环渤海盐碱地田块尺度水盐时空变异特征

及时掌握田块尺度土壤水盐时空分布状况及其运动规律,可为采取针对性措施改良利用盐碱地、改善区域生态提供科学依据。以山东省滨州市无棣县柳堡镇盐碱农田为研究区,通过野外调查实测与室内化验分析获取土壤水盐数据,采用统计学方法和地理信息系统(geographic information system,GIS)技术分析田块尺度的土壤水盐时空分布状况和变异规律。结果显示,研究区表层土壤含水量总体偏低,在区内呈中等变异性,淡水短缺依然是影响该区农业生产的主要限制因素。研究区土壤总体上为中度盐渍化,并呈中等变异性,有效管理条件下可适合耐盐作物生长。在纵向空间维度,由表层到底层土壤盐渍化程度呈上升趋势,同时期的各层土壤含盐量呈极显著正相关(P0.01);相邻土层间相互影响程度大于对隔层土层的影响,在滨海盐碱地地下水埋深较浅的条件下,可重点改良耕层土壤,在作物生长期营造适宜的生产环境。在横向空间维度,各时期土壤盐分均呈南低北高、西低东高的特征,但地块均质度差,重度盐渍化斑块状分布特征明显。在时间维度,冬小麦生长期(从返青到成熟)土壤含盐量总体逐步降低,但在5月底出现升高的现象。研究区应根据土壤水盐时空变异特点,采取蓄水防旱、施肥和栽培管理措施调控水盐含量,并对斑状重度盐碱地块采取综合改良措施。研究结果可为研究区和类似区域改良利用盐碱地提供借鉴。     

基于卫星遥感的黄三角濒海区土壤水盐及其耦合关系时空分析

水盐时空特征及耦合关系是盐渍化土壤治理和区域生态保护管理的重要基础。本研究选择黄河三角洲代表性濒海区域——垦利区,采用野外实测与遥感影像相结合的方法,筛选相关性较高的土壤水盐光谱参量,基于敏感光谱参量构建土壤水盐定量遥感反演模型,利用经典统计分析、耦合度模型、缓冲区分析、支持向量机分类等方法,分析研究区土壤表层水盐时空分异特征及其耦合关系。结果表明：基于水分敏感光谱指数LSWI、NDII和盐分敏感光谱指数SI-T、NDSI建立的各季节土壤水盐估测模型,验证集R²均大于0.650,RMSE均小于7,Sig<0.001;研究区土壤水盐含量总体较高,含盐量以中度盐渍化为主;不同季节土壤含水量排序为夏季>春季>秋季>冬季,土壤含盐量排序为春季>秋季>冬季>夏季,水盐耦合度排序为春季>秋季>冬季>夏季;不同植被类型土壤含水量排序为荒草地>光板地>耕地>林地,土壤含盐量排序为光板地>荒草地>耕地>林地,水盐耦合度排序为光板地>荒草地>耕地>林地;由近海到内陆,研究区土壤表层含水量、含盐量以及水盐耦合度呈现逐步递减的趋势,但土壤含盐量在距海>40~50 km处、含水量在距海>30~40 km处明显上升,耦合度也有所提高。本研究提供了濒海区域土壤水盐及其耦合关系的高效定量时空分析方法,研究结果可为滨海盐碱土改良利用与资源管理提供参考和依据。     

渭-库绿洲耕层土壤水盐空间分异特征研究

探索干旱区绿洲耕层土壤水盐空间分异规律对土壤盐渍化防治具有十分重要的意义。以渭干河-库车河三角洲绿洲为研究区，采用反距离加权、局部多项式、径向基函数和普通克里金插值方法进行土壤水盐含量的空间插值，并利用均方根误差、平均相对误差、平均绝对误差以及决定系数对4种插值结果进行精度验证，并分析不同海拔和土地利用类型下的土壤水盐空间分异特征。结果表明:1）研究区耕层土壤水盐空间变异程度由大到小依次为土壤总盐＞电导率＞含水量＞pH值，pH值属于弱空间变异，电导率和土壤总盐属于强空间变异，土壤含水量为中度空间变异。2）对比4种插值方法的精度，由高到低依次为反距离加权>径向基函数>普通克里金>局部多项式，反距离加权模型的决定系数最高，均方根误差、平均相对误差和平均绝对误差均最小。3）研究区耕层土壤含水量由东向西递增，而pH值、电导率和土壤总盐由东向西递减，均呈现出较为明显的条带状分布规律。在不同海拔高度和土地利用类型下，土壤水盐含量呈现出显著的空间差异（P<0.05）。     

