不同能源作物对土壤剖面盐分离子迁移的影响

为了筛选耐盐能源作物、挖掘利用盐渍土资源、促进农业可持续发展。以甘肃白银市东大沟盐渍化土壤作为研究对象,在大田试验条件采用对比研究的方法探讨种植四翅滨藜(Atriplex canescens)、油菜籽(Brassica napus)、甜高粱(Sorghum bicolor(L.)Moench)、荻(Triarrherca sacchariflora)、柳枝稷(Panicum virgatum)5种不同能源作物对土壤剖面盐分及其离子(HCO3-、Cl-、SO42-、K+、Na+、Ca2+、Mg2+)迁移的影响。结果表明:在盐渍化土壤,种植柳枝稷、四翅滨藜能明显减少土壤剖面0—100cm土层盐分、Cl-、Na+、Ca2+、Mg2+的含量,脱盐的同时会导致HCO3-在土壤剖面0—100cm土层累积。种植油菜可以抑制0—50cm土层盐分的累积。种植荻可以抑制50—100cm土层盐分、0—100cm土层HCO3-、60—100cm土层SO42-的累积。种植柳枝稷可明显减少土壤剖面0—100cm土层K+的含量。研究发现四翅滨藜、柳枝稷两处理的电导率均与其他处理之间达显著水平(P0.05),荻与其他处理之间水溶性Na+含量均达显著水平(P0.05),柳枝稷与其他处理之间HCO3-含量均达极显著水平(P0.01)。     

滩涂区不同围垦年限土壤总盐及盐基离子含量变化规律

为了研究江苏沿海百年尺度滩涂围垦区土壤含盐量、Cl-、SO42-、HCO3-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+等盐基离子变化规律及影响因素,采用了数量统计、相关分析、因子分析等方法对大丰典型滩涂5个不同时段围垦区表层土壤含盐量、Cl-、SO42-、HCO3-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+等盐基离子的含量变化、相关关系、盐渍化特征及土壤理化性质对脱盐的影响进行了研究。研究结果显示:随着围垦年限增加土壤含盐量及盐基离子含量逐渐降低,围垦到60 a左右土壤含量平均值低于1g/kg,基本完成脱盐过程,并且盐渍化类型以氯化物型为主转变成以硫酸盐型为主;随着脱盐过程进行,盐基离子之间相关关系和组合特征发生了明显变化,从初期以Cl-、Na+作为主控因子,到围垦后期以SO42-、Ca2+为主控因子;土壤有机质和粉砂粒的增加加速了土壤脱盐进程;盐基离子变化是围垦过程中土壤酸碱度变化驱动因素之一。     

苏打碱化土壤盐分离子与相关性分析

选取典型苏打碱化土壤剖面,分析了0～200cm深度主要盐分离子(Ca2+、Mg2+、Na+、K+、CO32-、HCO3-、Cl-和SO42-)的垂直分布规律。对各离子之间的相关性进行了统计分析。结果表明,测试土样离子以Na+和HCO3-离子为主,其剖面分布规律是表层含量较低,在80cm左右逐渐增至最大值,其后离子含量随深度而降低,至160cm以下则又随深度而增加,即在整个土壤剖面上大致呈倒"S"曲线分布。CO32-、HCO3-、Cl-与Na+,CO32-、HCO3-与Cl-之间均是相关系数大于0.80的极显著相关;除K+离子外,其它7个离子间均具有显著相关性,这表明该苏打碱化土壤盐分离子组成具有复杂性的特点。     

秦皇岛市蔬菜大棚全盐及盐分组成离子变化的研究

通过对不同棚龄、不同土层、不同季节的蔬菜大棚土壤全盐及盐分组成离子变化的研究表明,大棚土壤全盐含量明显高于相邻棚外土壤,大棚土壤全盐含量随着棚龄的增加而增加,大部分大棚土壤已达到中度盐渍化的程度,同棚龄不同土层全盐含量由上而下呈下降的趋势,大棚土壤全盐含量季节变化2月份明显高于9月份。不同棚龄的大棚土壤盐分组成离子Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、NO3-含量,在0～20cm土层中均明显高于相邻棚外土壤,其含量随着棚龄的增加而增加,其中,K+、Ca2+、NO3-、SO42-最为明显,是造成大棚土壤表层盐渍化的主要离子。造成大棚土壤盐渍化的主要原因是大量使用化学肥料,另外,耕作、灌溉等管理方式不当也是造成棚内土壤盐渍化的原因。     

