黄河三角洲地区浅层地下水与耕层土壤积盐空间分异规律定量分析

为研究黄河三角洲地区地下水作用条件下耕层土壤的积盐规律,运用GIS和地统计学的原理与方法,结合地下水埋深的空间分布以及临界埋深的划分标准对研究区域进行分区,并从空间尺度对各分区地下水矿化度与耕层土壤积盐规律进行了定量分析。结果表明：地下水埋深、矿化度和耕层土壤盐分均属于中等变异强度,在东西方向和南北方向上均具有2阶的趋势效应;受结构性因素和随机性因素的共同作用,地下水埋深呈中等的空间自相关性,地下水矿化度与耕层土壤盐分呈弱空间自相关性;耕层土壤盐分与地下水矿化度的空间分布具有一定的相关性,与地下水埋深呈负相关性。对空间尺度上的地下水矿化度与耕层土壤盐分定量分析结果表明,耕层土壤积盐与地下水矿化度呈极显著的相关关系,而地下水埋深增加使其相关性减弱,采用分区研究法使地下水矿化度对耕层土壤积盐规律分析更加客观准确。该结果对研究黄河三角洲地区土壤盐渍化的发生机理以及预测与评估该地区土壤盐渍化的发生发展具有重要意义。     

黄河三角洲地区典型地块土壤盐分空间变异特征研究

针对目前黄河三角洲地区存在的土壤盐渍化问题,以黄河三角洲地区典型地块为研究区,运用经典统计学和地统计学相结合的方法研究了不同深度土层盐分含量的空间变异特征,绘制了各土层盐分的随机性和结构性的半方差图以及空间分布图。结果表明：受内在因子和外在因子的共同作用,各土层含盐量均具有中等的变异强度和空间自相关性,自相关距差异不大。Kriging插值结果表明,研究区内各土层含盐量的空间分布表现为条带状和斑块状分布。微地形和气候条件是影响表层土壤盐分空间变化的主要因素,地下水性质是影响深层土壤盐分空间分布的主要因素。该研究为黄河三角洲地区盐渍化土壤的分区、改良、管理和合理利用提供了理论基础和参考依据。     

盐渍化灌区土壤水盐时空变异特征分析及地下水埋深对盐分的影响

针对盐渍化灌区土壤盐渍化问题,以河套灌区下游乌拉特灌域为研究区,通过野外实测与室内试验分析结合,采用统计学方法地质统计学原理分析表层土壤(0-20,20-40 cm)及深层土壤(40-100 cm)含水率与盐分(EC值)时空分布和变异规律,以及探求地下水埋深对土壤盐分的影响。结果表明:(1)除6月0-20 cm(9.779%)外,表层土壤含水率变异系数均在12.384%~19.667%,属于中等变异性,深层土壤含水率变异系数较小,在3.513%~9.757%,属于弱变异性;表层土壤盐分(EC值)变异系数在100.845%~129.279%,属于强变异性,深层土壤盐分变异系数均在83.685%~98.853%,属于中等变异性;随着土壤深度的增加,含水率和盐分的变异性都相对减弱。(2)不同时期土壤含水率和盐分在一定范围内具有空间结构特征,均可用高斯模型模拟,各层土壤含水率空间相关度在0.038%~20.408%,各层土壤盐分空间相关度在0.043%~8.374%,均小于25%,说明具有强烈的空间相关性,可以认为主要是受结构性因素的影响,其自相关引起的空间变异性较强。(3)试验区土壤盐分主要集中在北侧盐荒地,由于蒸发强烈,包气带毛细水上升,把深层土壤以及地下水中的可溶性盐类带到土壤表层,致使盐分升高,属于典型的盐分表聚型土壤,需及时防治与治理,同时土壤盐分受地下水埋深的影响较大,随着地下水埋深减小而增大,荒地地下水埋深与土壤盐分满足线性关系,耕地地下水埋深与土壤盐分满足指数关系。荒地0-20 cm土壤盐分含量随地下水埋深变化趋势较大,20-40,40-100 cm土壤盐分含量随地下水埋深变化趋势较小,耕地地下水埋深在1~1.6 m时,土壤盐分含量随着地下水埋深变化趋势较大,当地下水埋深大于1.6 m时,土壤盐分含量随着地下水埋深变化趋势较小。研究结果为河套灌区下游盐渍化土壤的防治与改良提供了重要的理论基础和参考依据。     