干旱区滴灌棉田冻融季土壤水热盐分布规律研究

[目的]研究滴灌棉田冻融期及其前后水热盐分布规律.[方法]实验以野外实测和室内试验数据为基础,分析水热盐在干旱区滴灌棉田冻融季土壤各层中分布特征.[结果]表层土壤11月下旬开始冻结,到翌年2月上旬达到最大冻结深度,4月上旬土壤完全融通,冻融期5 cm深处土壤温度变幅为19.95℃,170 cm深处变幅为10.25℃;0～60 cm土层2009年11月29日～2010年2月11日含水量和含盐量冻结过程中都呈上升趋势,2010年2月11日～4月21日为融化期,土壤垂直含水量和含盐量分布表现出复杂的变化方式,60～200 cm土壤水盐垂直分布变化不大;土壤水分与盐分时间变异特征表现为:冻融期土壤表层变异性大于底层,0～80cm水分变异程度大于盐分,80～200 cm水盐变异系数差异不大,变异性低.[结论]为冻融季土壤水热盐分布进一步研究提供参考,对盐渍土的改良、农业灌溉等相关问题的研究有一定参考价值.     

盐渍化灌区水盐田间尺度时空分布及关联分析

【目的】分析干旱盐渍化灌区非饱和-饱和带水盐的时空分布特征及其内部关联度,为内蒙古河套灌区盐渍化防治提供理论依据。【方法】运用经典统计学和地质统计学方法,分析了内蒙古河套灌区隆胜试验示范区作物播种前、生育期、收割后土壤水盐的时空变异特征,并利用灰色关联分析对不同地下水埋深条件下的土壤含水量、土壤含盐量、地下水埋深和地下水矿化度进行了交叉综合排序。【结果】内蒙古河套灌区隆胜试验示范区在播种前、生育期、收割后的土壤含水量和地下水埋深均呈中度偏弱变异性,而表层(0~40cm)土壤含盐量和地下水矿化度均呈中度偏强变异性。表层土壤含水量、含盐量均表现出北高南低的空间分布趋势,地下水埋深呈北浅南深趋势,地下水矿化度分布为西北高东南低。对不同地下水埋深条件下的水盐因子进行关联度分析发现,当地下水埋深年均值为1.5m时,对地下水埋深关联度最大的因子为土壤含水量(关联度为0.726 1),土壤含水量、土壤含盐量和地下水矿化度均以地下水埋深为最大关联因子(关联度依次为0.724 0,0.683 2,0.643 2);在地下水埋深年均值为2.0m条件下,各因素间灰色关联度达到相对平衡状态;当地下水埋深年均值为2.5m时,土壤含盐量与土壤含水量、地下水埋深与地下水矿化度互为关联度最大的因子。【结论】建议采取合理措施降低研究区北部地下水埋深,防止区域土壤盐渍化加剧。     

滨海盐碱地刺槐林降水与土壤水盐运动规律相关性研究

以滨海盐碱地33年生刺槐纯林为对象,研究不同土层土壤水盐年份变化,分析年际降水与土壤水盐运动规律的相关性。结果表明:表层土壤同期含盐量低,土壤含盐量随土层深度的增加逐渐升高;雨季表层土壤同期含水量高,土壤含水量随土层深度增加逐渐降低,随蒸发量的增大,表层土壤含水量逐渐低于深层土;年份降水主要集中在夏季,占全年降水量的66%;土壤含水量与降水量呈显著正相关,土壤含盐量与降水量呈显著负相关,不同土层之间含水量与含盐量呈负相关;不同土层之间含水量相关性显著,在3月份0～20 cm表层土与60～80 cm土层土壤含水量差异显著(P=0.034 1<0.05);不同土层之间含盐量相关性显著,差异不显著(P=0.125 2>0.05)。     

