黄河上游盐渍化农田土壤水盐动态变化规律研究

土壤含水量和可溶解盐分浓度的测定,对了解土壤盐分的分布及移动具有重要意义。但如何在作物生长不同时期,对耕作区的土壤含水量及可溶解盐分浓度进行同时连续测量?是了解土壤盐分分布及动态变化规律的关键。该文将TDR测量的土壤含水量及体积电导率结合起来推算土壤溶液电导率及饱和溶液电导率,对黄河上游盐渍化农田的土壤水盐动态变化特征进行了相关分析,为土壤水盐动态研究提供了一种新的方法。研究结果表明,地下水位在年内总体埋深较浅,小于150 cm;10 cm深度土壤含水量在时间变化上呈现递减趋势,年内变化范围为20%～45%(不包括土壤冻融期),20,40,60 cm深度土壤含水量年内变化较复杂,波动范围为33%～50%,垂向分布表现为下层高于上层;与土壤水分相反,土壤盐分表现为上层高于下层。在整个作物生长季节,土壤10 cm深度的ECw和ECsat多数时间分别在10～15 dS/m和5～10 dS/m范围内波动,高于盐化和非盐化土壤分类标准4 dS/m。土壤20,40 cm深度的盐分变化规律同样较上层10 cm复杂,盐分浓度在时间序列上呈现出大小交替变化的特点。     

基于EMI的小泊湖退化湿地土壤盐分的空间分布

采用电磁感应(EMI)、地统计学半变异函数和Kriging空间插值方法研究小泊湖退化湿地土壤盐分的空间分布。结果表明:土壤表观电导率(ECa)和0—40cm土壤盐分含量呈线性显著正相关,说明在小泊湖湿地土壤表观电导率的变化可以用以反映土壤盐分含量的变化;半变异函数分析表明,土壤盐分具有强空间相关性[C/(C0+C)0.5],其空间分布主要是由结构性因素引起的;高斯模型(R2=0.98)插值土壤盐分表明,土壤盐分空间分布与退化湿地的空间分布表现出明显的一致性,放牧活动强烈的退化区域土壤盐分相对较高,说明小泊湖湿地退化后土壤盐分含量高于未退化湿地,土壤盐分含量在一定程度上能反映湿地退化的程度,可为湿地退化防治监测提供依据。     

基于电磁感应的典型干旱区土壤盐分空间异质性

为研究干旱区土壤盐分空间异质性,指导农业生产实践,运用大地电导率仪（EM38、EM31）对研究区域进行移动式磁感调查,获取表观电导率（ECa）。同时,通过27个校准点的采样和ECa测量,建立土壤盐分的电磁感应解译模型。干旱区土壤盐分质量分数与EM38、EM31水平模式读数（H38、H31）显示出良好的相关性（R=0.935）,可以利用ECa结合GIS和地统计学知识研究土壤盐分的空间分布。采用两种方法进行研究：一种是先利用解译模型获取磁感调查点的土壤盐分质量分数,然后进行地统计分析研究其空间分布;另一种是先利用地统计分析研究H38和H31的空间分布,然后利用解译模型通过栅格运算计算盐分质量分数,精度检验显示前者预测值与实测值之间的相关性更好（R2, 0.888＞0.873）;标准差较低（std. 0.414＜0.426）,具有更高的预测精度。研究结果表明,基于电磁感应研究干旱区土壤盐分空间异质性是切实可行的,这对于土壤盐渍化的快速诊断,指导农业生产和促进精准农业的发展具有重要的意义。     

一种土壤盐分传感器的敏感场分析及其校正研究

从基本理论出发,计算了一种新型探针式四电极外部电势的理论分布,通过对敏感场分析得出了该四电极的敏感响应范围为径向直径约1.5倍电流电极间距的椭球体.通过研究土壤表观电导率(ECa)、土壤盐分(EC1:5)和土壤质量含水率(θ)之间的关系,利用非线性回归的方法获得了精度较高的ECa-EC1:5校正模型,为土壤盐渍化调查和监测提供了便捷有效且费用低廉的方法.     

松嫩平原盐渍化水田土壤表观电导率空间变异研究

运用电磁感应仪EM38结合GPS定位,以盐渍化水田为研究对象,通过经典统计学和地统计学相结合的方法研究了盐渍土区新开水田表观电导率的空间变异特征,分析了土壤表观电导率与土壤盐碱指标关系。结果表明,经典统计分析土壤水平方向表观电导率(ECh)与垂直方向表观电导率(ECv)均为中度空间变异强度,且符合正态分布。地统计分析表明,ECh和ECv均具有强空间相关性,其变异特征主要是由结构性因素引起的,半方差拟合最优模型为指数模型。且ECh和ECv空间分布在一定范围内存在相似性,均表现为不同表观电导率的土壤呈斑块和条带状镶嵌分布。Pearson分析显示,土壤表观电导率与盐碱化指标土壤电导率(EC1︰5)和碱化度(ESP)呈正相关关系(P0.05),相关系数大于0.8。回归分析表明,土壤表观电导率与EC1︰5和ESP均为指数函数关系,决定系数大于0.76。ECh与土壤盐碱化指标相关系数和决定系数均大于ECv,因此可以用水平方向土壤表观电导率ECh来反映土壤的盐碱化程度。该研究可以为土壤盐分空间变异理论与盐碱地改良实践相结合的研究思路提供理论基础,为盐碱地实施定位、定区清除或消减土壤盐碱的均质化改良技术提供数据支持。     