半干旱盐渍化地区果园土壤盐分离子相关性研究

以甘肃省秦安县兴国镇郑川村果园土壤为研究对象,利用统计分析的方法对500个土样盐分离子含量的相关性进行了研究.结果表明:该研究区土壤阴离子主要是HCO3-、SO42-,阳离子主要是Na+.CO32- 与HCO3-、Mg2+ 之间存在着显著的负相关,与Na+ 之间存在着极显著的正相关;HCO3- 与Cl- 之间存在着极显著的负相关,与Mg2+ 之间存在着极显著的正相关;Cl- 与SO42-、Ca2+、Mg2+、Na+ 之间存在着显著的正相关,其中与Ca2+、Na+ 之间存在着极显著的正相关;SO42- 与Ca2+、Mg2+、Na+ 之间存在着极显著的正相关;Ca2+ 与K+ 之间存在着极显著的正相关,与Na+ 之间存在着显著的负相关;Mg2+ 与K+ 之间存在着显著的负相关;K+ 与Na+ 之间存在着极显著的负相关.通过对盐分离子的聚类分析发现,Cl-、Mg2+、CO32-、Ca2+、K+ 和HCO3- 在该区土壤中有着相似或相近的运移特征.对相关分析和偏相关分析这两种分析方法所得结果进行了对比分析,它们之间存在着明显的差异,偏相关分析能进一步消除由于其他变量的影响,因而能够更加准确地刻化多元变量其中的两个变量之间的相关性.     

我国主要菜区耕层土壤盐分总量及离子组成

【目的】评价全国主要菜区温室、 大棚和露地菜田土壤盐分及离子组成状况,为土壤次生盐渍化防治、 蔬菜合理施肥和土壤可持续利用提供一定的理论依据。【方法】在我国北方3个区域(东北、 华北、 西北地区)和南方4个区域(华中、 西南、 华东、 华南地区)主要蔬菜种植区不同栽培方式典型菜田耕层土壤展开调查,共采集501个土壤样品,分析了盐分总量及其离子组成。【结果】 1)全国主要菜区设施(温室和大棚)菜田土壤盐分总量及其各离子含量(NO-3、 SO2-4、 Cl-、 Na+、 K+、 Ca2+、 Mg2+)均显著高于露地菜田土壤,盐分总量平均高69.3%,离子组成增加幅度在36.2%~170.0%之间。2)设施菜田土壤次生盐渍化的土样数比例显著高于露地菜田土壤,但设施菜田土壤盐化程度总体上较轻,居于轻度盐化水平的比例占38.2%,处于中度盐化以上水平的比例仅占4.7%。 3)设施菜田土壤盐分总量及主要盐分离子(NO-3、 SO2-4和Ca2+)含量积累总体上随种植年限的延长呈先增后降并趋于平缓的变化趋势,在连续种植5~6年时达到高峰期,之后因采取的各种管理措施而有所降低,但仍显著高于露地菜田土壤。 4)设施菜田土壤盐分离子组成以NO-3和SO2-4为主,其次是Ca2+,分别占盐分总量的27.9%、 26.9%和15.3%。露地菜田土壤主要盐分离子组成总体上是SO2- 4 NO- 3 Ca2+、 HCO-3,分别平均占盐分总量的29.0%、 21.1%、 16.1%和14.1%,但西北地区露地菜田土壤盐分离子组成以HCO-3为主,其次是SO2-4、 NO-3和Ca2+。【结论】设施菜田土壤次生盐渍化的土样数比例虽然显著高于露地菜田土壤,但土壤盐化程度总体上较轻,盐分离子主要是NO-3、 SO2- 4和Ca2+,NO-3、 SO2-4含量大于Ca2+含量; 露地菜田主要盐分离子是SO2-4、 NO- 3、 Ca2+和HCO-3,含量为SO2- 4 NO- 3 Ca2+、 HCO-3。     

