基于电磁感应的典型干旱区土壤盐分空间异质性

为研究干旱区土壤盐分空间异质性,指导农业生产实践,运用大地电导率仪（EM38、EM31）对研究区域进行移动式磁感调查,获取表观电导率（ECa）。同时,通过27个校准点的采样和ECa测量,建立土壤盐分的电磁感应解译模型。干旱区土壤盐分质量分数与EM38、EM31水平模式读数（H38、H31）显示出良好的相关性（R=0.935）,可以利用ECa结合GIS和地统计学知识研究土壤盐分的空间分布。采用两种方法进行研究：一种是先利用解译模型获取磁感调查点的土壤盐分质量分数,然后进行地统计分析研究其空间分布;另一种是先利用地统计分析研究H38和H31的空间分布,然后利用解译模型通过栅格运算计算盐分质量分数,精度检验显示前者预测值与实测值之间的相关性更好（R2, 0.888＞0.873）;标准差较低（std. 0.414＜0.426）,具有更高的预测精度。研究结果表明,基于电磁感应研究干旱区土壤盐分空间异质性是切实可行的,这对于土壤盐渍化的快速诊断,指导农业生产和促进精准农业的发展具有重要的意义。     

典型干旱区土壤盐分空间异质性对比研究

研究目的在于采用不同方法研究典型干旱区土壤盐分空间分布,并对比预测精度。研究方法:通过对研究区域进行移动式磁感调查,获取大地表观电导率信息,经校正解译成土壤盐分信息,拟合最优半方差函数,分别利用克里格插值、条件模拟、径向基函数法以及栅格运算方法对土壤盐分空间分布进行预测。研究结果表明:比较四种方法预测精度,条件模拟和克里格插值具有良好的预测精度,径向基函数法和栅格运算方法误差较大。研究结论:通过对研究区域移动式磁感调查,结合条件模拟或克里格插值方法,可以快速而又比较准确的预测土壤盐分空间分布。     

浙江温岭海涂围垦区土壤盐分空间异质性分析

运用经典统计学和地统计学相结合的方法,研究浙江温岭海涂围垦区在3种取样尺度下(1800 m×800 m、600 m×420 m和300 m×300 m)土壤盐分的空间变异性。结果表明:3种取样尺度下土壤盐分服从对数正态分布,属中等变异强度;半方差函数模型均符合指数模型,具有强的空间自相关性。Moran′sⅠ系数表明小尺度(S)下土壤盐分的空间相关性较弱,而中(M)和大尺度(L)下则较高。Kriging插值与相关性分析能直观的表现研究区内土壤盐分含量的空间分布状况和变化情况。通过海涂围垦区3种取样尺度下的空间异质性的分析,揭示出土壤盐分的空间变化规律,为围垦区盐渍化分区管理与改良利用提供了理论基础和实践依据。     

基于电磁感应的不同膜灌模式下棉田土壤盐分分布研究

选择“1 膜1 管4 行”(114 模式)、“1 膜2 管4 行”(124 模式)以及覆膜漫灌3 种不同膜灌模式下典型棉田地块点位, 同时测定膜上宽行(W)、膜上窄行(N)以及膜间(I)3 个位置不同离地高度的大地表观电导率(EC_a), 建立不同土层深度盐分含量解译模型, 研究不同膜灌方式下盐分的垂直和水平分布特征。研究结果表明: 水平方向上, 0~10 cm土层, 114 模式下膜上窄行盐分含量高于宽行, 124 模式下膜上窄行盐分含量低于宽行,漫灌模式下膜上宽行和窄行盐分含量差异不大; 垂直方向上, 3 种模式下盐分均呈现一定的表聚趋势, 盐分最大值出现在10~20 cm 土层, 80 cm 以下土层土壤盐分含量趋于稳定。基于电磁感应建立的土壤剖面盐分解译模型具有良好精度, 方便快捷, 可实现不同膜灌方式下棉田土壤盐分分布的快速预测, 对指导农业生产具有重要意义。     