基于磁感式大地电导率仪的土壤盐分解译模型

以新疆伊犁地区盐渍土为研究对象,通过分层采样测定土壤盐分含量,采用EM38和EM31两种磁感式大地电导率仪测定土壤表观电导率,分析不同土壤层次盐分与土壤表观电导率的相关性,应用逐步回归方法构建土壤盐分解译模型,并进行了模型精度验证。研究表明:土壤盐分含量与土壤表观电导率之间呈显著线性相关,构建的土壤盐分解译模型具有良好的精度。本研究将为精确解译伊犁地区土壤盐渍化特征提供重要的方法支撑。     

基于EM38-MK2的南疆干旱区表观电导率反演土壤水分研究

土壤水分含量是农田进行定额灌溉的基本参数,南疆地处干旱区,土壤水资源稀缺,实现田间定额灌溉更利于充分利用土壤水分。EM38-MK2快速和高效获取土壤水分含量数据,适时监测土壤水分含量,可成为农田精准灌溉的重要途径。用EM38-MK2测定轻度、中度和重度3个不同程度盐渍化区域土壤0～0.75 m和0～1.5 m的表观电导率,结合同步采集的0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～80 cm和80～100 cm土壤剖面剖面及室内测定含水量数据,对比三个不同盐渍化程度表观电导率反演土壤含水率模型精度,比较分区模型和全区模型的反演精度,分析土壤盐分含量对反演土壤含水率精度的影响。结果表明,用EM38-MK2对土壤含水率反演效果在轻度盐渍化表现最好,中度盐渍化次之,重度盐渍化较差。不同深度土层的分区模型精度均高于全区模型精度,分区模型R~2为0.73～0.88,RMSE低于全区模型,全区模型各层的RPD均低于1.5,不具备预测能力。土壤盐分含量对土壤水分的反演有影响,并且随土壤盐分含量的增加,反演精度下降。     

土壤溶液浓度的野外测定方法研究

为寻求一种野外快速有效测定土壤溶液浓度的方法,于新疆自治区南疆地区开展了田间试验。利用负压计监测土壤水分,在土壤达到饱和时,在相同深度分别借助土钻和土壤水提取器同时取土样和土壤水样,利用电导率仪测定土壤电导率(EC1:5)和饱和土壤电导率(ECe),使用火焰光度计和滴定法测定土壤水溶液浓度(C),并利用SPSS17.0软件对实测数据进行线性回归分析及检验。结果表明,南疆砂壤土条件下,EC1:5值在0~10000μS/cm范围内,EC1:5与土壤总盐含量呈显著线性关系土壤ECe可用土壤EC1:5进行推算,二者关系系数可以根据饱和重量含水量确定在土壤达到饱和,EC1:5在0~3000μS/cm时,土壤溶液浓度与EC1:5呈显著线性关系。因此,通过野外测得土壤样品的EC1:5,并确定其适用条件后,根据相关关系可直接计算得到ECe和C。     

基于电磁感应仪数据的南疆棉田土壤电导率反演模型研究

土壤盐渍化是南疆棉田优质高产的主要障碍因素,定额灌溉可有效改良土壤盐渍化,EM38-MK2可快速、动态获取土壤盐渍化数据,适时监测土壤盐渍化,为棉田定额灌溉提供数字依据。针对电磁感应仪(EM38-MK2)的发射圈和接收圈设计了不同采样方案,在同一条田内采集了6个不同时期的土壤表观电导率数据及相应的剖面土样,分析了不同土壤采集方案及土壤含水量对表观电导率模型精度的影响,对比了以单一时期数据建模的局部模型和6个时期整体数据建模的全局模型的反演精度。结果表明,由单点采集电磁感应仪发射线圈位置土样所构建的模型精度更高,稳定性更好,能有效减少由采样带来的误差。当土壤含水量低于10%时,表观电导率与实测电导率之间的相关性较低,决定系数为0.58,反演模型只具备粗略估计实测电导率的能力;当土壤含水量高于10%时,表观电导率与实测电导率具有很好的相关性,决定系数达到0.80以上,反演模型具有较好的预测能力。EMH+EMV多测定模式下表观电导率与实测电导率之间的模型精度高于EMH或EMV单一测定模式,确立EC_(h0.375)+(EC_(h0.75)+EC_(v0.75))/2+EC_(v1.5)为建模因子,有效提高了反演模型的精度。不同深度土层的局部模型反演精度均高于全局模型精度,局部模型的RPD均大于2.0,具有较好的预测能力。     

应用电磁感应和遥感的新疆绿洲区域尺度盐渍土识别

针对干旱区土壤盐渍化问题,以新疆渭干河-库车河绿洲为研究区,探讨电磁感应技术和光谱角分类法(SAM)相结合来识别典型干旱区盐渍土的可行性。以重度盐渍土为例,利用电磁感应仪EM38和采样数据,结合光谱角分类法和回归分析法,反演土壤电导率(EC1:5)的空间分布,识别重度盐渍土。结果表明:土壤表观电导率(ECa)与土壤电导率(EC1:5)具有较好的非线性相关性;垂直模式电导率(EMv)对土壤电导率(EC1:5)的解译精度优于水平模式电导率(ECh);研究区土壤盐分含量在区域尺度呈中等强度变异;电磁感应技术和光谱角分类法结合可以较好识别符合条件的盐渍土。该研究方法能够较好识别典型干旱区的盐渍土,为盐渍化评估、预防和治理提供了新的途径。