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。     

滨海棉田土壤盐分时空分布特征研究

在黄河三角洲滨海一农田试验田共采集3期（春、夏、秋三季）EM38表观电导率数据,运用经典统计学和地统计学方法,分析试验区盐分时空分布特征。结果如下：垂直方向电导率相关系数均大于0.8,具有强相关性,水平方向相关系数在-0.2到0.2之间,相关性很弱。土壤盐分分布呈底聚型。变异系数比较显示,同期数据中,表层变异强度最强,底层变异强度最弱。半方差分析中各层块金值与基台值之比大多在25%~75%,盐分空间上偏向于中等空间相关性。棉花长势赋值后生成空间插值图,对比同期电导率插值图,将盐渍化程度划分成4个等级。分析按等级重分类后的栅格插值图中各盐渍土等级所占比例值,表层中非盐化土所占面积比已由初期的5.54%增加到11.93%,轻度盐化土所占面积比增加了42个百分点。     

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R²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。     

EM38探测复垦土壤厚度分布的可行性研究

该文采用EM38电磁感应电导率仪测量辽宁省阜新市海州露天矿场复垦区一块面积为5 000 m2的覆土层的表观电导率,试探性研究表观电导率（ECa）与矿区排土场覆土厚度（TSLT）的相关性。测定结果证实ECa与相同点位剖面挖掘所得的深度数据有很好的负相关性,而两层土壤的电导率差值与上层土壤深度之间存在一定的正相关性。结合地统计克里格插值,得到了该复垦区覆土深度分布的预测趋势图。研究结论指出,基于EM38测量的表观电导率预测矿区复垦区覆土层厚度具有良好的可行性,为废弃矿区复垦质量的客观评估,提供了一种实用、简捷的工程检测 手段。     

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....     

基于三维普通克立格方法的滨海盐土电导率三维空间变异研究

土壤是一个三维自然空间实体,人们关心的不仅是二维平面上的信息,还包括垂直方向的第三维信息,但是目前土壤属性空间变异研究主要集中在水平方向上。即使是以土壤属性三维变异特性描述为目的的研究,也仅仅局限于用一系列水平层来描述土壤不同深度土层的属性变化,没有考虑上下层之间的相互影响[1]。土壤盐分作为滨海盐土区农业生产的一个重要限制性因子,影响着土壤质量和作物产量,严重时导致农用土壤的荒弃[2]。1m深度范围内,滨海盐土的盐分含量随降雨、蒸发、微地形等因素变化明显[3]。因此,研究滨海盐土三维土体盐分的空间变异规律对于海涂土壤改良、滨海盐土区农业的精确管理具有重要意义。通常三维空间的原始数据均是离散的     

基于EM38和WorldView-2影像的土壤盐渍化建模研究

在干旱半干旱地区,土壤盐渍化是常见的土地退化问题之一。本研究选取于田县克里雅河上游边缘典型盐渍化区域作为研究靶区,通过EM38大地电导率仪实测土壤表观电导率,提取不同系数下的土壤调节植被指数(SAVI),分析了SAVI指数与土壤电导率间的相关性,并利用同时期WorldView-2影像的敏感波段建立了基于高分辨率影像数据的土壤盐渍化偏最小二乘回归(PLSR)模型并进行了精度验证。结果表明:①从遥感影像提取SAVI指数时,在系数(L)调节范围内选取固定系数值,系数值(间隔为0.1)从0.1变化到1.0的过程中,相应提取的SAVI指数与土壤电导率的相关性明显提升,相关性系数(r)从0.30提高到0.50,并通过显著性检验(P0.01)。②选取的SAVI1.0、B6、B7、B8四种变量中,以SAVI1.0+B6+B8为变量组合所建立的PLSR模型为最优,该模型较其他变量组合建模的决定系数(R2p)提高了0.11,因此,在研究区该模型具有更好的预测能力,模型精度为RMSEC=0.77dS/m、RC2=0.68、RMSEP=0.79 dS/m、RP2=0.66、RPD=2.2。     