田块尺度下冻融前后土壤剖面盐分空间变异性研究

为明确冻融过程对土壤盐分分布的影响,通过野外采样、室内分析的方法对比分析了奇台县农田冻融前、后土壤含盐量的空间变异性。结果表明：（1）冻融前,表层（0-20 cm）土壤含盐量（0.11%）最低,且基本随着土层深度的增加土壤含盐量逐渐增大。而土壤盐分空间分布的复杂性基本随着土层深度的增加逐渐减小。（2）冻融后,表层（0-20 cm）含盐量（0.14%）变为最高。春季积盐现象明显（主要发生在60 cm深度以上）,但尤以表层最为严重（积盐率达30.0%）。模拟秋季灌溉洗盐效果显著,剖面平均（100 cm深度以上）含盐量减少率为8.16%。而且洗盐深度大于100cm。另外,各层土壤含盐量的变异性（中等变异性）未变,但变异系数增大（除40-60cm深度外）。剖面上部土壤盐分的理论模型由指数模型为主均变为高斯模型,且变程增大明显;而底部由高斯模型转为球状模型,且变程变化不大。     

新疆克里雅绿洲土壤盐分、pH和盐基离子空间异质性分析

以克里雅绿洲盐渍化土壤为研究对象,以野外调查与实地数据为基础,采用空间自相关分析与径向基函数插值法,定量分析了克里雅绿洲土壤的含盐量、pH及盐基离子的空间异质特征。结果表明:绿洲盐渍土表聚性强、呈碱性,土壤含盐量从南至北呈现逐渐增大趋势。土壤含盐量、Na~+、Ca(2+)、K~+、Mg2~+、Cl–、SO_4~(2-)均属于强空间变异,HCO_3~–属于中等强度的空间变异,而pH属极弱变异。土壤盐分含量、pH和盐基离子的Moran’s I指数均通过了显著性检验,研究区土壤含盐量、p H与盐基离子在空间上呈现低聚集性。Pearson相关性分析结果显示,土壤盐分含量与Na~+、K~+、Cl~–和SO_4~(2-)含量具有强正相关性(P0.01),与Ca~(2+)和Mg~(2+)含量中等程度正相关(P0.05);土壤pH与土壤含盐量及盐基离子含量极弱相关。该研究结果可为绿洲水资源合理开发与农业可持续发展提供科学依据,同时可作为盐渍土改良和沙漠化防治等环保工作的决策支撑。     

电磁感应仪用于土壤盐分空间变异性的指示克立格分析评价

运用磁感式大地电导率仪EM38及其移动测定系统,结合非参数地质统计学的单元指示克立格方法,对黄河三角洲地区200 hm2典型地块上两个比较关键季节的土壤盐分进行空间变异性的分析,给出了同一区域不同时段土壤盐分满足一定标准的条件概率图。结果表明,土壤表观电导率与盐分呈极显著相关性;各时段土壤表观电导率均呈近似的对数正态分布,且存在特异值;各时段土壤表观电导率的指示半方差均较符合球状套合模型;结构性因素导致秋季时段土壤盐分的空间变异性呈各向同性;随机性因素使春季时段土壤盐分的各向异性增强,尤其在南北、东西方向。由不同季节时段土壤盐分风险概率图看出,研究区土壤盐渍化程度总体较高,旱季条件下土壤盐分的表聚型是导致该现象最主要因素。电磁感应仪与指示克立格方法的结合运用为不同尺度(从农田到区域)上土壤调查与质量评价提供了新的途径,并为农业水土资源的决策管理提供指导。     

基于电磁感应数据棉田土壤盐分剖面时空变异特征研究

针对新疆南疆塔里木河绿洲地区土壤盐渍化发生反复性与南疆水资源日益匮乏等问题,以该地区典型地块为研究对象,运用电磁感应仪快速获取土壤盐渍化信息技术,结合地统计插值对新疆塔里木河绿洲地区土壤盐分剖面类型进行研究,并用表观电导率ECv_(1.5)与ECv_(0.75)比值对研究区土壤盐分剖面进行分级并对土壤盐分剖面类型空间分布进行探讨。结果表明,不同时期ECv_(0.75)数据在空间分布上均表现为强变异强度,棉花整个生育期,土壤盐分呈现累积状态。不同时期ECv_(1.5)与ECv_(0.75)比值半方差函数均符合指数模型,土壤盐分剖面空间自相关性从棉花播种前由随机性因素作用类型过渡到棉花花铃期的随机性与结构性共同作用类型,再转变为棉花收获后土壤盐分剖面由随机性因素作用类型。不同时期土壤盐分剖面类型空间分布图表明,土壤盐分剖面类型呈现底聚型-表聚型-底聚型状态分布。土壤质地、微地形、温度、地下水埋藏深度是造成土壤盐分剖面类型分布格局最直接的因素。该研究结果对灌溉制度的科学制定具有一定的指导作用。     

