基于指示克里格的青铜峡灌区土壤盐渍化风险与潜水埋深和矿化度关系研究

为探究青铜峡灌区土壤盐渍化风险及其与潜水位埋深和矿化度关系,综合运用GIS和非参数地质统计学的指示克立格法,研究了2018、2019两年4月份春灌前0～20、20～40和40～60 cm深度土壤全盐量,潜水位埋深、潜水矿化度空间变异性,并分析满足一定阈值条件的概率分布图及其相互关系。结果表明：(1)青铜峡灌区土壤全盐量、潜水位埋深、潜水矿化度的变异系数均大于1,都属于强变异;频率分布呈现明显的“高顶”现象。(2)青铜峡灌区不同深度不同阈值土壤全盐量的指示半方差函数符合球状模型、指数模型、高斯模型等不同类型。潜水位埋深的指示半方差函数符合指数模型。潜水矿化度阈值为1.0和2.0 g/L时指示半方差函数符合指数模型,阈值为2.5和3.0 g/L时指示半方差函数符合高斯模型。不同阈值条件下的土壤全盐量和潜水位埋深呈中等～较强的空间自相关,潜水矿化度表现出较强的空间自相关。(3)青铜峡灌区0～20 cm深度土壤发生轻度、中度、重度盐化和盐土化的高概率区占灌区总面积的92.38%、73.71%、51.83%、24.61%;20～40 cm深度比例为92.15%、50.21%、6.87%、0.53...     

干旱区灌排条件下田间土壤盐分动

根据干旱地区实测的田间土壤含盐量、地下水埋深和矿化度以及灌溉量，分析了土壤盐分的时间动态变化及空间分布特征，确定了土壤盐分与地下水矿化度的线性正相关关系，建立了土壤盐分与地下水埋深和矿化度的统计模型。     

基于CAR-SVM模型的季节性冻融区地下水埋深预测

准确预测地下水埋深是灌区水资源管理的重要依据.考虑到地下水埋深在时间序列上呈现滞后性和非线性,耦合了多变量时间序列CAR与支持向量机SVM,构建了CAR-SVM地下水埋深预测模型.为了提高模型在冻融期的模拟效果,构建了季节性冻融灌区地下水埋深拟合模型--CAR-SVM(T-TF)模型.模拟结果显示,只考虑冻融期气温的CAR-SVM(T-TF)模型优于考虑全年气温的CAR-SVM(T)模型及不考虑气温的CAR-SVM模型.CAR-SVM(T-TF)模型在全灌区地下水埋深的模拟结果:在验证期模型决定系数R^{2为0.954,冻融期R2为0.973;RMSE均小于0.090 m,模型精度较高.将全灌区得到的3阶CAR-SVM(T-TF)模型结构用于灌区内5个灌域地下水埋深模拟,模型在各灌域均有较好的适用性.}     

灌区渠系引水量及气象因素变化对地下水埋深的研究

为了研究渠系引水量以及气象因素与地下水埋深之间的联系,以河套灌区为研究对象,通过描述性统计分析方法,建立起引水量———地下水埋深、水面蒸发量———地下水埋深关系图。结果表明：在生育期内（4月-11月）,引水量、蒸发量与地下水埋深的区域整体变化趋势较好,相关性显著。因此,充分研究出引水量、水面蒸发量对地下水埋深的关系,将对于灌区地下水的合理开采与配置以及灌区全面实施节水改造工程具有重要的意义。     