塔里木盆地北部典型绿洲土壤盐渍化类型

土壤盐渍化是影响区域生态环境稳定性以及制约农业生产发展的重要因素。以新疆典型盐渍化土壤—渭-库绿洲为研究靶区,采用传统统计学方法,利用研究区7次不同采样时间和空间的土壤含盐量、pH及盐基离子等野外调查数据,对研究区土壤酸碱度、盐渍化类型及程度进行了分级。结果表明:渭-库绿洲盐分有强烈表聚性,春季土壤含盐量大于秋季土壤含盐量,研究区盐渍化情况较严重,土壤含盐量往加重的方向发展;研究区土壤属于微碱性土,春季土壤碱化强于秋季;各层土壤盐渍化类型主要以氯化物-硫酸盐型盐渍土和硫酸盐渍土为主,土壤中的氯化物在土壤剖面中呈自上而下减少的趋势,而硫化物呈自上而下增多的趋势。     

克拉玛依农业开发区地下水埋深与土壤积盐空间异质性分析

[目的]分析克拉玛依农业开发区地下水作用条件下土壤的积盐规律,为研究其土壤盐渍化的成因以及制定合理改良对策提供依据.[方法]运用GIS和地统计学的原理与方法,结合地下水埋深的空间分布,对土壤盐分分布规律进行定量分析.[结果]地下水埋深、耕层土壤含盐量均属于中等变异强度,中、底层土壤含盐量属强等变异性;受结构性因素和随机性因素的共同作用,地下水埋深、底层土壤含盐量呈强空间自相关性,耕层、中层土壤含盐量具有明显的空间自相关性;对空间尺度上的地下水埋深与土壤含盐量定量分析表明,耕层、底层土壤含盐量与地下水埋深呈负相关性,中层土壤含盐量与地下水埋深相关性不明显.[结论]加强排水,制定合理灌溉定额并严格实施,从而控制并降低地下水位是当前盐碱改良主要措施.     

新疆焉耆盆地典型区域土壤盐分特征

采用相关分析法与主成分分析法,研究了焉耆盆地典型区域土壤盐分特征.结果表明：研究区24.8％样地呈非盐溃化土壤,7.5％为轻度盐渍化,11.9％为中度盐渍化,13.6％为重度盐渍化,42.2％为盐土.土壤盐分含量大小与HCO3-、K＋与Na＋含量水平的高低有关.0 ～ 10 cm土壤平均合盐量占0～ 50 cm土层平均含盐量的50.09％,即土壤盐分垂直分布呈现强烈表聚性.主成分分析结果表明,含盐量、K＋＋Na＋、CO32-与HCO3-可作为研究区土壤盐渍化状况的特征因子.不同土地利用类型条件下,耕层土壤平均含盐量从高到低依次为：荒地、林地、旱田、菜地.不同时期耕层土壤平均含盐量从高到低依次为：春灌期、夏灌期、秋灌期.     

电磁感应仪用于土壤盐分空间变异及其剖面分布特征研究

运用电磁感应仪EM38,结合GIS技术和地统计方法对黄河三角洲地区典型地块0～40 cm与0～80 cm土层含盐量的空间变异性进行研究,并对研究区盐渍化分级以及盐分剖面分布特征进行探讨.结果表明:研究区各土层土壤盐分较高,均表现为中等变异强度,且研究区土壤盐分总体上呈一定的表聚趋势;各土层土壤盐分的半方差函数均较符合指数模型,都表现为强空间自相关性;气候、微地形、地下水等结构性因素是主导土壤盐分空间分布格局的直接因素.由盐渍化分级及盐分剖面特征分析结果可知:重度盐化土是研究区最主要的土壤类型,轻度盐化土分布面积最小;研究区主要盐分剖面类型为表聚性,其次分别为均匀型和底聚型;此外,盐分剖面类型的分布在一定程度上反映了植被类型以及土地利用方式.该研究结果为黄河三角洲地区盐渍化土壤的精准改良与科学管理提供了一定的理论基础和实践依据.     

