露天矿区排土场复垦地土壤容重差异、GPR特征识别与反演

为揭示复垦地不同剖面土壤容重的总体特征和深度差异,以中煤平朔安太堡露天矿南排土场为研究对象,基于探地雷达（GPR）图像特征分析土壤容重差异,构建介电常数与土壤容重之间的关系。分析方法采用环刀采样称重法、探地雷达探测法、方差分析法、拟合分析法等。结果表明：矿区排土场平台土壤容重大于边坡,边坡坡度越大,土壤容重越小。在土壤含水率较小时,各个剖面0~30 cm处有较多大振幅信号,土壤容重较小,探地雷达信号图上大振幅信号的多少与土壤容重大小成反比。土壤容重随介电常数的增大而呈线性增加趋势,且二者拟合后的R²值达0.813 9,相伴概率小于0.01。研究表明,矿区排土场不同位置及同一剖面不同深度土壤容重大小差异明显,通过探地雷达可对土壤容重差异进行分析。     

探地雷达在监测地表土壤水分中的研究进展

探地雷达(ground penetrating radar,GPR)作为监测中小尺度或田块尺度地表土壤含水量的一种极有潜力的技术,在近几年来得到了快速的发展。在介绍探地雷达测量地表土壤含水量基本原理的基础上,总结探地雷达在地表土壤含水量监测中的应用进展,主要包括反射波法、地面波法和地表反射系数法。同时,结合国内外最新的研究成果,分析每种方法的特点,讨论每种方法的测量精度以及测量的代表深度。最后,对探地雷达在地表土壤含水量监测方面的应用进行展望。     

基于探地雷达识别林地粗根和石砾

【目的】通过1 500 MHz探地雷达（GPR）对辽东老秃顶子国家自然保护区典型阔叶林蒙古栎地下粗根和石砾进行探测研究,对林木成林及其发挥水土保持功能提供理论参考。【方法】在试验样地内基于探地雷达探测技术,控制试验分析GPR反射波参数与根径和石砾直径的相关关系,建立有效的估算模型,识别林地粗根和石砾,确定其分布规律。【结果】（1）在控制试验条件下土壤粗根和石砾能有效识别,根径> 1 cm的粗根在雷达剖面能形成明显的双曲线波形,石砾为“黑-白-黑”的波形。（2）GPR反射波参数中总时间间隔与根径相关性最显著（P <0.01）,拟合得到y=0.286 2x+1.18(R2=0.709 8)的关系模型,石砾水平直径和垂直直径与各雷达反射波参数相关性都不显著。（3）剖面试验表明1 500 MHz频率天线的GPR对粗根根系识别率为36.7%,对石砾识别率为17.9%。（4）剖面试验表明GPR对粗根识别及分布受根系的直径与埋深影响,而对石砾识别效果与它埋深相关性不显著。根径<3 cm的粗根主要分布在0～30 cm土层,>3 cm的粗根主要分布在20～40 cm土层。在有效识...     

基于GPR的滨海盐渍土土壤盐分探测技术研究

为了探究探地雷达(GPR)对滨海盐渍土水盐运动的响应特征,利用探地雷达测得滨海盐渍土的土壤盐含量。选择水盐含量不同,其余土壤特性类似植被长势不同的地块,设置4种处理方式:分别加入20 L水、20 L浓度为5 g/L的NaCl溶液、20 L浓度为20 g/L的Na Cl溶液、对照地块。使用250 MHz的pulse EKKO PRO探地雷达,探测不同地块不同层次不同处理方式下的土壤介电常数与振幅。通过对不同水盐状态下的土壤介电常数与振幅的分析,发现水盐的增加会加大土壤的介电常数,逐层减弱振幅。在1 m深度范围内GPR测得介电常数与振幅信息能够从一定程度上反映土壤盐分变化。     

上海浦东新区海塘隐患的无损探测和定位技术

应用全球定位系统(GPS)、探地雷达(GPR)技术,精确定位并查明堤防变形和隐患(空洞、裂缝等),可为堤防工程隐患的防治提供准确资料,为海塘的日常维护提供有效的技术方法.本文从浦东新区海塘的地质条件和结构特征分析了应用无损探测技术检测海塘隐患的必要性,阐述了全球定位系统和探地雷达技术原理和实际应用效果,为堤防工程安全检测提供了经验.     