黄骅市土壤含盐量空间变异特征和影响因素分析

文章为了探知黄骅市土壤含盐量的空间变异及影响因素,基于样点数据,运用GIS和地统计相结合的方法对土壤含盐量的空间变异特征和空间分布进行分析和模拟。然后通过逐步回归分析对影响黄骅市土壤含盐量空间分布的主要因素进行分析。结果显示:(1)黄骅市土壤含盐量空间变异拟合于指数模型,存在各向异性,基底效应属于中等,其空间分布受到外界因素的影响。(2)黄骅市土壤含盐量整体上由沿海向内陆逐渐降低,在内陆地区的黄骅镇和南大港也出现了聚集;全市仅有8.49%的土地未出现土壤盐渍化,零星分布于黄骅市内陆边界地区;轻度盐渍化土面积最大,占全市面积的31.93%。(3)黄骅市土壤含盐量与高程、地下水矿化度、地下水埋深空间分布格局较为吻合,与土壤含盐量空间相关性最大的因素是地下水矿化度,而且更多表现为直接影响,其次为地下水埋深,高程因素相关性最小,黄骅市表层土壤与地下水之间垂直迁移交换作用比盐分水平运移作用更显著。     

广元植烟土壤有效态微量元素的空间变异特征及影响因素

为揭示广元植烟区土壤有效态微量元素含量空间变异特征及影响因素,采用地统计学、相关分析及回归分析等研究方法,结合地理信息系统(GIS)技术对研究区土壤有效铁、锰、铜、锌钼及硼等6种土壤有效态微量元素进行分析。结果表明,研究区土壤有效铁、锰及铜含量丰富,总体处于中等以上水平;有效钼含量适中;有效锌和硼缺乏,总体处于缺乏或极度缺乏水平。半方差分析表明,6种土壤有效态微量元素块金系数均在29.72%~67.59%之间,具有中等强度的空间自相关性,其空间变异受结构性因素和随机性因素共同影响。空间分布上,土壤有效铁、锰、铜及钼含量表现出北高南低的空间分布趋势,土壤有效锌和硼含量呈现出西高东低的空间分布格局。影响因素分析表明,6种土壤有效态微量元素与土壤有机质呈正相关,与p H值呈负相关,相关性总体高于地形因子。土壤有机质对有效铁、铜、锌及硼有极显著影响,其空间变异性为5.5%~27.2%。除有效锌外,土壤p H值对其余5种土壤有效态微量元素含量空间变异均有极显著影响,其空间变异性为5.0%~30.4%。土类对土壤有效铁、锰及铜有极显著影响,其空间变异性8.4%~12.3%。熟制和种植制度对6种土壤有效态微量元素含量空间变异的影响较弱,进一步说明研究区土壤有效态微量元素含量空间变异受结构性因素和随机性因素共同影响,但结构性因素的作用强于随机性因素。本研究结果为广元植烟区土壤微肥施肥管理及优质烤烟栽培提供了可靠的参考依据。     

伊犁河流域地下水埋深与TDS时空变异及水化学特征分析

采用地统计学经典理论分析了伊犁河谷典型区域在不同时期地下水TDS和埋深在时间和空间上的变异特征,对研究区浅层地下水TDS不同时期(2008—2009年)的实测数据进行了半方差函数分析,地下水埋深和TDS服从都对数正态分布。地下水TDS和埋深在时间和空间上存在明显的变异性,地下水TDS在研究区中部和北部有增加的趋势;地下水随时间从南到北盐渍化加重方向发展;地下水各项离子浓度都在积聚。利用统计软件DPS7.5,Surfer8.0和Arcgis9.2等软件绘制了地下水TDS和埋深空间分布格局图,为该地区地下水资源的管理以及防止盐渍化提供理论依据。     