基于EM38长江河口地区土壤盐渍化特征研究

运用电磁感应仪EM38,结合GIS技术和地统计方法对长江河口地区土壤含盐量的空间变异性进行研究,结果表明:EM38所测土壤表观电导率与土壤电导率(EG_(1:5))的相关系数均达到1%显著水平,其中以EM_h+EM_v为自变量的多元回归方程的拟合效果最好.盐分含量统计特征表明,土壤盐分含量变幅较大,且随着深度的增加变化幅度逐渐减小,各层土壤盐分含量均值介于0.713 6～0.813 7 g/kg之间,且随着深度的增加盐分含量均值逐渐增大,总体上盐分分布具有一定的底聚性;各土层含盐量均呈现中等变异强度.变异系数相差较大,在水平方向上含盐量的变异随深度的增加而逐步趋弱.盐分含量空间分布表明,各层土壤盐分含量由南向北、自东向西有逐渐降低的趋势,随着深度的增加土壤含盐量不断升高.盐化土面积百分比表明,该地区大部分为非盐化土,轻度盐化土和中度盐化土所占比例较小,但由于含盐母质和地下水矿化度两个主要因素的影响,土壤盐渍化的发生存在巨大的潜在性威胁,运用EM38测值解译所得土壤盐分含量真实地反映了研究区的土壤盐渍化状况,为该地区土壤盐渍化的改良及防范提供依据.     

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。     

滨海盐土垦区土壤肥力评价研究

为建立适合滨海盐土垦区的土壤肥力评价体系,以江苏省东辛农场为研究区,借助地理信息系统软件,分析东辛农场土壤肥力空间变异特征,综合运用变异系数法和层次分析法确定评价指标权重,以隶属度函数模糊评价法对土壤肥力状况进行快速准确的评价。结果表明:东辛农场综合肥力水平在空间分布上呈现出中间高而南北低的龟背形特征,整体肥力水平一般。将肥力水平分为五个等级,其中一级地和二级地共4250.5 hm2,占总面积35.58%,三级地和四级地共6773 hm2,占总面积的56.7%,五级地922.7 hm2,占总面积的7.72%。     

World's Oldest Cotton Experiment: Relationships between Soil Chemical and Physical Properties and Apparent Electrical Conductivity

Abstract

Measuring and mapping apparent soil electrical conductivity (EC_a) is a potentially useful tool for delineating soil variability. The “Old Rotation,” the world's oldest continuous cotton (Gossypium hirsutum L.) experiment (ca. 1896), provides a valuable resource for evaluating soil spatial variability. The objectives of this study were to determine the relationship between soil chemical and physical properties and EC_a in the Old Rotation, to determine spatial differences in these properties, and to relate differences in these properties to long‐term management effects. Soils at the site classified as fine, kaolinitic, thermic Typic Kanhapludults. Soil EC_a was measured at 0–30‐ and 0–90‐cm depths (EC_a‐30 and EC_a‐90) using a Veris^® 3100 direct contact sensor with georeferencing. Soils were grid sampled (288 points) at close intervals (1.5×3.0 m) for chemical properties and grid sampled (65 cells, 7.5×6.9 m) for soil texture. Soil organic carbon (SOC) and total nitrogen (N), extractable phosphorus (P), potassium (K), calcium (Ca), pH, buffer pH, and estimated cation exchange capacity (CEC_est) were measured at two depths (0–5‐ and 5–15‐cm). Soil EC_a was highly spatially correlated. The EC_a‐30 was more highly correlated with clay content (r=0.58, P≤0.01) and P(r=0.43, P≤0.01) than other soil properties. Total nitrogen and SOC had little or no relationship with EC_a‐30. Cropping systems affected chemical properties in the Old Rotation, indicating crop rotation and cover crops are beneficial for soil productivity. The relatively poor relationship between soil chemical parameters and EC_a suggest that mapping plant nutrients and SOC using EC_a is problematic because of strong dependence on clay content.     