基于k-means算法的树根雷达图像数据处理研究

文章通过研究探地雷达探测原理,提出一种数据处理成像方法,用于对通过地下树根的探测得到的雷达图像进行处理,实现对树根的无损检测。经验证,该方法有一定效果,这将为探地雷达在林业和农业方面的进一步应用提供基础,同时表明了将探地雷达用于树木无损检测的可行性。     

探地雷达用于树木单根成像的模拟技术研究

利用超宽带探地雷达技术,以及衍射层析成像算法实现对根系的探测与成像。通过时域有限差分法,对树木根系进行建模仿真,生成探地雷达扫描数据,然后利用衍射层析成像算法对仿真数据进行目标重建,得到根系横截面反演图像。并讨论了根的直径、介电特性及其分布情况对探地雷达探测根系的影响。仿真结果表明,在近似为无损的均匀土壤中,超宽带探地雷达能快速无损地实现地下根系目标探测,衍射层技术通过重建根系图像,初步实现树根的介电属性、形状特征估计和位置标定等,因而可用于探地雷达根系探测中,对树木根系的研究具有重要意义。     

基于探地雷达技术估算喀斯特峰丛洼地不同坡位土壤有机碳密度的方法

在典型喀斯特峰丛洼地区按上、中、下坡位和洼地分别选取四个样方,利用探地雷达技术探测土壤深度,获得各层次土壤体积分数,结合土壤剖面采样获得的土壤有机碳含量、石砾含量和容重等数据,计算土壤有机碳密度。结果表明:该峰丛洼地区上、中、下坡位的土壤主要集中在0~30 cm深度范围内,体积分数范围为72%±16%~78%±6%,洼地的土壤则主要集中在0~70 cm,体积分数为64%±17%;土壤剖面0~30 cm内有机碳含量逐层显着下降(P<0.05),在深度30 cm以下下降趋势变缓,表层土壤有机碳含量从上坡至洼地逐渐降低,符合喀斯特地区特有的“养分倒置”现象;基于探地雷达法测得的0~20 cm土壤有机碳密度由上坡至洼地逐渐减小,上坡与洼地差异显着(P<0.05),而0~100 cm土壤有机碳密度则洼地显着大于坡地(P<0.05);探地雷达法与“平均深度法”相比,后者对前者的相对误差为0.3%~14.5%,未达到显着差异。通过研究建立了基于探地雷达准确获取土壤深度的土壤有机碳密度的估算方法,适用于喀斯特非连续性土壤,为进一步准确估算喀斯特地区土壤有机碳储量提供了更可靠的方法。     

基于BP神经网络GPR反演滨海盐渍土含盐量模型构建

滨海盐渍土水盐含量较高,水盐运移规律显著,利用探地雷达(GPR)反演土壤含盐量具有重要意义。针对目前GPR反演土壤含盐量模型多为内陆盐渍土单一影响因素模型现状,本研究采用BP神经网络方法,探究GPR信号的土壤介电常数、土壤层次振幅比与土壤含盐量之间的非线性关系,并以Matlab为平台,采用自编程序对实验数据进行网络学习和仿真,构建了多重GPR信号反演的土壤含盐量模型。模型输出准确率达到86.53%,表明该模型可以预测滨海盐渍土含盐量。     

张集矿复垦土壤物理性质变化特征研究

煤炭开采引起地表沉陷,使地表变形、坡度加大,土壤侵蚀加重,对土地资源造成了严重破坏。土地复垦是恢复耕地的重要措施,而矿区复垦土壤物理性质变化对于土壤质量有着重要影响。以淮南张集矿区复垦土壤为对象,研究其容重、团粒组成和含水量的变化规律。结果表明：随着复垦时间的增加,土壤的有机质、全氮、速效磷和速效钾呈现增加趋势;复垦土壤在垂直层次上表现出随深度的增加,土壤复垦土壤物理性质变化规律不一;同时复垦土壤物理性质随复垦时间增长呈现恢复趋势。     

