咸水冻融灌溉对重度盐渍土壤水盐分布的影响

室内咸水冰融化试验设置2个处理:7.5 g L-1咸水冰(SIW(7.5))、15 g L-1咸水冰(SIW(15)),探究了咸水冰融化过程中的水量、水质以及离子组成的变化;土柱模拟试验设置同一灌水量(150mm),4个处理:淡水直接灌溉(FW)、7.5 g L-1咸水直接灌溉(SW)、7.5 g L-1咸水冻融灌溉(SIW(7.5))、15 g L-1咸水冻融灌溉(SIW(15)),对比分析两种灌溉水质(淡水、咸水)和两种灌水方式(直接灌溉、结冰灌溉)对土壤(粉砂壤土)水盐动态的影响。结果表明:咸水冰融化过程中,初期融出水量较大,但含盐量和钠吸附比(SAR)较高,后期融出水量较小,含盐量和SAR很低;融出水的离子含量变化与电导率(EC)变化表现相同的趋势;小于3 g L-1的水的融出率分别是SIW(7.5)=25.46%和SIW(15)=32.78%。FW处理下,土壤中水盐运动持续时间较其他3个处理长,土壤导水率降低最快,灌溉水入渗完成时表层土壤含水量达到33.88%,显著高于其他处理。四种处理下,0~15 cm土层土壤的含盐量平均值分别为FW=2.32 g kg-1、SIW(7.5)=2.80 g kg-1、SIW(15)=3.87 g kg-1、SW=4.31 g kg-1。同等灌水量下,SIW(15)处理下土壤脱盐深度最浅。离子分析表明:FW和SIW(7.5)处理下,0~25 cm土壤的钠吸附比(SAR)下降明显,显著小于SW、SIW(15);然而FW处理下,土壤碱化特征最为明显。综合而言,在淡水资源缺乏而咸水资源相对丰富的地区,中度矿化度咸水结冰融水灌溉可以有效降低根层土壤盐分,满足农业生产的要求。     

施用氮磷肥对苏北滩涂围垦土壤盐渍化水平的影响

以苏北滩涂围垦土壤为研究对象,采用完全随机区组设计,通过种植碱篷与施用氮磷肥等种植模式,评价不同施肥方式对围垦土壤盐渍化水平的影响。对各处理的土壤盐分八大离子、pH、EC、总碱度(TA)、钠化率(ESP)、钠吸附比(SAR)进行因子分析,提取的3个主因子解释了总方差的84.16%,并且EC、Cl-、Na+、SAR和ESP在因子1上有较高的载荷,代表滩涂土壤的盐碱特征;Ca2+与SO24-在因子2上有较高的载荷,反映土壤的结构状况;TA和CO23-在因子3上有较高的载荷,代表着滩涂土壤的碱化特征。比较盐渍化水平综合评价得分可知,裸地的盐渍化水平最高,与其他各处理相比均达到显著性差异,滩涂围垦土壤种植碱篷后,盐渍化程度均得到明显地降低。尿素与过磷酸钙对围垦土壤的盐渍化水平的影响存在交互作用,其中过磷酸钙对盐渍化的影响起主导作用。     

不同改良剂对苏北滩涂盐碱土壤改良效果研究

通过田间试验,研究了石膏、风化煤和微生物菌剂3种改良剂对苏北滩涂盐碱地土壤盐分、养分以及作物的影响。结果表明,在表施条件下,改良剂主要作用范围为0～20cm土层;3种改良剂均能在一定程度上改善土壤性质,降低土壤盐分、pH和有害离子(主要是Cl-和Na+),提高土壤肥力和促进玉米生长。相对对照而言,石膏处理条件下,表层0～20cm土壤总盐、Cl-和Na+分别降低了37.5%、55.4%和172.8%,玉米产量增加了91.3%;风化煤分别降低了34.5%、14.0%和129.5%,产量增加了43.0%;微生物菌剂分别降低了24.0%、34.7%和16.4%,产量增加了15.4%。     

BP神经网络在浅层地下水矿化度预

针对导致黄河下游三角洲地区土壤盐渍化的浅层地下水因素,以该地区典型区域为研究对象,将人工神经网络引入地下水矿化度的模拟和预测中,建立了基于土壤盐分、地下水埋深和pH的地下水矿化度预测的BP神经网络模型,并与多元回归模型在拟合精度和预测性能方面进行了比较。结果表明：研究区域地下水矿化度与土壤盐渍化程度呈显著的相关性,多元回归模型能较好地拟合地下水矿化度;通过网络训练确定了地下水矿化度的BP神经网络的拓扑结构为5：8：1,BP神经网络的拟合精度明显优于多元回归模型;统计检验表明BP神经网络的预测性能亦优于多元回归方法,其预测精度提高了50.1%。该研究可为黄河三角洲地区盐渍化的水盐调控和预测预报提供理论基础与决策依据。     

滩涂土壤电磁感应仪与方差四叉树法采样布局研究

将电磁感应仪EM38和方差四叉树法VQT相结合，以EM38测量的土壤表观电导率作为土壤盐分的辅助变量，以表观电导率的空间分布为先验信息，利用VQT法对苏北滩涂围垦地土壤盐分的优化采样布局进行了设计、验证与精度评价。结果表明，VQT法设计的采样方案经Kriging插值形成的空间分布图与原始图件极其相似，但两者的样点数目相差近1/2。相同的样本数目，VQT法获取的空间分布图与原始图件的相似度高于网格采样法；同样的成图精度，VQT法需要的样本数量小于网格采样法；在允许最大偏差指数为10%的条件下，VQT法采样效率比网格法提高17.3%。该方法具有可根据局部部位变异大小进行密集或稀疏采样的优势，EM38和VQT法的结合运用为滩涂区降低采样成本、提高采样效率提供了有效手段与理论依据。     

