应式表观土壤电导率快速测定技术为基础,成功构建出典型干旱区土壤盐分分层精确解译模型,对研究区土壤盐分进行了精度解析与评估,以三维图形方式直观揭示了土壤盐分空间分布特征。研究区不同区位土壤盐分呈现出不同的剖面分布类型特征,研究区主体土壤属于中度以上盐渍化。该研究将为土壤盐分三维空间分布特征解析与评估提供可靠技术方法。     

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。     

电磁感应仪用于土壤盐分空间变异性的指示克立格分析评价

运用磁感式大地电导率仪EM38及其移动测定系统,结合非参数地质统计学的单元指示克立格方法,对黄河三角洲地区200 hm2典型地块上两个比较关键季节的土壤盐分进行空间变异性的分析,给出了同一区域不同时段土壤盐分满足一定标准的条件概率图。结果表明,土壤表观电导率与盐分呈极显著相关性;各时段土壤表观电导率均呈近似的对数正态分布,且存在特异值;各时段土壤表观电导率的指示半方差均较符合球状套合模型;结构性因素导致秋季时段土壤盐分的空间变异性呈各向同性;随机性因素使春季时段土壤盐分的各向异性增强,尤其在南北、东西方向。由不同季节时段土壤盐分风险概率图看出,研究区土壤盐渍化程度总体较高,旱季条件下土壤盐分的表聚型是导致该现象最主要因素。电磁感应仪与指示克立格方法的结合运用为不同尺度(从农田到区域)上土壤调查与质量评价提供了新的途径,并为农业水土资源的决策管理提供指导。     

基于VRML的土壤电导率三维空间变异性虚拟实现建模研究

如何表达土壤属性的三维空间变异性对传统的土壤剖面采样、空间变异分析和三维可视化表达提出了挑战。本研究以浙江省围垦海涂水稻田土壤盐分为例,采用EM38电磁感应线性模型结合二阶Tikhonov正则化方法反演剖面0~110 cm范围内10个土层深度的土壤电导率作为三维空间变异性研究的数据源;然后利用三维反距离权重方法进行土壤盐分的三维空间插值;最后分别采用虚拟现实建模语言（VRML）的球体、切片、地柱模型对土壤电导率剖面离散点、二维空间变异切片、三维变异土体模型进行三维虚拟现实可视化建模,并实现模型的网络发布。结果表明,在田间尺度上,三维反距离权重方法可较好的对土壤电导率在三维空间的分布进行预测插值;通过VRML方法进行可视化建模可较好的展示及解析土壤电导率的三维空间分布规律;水平方向上,土壤盐分从西北面向东南面逐渐增大,垂直方向上,土壤盐分随土层深度的增加而增大,且东南角土壤盐分最大;另外,用户可利用IE浏览器实现虚拟现实模型的可视化及对模型进行平移、放大、缩小、旋转等基本操作。基于VRML的虚拟建模方法可为土壤属性的三维变异性可视化及网络共享提供新途径。     

基于VRML的土壤电导率三维空间变异性虚拟现实建模研究

如何表达土壤属性的三维空间变异性对传统的土壤剖面采样、空间变异分析和三维可视化表达提出了挑战。以浙江省围垦海涂水稻田土壤盐分为例,采用EM38电磁感应线性模型结合二阶Tikhonov正则化方法反演剖面0~110 cm范围内10个土层深度的土壤电导率作为三维空间变异性研究的数据源;然后利用三维反距离权重方法进行土壤盐分的三维空间插值;最后分别采用虚拟现实建模语言(VRML)的球体、切片、地柱模型对土壤电导率剖面离散点、二维空间变异切片、三维变异土体模型进行三维虚拟现实可视化建模,并实现模型的网络发布。结果表明,在田间尺度上,三维反距离权重方法可较好地对土壤电导率在三维空间的分布进行预测插值;通过VRML方法进行可视化建模可较好地展示及解析土壤电导率的三维空间分布规律;水平方向上,土壤盐分从西北面向东南面逐渐增大,垂直方向上,土壤盐分随土层深度的增加而增大,且东南角土壤盐分最大;此外,用户可利用IE浏览器实现虚拟现实模型的可视化及对模型进行平移、放大、缩小、旋转等基本操作。基于VRML的虚拟建模方法可为土壤属性的三维变异性可视化及网络共享提供新途径。     