河套灌区耕地土壤性质与作物产量空间分布特征之间的关系北大核心CSCD

【Objective】Crop yield is inherently influenced by soil properties. This paper analyzes the spatial distribution of soil properties in Hetao Irrigation District(HID) and its relationship with crop yields, from which we propose how to optimize irrigation and fertilization to improve soil quality and crop yield in the district.【Method】The analysis was based on experimental data. The spatial distribution of soil physicochemical properties and crop yields in the district were analyzed using the classical statistics and geostatistics. Their correlations were used to help improve irrigation and fertilization.【Results】①We found prominent issues such as high salinization, increased soil bulk density, and reduced crop yields, in the district. Notably, organic matter and nitrogen levels are relatively low, while available phosphorus is adequate and available potassium is abundant. Soil salinity showed considerable spatial variability, whereas organic matter, total nitrogen, available phosphorus, potassium, and crop yield coefficients showed moderate spatial fluctuations. Bulk density and soil pH, on the other hand, demonstrated only minor spatial variation. Bulk density and soil pH showed weak spatial variation. ②Spatially, soil salinity was pronounced in the central region, decreasing towards the periphery. Crop yield coefficients declined from the southwest to the Northeast. Organic matter content increased from the West to the East. Soil bulk density, pH, total nitrogen and available phosphorus were the highest in the central region and the least in the East and the West. Low available potassium content was in the southeast corner, with other areas featuring medium to high levels. ③Soil salinity was the main constraint to crop yields. ④Nitrogen and organic fertilization should be increased to improve soil fertility and crop yields. Specially, we recommend applying 225 kg/hm2 of urea and 3 393.7 kg/hm2 of organic fertilizer for heavily salinized and saline regions, 295.4 kg/hm2 of urea and 3 332.8 kg/hm2 of organic fertilizer for moderately salinized regions, and 365.1 kg/hm2 of urea and 1 280.9 kg/hm2 of organic fertilizer for slightly salinized and non-saline regions. In addition, drainage systems in the Northwest, South, and Southeast of the district should be improved to facilitate salt leaching.【Conclusion】The findings outlined in this paper establish a fundamental reference for enhancing soil salinity control and drainage management, as well as optimizing fertilization and irrigation to maintain and bolster crop yields in the Hetao Irrigation District. © 2023 Journal of Irrigation and Drainage. All rights reserved.     

基于遥感的节水改造下河套灌区土壤盐渍化演变分析

为探究节水改造工程对灌区土壤盐渍化的影响,以河套灌区永济灌域为例,将节水改造工程实施阶段分成4个时期,基于遥感技术对各时期的土地利用类型和不同土层深度的土壤盐分进行解译,从土壤盐分的空间分布状态、土壤盐分指标（总储盐量及单位储盐量）的时间演变等方面分析不同节水改造时期土壤盐渍化的时空演变规律,并从点尺度和区域尺度综合分析土壤盐渍化对地下水的响应,同时结合灌区灌溉、排水等因素分析土壤盐渍化的演变机制。结果表明：随着节水改造工程的实施,土壤盐渍化程度南低北高的空间分布状态逐渐明显,盐渍化等级最高的区域均为盐荒地,2005—2010年土壤盐渍化程度增加,主要表现为春季、秋季0~40cm的重度盐化土（主要盐渍化等级）所占比例相比2000年分别平均增加106.98%~806.38%和44.26%~190.60%,2010—2015年土壤盐渍化程度逐渐减轻,主要盐渍化等级向等级小的方向转移,2015—2021年,土壤盐渍化程度减轻程度较为明显,主要表现为春季0~20cm中度、重度盐化土所占比例之和（主要盐渍化等级）相比2005—2010年平均下降9.15%,春季20~40cm、秋季0~20cm和20~40cm土层轻度、中度盐化土所占比例之和（主要盐渍化等级）分别增加15.02%、-2.62%和6.26%;随着节水改造工程的进行,春、秋两季0~40cm土层储盐量均呈先增后减的趋势,2010年达到最大值,其中0~20cm春、秋两季总储盐量分别为1.489×106t和1.396×106t,至2021年,春、秋两季平均总储盐量仍大于2000年;不同时期土壤含盐量与地下水埋深满足对数关系,春季、秋季土壤含盐量与地下水埋深的决定系数R2分别为0.744和0.672,春、秋两季轻度盐化土、中度盐化土、重度盐化土和盐土的地下水埋深平均值分别为2.351、2.144、1.953、1.752m,秋季地下水埋深平均值相比春季分别降低7.85%、8.27%、12.16%和9.88%。     