新乡市大棚菜田土壤养分及盐分的演变

为了研究大棚菜田土壤养分及盐分演变特征,采集了不同种植年限(0、5、10、15、20、25、30a)的大棚菜田0～20、>20～40cm土壤样品,测定了主要土壤养分指标、水溶性盐分以及土壤pH值。结果表明:新乡市大棚菜田土壤的培肥期在0～15a,培肥后(15a)土壤有机质质量分数在30g/kg以上,达到较理想状态,碱解氮和速效磷含量表现为富集,质量分数分别在150、90g/kg以上。但是速效钾却在100g/kg以下,较缺乏,并且15a以后还在继续流失。各养分含量随着土壤深度的增加逐渐下降。土壤碱解氮、速效磷含量与有机质呈极显著相关。新乡市大棚菜田土壤中氮磷钾的比例严重失调,出现磷素过量而钾素供应严重不足。土壤盐渍化从大棚种植15a开始发生,与种植年限呈极显著正相关,并且与土壤pH值下降表现同步性。该研究结论期望给新乡市蔬菜大棚土壤的施肥决策提供参考。     

宁夏引黄灌区盐化土壤盐分特征与相关性分析

选取宁夏典型盐化土壤,研究了土壤盐分、pH和碱化度的垂直分布特征,并对土壤含盐量及各离子组成之间的相关性进行了统计分析.结果表明,研究区主要的盐分离子有SO42-、Cl-、Na+、Ca2+,0～ 40 cm土层试区土壤类型属氯化物-硫酸盐类型;40～100 cm土层,属硫酸盐-氯化物类型.相关性分析表明:0～40 cm土层土壤含盐量与SO42-含量相关性最大,其次是Mg2,40 ～ 100 cm土层土壤含盐量与Cl-和Na+的相关性最大,其次是SO42-,各土层Cl-与Na+均呈相关系数大于0.97的极显著正相关,SO42-在0～40 cm土层与Ca2+的相关性最大,40～ 60 cm土层与Cl-的相关性最大,60 ～ 100 cm土层与Na+的相关性最大.主成分分析结果表明:SO42-、Mg2+、Cl-、Na+、Ca2可作为试验区土壤盐化状况的特征因子.     

河套灌区乌拉特灌域春季土壤盐碱化空间分布特征

盐碱化状况是干旱区灌区水盐合理调控及水土资源合理利用的基础。为掌握内蒙古河套灌区下游乌拉特灌域春季耕地土壤盐碱化状况的空间分布，通过野外调查采样和实验室检测，对0~20 cm和20~40 cm土层中的全盐量（Total Salt，TS）、pH值、CO32-、HCO3-、Cl-、SO42-、Ca2+、Mg2+、K++Na+含量、交换性Na+含量、阳离子交换量（Cation Exchange Capacity，CEC）、碱化度（Exchangeable Sodium Percentage，ESP）等反映土壤盐碱化特征的指标进行了测定和计算，采用经典统计学、地统计学和多指标综合评价方法对土壤盐碱化指标的空间分布特征进行分析。结果表明：1）0～20 cm土层中的TS含量更大一些，可溶性盐分离子主要以HCO3-、SO42-、Cl-、Na+为主。HCO3-、CEC、交换性Na+和ESP的变异系数在10%～100%之间，属于中等变异，其中交换性Na+和ESP的变异系数接近100%；TS、Cl-、SO42-和Na+的变异系数均大于100%，属于强变异。2）土壤pH、TS和ESP的空间分布规律基本一致，在东西方向上，各指标西部低，东部高；在南北方向上，中间低，南、北两侧高。土壤pH值基本在7.5～8.5之间，从TS空间分布来看，灌域内有32%的土壤存在盐渍化问题，且以轻度盐渍化土为主，约占26%；从ESP分布来看，有97%的土壤存在碱化问题，其中轻度碱化土约占40%，中度碱化土和碱土均约占23%。因此灌域内土壤碱化问题比盐化问题更为突出。3）通过因子分析得出TS、Cl-、Na+、交换性Na+、ESP和CEC是乌拉特灌域土壤盐碱化程度的主要影响因子，公因子综合得分值在-0.78~3.38之间，公因子综合得分能排除指标间个体差异，比较客观地评价土壤盐碱化整体水平。     