干旱区三种典型地貌下电磁感应式土壤盐分协同解译模型

为明确不同地貌类型下土壤理化性质对电磁感应式表观电导率测量精度的影响,该研究以新疆玛纳斯河流域3种典型地貌类型(冲积洪积扇缘、冲积平原、干三角洲)为研究对象,运用电磁感应仪EM38结合土壤采样室内测定方法,分析土壤剖面(100 cm)每20 cm土层的土壤性质对不同高度(130、110、90、70、50 cm)所测表观电导率的影响程度和贡献率,通过引入对表观电导率贡献率较高的非盐分因子作为辅助变量,利用多元线性回归方法,建立土壤盐分多因素协同解译模型。结果表明:3种地貌类型中,土壤盐分含量是影响表观土壤电导率贡献率最大的作用因子,不同地貌类型下各土层影响表观电导率的因子存在明显的差异,冲积洪积扇缘地貌主要表现为上层(0～60cm)土壤含水率和底层(60～100)土壤阳离子交换量和有机碳含量对表观电导率贡献较高,冲积平原地貌则是表层(0～20 cm)和底层(40～100cm)的土壤含水率以及20～40cm土层的黏粒含量和阳离子交换量对表观电导率表现出较高的贡献率,干三角洲地貌下上层土壤(0～60cm)阳离子交换量和下层(60～100cm)土壤有机碳含量能够对表观电导率产生较为明显的影响。通过引入对表观电导率影响较大的作用因子,建立了针对不同地貌类型下分层土壤盐分协同解译模型,与仅以表观电导率解译土壤盐分含量相比,冲积洪积扇缘、冲积平原、干三角洲地貌类型下0～100cm土层盐分预测模型校正决定系数分别由0.81～0.86、0.55～0.87、0.25～0.56提高至0.83～0.91、0.63～0.93、0.48～0.70,多因素协同解译模型有效提高了土壤盐分解译模型精度。研究结果可为盐渍化土壤的快速准确监测提供可靠的理论依据和技术方法。     

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。     

基于电磁感应的南疆典型田块土壤盐分空间异质性研究

为研究南疆典型田块土壤盐分空间异质性,基于电磁感应调查获取表观电导率并解译土壤盐分信息,分别以5m和15m间隔进行网格布点调查研究田块土壤盐分空间变异的尺度效应。研究表明,土壤表层盐分含量与表观电导率之间具有显著线性相关性(r2=0.870),基于电磁感应解译土壤盐分含量具有较高的精度;块金效应、分维数以及Moran’sI指数均表明,田块小尺度土壤盐分空间变异受随机因素影响较大,过大尺度往往忽略小尺度空间变异特征,套合结构半方差函数兼顾小尺度效应,能更好地反映空间变异详细情况,田块两侧的灌排渠使盐分分布呈现明显的趋势效应;详细准确地了解土壤盐分空间分布对于指导农业生产,促进精准农业的发展具有重要意义。     

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。     

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...     

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]。     

基于多源数据的中原黄泛区土壤盐分空间变异分析

为研究中原黄泛区土壤盐分空间变异,以河南省封丘县为研究区,综合考虑引起土壤盐渍化的土壤盐分、地形、地下水位及矿化度、植被情况及其他影响因素,基于遥感影像和磁感式探测获得的土壤表观电导率等多源数据建立了区域土壤盐分综合评估模型,并对研究区分层土壤盐分空间变异进行评估。结果表明:对于0~60 cm土层利用多源数据进行模型构建中土壤表观电导率与光谱指数占主要比例,模型对于各层土壤盐分的评价精度0~60 cm土层优于≥60~120 cm土层。土壤盐分含量随着深度的增加而增大,变异系数在0.22~0.28之间,属中等变异强度。土壤盐分主要集中分布在研究区北部与东南部,尤其是东南角黄河沿线区域,且随着土壤剖面显示出从表现到深层逐渐增加的趋势。利用多源数据建立的分层土壤盐分综合评估模型对于区域土壤盐分解析具有较高精度。该研究为中原黄泛区土壤盐化消减与土壤质量提升提供了可靠新方法。     