基于随机森林的黑河中游地下水埋深变化及成因

研究黑河中游地下水埋深变化规律及其成因,可为该流域地下水合理开发利用提供参考。根据黑河中游33个观测井1985—2010年的地下水埋深资料,利用地统计学方法分析了地下水埋深变化规律;采用随机森林法研究了埋深变化的成因。结果表明:黑河中游地下水埋深自南向北减少;甘州区和临泽县的地下水埋深变化趋势分别在2001年和2004年前呈增大趋势,之后又逐年减小,高台县北部地区埋深呈持续减小趋势,而东部地区呈增大趋势;地统计学分析表明地下水埋深具有中等的空间相关性,且空间各向异性有增强的趋势;影响黑河中游地下水埋深变化的主要因素是渠系水利用系数、地下水开采量、地表水引用量及蒸发能力。     

基于聚类分析的土壤盐渍剖面特征及其空间分布研究

通过对黄河三角洲地区典型地块土壤盐渍剖面的聚类分析,研究并总结该地区不同盐分剖面类型土壤含盐量在水平方向以及垂直方向的分布特征和规律,运用该规律对各盐渍剖面类型的空间分布进行了探讨。结果表明:研究区土壤盐分剖面可以明显分为表聚型、底聚型和平均型3类,按照垂直分布特征可将0～180cm土体划分为0～20cm、20～80cm、80～120cm和120～180cm四个层次;研究区土壤含盐量在垂直方向和水平方向上变异较强,总体上盐分分布具有一定的表聚性,且各土层含盐量的规律性可以作为判断土壤盐分剖面类型的依据;受结构性因素和随机性因素的共同影响,各土层含盐量均表现为中等的空间自相关性和相同的空间自相关变化尺度。Kriging插值与空间分析结果表明,微地形和气候条件是影响表层土壤盐分空间分布的主要因素,地下水性质主导深层土壤盐分的空间分布;表聚型盐分剖面是研究区最主要的剖面类型,其次分别为底聚型和均匀型;不同盐分剖面类型的空间分布反映了植被类型和土地利用方式的差异,人为农业措施是形成底聚型与平均型盐分剖面的最直接因素。该研究结果为黄河三角洲地区盐渍土地的分区、改良、管理以及合理利用提供了理论基础和实践依据。     

灌区土壤盐分空间变异及多因素响应关系

[目的]研究土壤含盐量空间特征和分布格局,分析土壤盐分空间格局与地下水、土壤物理特性参数间的空间响应关系,为灌区盐渍化防控提供理论依据。[方法]以黄河南岸灌区吉格斯太灌域为例,网格化布点,分层采样测定土壤含盐量、表层土壤含水量、颗粒组成、干容重并换算热容量及导热率,同步监测地下水埋深及含盐量,采用经典统计方法和地统计方法分析土壤含盐量空间分布特征及其与物理特性和地下水等因素间的空间相关性。[结果]灌域处于非盐化—轻度盐化状态,土壤含盐量呈中等空间变异程度,总体呈现相对独立的随机分布,空间结构特征可以用高斯模型和指数模型描述。土壤含盐量与地下水埋深呈显著负相关,与地下水含盐量呈显著正相关,地下水埋深1.6 m区域发生轻度盐渍化风险较高。0—20 cm土壤含盐量与黏粒含量、容重、含水量、导热率及热容量显著空间正相关,相关范围约2～6 km;与砂粒含量呈显著空间负相关,相关范围约2～4 km。20—60 cm土壤盐分与0—20 cm土壤黏粒、砂粒含量、导热率、热容量及含水量呈显著相关,相关范围与土壤表层略有差异。[结论]黏粒含量较高,含水率较大,地下水埋深1.6 m的区域是灌域盐渍化防控的重点区域。     