苏北海涂围垦区土壤水分空间变异性及其协同克立格估值

以苏北滨海滩涂围垦区为研究区域,应用地统计学方法研究了剖面不同深度土壤含水量的空间变异特征,以0～20 cm表土层含水量作为协同变量,分析了不同深度土壤含水量的交互半方差特征,探讨了土壤含水量的普通克立格和协同克立格估值方法.结果表明:各层土壤含水量都表现为弱变异强度;受结构性因素和随机性因素的共同作用,各土层含水量均呈中等空间自相关性;协同区域化变量间均表现为正相关,且协同区域化变量的空间结构性要优于单一变量;协同克立格对土壤水分局部变异的描述较普通克立格更为详细;与普通克立格法相比,协同克立格法估值产生的均方误差减小10.1%～21.3%,平均标准误差减小11.3%～17.7%,预测值和实测值间的相关系数提高15.9%～26.4%.该研究为滨海滩涂地区土壤水分分区管理和水盐优化调控提供了一定的理论参考.     

苏北海涂围垦区表层土壤体积质量的空间异质性研究

针对不当开发利用导致滩涂土壤理化性质恶化的现实状况,以苏北海涂围垦区为研究区域,应用地统计学方法研究了表土层体积质量这一物理性质的空间异质性.结果表明:研究区表层土壤表现出紧实趋势,各植被类型下表土层体积质量均为弱变异强度;表土层体积质量的分布总体表现为各向同性,较好地符合指数模型;受结构性因素与随机性因素共同作用,表土层体积质量表现为中等空间相关性.Moran's I系数分析表明,表土层体积质量呈较弱的相关关系,随机性因素是引起其空间异质性的关键原因.水稻种植区表土层体积质量要明显高于棉花种植区,其空间分布格局不仅与土地利用方式差异密切相关,土壤质地差异也是较为重要的因素.该研究为海涂围垦区中、低产地及障碍土壤的合理利用与科学管理提供一定的参考依据.     

Study on Economic and Ecological Environment Effects of Ecological Cropping Patterns in Small Watershed

在三峡库区典型紫色土坡耕地,设置了四种生态种植模式,进行经济和生态环境效应的研究。结果表明：投入产出比,梨×连翘/花生＞桃×连翘/花生＞桃/花生＞梨/花生＞CK,其中梨×连翘/花生与桃×连翘/花生模式分别比对照提高69.9%和65.5%,;影响果树冠幅的主要因子是土层厚度、坡位与种植模式;套种连翘的二种模式须根量明显比其它模式高,树种根系分布特征、种植密度和土层厚度是影响须根量的主要因素;种植模式和坡位均显著影响土壤孔隙度的发育,各种植模式的土壤孔隙度顺序：梨×连翘/花生＞桃×连翘/花生＞桃/花生＞梨/花生     

海涂围垦区土壤质量综合评价的指标体系研究

以苏北海涂围垦区为研究区域,选取与作物生长密切相关的理化性质为指标,采用模糊数学方法对土壤质量状况进行了定量评价,获取了区域土壤质量状况分布图,并对不同指标体系下的评价结果进行了比较分析.结果表明:研究区土壤质量状况总体较差,有机质是重要的土壤质量评价因子,土壤盐分与地下水矿化度是土壤质量的主要限制因子;不同评价方案获得的土壤质量状况具有空间相似性,西部棉花种植区土壤质量状况总体优于东部的水稻种植区;体积质量对土壤质量评价差异影响较小,速效养分对土壤质量评价影响较大,基于速效养分的土壤质量评价精度高于全量养分;在其他因素获取困难的情况下,采用土壤有机质、速效养分和盐分或仅采用土壤有机质和盐分作为评价指标亦能较好地反映土壤质量状况.该研究可为海涂围垦区土壤质量快速评价指标体系的构建、中低产地的科学改良和管理提供一定理论依据.     

不同秸秆埋深对苏北滩涂盐渍土水盐动态变化的影响

为了进一步认识稻田土壤中Ca、Mg元素生物地球化学循环对大气CO2浓度升高的响应,本实验利用中国稻麦轮作FACE(free air carbon-dioxide enrichment)试验平台,通过观测稻季不同生育期不同深度(30、60和90 cm)土壤溶液中的Ca2+、Mg2+ 浓度,研究大气CO2浓度升高对土壤Ca、Mg淋移的中长时期(第9年)影响。研究结果表明,随着土壤深度的增加,土壤溶液中的Ca2+浓度呈降低趋势,Mg2+浓度呈增加趋势;随着生育期的推进,呈现先增加后减小的趋势,并在抽穗期达到最大值。大气CO2浓度升高略微降低30、60 cm处土壤溶液的Ca2+ 浓度,增加90 cm处Ca2+ 浓度(6.7%)。稻田不同深度土壤溶液中Mg2+ 浓度对大气CO2浓度升高的响应有所不同,且在60 cm处有较强的正响应(12.1%)。研究明确高浓度CO2有加剧Ca2+、Mg2+ 向下淋溶损失的趋势,耕层土壤有机物料输入增多、 浓度增加、pH下降等是主要原因。大气CO2浓度升高对农田生态系统土壤Ca、Mg元素循环的长期影响值得进一步关注。