地下水浅埋区重度盐碱地不同滴灌种植年限土壤盐分分布特征

采用时空替代的研究方法,研究地下水浅埋区重度盐碱地不同滴灌种植年限(0、1、2、3年)对土壤盐分及不同盐分离子分布的影响,旨在为采用覆膜滴灌技术进行盐碱地改良提供理论依据。试验结果表明滴灌种植枸杞第1年,土壤盐分变化主要为自上而下被淋洗,种植2年和3年土壤年内盐分含量和分布变化相似,盐分主要分布在土壤表层,且在枸杞生育期结束时,剖面土壤含盐量都低于年初水平;土壤溶液电导率(EC1:5)与主要离子之间都具有极显著的相关关系,其中Cl-和Na+与EC1:5关系最为紧密;HCO3-与EC1:5负相关,相关性随着种植年限的增加而减小;Cl-、Mg2+、Ca2+、Na+在盐分组成中的荷载随种植年限增加而增大;回归分析表明Cl-和EC1:5之间具有线性关系,SO42-与EC1:5之间具有对数关系,EC1:5可以通过Cl-和SO42-表达;利用咸水覆膜滴灌并没有根本改变土壤类型,但在距滴头水平距离0～30cm范围内土壤含盐量从13.1g/kg降低到4～6g/kg,由盐土脱盐演化为重度盐化土。因此,采用覆膜滴灌技术明显降低了作物根区盐分含量,改善了作物根系生长的土壤环境条件。     

新疆克里雅绿洲土壤盐分、pH和盐基离子空间异质性分析

以克里雅绿洲盐渍化土壤为研究对象,以野外调查与实地数据为基础,采用空间自相关分析与径向基函数插值法,定量分析了克里雅绿洲土壤的含盐量、pH及盐基离子的空间异质特征。结果表明:绿洲盐渍土表聚性强、呈碱性,土壤含盐量从南至北呈现逐渐增大趋势。土壤含盐量、Na~+、Ca(2+)、K~+、Mg2~+、Cl–、SO_4~(2-)均属于强空间变异,HCO_3~–属于中等强度的空间变异,而pH属极弱变异。土壤盐分含量、pH和盐基离子的Moran’s I指数均通过了显著性检验,研究区土壤含盐量、p H与盐基离子在空间上呈现低聚集性。Pearson相关性分析结果显示,土壤盐分含量与Na~+、K~+、Cl~–和SO_4~(2-)含量具有强正相关性(P0.01),与Ca~(2+)和Mg~(2+)含量中等程度正相关(P0.05);土壤pH与土壤含盐量及盐基离子含量极弱相关。该研究结果可为绿洲水资源合理开发与农业可持续发展提供科学依据,同时可作为盐渍土改良和沙漠化防治等环保工作的决策支撑。     

苏打盐渍土地区芦苇地土壤盐分离子空间变异与群落关系研究

对松嫩平原西部苏打盐渍土地区芦苇小区土壤盐分离子和植被群落进行了分析,结果表明土壤盐分离子空间变异显著,四种阳离子(Na+、K+、Ca2+、Mg2+)变异系数为0.60~1.22,四种阴离子(HCO3-、CO32-、C l-、SO42-)变异系数为0.35~1.41。离子中,Na+在阳离子中含量最高,HCO3-在阴离子中含量最高。群落间比较,碱茅+芦苇群落八大离子浓度均大于芦苇群落(p<0.05)。且土壤电导率、pH,以及株高、生物量、覆盖度也高于芦苇群落(p<0.01),因此随着土壤电导率、离子浓度的增加,芦苇小区土壤碱化程度加重,植被生长指标减小,植被群落也由芦苇群落向含有碱地植被的碱茅+芦苇群落过渡。     