剑阁县植烟土壤养分的空间变异研究

运用地统计学和地理信息系统(GIS)相结合的方法研究了四川省剑阁县植烟土壤养分的空间变异特征。研究结果表明:土壤pH为弱变异性,全氮、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾为中等强度变异。基于半方差模型理论研究表明:土壤pH、碱解氮和速效磷表现为强烈的空间自相关性,其变异程度主要由结构性因素引起;有机质、全氮、速效钾表现为中等空间相关性,受到结构性因素和随机性因素的共同影响,养分空间自相关距离分别为12~201m范围内;进而形成养分指标空间分布图,直观地反映出土壤养分分布状况和丰缺情况,为广元市剑阁县植烟土壤的差异化管理奠定了基础。     

土壤盐分和含水量的空间变异性及其CoKriging估值——以黄河三角洲地区典型地块为例

以黄河三角洲地区典型地块为研究区，运用经典统计学和地统计学相结合的方法研究了不同深度土层盐分和含水量的空间变异特征。结果表明：研究区土壤盐分和含水量普遍较高，土壤表层积盐作用明显；各层土壤盐分均属于中等变异强度，土壤含水量除表层为中等变异强度外，其余各层为弱变异强度；受结构性因素和随机性因素的共同作用，各土层盐分和含水量均具有中等的空间相关性。对Kriging插值结果分析表明，研究区各土层盐分和含水量在一定的范围内均存在着空间上的相关性和变异性，表层土壤盐分和含水量的空间分布主要受微地形和气候条件的影响，地下水性质是主导深层土壤盐分及含水量空间分布的主要因素。分别采用表层土壤盐分及相应土层含水量对深层土壤盐分进行CoKriging估值，均能提高估值精度，采用表层土壤盐分对深层土壤盐分进行CoKriging估值的精度要明显高于采用土壤含水量，其估计方差减少百分数最大达到167．36％。     

黄河三角洲土壤盐分空间变异性与合理采样数研究

以黄河三角洲地区一块约520hm^2的田块为研究区，采用经典统计学和地统计学方法进行不同层次土壤盐分（0～20cm，20～60cm，60～100cm，100～140cm）的空间变异及其合理采样数量研究。结果表明：研究区土壤盐分普遍较高且表聚作用明显；各层土壤盐分均属于中等变异强度;受结构性因素和随机性因素的共同作用，各土层盐分均具有中等的空间相关性。对Kriging插值结果分析表明，土壤盐分的空间分布受微地形和气候条件的影响较大．且研究区各土层盐分分布存在着空间上的相似性。应用Cochran公式和分层采样方法对合理采样数量进行了分析，发现采用分层采样方法可以有效降低采样数量，且采用最适分配法可以获得最为理想的采样数量，该方法较比重分配法采样数降低幅度最大达35％左右。该研究为黄河三角洲地区盐渍土地的科学管理、改良以及利用提供一定的理论依据和技术参考。     

Soil salinity development in the yellow river delta in relation to groundwater dynamics

The Yellow River Delta occupies an important position in the global ecosystem because of its valuable wetland habitat resources for migratory birds on the Eastern Pacific migration route. However, it has suffered from severe land degradation because of soil salinization. This paper assesses the distribution maps of saline soils during the past two decades, using field observations at three points in time using remote sensing images for the same periods, in combination with spatial models. Soil salinization appears to have expanded from the coastline to inland areas of the Yelow River Delta at a surprising speed during that period. The spatio‐temporal dynamics of the groundwater table and total dissolved solids (TDS) during the last 20 years were analyzed using maps based on Kriging interpolation. Kriging helped substantially to improve the accurateness of the predicted values of soil salt content, using a random subsample of the observation points as validation basis. Correlation analysis of the spatial data revealed that the distribution and evolution of saline soils are closely related to the dynamics of groundwater: the aggravation of soil salinization is associated with a rising groundwater table and increasing TDS. Insufficient recharge of the groundwater with fresh surface water due to reduced Yellow River discharge and subsequent seawater intrusion are therefore serious environmental problems in the Yellow River Delta ecosystem. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