干旱区三种典型地貌下电磁感应式土壤盐分协同解译模型

为明确不同地貌类型下土壤理化性质对电磁感应式表观电导率测量精度的影响,该研究以新疆玛纳斯河流域3种典型地貌类型(冲积洪积扇缘、冲积平原、干三角洲)为研究对象,运用电磁感应仪EM38结合土壤采样室内测定方法,分析土壤剖面(100 cm)每20 cm土层的土壤性质对不同高度(130、110、90、70、50 cm)所测表观...     

古尔班通古特沙漠土壤化学性质空间异质性的尺度特征

从根际(10-3m~10-2m)、个体(10-1m~100m)、种群(100m~101m)、地貌(101m~102m)和区域(103m~104m)五个作用因子所在的尺度对古尔班通古特沙漠土壤的pH、电导率、有机质、全氮、速效氮、全磷和速效磷的空间异质性进行了研究,结果表明,土壤pH在各尺度异质性的大小顺序为:个体>种群>地貌>区域>根际,说明引起土壤pH变化的主要因子是植物个体和种群,而地貌状况、气候及水文对于土壤pH的影响不大,根际对土壤pH的影响最小。土壤电导率在各尺度异质性的大小顺序为:个体>区域>种群>地貌>根际,说明植物个体对于改变土壤盐分含量起主导作用,地貌状况和根际对土壤盐分状况的影响很小。土壤有机质、全氮、速效氮和速效磷的空间异质性均在个体尺度上最大,地貌尺度上次之,而种群尺度上最小,说明植物个体对于土壤养分的空间异质性起主导作用,地貌对这些养分的异质性作用也是不容忽视的,而植物种群对土壤养分的异质性最小。土壤全磷的异质性则在地貌尺度最大,个体尺度次之,根际尺度最小,说明地貌特征是影响土壤全磷含量的主要因子,其次是植物个体,而根际对于土壤全磷的影响很小。     

基于电磁感应技术的棉田土壤电导率时空异质性研究

土壤剖面盐分的分布位置和含量的三维可视化研究,对干旱区盐渍化土壤定额灌溉具有重要意义。通过采集4个不同时期的土壤表观电导率数据和同步采集的土壤剖面样品的室内测定电导率数据,利用多元线性回归方法构建了土壤剖面不同土层实测电导率与表观电导率之间的反演模型,采用三维反距离权重插值法（3D-IDW）实现了土壤盐分的三维可视化,在此基础上研究了新疆干旱区膜下滴灌棉田土壤剖面盐分的时空变化。结果表明：表观电导率与实测电导率之间具有较好的相关性,基于表观电导率数据构建的实测电导率反演模型的决定系数（R2）在0.82～0.99之间;基于3D-IDW的三维可视化技术可高精度地展示出盐分在土壤剖面中的分布位置和含量,不同时期土壤电导率交叉验证的R2均大于0.75;土壤电导率的三维数据统计结果表明,由于灌溉、覆膜和揭膜活动等人为因素和气温、蒸发作用、地下水水位等自然因素的作用,不同时期土壤剖面盐分的分布特征和含量均存在较大的差异,3月份土壤剖面盐分分布类型为均匀型,0～100 cm土壤剖面的电导率范围为0.78～0.88 dS·m–1,6、7和10月份为表聚型,6月和10月份的盐分主要集中分布于0～20 c...     

于田绿洲典型区域土壤盐分空间分异规律研究

应用地统计学方法对于田绿洲典型区域土壤盐分空间分异规律进行了研究。结果表明,于田绿洲土壤盐渍化严重并表现出表聚现象。由于人类活动干扰,表层土壤盐分变幅最大;0—5cm土层土壤盐分表现出强烈的空间相关性,5—30cm土层次之,30—70cm土层土壤盐分的空间相关性很弱。水平方向上,0—30cm土层中土壤盐分从东向西先增大,后减小,再增大,再减小;30—70cm土层中土壤盐分从东向西逐渐减小;研究区南北两侧土壤盐分含量高,中部盐分含量低。垂直方向上,盐碱地和高、中密度草地土壤盐分含量较高,呈现出自上而下逐渐减小的分布趋势。其中盐碱地土壤盐分含量最高,高密度草地土壤盐分的垂直变化幅度大于中密度草地,低密度草地和农田土壤盐分含量较低,且垂直变化不大。不同地形和土地利用带来的土壤水分运动差异,是绿洲土壤盐分空间分异的主导因素。     

