干湿季节下基于遥感和电磁感应技术的塔里木盆地北缘绿洲土壤盐分的空间变异性

土壤盐渍化问题是制约干旱半干旱区植被生长最主要的生态环境地质问题,也是影响绿洲农业生产的障碍性问题。而将遥感与近感技术相结合,是当前评价、监测及预报土壤盐渍化程度的先进方法。以新疆塔里木盆地北缘的渭干河-库车河三角洲绿洲为例,以遥感数据和解译后的电磁感应数据为基础数据源,利用解译后的数据结合GIS和地统计学知识以及野外实测所得到的土壤电导率和盐分资料,分别采用泛克里格(Universal Kriging)、光谱指数回归(Spectral Index Regression)和回归残差泛克里格(Regression-Universal Kriging)3种方法研究了该地区两个关键季节(干季和湿季)土壤盐分的空间变异特征。研究结果表明:研究区的土壤浸提液电导率EC_1:5和土壤盐分呈现显著相关,可以用EC_1:5来代替土壤的全盐量进行分析;电磁感应仪(EM38)所测各季节土壤表观电导率与EC_1:5的相关系数均达到1%显著水平,以表观电导率垂直读数(EM_V) 和水平读数(EM_H)为自变量的多元回归模型拟合效果较好;研究区各季节的表层土壤电导率的空间分布均表现为强相关性,说明土壤采样点间的内部结构性良好,采用能够充分考虑到干旱区表层土壤电导率空间变异的尺度依赖性的球状套合模型,能够更好的拟合土壤表观电导率的空间结构;经过精度比较,回归残差泛克里格法为最优预测方法,这表明将遥感和电磁感应技术相结合,能够有效的提高预测与评估土壤盐分空间分布的精度,为精确地进行土壤盐分预测以及土壤次生盐渍化的防控提供了一定的依据。     

宁夏平罗县耕地土壤盐分空间变异及格局分析

以宁夏平罗县为研究对象,探讨土壤盐分空间变异特征.设103个采样点,进行试验分析及盐分数据的处理,采用地统计学的方法对研究区土壤盐分进行空间特征变异分析,并采用克里格插值法制作出平罗县的土壤盐分空间数宇地图.结果表明:研究区各层土壤盐分变异系数值都介于0.1-1之间,属于中等强度的变异;对土壤盐分进行半方差函数计算分析,发现拟合的模型为球状、指数、高斯模型,各层土壤盐分表现出较强的空间相关性;土壤盐渍化程度在水平方向的分布与地形、地貌、气候以及人为农业活动影响的关系密切,在垂直方向则表现出强烈的表聚性趋势,该研究结果为宁夏平罗县盐渍土的改良和利用提供了理论基础.     

土壤含水率和盐分对土壤电导率的影响

基于电流－电压四端法的“polar-dipole array”形式,以壤土作为研究对象,对土壤含水率和土壤盐分与土壤电导率之间的相互关系进行了试验研究,结果表明,在土壤盐分和含水率2个相关因素中,土盐分对土壤电导率的影响较土壤含水率要大得多。     

基于GIS的淮南市土壤Cu含量克里格插值方法比较研究

利用Arc GIS地统计学中克里格空间插值方法,对分布类型为对数正态分布、具有二阶多项式趋势的淮南市土壤重金属Cu含量的空间结构及分布特征进行了研究。基于经过对数变换的Cu含量分析数据,考虑是否进行分析数据的趋势移除,综合比较了三类克里格法(普通克里格、简单克里格和泛克里格)共6个具体插值方法的分析结果。结果表明,土壤Cu元素含量数据经过二阶趋势移除,采用简单克里格方法插值效果最优。在11种可选的半变异函数模型中,孔穴效应模型插值效果优于高斯、指数等其他模型。研究区土壤Cu含量属中等程度的空间相关,说明Cu含量空间变异受随机性因素和结构性因素共同影响。淮南市土壤Cu含量除受土壤内在因素影响外,可能来源于人类的采矿活动和对化肥、有机肥和农药的过度使用。     

基于IDL的地质体真三维重构与可视化探讨——以福州市地热田热储结构为例

地质构造三维可视化可以将地质勘探数据用直观的图形方式显示,是正确认识地质构造和理解地热田区域透水层分布重要手段,从而为地热开发利用提供科学依据.本文应用不规则三角网(TIN)表面法和克里格(kriging)算法,对已知钻孔数据进行三角剖分和插值,构建三维体数据,从而实现地质三维重构.基于IDL开发环境,采用光线投射法和zbuffer相结合的直接体绘制算法,实现地质三维分析和可视化.并以福州市地热田热储结构为例,实现了地质真三维交互式切割分析、显示和查询.     