滨海盐渍土土壤物化性质与水动力学性质变异

为分析不同梯度盐渍土土壤的物理性质与水动力学性质变异状况,在江苏沿海连云港市徐圩新区开展了试验研究。对5种不同盐渍化级别土壤进行取样,测定其pH、EC_e、容重、总孔隙度、含水率和饱和导水率等,分析不同级别滨海盐渍土壤物化特性参数和水动力学性质变化规律。结果表明:(1)不同级别盐渍土0—50 cm剖面土壤EC_e先变小后增大,但40—50 cm剖面EC_e明显大于0—10 cm剖面。非盐渍土和极重度盐渍土0—50 cm剖面土壤EC_e变化较小,轻度盐渍土、中度盐渍土、重度盐渍土的0—50 cm剖面土壤EC_e值变化较大。(2)土壤EC_e和容重呈极显著负相关关系,与毛管孔隙度、非毛管孔隙度、总孔隙度、含水率、毛管持水量、田间持水量、最大持水量呈极显著正相关关系。土壤孔隙度和持水量呈极显著正相关关系。(3)极重度盐渍土饱和导水率明显小于其他级别的盐渍土,且0—20 cm剖面土壤饱和导水率大于20—50 cm剖面。研究结果可为滨海盐渍土水盐管理和生态环境建设提供理论参考依据。     

Apparent Electrical Conductivity in Correspondence to Soil Chemical Properties and Plant Nutrients in Soil

Spatial variability and relationship between soil apparent electrical conductivity (EC_a), soil chemical properties, and plant nutrients in soil have not been well documented in Malaysian paddy fields. For this reason precision farming has been used for assessing field conditions. EC_a technique for describing soil spatial variability is used for soil data acquisition. Soil sampling provides the data used to make maps of the spatial patterns in soil properties. Maps are then used to make recommendations on the variation of application rates. The main purpose of the authors in this study was to generate variability map of soil EC_a within a Malaysian rice cultivation area using VerisEC sensor. The EC_a values were compared to some soil properties after delineation. Measured parameters were mapped using kriging technique and their correlation with soil EC_a was determined. Through this study the authors showed that the EC sensor can determine soil spatial variability, where it can acquire the soil information quickly.     

北方地区滨海盐渍土型稻田土壤供氮能力的研究

采用短期淹水密闭淋洗培养法(恒温30℃),研究北方地区滨海盐渍土型旱地土壤(种植苜蓿草)开垦种植水稻5年和30年稻田土壤供氮能力。结果表明:(1)3种土壤初始矿质氮主要分布在0~20 cm土层,且土壤初始矿质氮含量的高低顺序为旱地土壤>30年稻田土壤>5年稻田土壤;5年稻田土壤与旱地土壤之间初始矿质氮含量差异达5%显著水平。(2)相同土层,土壤矿化氮量高低顺序为30年稻田土壤>旱地土壤>5年稻田土壤;任意2种土壤之间矿化氮量差异均达1%显著水平。(3)相同土层,土壤供氮能力大小为30年稻田土壤>旱地土壤>5年稻田土壤;其中,在0~20 cm和40~60 cm土层,任意2种土壤之间供氮能力差异均达1%显著水平,在20~40 cm土层,30年稻田土壤与旱地土壤、5年稻田土壤之间供氮能力差异均达1%显著水平,而旱地土壤与5年稻田土壤之间供氮能力则无明显差异。这表明滨海盐渍土型旱地土壤开垦种植水稻后,不仅影响了土壤有机质(氮)含量,而且也影响了土壤有机氮品质,种植水稻5年使土壤供氮能力显著下降,而种植30年使土壤供氮能力显著上升。     