滨海盐渍区土壤盐分遥感反演及动态监测

为探索快速提取滨海盐渍土信息的有效方法,实现对滨海盐渍区土壤盐分含量变化趋势的分析,本研究以黄河三角洲垦利区作为研究区,采用野外实测土壤盐分数据与遥感影像相结合的方法,通过土壤盐分敏感波段和光谱参量的筛选,构建土壤盐分估测模型;优选出最佳模型用于反演,并结合土壤盐分含量指数、土壤盐分动态度和重心向量模型3个指标对研究区土壤盐分含量动态变化进行统计和分析。结果显示：土壤盐分的敏感波段为绿光、红光和近红外波段;波段组合可以提高其与盐分的相关性,运用敏感波段与波段组合相结合的方法建模更优;土壤盐分最佳估测模型为：Y=-6.94-281.762Bnir+60.625Bg×Br+1 178.14Bg×Bnir-152.396Br×Bnir-1 495.491Bg×Br×Bnir,建模精度和验证精度分别为0.878和0.854,说明模型拟合度好,预测能力强,具有可行性。2001-2005年、2005-2009年和2009-2015年3个时段,研究区土壤盐渍化程度的变化趋势表现为加重-减轻-减轻趋势,盐化重心总体向东部沿海方向迁移,各时段土壤盐渍化变化程度较高。本研究提出了利用卫星遥感影像对土壤盐分含量进行预测和动态监测的快捷方法,对滨海盐渍土地资源的利用管理有积极意义。     

光谱与纹理信息结合的黄河三角洲土壤盐渍化信息提取——以垦利区为例

土壤盐渍化是制约黄河三角洲农业发展的关键问题，及时准确地掌握土壤盐渍化信息对土地资源保护和开发利用具有积极意义。本研究以黄河三角洲核心区域垦利区2019年4月17日的Sentinel-2遥感影像为数据源，在ENVI和e Cognition软件支持下，利用灰度共生矩阵法提取遥感影像的二阶矩、对比度、熵、相关性等纹理特征信息，结合归一化植被指数（NDVI）、盐分指数（SI）等光谱特征信息，通过预设分类规则实现对黄河三角洲垦利区的盐渍土分类。结果表明，加入二阶矩、对比度、熵、相关性4个纹理特征统计量，再结合光谱信息对垦利区盐渍土进行分类，总体分类精度为92.4%，Kappa系数为0.89，相较于仅利用光谱信息的分类方法，总分类精度提高了10.5个百分点；各分类类别的生产者精度与使用者精度较仅依靠光谱信息分类的分类结果均明显提高，其中中度盐渍土的分类效果最好，其生产者精度与使用者精度最高，分别为95.0%、95.9%。本研究提出利用遥感光谱结合纹理特征实现滨海区盐渍土信息的提取方法，提高了盐渍土分类精度，为准确掌握研究区土壤盐渍化信息提供了新途径。     

黄河三角洲滨海棉田土壤盐分特征研究

采用相关分析和主成分分析方法对黄河三角洲棉田试验区土壤盐分特征进行研究,结果表明,试验区土壤为中度盐渍化,且盐分呈现一定的表聚现象;土壤各层盐基离子中,阳离子以Na⁺为主,阴离子以Cl^-为主,这两种离子对棉花生长的毒害作用尤为突出;土壤盐分含量与Na⁺、SO₄^2-、Cl^-、Mg²⁺、Ca²⁺、NO₃^2-、HCO₃^2-离子含量均呈极显著正相关;Na⁺、Cl^- 及SO₄^2-是影响试验区棉田盐渍化的主要特征因子。本研究结果可为黄河三角洲地区盐渍化土地科学管理和农业可持续发展提供理论基础和实践依据。     