TDR技术测定盐碱地土壤盐分和水分及标定研究

根据TDR(Time Domain Refletrometry,时域反射仪)测定土壤水分和土壤电导率的基本原理,使用德国生产的TRIME型TDR测定仪,以塔里木河上游地区盐碱地土壤为对象,进行了土壤盐分(或电导率)和土壤含水率方面的测定研究,并对其进行标定,得出了不同含水率下土壤盐分(或电导率)的半理论半经验的公式。其目的旨在为TDR法在塔里木盆地盐碱地土壤水分和盐分测定中的应用提供理论支持。     

博斯腾湖西岸湖滨绿洲芦苇地土壤特征分析

以博斯腾湖西岸湖滨绿洲芦苇地为研究区,分析不同长势芦苇地土壤特征,建立土壤主要特征因子与芦苇长势之间的回归模型。结果表明:芦苇地土壤盐分质量分数与电导率之间存在显著正相关,相关系数为0.97,土壤氧化还原电位(ORP)与pH间存在极显著负相关,相关系数为0.98;土壤盐分质量分数和电导率具有明显表聚现象,在0~10cm土层中,盐分质量分数占0~50cm土壤盐分总量的58.08%,电导率占0~50cm总电导率的45.21%;土壤盐分质量分数和pH是影响芦苇长势的主要特征因子,芦苇株高和土壤盐分质量分数之间的回归方程为H=0.01S3-0.27S2+1.15S-1.19,R2=0.88,芦苇生长最适盐分质量分数在3.80~4.40g/kg;芦苇数量与土壤pH间的回归方程为M=-196.71pH+1 741.80,R2=0.92,芦苇生长最适pH为7.80(F95%)。     

基于EM38的土壤剖面电导率预测研究

【目的】以海涂围垦区盐碱土为研究对象,利用EM38大地电导率仪在地表不同高度测量的土壤表征电导率预测土壤不同深度土层剖面的电导率。【方法】利用EM38电导率线性响应模型结合Tikhonov正则化能较好解决病态矩阵的线性反演问题。利用该方法来预测土壤剖面电导率,并对预测结果进行误差分析,最后通过偏差变化法增加噪声利用局部灵敏度分析法来评价模型的灵敏度。【结果】研究发现,土壤剖面平均电导率和地表不同高度平均表征电导率具有极显著相关性,能利用表征电导率较好的预测剖面平均盐分。线性模型不仅能较好的预测土壤剖面电导率的变化趋势,而且在数值上也能较好的预测电导率的大小,平均预测误差在40%左右。相对预测误差较大的土层,模型灵敏度越大,因此可通过提高EM38数据测量的稳定性来提高预测精度。【结论】利用EM38表征电导率采用线性模型结合Tikhonov正则化的方法能够较好的反演土壤剖面电导率,预测结果可以为样区土壤管理提供科学的决策依据。     

县域农田土壤铜含量的协同克里格插值及采样数量优化

 【目的】研究县域农田土壤铜含量的空间分布和采样数量,为农田土壤环境质量调查提供帮助。【方法】采用协同克里格方法,以初始的623个土壤铜含量数据及在此基础上随机抽取的560、498和432个数据为目标变量,并以初始的623个土壤有机质含量数据为辅助变量,对四川省双流县农田土壤铜含量进行插值分析,并对不同样点数量下协同克里格法在县域尺度农田土壤铜含量空间分布研究中的适用性进行评价。【结果】相同取样数量下,协同克里格法的均方根误差相对于普通克里格法可降低0.9%～7.77%,预测值和实测值之间的相关系数可提高1.76%至9.76%。利用协同克里格法,在土壤铜含量数据量缩减10%的情况下,其估值精度仍高于初始的623个土壤铜含量数据的普通克里格估值,且二者的分布图具有高度相似性。【结论】协同克里格作为一种更为精确和经济的方法,可为县域尺度农田土壤重金属含量的空间分布研究提供更多的信息和帮助。     

赤子爱胜蚓对不同盐分含量土壤的耐受性研究

采用急性毒性试验和回避试验研究了赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)对不同盐分含量土壤的耐受性.急性毒性试验显示,滤纸接触法下NaCl盐溶液对蚯蚓的48 hLC50为1.12％(质量分数);土壤法测得人工盐碱土壤和自然盐碱土壤电导率分别为2.23、2.62 mS/cm时,蚯蚓14d后的死亡率为50％;回避试验表明,人工盐碱土壤电导率为1.67 mS/cm,自然盐碱土壤电导率为2.43 mS/cm时,蚯蚓具有回避反应.