基于线性混合模型的滨海盐碱土盐分空间变异性研究

准确的土壤盐分空间变异信息是防治土壤盐碱化和制定科学种植规划的重要依据。本文根据电磁型近地传感器EM38测定的土壤表征电导率(EC_a),研究有限最大似然法(REML)在地统计建模趋势去除中的应用,基于线性混合模型将趋势与残差分离,然后利用泛克立格开展海涂围垦区水稻田土壤盐分的空间变异性研究。结果表明,本研究区土壤盐分存在强烈的空间变异性且呈一定的空间分布趋势;REML方法拟合的二次多项式模型可较好的表征土壤盐分的空间分布趋势,在去除趋势的同时,选用指数模型对残差的半方差函数进行拟合;基于泛克立格插值的交叉检验结果可见,该方法可得到较小的预测误差,且标准离差比平均值参数接近理想值,REML方法大大提高了模型的精度;就地统计空间插值结果可看出,土壤盐分呈出从西北角向东北角、从周边向中心渐变的空间分布特征,且与土壤排水条件表现出较好的耦合性。     

滨海盐碱地不同造林树种改良土壤效果研究

为探讨滨海盐碱地不同造林树种对土壤改良效果,采用野外取样与室内分析测试相结合的方法,选取不同造林树种林地及对照荒地为研究对象,运用隶属函数法和主成分分析法对土壤肥力特征和盐碱化特征进行综合评价。结果表明:造林可改善土壤结构,降低土壤容重,提高土壤肥力;降低土壤盐渍化程度,由中盐化向轻盐化转化,脱盐过程与碱化过程并存;不同造林地土壤的肥力状况为:刺槐林 > 冬枣林 > 杨树林 > 桑树林 > 白蜡林 > 榆树林 > 紫穗槐林 > 柽柳林;盐碱化状况为:紫穗槐林 > 柽柳林 > 榆树林 > 杨树林 > 白蜡林 > 刺槐林 > 冬枣林 > 桑树林。     

匡圩封闭排水改造滨海盐碱土的效益分析

该文对江苏省国营淮海农场采用匡圩封闭排水除涝,降渍,改造滨海盐碱土,提高农业综合生产能力所取得的成功经验和经济效益进行了系统地分析总结,为滨海地区开发利用和治理盐三土提供了可靠的依据。     

大沽河流域土壤饱和导水率空间变异特征

借助经典统计学和地质统计学,对大沽河流域农田土壤表层(0～10 cm)和下层(40～50cm)饱和导水率(Ks)空间变化规律进行研究,结果表明:①经对数变换后土壤表层和下层Ks符合正态分布,变异系数分别为0.396和0.343,均属于中等变异程度;②土壤表层Ks空间相关性很弱,下层Ks具有中等的空间相关性,且具有各向异性特征;③土壤表层和下层Ks的空间分布结构较相似,均表现出东部和西南部最高,西北部最低,从西北角向东南方向逐渐增大的趋势.     

滨海棉田土壤盐分时空分布特征及对棉花产量品质的影响

选择2个棉花早熟品种中棉所102(CCRI-102,苗期盐敏感)、中棉所103(CCRI-103,苗期较耐盐)和3个滨海盐土自然盐分水平(土壤浸提液电导率为6.29,9.51,12.83dS/m)进行盐土直播棉试验,研究滨海棉田土壤盐分时空分布特征及对棉花产量品质的影响。结果表明:(1)滨海棉田花铃期土壤含盐量随棉花生育进程的推进基本呈下降趋势;随着土层的加深,土壤含盐量逐渐下降并趋于稳定;0—20cm土壤含盐量最高,变幅也最大。(2)水溶性盐离子以Na+和Cl-为主,分别约占阳离子和阴离子总量的60%~70%和70%~80%,其它阳离子主要为K+、Ca2+、Mg2+,阴离子主要为SO42-。(3)随着土壤盐分的增加,棉株干物质累积、单株铃数、铃重、皮棉产量均呈下降趋势,两品种间趋势一致,且CCRI-102高于CCRI-103。土壤盐分对马克隆值影响最大,对纤维强度和纤维伸长率无明显影响,CCRI-102的主要纤维品质指标如纤维长度、纤维强度和马克隆值皆略高于CCRI-103。(4)CCRI-102花铃期的耐盐性高于CCRI-103。棉花品种苗期的耐盐性是立苗的基础,花铃期的耐盐性则是提高产量品质的关键。