不同垦复时间毛竹林土壤性质变化特征研究

应用典型样地调查及实验室分析相结合的方法,以江西省安福县不同垦复时间的毛竹林为研究对象,对未垦复、垦复3年、垦复10年的毛竹林土壤理化性质特征进行研究,并应用土壤综合指数(IFI)法对不同垦复时间毛竹林土壤综合肥力进行了评价。结果表明:垦复可以改善毛竹林地土壤物理性质,尤其是表土层土壤的物理性质。垦复极显著的降低了0～20 cm土壤容重,提高了土壤非毛管孔隙度。垦复降低了土壤的活性酸度,可以减缓土壤养分元素的流失;提高了有机质、全氮、全磷、有效氮、速效磷的含量,增加了土壤养分供给能力,为毛竹林的立地生产力维持提供了重要保障。不同垦复时间毛竹林土壤肥力综合评价指数的排列大小顺序为垦复10年0.463 5、垦复5年0.418 4、未垦复毛竹林地土壤0.354 8,垦复对土壤具有明显的改良效果。     

黄土露天矿区重构土壤典型物理性质差异及对植被生长状况的影响

为研究重构土壤典型物理性质对植被生长状况的影响,以中煤平朔安太堡露天矿南排土场为研究对象,采用典型剖面采样法、室内测试法、方差分析法、拟合分析法等,分析土壤不同深度典型物理性质（土壤容重、土壤质量含水量）对植被生长指标的影响。结果表明,随着土层深度的增加,土壤容重均值呈现出先增加后减少的趋势,土壤质量含水量总体上随着土壤剖面深度的增加而降低。土壤容重介于0.87~2.00 g·cm^-3之间,土壤质量含水量的范围为1.19%~20.97%。各个土层之间土壤容重、土壤质量含水量均有较明显差异,且土壤容重在30~60 cm土层差异最明显,土壤质量含水量在0~30 cm土层差异最明显。研究区植被生长状况较好的样地土壤容重均值为1.47 g·cm^-3,土壤质量含水量随深度增加趋于10%左右,并且0~10 cm土层土壤容重与0~30 cm土层土壤质量含水量是影响植被生长的关键因素。研究区内重构土壤的容重、质量含水量在不同剖面以及不同土层之间存在较显著差异,表层土壤物理性质是影响植被生长的重要因素。     

天气雷达技术研究进展及其在我国天气探测中的应用

在大气监测过程中,天气雷达是重要的一种手段,在近些年来,天气雷达技术发展迅速。在短临预报当中,天气雷达是重要的观测设备,不管是在预报方面还是在监测方面,在气象日常工作当中已经得到了广泛的使用。基于此,文章就天气雷达技术研究进展及其在我国天气探测中的应用进行简要的分析,希望可以提供一个有效地借鉴,从而更好地促进我国天气探测技术的进步。     

土壤地带性分布下的典型矿区土壤修复模式

通过文献综述、综合分析和理论分析的方法对矿区所属的水土资源禀赋下矿山自然土壤特性和地域性矿区分布匹配进行了研究,总结出土壤地带性分布规律下的典型矿区所处的宏观条件,并在水土资源禀赋约束下提出了典型矿区土壤修复的主要约束限制因素。根据地带性土壤的不同把我国典型矿区划分为5种类型,分别是草原草甸矿区、高原黄土矿区、漫岗黑土矿区、平原棕-褐矿区、丘陵红壤矿区、高原草甸矿区。结果表明:不同土壤类型矿区下,土壤复垦具有其特有的限制因素与复垦修复重点和难点,草原草甸矿区的修复限制因素是表土资源修复,高原黄土矿区修复限制因素是水分重组,漫岗黑土矿区修复限制因素是土壤性状退化,平原棕-褐矿区修复限制因素是地面塌陷,丘陵红壤矿区修复限制因素是土壤重金属污染,高原漠土矿区修复限制因素是经济效益最大化。     

土壤地带性分布下的典型矿区土壤修复模式

通过文献综述、综合分析和理论分析的方法对矿区所属的水土资源禀赋下矿山自然土壤特性和地域性矿区分布匹配进行了研究,总结出土壤地带性分布规律下的典型矿区所处的宏观条件,并在水土资源禀赋约束下提出了典型矿区土壤修复的主要约束限制因素.根据地带性土壤的不同把我国典型矿区划分为5种类型,分别是草原草甸矿区、高原黄土矿区、漫岗黑土矿区、平原棕-褐矿区、丘陵红壤矿区、高原草甸矿区.结果表明:不同土壤类型矿区下,土壤复垦具有其特有的限制因素与复垦修复重点和难点,草原草甸矿区的修复限制因素是表土资源修复,高原黄土矿区修复限制因素是水分重组,漫岗黑土矿区修复限制因素是土壤性状退化,平原棕-褐矿区修复限制因素是地面塌陷,丘陵红壤矿区修复限制因素是土壤重金属污染,高原漠土矿区修复限制因素是经济效益最大化.     