基于SHAW模型的南疆典型灌区适宜盐分淋洗定额空间分布

明晰西北旱区休闲期土壤盐分淋洗定额的空间分布特征,对于水资源有效利用、土壤盐渍化防控具有重要意义。受制于土壤盐分、土壤质地的空间变异性,在某一点尺度获得的盐分淋洗定额难以全面反映区域的情况。该研究以南疆阿拉尔灌区为例,采用统计学和空间插值相结合的方法,确定灌区土壤盐分、土壤质地的空间分布特征,并通过划分模拟单元,建立基于SHAW(the simultaneous heat and water)模型的灌区尺度分布式模型,得到了不同灌水模式下适宜的盐分淋洗定额空间分布特征。结果表明：阿拉尔灌区土壤盐分呈现出“西多东少,南多北少”的分布特征;不同深度土壤颗粒含量均以砂粒和粉粒为主,土壤质地主要为粉壤土和砂壤土(占比约36.81%和19.44%);土壤含盐量和土壤砂粒含量是影响盐分淋洗定额的主要因素,3种灌水模式(只冬灌、只春灌、冬灌+少量春灌)中,冬灌+少量春灌(300 m³/hm²)处理综合权衡了冬灌和春灌的优势,灌区内适宜冬灌定额主要介于1 500～2 250 m³/hm²之间,最有利于节水灌溉和作物...     

封丘县土壤盐分的演变特征研究

世界上影响灌溉农业最大的问题是盐渍化问题。中国是受土壤盐渍化影响的大国。盐碱化曾是限制封丘县农业生产的四大自然灾害之一。本文基于40个土壤剖面数据,结合第二次土壤普查的盐土数据,对封丘县的土壤盐分的时空特征进行了系统研究。结果表明:27年来封丘县土壤盐分含量大幅下降,盐碱土作为土壤发生类型只存在于极个别微域景观;土壤含盐量较高的区域集中分布在东南部,与地下水埋深趋势相吻合,但只有东南角部分地区含盐量超过0.293dS/m为盐化土。地下水位下降是土壤盐分降低的主要原因。盐分聚集在40cm以下,并未脱离土体。封丘县存在土壤盐碱化的自然条件,一旦水文地质条件发生变化,土壤盐渍化仍然可能发生。     

干旱区农田不同类型土壤盐碱化发生规律

为明晰西北干旱区平原农田典型土壤发生盐碱化的规律,2014年在新疆代表性平原农场采集砾砂、粉土/粉砂、粉土/粉细砂、粉土和亚黏土5类主要土壤进行试验,分析其岩性组成、毛细管作用及土壤表层积盐之间的内在关系,寻求3者相互影响机理。结果表明:土壤中粗颗粒含量越大,早期毛细管现象越明显,土壤表面积盐越多。细颗粒含量越多,早期毛细管作不明显,地表积盐量较少但持续时间较长,最终积盐量大于粗颗粒土壤。5类土壤在盐碱化发生早期(12 d左右)毛细现象最为突出,尤其1~4 d内地表的积盐大,速度最快。粗颗粒的砂性土发生盐碱化时,表面容易形成3~4 mm厚盐痂,阻止了地表盐碱化的发展。当土壤中粉粒和黏粒较多时,地表积盐主要以晶体形式出现。土壤的颗粒级配较好、压实度较大时,土壤表面的积盐量就较少。研究成果可为西北地区不同类型的土壤盐碱化治理方法、治理时段的选取等提供参考。