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。     

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。     

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.     

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。     

不同施肥处理对滨海盐碱地棉花生长和土壤微生物及酶活性的影响

为研究不同施肥处理对盐碱地棉花生长和土壤微生物及酶活性的影响,在东营滨海盐碱地进行了棉花大田试验,设农民传统施肥(T1)、单施控释氮肥(T2)、控释氮肥与有机改良剂配施(T3)和控释氮肥、有机改良剂和生物菌肥配施(T4)4个处理。结果表明:棉株干物质积累量符合Logistic方程,由方程分析可看出,T4的干物质积累量明显高于其他处理,其最大增长速率达到77.4kg/(hm2·d);T4、T3、T2籽棉产量分别较T1提高了18.2%,11.9%和9.8%;与T1相比,其余处理均能够提高棉株各器官内养分元素含量,其中棉株对N、P、K养分元素的积累均符合Logistic方程,施用控释氮肥虽会使棉株延迟进入养分快速积累期,但可延长棉株养分快速积累期的持续时间。T4能有效提高花铃期土壤微生物数量和土壤酶活性,其土壤微生物活菌数、微生物量碳、氮、磷、脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性分别较T1增加了19.2%,33.0%,25.0%,27.5%,49.7%,41.4%和22.8%。     

基于不同插值方法的于田绿洲盐渍化土壤特性空间变异分析

以于田绿洲为例,基于地统计学的反距离加权法(IDW)、径向基函数法(RBF)、普通克里金法(OK)及局部多项式法(LPI)等4种不同插值方法,经过交叉验证对比确定了适用的方法进行插值,揭示了盐渍化土壤含盐量、电导率、PH值和含水量的空间变异特征。研究表明:(1)于田绿洲含盐量均值为9.29 g kg-1属重盐土类型,同时土壤电导率、含盐量、含水量和pH分别表现为强、中等、弱空间变异性;(2)土壤特性的结构性因子C/(C0+C)均大于75%,表现出空间自相关较强,是结构性因素主导作用的影响;(3)在电导率和含盐量的空间变异分析采用IDW法较为适合,对pH值的空间插值采用OK法精度最高,含水量则除了LPI法,其他三种方法都可以任意选用;(4)土壤含盐量和电导率空间分布表现出北高南低的分异规律,绿洲外围高于绿洲内部,pH值呈现从东部至西部递减的趋势,易受随机性因素的影响,含水量则出现南北方向明显的差异,研究区中、东部绿洲内高值存在。通过不同插值方法对于田绿洲盐渍化土壤特性的空间异质性研究,揭示了土壤特性空间变异特征及空间分布规律,可为解决土壤盐渍化问题提供基础参考。     

不同物料掺拌对滨海重度盐土的改良效果研究

以滨海重度盐土原土为对照,通过田间试验探究了掺拌秸秆以及秸秆+粗砂、秸秆+石膏、秸秆+粗砂+石膏和秸秆+牛粪的组合改良剂对滨海重度盐土的改良效果。结果表明,掺拌秸秆以及秸秆与其他物料组合能有效降低土壤容重,增加土壤非毛管孔隙度,同时还能提升土壤饱和导水率,实现土壤的快速脱盐不返盐。掺拌秸秆+粗砂+石膏的处理脱盐效果最好,使土壤饱和导水率达到0.26 mm min~(-1),掺拌1年后,能使0~60 cm土层盐分降至5 g kg~(-1)以下。比较而言,掺拌秸秆+粗砂+石膏不仅改善了土壤的理化性质,同时还提高了绿化植物成活率,较为适合滨海重度盐土的改良。     

滨海盐土盐分空间分布的条件模拟和不确定性研究

以海涂围垦区为例,利用普通克立格插值法和序贯高斯条件模拟方法对土壤盐分的空间分布进行估值和模拟,并利用序贯指示条件模拟进行不确定性评价。结果表明,样区东南区域土壤盐分含量较高而北部区域盐分含量低。由普通克立格法得到的土壤盐分的空间分布整体比较连续,具有明显的平滑效应,估值结果数据的分布频率趋于平缓。序贯高斯条件模拟结果整体分布相对离散,突出了原始数据分布的波动性,其模拟结果数据的分布频率相对集中。预测精度上,序贯高斯条件模拟的预测结果精度相对较高。以评价标准204mSm-1作为土壤盐分含量的阈值进行的序贯指示条件模拟结果显示,在土壤盐分含量较高的东南部地区,超过阈值的概率超过75%,而北部很多盐分相对含量低的地区,超过阈值的概率值都低于25%。以超阈值概率为0.9、0.85和0.8三个值来选取盐分的高值风险区进行空间不确定评价,结果表明,联合概率比单点统计的概率更为严格,在划分较大范围高盐风险区域时,最好同时采用联合概率来进行信度评价。     

黄河三角洲滨海盐渍土饱和导水率的研究

通过对黄河三角洲滨海盐渍土饱和导水率的研究, 结果表明: 原状土的饱和导水率随着土壤剖面深度的增加呈现出表土层高、中间土层低、底土层又升高的趋势; 扰动土与原状土的饱和导水率差异较大, 土壤饱和导水率与土壤容重呈负相关、而与孔隙度、结构系数、团聚度等均呈正相关。原状土的饱和导水率能反映田间水分运动以及孔隙状况, 对研究土壤水量平衡和水土保持有重要的意义。扰动土的饱和导水率对于土壤理化性质的理论研究有一定参考价值。     

不同淋洗方式下滨海沙性盐渍土改良效果

选择对滨海沙性盐渍土进行室内土柱模拟淋洗试验,采用连续淋洗与间歇淋洗2种方式比较不同淋洗方式下沙性盐渍土的改良效果。结果表明,淋出液矿化度随着体积变化急剧下降,直至稳定于很低的水平,连续淋洗与间歇淋洗淋出液矿化度分别从233.8,327.4g/L稳定至2.5,2.2g/L。间歇淋洗单位水量淋洗的盐分要高于连续淋洗。淋出液的各离子随体积变化趋势与矿化度变化相似;淋洗结束后土壤盐分变化显示,随着用水量的增加,淋洗效率逐渐降低,15,20,25,30cm水量下连续淋洗的淋洗效率分别为2.87,2.40,1.98,1.67g/ml;间歇淋洗的淋洗效率为3.10,2.48,2.00,1.68g/ml,间歇淋洗的淋洗效率始终要高于连续淋洗;由于各离子溶脱淋洗速率不同,改变了土壤中盐分离子组成,土壤由原来以Na+-Cl-型转变为以Ca2+-SO24-型。根据淋洗过程中土壤盐分变化与用水量之间的关系拟合出的淋洗曲线效果较好,相关系数分别为0.968和0.970。淋洗试验表明,间歇淋洗具有更高的淋洗效率,节水潜力要高于连续淋洗,由此得出的淋洗曲线可用于指导大田沙性盐渍土改良应用。