高光谱遥感技术在土壤研究应用中的进展

土壤反射光谱的特性和土壤物理性质之间的关系,为遥感技术在土壤中应用奠定了坚实的物理基础。此外,高光谱遥感技术的迅猛发展为快速、高效提取土壤信息提供了科学的技术手段。针对高光谱在土壤中的应用情况,首先对高光谱遥感的发展历程、特点以及优势进行总结阐述,然后分别总结高光谱遥感在土壤有机质、含水量、重金属及土壤质地等方面中的应用现状,并对其研究方法进行总结分析,最后探讨高光谱遥感技术在土壤研究应用中在研究方法和时间、空间尺度上的不足以及今后高光谱遥感在土壤研究中的发展方向。     

昆阳磷矿废弃地植被恢复过程中 土壤性状演变概述

矿区废弃地造成的环境污染、生态破坏问题,已经严重威胁到了生态经济的可持续发展和人类的生存。矿区废弃地实施生态恢复是解决矿区生态环境的重要措施之一,通过植被恢复来改善土壤质量是矿区废弃地生态恢复的最佳策略。从土壤物理特性(含水量、容重、孔隙度)、化学特性(氮、磷、钾等)和土壤生物学活性(微生物量、土壤酶活性、土壤动物)方面阐述了土壤特性对磷矿废弃地植被恢复过程的响应,为阐明磷矿废弃地的土壤特性响应机理提供理论依据;并提出今后该领域的研究建议:采用土壤动物作为土壤健康的生物指示标准,加强研究植被恢复过程中土壤动物对土壤质量变化响应机理,以便更好地探索昆阳磷矿废弃地植被恢复后土壤质量演变过程中土壤动物群落动态变化及其与植被关系。     

林下经济经营模式对土壤理化性质和碳储量的影响研究进展

随着近年我国对集体林权制度和林下经济政策的改革,林下经济得到迅速发展,并且在生态建设 和林地利用等方面发挥了重要作用。土壤是植被赖以生存的物质基础,植物通过根系与土壤连成一个统一整体, 与土壤进行着各种物质代谢并影响其理化性质,土壤通过调节分配水、热、气、肥为植物的生长提供所需养分, 对林下经济发展产生重大影响。从林下经济的定义、主要模式、土壤物理性质、酸碱度、有机质和碳储量、养分、 酶活性、土壤微生物等方面,系统阐述了国内外关于林下经济经营模式对土壤影响的研究进展,探讨林下经济 对土壤的影响机制,并提出未来的研究热点和方向。今后可运用先进的科学技术手段,建立长效的监测机制和 数据模型,以便更准确为林下经济的土壤管理提供参考。     

探地雷达在水工隧道衬砌质量检测中的应用

文章简要介绍了探地雷达的测试原理、数据处理方法,检测技术,通过对水工隧道混凝土衬砌质量检测实例说明了探地雷达对水工隧道进行无损探测具有较好的工作效果,阐明探地雷达是水工隧道衬砌质量检测中的一种行之有效的方法。     

矿区土壤重金属污染修复技术研究进展

矿产资源是人类经济社会发展的重要物质基础,然而在矿产资源的开采过程中,重金属等污染物在土壤环境介质中迁移,最终对矿区生态环境和人体健康造成严重威胁。矿区地质地貌复杂、土壤理化性质变异性大、污染物迁移转化过程复杂、现有土壤污染修复不彻底等成为矿区土壤污染修复主要限制因素。本文通过分析近年来矿区土壤污染修复研究成果,系统提出了构建地形地貌修复基本理念,综述了原位提取、钝化、纳米材料、联合修复以及新理念五类矿区土壤重金属污染修复技术的研究现状和最新研究进展,归纳总结了现有技术的适用范围和优缺点,提出了矿区土壤污染修复技术的未来发展方向,旨在为矿区重金属污染土壤修复的研究与实践提供理论参考。