陕西渭北农田土壤盐碱化空间分布及影响因素

为明确陕西省渭北地区农田土壤的盐碱化空间分布和主要影响因素,为区域耕地资源合理利用和低产田改良提供理论支持,以渭河以北、渭北低山及两侧的黄土高原和台塬为研究中心,通过区域调查、田间采样及室内分析,获得渭北0~60cm土层的盐碱化数据及相对应的空间、土壤性质、地下水、作物产量数据,对土壤盐渍化程度的分布状况进行定量评价,结合GIS软件绘制不同土壤层次的盐碱化分布图,结果表明:渭北0~60cm农田土壤盐碱化主要以轻度盐土和非碱化土为主,分别占农田总面积的93.5%和95.4%,各土层盐碱量从上到下逐渐增加,40~60cm土层含盐量达2.06g/kg,含碱量达4.93g/kg。土壤含盐量和碱化度较高区域分布在临渭区、富平县和蒲城县交界区域(卤泊滩周边)及黄河、渭河、洛河交汇的大荔县部分区域(盐池洼周边),韩城市黄河沿岸区域含盐量也较高。渭北农田0~20cm土层含盐量受地下水因素的影响最为明显,贡献率为43.55%,其次为空间因素和土壤因素。20~40cm土层受土壤因素影响最为显著,贡献率达44.14%,空间、地下水、管理因素次之。40~60cm土层较20~40cm土层受土壤因素影响更为显著,贡献率为68.34%,管理、空间、地下水因素次之。     

黄河三角洲生态系统特征与演替规律

对黄河三角洲生态系统类型进行了划分，并详细介绍了各生态系统的分布和特征，在此基础上阐述了黄河三角洲生态系统的演替规律和演替原因。     

近代及现代黄河三角洲不同尺度地貌单元土壤盐渍化特征浅析

近、现代黄河三角洲近50%的土地为不同程度的盐渍化土。在土壤盐渍化过程中,地貌因素至观重要。地形的高低起伏,影响地面、地下径流的运动,土壤中的水分和盐分也就随之重新分配和积累。研究的目的是分析不同尺度下地貌单元之间土壤盐渍化特征差异及原因。为此,利用2002年5月23日到29日对近、现代黄河三角洲野外考察、GPS定点和土壤采样分析所得数据,对6个表征土壤盐渍化特征的参数(土壤的全盐量、pH值、有机质、Cl-/SO42-、HCO3-/(Cl- SO42-)、(K Na )/(Ca2 Mg2 ))进行统计分析,并进行多个独立样本的非参数检验(Kruskal-WallisTest和MedianTest),检验6个参数在同一尺度不同地貌单元之间是否有明显的差异,结果表明:(1)近、现代黄河三角洲土壤盐渍化程度严重,整体属于滨海氯化物型盐渍土类型,有机质相对缺乏,土壤偏碱性。随土层深度增加(0cm￣10cm、10cm￣30cm、30cm￣60cm),盐渍化程度逐渐减轻;(2)同一尺度下不同地貌单元之间土壤盐渍化特征存在差异。一般地,随尺度变小(从一级到四级地貌单元),土壤盐渍化特征差异越来越明显,存在差异的参数也逐渐增加。一级地貌单元只有pH值明显不同,从二级地貌单元到四级地貌单元,3个土层土壤的全盐量随不同的地貌单元而有明显的差别,且随着土层深度的增加,HCO3-/(Cl- SO42-)和(K Na )/(Ca2 Mg2 )也变得明显不同。这也说明不同地貌单元下盐分组成及离子比例、积盐、脱盐过程存在差异,且随土层深度增加差异越大。     