区域土壤水盐空间分布信息的BP神经网络模型研究

针对黄河下游三角洲盐渍区土壤水盐动态的复杂性和空间的变异性,将人工神经网络引入土壤水盐信息的模拟和预测中,探讨了3层网络结构下隐含层神经元数对网络训练和预测的影响,建立了0～20cm表土层水盐含量及其空间分布的BP神经网络模型。结果表明:研究区域表土层水盐与土壤容重和地下水性质间均具极显著的关联性,表土层盐分BP网络的输入因子以经、纬度坐标、土壤容重、地下水埋深和矿化度5个变量为宜,含水量则为经、纬度坐标、土壤容重和地下水埋深4个变量;隐含层神经元数过多会导致"过拟合",当表层土壤盐分和含水量BP网络的拓扑结构分别为5:8:1和4:6:1时,其预测精度最高;表土层水盐BP神经网络模拟值与观测值得到的分布图表现出相似的空间格局,BP神经网络模型有效地模拟了表土层水盐含量及其空间分布特征。该研究为黄河三角洲地区土壤盐渍化的发生、发展及演变规律分析提供理论基础,并为盐渍土地的水盐调控与科学管理提供决策依据。     

黄河下游三角洲盐渍区表层土壤积盐影响因子及其强度分析

采用通径分析方法研究了黄河下游三角洲盐渍区表层土壤(0～10cm)积盐的影响因子及其强度的主次关系,结果表明:表土积盐过程受到盐源分布、盐分离子化学特征、土壤理化性质、地下水状况以及区域性气候条件的综合影响;旱季条件下研究区土壤盐渍化程度较高且盐分表聚性明显;土壤盐源分布对表土层积盐的影响强度最大,其次是盐分离子组成化学特征,表土层理化属性和地下水状况主要通过其它因素对表土层积盐产生间接影响;反映盐源分布的亚表土层(10～20cm)盐分和反映土壤盐分离子化学组成特征的钠吸附比SAR、氯硫比Cl-/SO42-是表土层积盐的主要控制因素。该研究结果为黄河三角洲地区盐渍土地的科学管理与改良利用提供参考依据。     

垦殖与自然条件下黄河三角洲土壤盐分的时空演化特征研究

为探究人为垦殖与自然条件下黄河三角洲土壤盐分的时空演化特征,实现黄河三角洲后备土地资源的高效开发,保障生态和环境安全,利用空间变换推演时间演替,沿黄河入海方向,自利津县北宋镇至黄河三角洲保护区内黄河入海口布设采样带,研究当地典型作物(小麦、棉花、水稻)和自然条件下土壤盐分的时空演化特性,随机选取28个主采样区,采集140个样点,每个样点以20cm为1个土层,测定0—100cm土层土壤含盐量。研究表明:整个研究区域0—20cm土壤平均含盐量为3.58g/kg,显著高于60—100cm土层(p0.05),属于中度盐化土,空间表现为强变异性(CV=131%),随着土层深度的增加,不同土地利用类型间盐分空间变异减小;土壤盐分剖面的空间分布特征体现了人为垦殖和自然条件的协同影响,表聚型盐分剖面主要分布在采样带的近海端(1972年后冲积区域中此类剖面占83.3%),作物以低产棉田和自然植被为主,85.7%的自然植被和45.5%棉花为表聚型,平均型主要分布在采样带的中部及内陆区域,1855年之前及1855—1972年间的冲积区域中此类剖面各占40.0%,作物主要以水稻、小麦和滩涂为主;底聚型主要分布在采样带的内陆地区,1855年之前的区域中此类剖面占31.3%,主要以农作田为主,棉花、小麦、水稻均衡分布;人为垦殖管理、植被类型等随机因素是导致0—80cm土层土壤含盐量变异的主要原因,随着土层深度的增加,随机因素影响减弱,地形、地下水位等结构性因素影响增强;基于盐分的空间分布,绘制农作物布局区划图,可为黄河三角洲地区盐渍土资源合理开发利用提供参考。该研究揭示了垦殖与自然条件下土壤盐分时空演化特征,自滩涂至内陆,土壤盐分剖面由表聚型向底聚型过渡,人为垦殖在一定程度上可以降低土壤的盐渍化程度,但人为垦殖与土壤盐渍化之间互为因果、相互推进。