芦苇对盐碱地盐分富集及改良效应的影响

利用自制模拟试验装置研究芦苇不同生长阶段内盐碱土pH、电导率、离子(Ca2+、Mg2+、SO24-、CO23-、HCO3-、Na+、Cl-)含量的变化和芦苇含盐量的变化,以及芦苇生长阶段过后腐烂成腐殖质对盐碱土pH、电导率、有机质含量的影响,揭示了处于生长阶段的芦苇具有富集盐分的能力以及生长阶段过后的芦苇腐烂成腐殖质对盐碱土具有改良作用。结果表明:(1)在芦苇不同生长阶段内盐碱土pH和电导率都呈现降低趋势。土壤pH平均值由9.22降低到8.79;电导率平均值由0.96mS/cm降低到0.43mS/cm。芦苇成熟期-枯黄期,土壤电导率降低趋势平缓,基本达到稳定状态。(2)在芦苇各生长阶段土壤离子含量都缓慢降低,其中HCO3-、Cl-、SO24-、Ca2+含量变化幅度比较大。成熟期-枯黄期,土壤各离子含量降低趋势平缓,基本达到稳定状态。(3)不同生长阶段芦苇吸收盐分是不同的。展叶期-成熟期,芦苇吸收盐分量逐渐增加,成熟期达到最大值。但成熟期-枯黄期,芦苇吸收盐分逐渐减少,说明芦苇富集盐分的能力主要集中在展叶期-成熟期阶段,而成熟期-枯黄期,富集盐分的能力减弱;在不同生长阶段,芦苇的根、茎含盐量缓慢增长,叶含盐量增长速度较快,且叶含盐量比根、茎大。(4)芦苇生长阶段过后腐烂成腐殖质,通过9次取土样分析表明腐殖质能够提高土壤有机质含量。且对土壤pH、电导率也起到了降低的效果。总之,生长阶段芦苇对盐碱土盐分降低具有显著作用,同时生长阶段过后芦苇枯萎腐烂成腐殖质对盐碱土盐分降低和有机质含量提高也同样具有一定的效果。     

土壤水溶性盐基离子的高光谱反演模型及验证

土壤水溶性盐基离子是诊断土壤盐渍化类型与盐渍化程度的重要依据,利用光谱技术快速获取土壤水溶性盐基离子含量数据,可为土壤盐渍化类型与盐渍化程度的诊断提供新的技术和手段。该研究通过采集新疆5个不同地区399个土样的反射率与水溶性盐基离子数据并进行31种光谱预处理方法,分析了不同水溶性盐基离子(HCO3-、Cl-、SO42-、K+、Na+、Ca2+、Mg2+)与高光谱反射率之间的相关性;采用K-S(Kennard-Stone)方法挑选出299个样品,针对每种离子使用偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)分别建立32个高光谱定量反演模型,优选最佳反演模型,并单独使用100个样品对估测模型进行检验。结果表明:不同离子的最佳反演模型所使用的预处理方法存在差异,其中仅有Cl-和Ca2+、SO42-和Mg2+所使用的预处理方法相同,其他离子则不同;不同离子的反演精度也不同,HCO3-和Ca2+构建的模型相对分析误差(relative percent deviation,RPD)分别为2.67、2.57,模型具有很好的预测能力。Cl-、SO42-和Mg2+所构建的模型RPD分别为2.05、2.10和2.14,表明这三者建立的模型具有较好的预测能力。K+建立的模型RPD仅为1.11,不能对样品进行预测。Na+构建的模型RPD为1.83,表明该离子所建模型只能对样品进行粗略估测。研究结果为探究水溶性盐基离子的高光谱反演增添了新的内容,为土壤盐渍化监测的深入和推进提供了新的思路和方法。     