基于典范对应分析的甘肃引黄灌区土壤盐渍化特征研究

【目的】研究甘肃引黄灌区耕地土壤全盐量（TS）、pH和盐分离子组成的空间分布特征及数量关系,并探讨它们之间的相互关系、影响程度以及对盐碱地类型、分布的影响。【方法】以兴电和景电两个典型灌区为研究取样区,样点布局既涵盖了上游新垦盐碱荒地、中游轻度盐渍化耕地、下游中重度盐渍化耕地和弃耕盐碱荒地,又兼顾了耕地土壤盐渍化类型（硫酸盐型、氯化物-硫酸盐型、硫酸盐-氯化物型）和程度（轻度、中度、重度）的差异。运用常规统计学方法研究了土壤TS、pH、盐分离子的剖面分布特征,运用典范对应分析方法（CCA）研究了土壤TS、pH与盐分离子含量之间的数量关系及各土层TS、pH、盐分离子与研究对象前2个CCA排序轴的相关系数、特征值和解释方差。【结果】甘肃引黄灌区耕地土壤为轻度至重度盐化,0-40 cm土层含盐量随土层深度的增加而降低,40-80 cm土层含盐量随土层深度的增加而增加。剖面中的阳离子以Na+为主,阴离子以SO42-为主,土壤pH介于7.93-9.98之间。不同土层内,K+与HCO3-、Ca2+与Mg2+始终有较好的关联性,Na+与Cl-之间的关联性越往下层越强,SO42-与Na+之间主要是负相关,K+与Na+以及SO42-、Cl-、HCO3-之间的关联性不强。在0-100 cm全剖面上,pH的空间分布受HCO3-的影响较大,TS受Na+、Cl-、SO42-的影响较大。分层与全剖面的情况有所不同,0-20 cm土层内TS和pH的空间分布主要受控于SO42-含量,20-40cm土层内主要受控于Cl-和Na+含量,40-60 cm土层内受Ca2+、Mg2+、SO42-和HCO3-的共同影响,60-80 cm土层内Mg2+是主要影响因素,80-100 cm土层内主要受控于Mg2+和Cl-。CCA第1排序轴反映了TS的变化情况,第2轴反映了pH的变化情况,第1轴特征值在0.53-0.70,解释方差在38.7%-57.7%;第2轴特征值在0.36-0.64,解释方差在30.6%-44.7%。【结论】甘肃引黄灌区的盐渍化耕地中同时存在盐分表聚和底聚两个过程,上游新垦盐碱荒地和中游轻度盐渍化耕地以底聚为主,下游中重度盐渍化耕地和弃耕盐碱荒地以表聚为主。60-80 cm的泥质胶结砂层含盐量高达93.7 g•kg-1,对水盐运移和盐分离子分布产生了重要影响,是造成灌区发生土壤次生盐渍化的主要原因之一。盐渍化耕地的钠质化现象只在重度次生盐渍化区发生,TS、Na+和SO42-是决定项目区盐碱地类型和分布的主要因素。典范对应分析通过箭头连线的长短、所处的象限、箭头之间的夹角以及与角符号间距离的远近等,在CCA二维排序图上可以直观地给出各盐分离子之间以及土壤TS、pH值与盐分离子之间的关系,并通过各土层TS、pH、盐分离子与研究对象前2个CCA排序轴的相关系数、特征值和解释方差等,来确定不同土层的主控因子和影响甘肃引黄灌区盐碱地类型和分布的主要因素,是一种更加科学的区域盐碱地特征及改良利用情况评价方法。     

黄河三角洲不同土地利用方式土壤养分特征和酶活性及其相关性研究

对黄河三角洲四种主要土地利用类型土壤酶活性与养分含量及其相关性做了比较和研究.结果表明:土壤养分含量和酶活性均有显著性差异,土层剖面表层普遍高于20～40 cm层,撂荒地在退化土壤恢复中具有较好的效果;棉花地、苜蓿地、梨园属于掠夺式的土地利用方式,不利于土壤的持续利用;棉花地的灌水压盐措施,抬高了地下水位,土壤返盐严重.脲酶活性与有机质、全氮、速效氮、速效磷、速效钾均有显著相关性,可以作为黄河三角洲土壤肥力的评价指标.过氧化氢酶和过氧化物酶与土壤pH有显著相关性.