新疆阿瓦提灌区土壤盐渍化状况的

采用主成分分析方法对阿瓦提灌区土壤盐渍化状况进行了研究，结果表明，该地属于中重度硫酸盐盐渍地，0～30cm耕作层含盐量在0.5%-4%之间，在灌区内部土壤盐分存在多次积盐和脱盐过程，耕作层第一、二主成分显著，累计贡献率高达90%，第一主成分综合反映灌区内土壤盐渍化程度，第二、第三主成分联合反映了土壤的碱性特征。     

基于GIS的地下水矿化度分布特征研究

以德州市武城县为研究区,采用3S技术,布设采样点,于2011年进行两次野外采样,基于室内试验得到地下水矿化度数据,并结合1972年地下水矿化度数据,利用ArcGIS软件进行反距离加权空间插值处理,分析了该地区地下水矿化度时空变化特征。研究结果表明：研究区地下水矿化度空间变异趋势明显,数值为自东南区域的>1～2g/L逐渐增加到西北区域的>4～5g/L。地下水矿化度年内季相变化显著,春季矿化度均值为2.628g/L,冬季为1.748g/L。地下水矿化度较之1972年总体呈现下降趋势,平均降幅为1.52g/L。该结果对研究区盐渍化土壤的水盐调控及地下水资源合理开发利用具有重要意义。     

地下水埋深与土壤含水率对应关系和最优灌溉模式的试验研究

节水高产的浅湿灌溉技术较适合苏南太湖地区的水稻生产。试验选用苏南太湖地区水稻土中有代表性的粘土和重壤土作试验载体,系统地探讨了浅湿灌溉对水稻生理、生态及稻田生态环境的影响,水稻平均比浅水勤灌增产６．１％。经对降水利用率、稻田耗水量、灌水量测定,浅湿灌溉比浅水勤灌分别增加１４．６％和减少１９．２％和３０％,收到了节水高产的效果。对地下水埋深和土壤含水率对应关系的测定,得出,稻田落干时地下水埋深以３０ｃｍ为宜（烤田期除外）。在此范围内,地下水埋深每下降１０ｃｍ,土壤含水率下降１％～５％。据此大田试验,得出了水稻撮优灌溉模式。     

地下水埋深与土壤含水率对应关系和最优灌溉模式的试验研究

节水高产的浅湿灌溉技术较适合南太湖地区的水稻生产。试验选用苏南太湖地区水稻土中有代表性的粘土和重壤土作试验载体 ,系统地探讨了浅湿灌溉对水稻生理、生态及稻田生态环境的影响 ,水稻平均比浅水勤灌增产 6.1 %。经对降水利用率、稻田耗水量、灌水量测定 ,浅湿灌溉比浅水勤灌分别增加 1 4 .6%和减少 1 9.2 %和 30 % ,收到了节水高产的效果。对地下水埋深和土壤含水率对应关系的测定 ,得出 ,稻田落干时地下水埋深以 30 cm为宜 (烤田期除外 )。在此范围内 ,地下水埋深每下降 1 0 cm,土壤含水率下降 1 %～ 5%。据此大田试验 ,得出了水稻的最优灌溉模式     

基于多元指示克立格方法的土壤盐分空间分布评价

以内蒙古河套灌区农田为例,分别运用单元指示克立格和多元指示克立格对河套灌区中游约0.8万hm2农田0~20 cm、20~40 cm深度内的土壤盐分的空间变异性进行了评价,并绘制了基于设定阈值土壤电导率概率分布图。结果表明:各层土壤盐分均不符合正态分布且存在特异值,但采用指示克立格方法可以获得较为稳健的变异函数;受结构性因素影响,各层土壤盐分的指示半方差均表现为强空间自相关性。依据综合概率分布图对土地资源利用的风险性进行了评价,对评价区域土地资源质量的决策管理提供了指导。     

土壤盐分空间异质性的指示克里格阈值研究

阈值的合理选择是应用指示克里格法(Indicator Kriging,简写IK)进行风险评价的关键。以禹城市0～20 cm耕层土壤盐分空间变异性为例,利用GIS和GS+探讨了不同土壤盐分阈值下,盐分的空间结构、预测精度(均方根误差,RMSE)和预测风险的变化规律。结果表明,①随着阈值的增加,盐分的空间异质性受随机因素的...     