基于磁感式大地电导率仪的土壤盐分解译模型

以新疆伊犁地区盐渍土为研究对象,通过分层采样测定土壤盐分含量,采用EM38和EM31两种磁感式大地电导率仪测定土壤表观电导率,分析不同土壤层次盐分与土壤表观电导率的相关性,应用逐步回归方法构建土壤盐分解译模型,并进行了模型精度验证。研究表明:土壤盐分含量与土壤表观电导率之间呈显著线性相关,构建的土壤盐分解译模型具有良好的精度。本研究将为精确解译伊犁地区土壤盐渍化特征提供重要的方法支撑。     

东北典型黑土区坡面土壤速效磷空间分布规律

土壤速效磷是反映土壤供磷水平的重要指标,也是磷环境风险评价的重要参数,研究其空间分布规律可为农田合理施肥和生态环境治理提供依据。研究利用多条典型样带系统地揭示了典型黑土区0—60cm剖面土壤速效磷水平和垂直方向分布规律。结果表明:研究区土壤速效磷(Olsen-P)含量为0.57~50.01mg/kg,耕层(0—20cm)速效磷为10~40mg/kg,位于充足水平以上。垂直方向上,土壤速效磷从表土层0—20cm处向深土层50—60cm处减小。施肥降低了表土层速效磷的变异程度,侵蚀和沉积增加了深土层的变异程度(20—50cm)。水平方向上,土壤速效磷总体沿坡向向下呈下降趋势,侵蚀和沉积同时降低了坡背和坡底土壤速效磷的含量。     

基于电磁感式大地电导率仪的南疆干旱区土壤电导率反演研究

土壤盐渍化是南疆农业和生态环境可持续发展的主要障碍因素。本文以南疆阿拉尔地区不同程度盐渍化土壤区域为研究对象,分析不同程度盐渍化及不同土壤水分含量区域土壤电导率电磁感应反演模型的差异,旨在为电磁感应技术应用于区域尺度土壤盐渍化监测提供有效的参考和借鉴。通过EM38-MK2电磁感应仪采集3个不同程度盐渍化土壤的电磁感应数据并同步采集土壤剖面样品,采用局部建模和全局建模的思路构建了土壤电导率的电磁感应反演模型。结果表明,土壤电导率电磁感应的线性模型、指数模型、对数模型和乘幂4种模型中,线性模型的精度最高。基于表观电导率数据所构建的土壤电导率局部模型精度优于全局模型,0～20、20～40、40～60 cm等不同深度土层局部模型的R2在0.78～0.89之间,全局模型则在0.70～0.80之间。土壤含水率对电导率电磁感应反演模型精度有明显影响,当土壤含水量小于10%时,土壤电导率电磁感应模型的R2为0.73,10%～20%时为0.85,大于20%为0.86。研究结果为同类地区土壤盐渍化的电磁感应监测提供了良好的借鉴。     

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。     

典型干旱区绿洲春季土壤盐分空间分布特征分析

干旱区绿洲春季土壤盐渍化问题十分严重。以新疆第二师31团灌区为例,在GIS技术的支持下,运用经典统计学和地统计学方法,对春季灌区内不同深度土层的盐渍化特征与空间分布格局进行分析,探讨了这一地区土壤盐渍化规律,为当地农业生产和土壤改良提供了理论依据。结果显示:春季灌区内土壤pH值范围在8.01～8.32,总体呈碱性;土壤盐分呈表聚型,盐分阳离子以K⁺和Na⁺为主,阴离子在耕地土壤以SO₄^2-、在非耕地土壤以Cl^-为主;盐分类型耕地以氯化物-硫酸盐型为主,非耕地以硫酸盐-氯化物型为主。不同深度土层土壤盐分含量在水平方向均具有较强的变异性且大多具良好的空间相关性;其中,40～60 cm土层土壤盐分含量空间相关性强烈,0～20 cm、20～40 cm、80～100 cm土层空间相关性中等。在垂直方向上,0～20 cm、40～60 cm土层土壤盐分含量较高,在1.59～8.91 g kg^-1之间;20～40 cm、80～100 cm土层盐分含量相对较低,在2.44～...     

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。