博尔塔拉河下游河岸带土壤盐分特征分析

为了给艾比湖地区防风治沙及生态恢复工作提供科学依据,以艾比湖主要供给河流——博尔塔拉河下游河岸带土壤为研究对象,对不同植被类型覆盖条件下土壤总盐含量、可溶性离子等指标进行定量测定,并进行相关性分析以及主成分分析。结果显示:研究区土壤盐含量表聚性较强;土壤中的总盐含量与HCO3-,K++Na+存在极显著的正相关关系;HCO3-,Cl-,K++Na+是研究区盐渍化状况的特征因子。研究区土壤次生盐渍化严重,经盐渍化分级为盐土。     

不同生境下盐生灌木盐岛效应的变化及生态学意义

为探明生境与植物种类对盐岛效应的影响,选取了分布于塔里木盆地北缘盐化草甸生境和灌丛生境的3种盐生灌木,即多枝柽柳(Tamarix ramosissima)、盐穗木(Halostachys caspica)、盐节木(Halocnemumstrobilaceum),分析了植丛下与植丛间土壤的pH、总盐和8种盐分离子含量的变化。研究结果表明在盐化草甸生境,只有盐节木植丛下的土壤盐分呈明显的富集状态,即形成了盐岛;而在灌丛生境,3种盐生植物均具有明显的盐岛效应,且盐岛效应以盐节木最高,多枝柽柳最低。数据分析进一步表明盐岛效应的强弱受植物种类和所处生境的影响:即分布于高盐环境的盐生植物和耐盐能力强的植物盐岛效应更为明显。而生境变化和植物种类的不同,对盐岛内盐分离子的富集也有不同的影响。盐岛效应的增强有加速草甸向盐生灌木为主的荒漠退化的趋势。     

膜下滴灌系统不同应用年限棉田根区盐分变化及适耕性

盐碱地长期膜下滴灌作物根区土壤盐分是否累积及适宜耕作问题引起很多学者关注和思考,并成为制约干旱区农业生产、影响绿洲生态稳定和膜下滴灌可持续应用的重要因素。该文通过对新疆典型灌区5块不同膜下滴灌应用年限农田进行连续4a的定点监测,尝试揭示长期膜下滴灌农田根区土壤盐分演变趋势。结果表明,在现行灌溉制度条件下,新疆干旱区绿洲膜下滴灌棉田0～60 cm膜内根区盐分随滴灌年限呈降低趋势,在滴灌1～4年根区总盐变化幅度及降低幅度均较大,滴灌5～7a盐分继续小幅降低,根区平均含盐量均低于5 g/kg,棉花根系生境合适,基本满足耕种条件,棉苗存活率在60%以上,产量在5 250 kg/hm2以上;滴灌8～15 a盐分趋于稳定,根区平均含盐量均低于3 g/kg,且Cl-含量低于0.12 g/kg时,棉花成活率及产量较高且稳定,棉苗存活率在90%以上,产量在6000 kg/hm2以上,根区土壤盐分中Na+与Cl-随滴灌年限降低趋势明显。当地的灌溉制度是造成根区盐分降低的主要原因,坚持现行的灌水制度有利于膜下滴灌长期可持续应用,但应适当减少花铃后期及吐絮期的灌水定额以节约水资源。     

冻结状态下盐渍化土壤中水溶性盐基离子含量高光谱反演

为探究采用高光谱技术反演冻结状态土壤水溶性盐基离子含量的可行性,该研究针对河套灌区盐渍化土壤,测定土壤在冻结与未冻结状态下的光谱和主要水溶性盐基离子含量(HCO₃^-、Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-、K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺),光谱经标准正态变量变换(standard normal variable,SNV)和变量投影重要性法(variable importance in projection,VIP)筛选出敏感波段后,采用偏最小二乘回归法(partial least squares regression,PLSR)、支持向量机回归法(support vector regression,SVR)和极限学习机法(extreme learning machine,ELM)构建基于特征光谱的土壤离子含量高光谱反演模型,并对比冻结与未冻结状态反演模型...