基于地统计学的土壤重金属分布与污染风险评价

在野外调查取样和室内分析获得大量土壤重金属含量数据和空间数据的基础上,利用经典统计学和普通克里格法(OK)对采样区域土壤重金属含量的空间变异性进行了分析,并利用指示克里格法(IK)和多变量指示克里格法(MVIK)绘制了各项重金属元素污染风险和土壤污染综合风险概率图。结果表明:岩溶地貌区土壤重金属As、Cd、Cr、Cu、Pb、Hg、Ni和Zn的含量显著高于非岩溶地貌区,各项重金属元素之间具有显著的相关性,说明它们存在很大的同源性和复合关系;受岩性、成土母质等内在因素的影响,各项重金属元素(除Cu元素外)都具有强烈的空间变异性,重金属元素含量高值主要分布在东南部和北部的岩溶地貌区,低值主要分布在西南部的非岩溶地貌区;采样区域存在As、Cd、Cu、Hg、Ni和Zn等重金属污染风险,其风险概率分别为0.326、0.805、0.185、0.192、0.267和0.270,土壤重金属污染综合风险概率为0.335。     

克里雅绿洲地下水埋深时空变化对土壤盐分分布的影响

利用实测和室内试验获得的数据,采用经典统计学和地质统计学方法,结合 GIS 技术,分析了新疆克里雅绿洲地下水埋深时空变化对土壤盐分分布的影响。研究结果表明：克里雅绿洲春、夏、秋3个季节地下水埋深和土壤EC值预测精度误差均为10%左右;夏天地下水埋深最大,为13.1 m,春天最小,一年内埋深波动可达6 m;地下水埋深大致形成了南深北浅的空间分布特征;春季土壤EC值连续性相对差,夏季0~10 cm土壤EC值相对高而且连续性最好,土壤盐分最高值出现在绿洲中北部：土壤盐分受地下水埋深影响显著,地下水埋深从东南部到北部呈减小趋势,土壤盐分随地下水埋深的减小而增加。因此,应采取适合克里雅绿洲水资源状况的管理措施,控制地下水埋深,防止土壤盐渍化的进一步加剧。     

莱州湾南岸浅层地下水咸化特征及其指示意义

莱州湾南岸属黄河三角洲高效生态经济区与山东半岛蓝色经济区重叠区域,区位优势显著。地下水咸化的发生和发展对该区工农业生产和居民饮水安全构成了威胁。因此,全面了解该区地下水咸化现状,掌握其主要影响因素显得尤为重要。通过野外调查和水样采集测试,应用层次分析法(AHP)选取总溶解固体(TDS)、Cl^-、钠吸附比(SAR)、潜在盐度、NO3^-和SO4^2-等6项指标进行综合评价,并对比分析识别了咸化的主要原因。结果表明:地下水咸化程度呈现北强南弱的特征,咸化面积呈现中部-东部大、西部小的趋势;目前地下水咸化程度较重,咸化面积达3132.13km^2,占研究区面积的70.17%;该区地下水咸化的主要致因是海(咸)水入侵,地下水咸化分区与地层沉积相特征具有很好的响应关系。     

河套灌区典型区土壤水-地下水动态与转化关系研究

为确定限制引水背景下河套灌区土壤水-地下水动态及其转化关系,为优化农田水管理策略提供理论依据,选取河套灌区典型斗渠区域,基于2年土壤水、地下水的监测数据,分析在不同作物种植区、不同灌溉期的农田土壤水、地下水的动态变化规律。运用水量平衡法对地下水浅埋区农田土壤水与地下水的转化关系进行定量研究,结果表明：生育期内农田土壤水分变化属于“灌溉降水入渗补充-腾发消耗型”;受灌溉影响,不同时期地下水埋深动态具有显著的灌溉型特征,土壤水渗漏补给地下水明显抬升地下水位,地下水排水和潜水蒸发又降低地下水位;在作物生育期内,土壤水与地下水进行双向补给,且不同时期具有不同的转化特征;研究区2年生育期内灌溉降水补给土壤水分别为544.56mm和541.85mm,平均腾发量为465.5mm和434.8mm,土壤储水量减少61.96mm和63.1mm,土壤水补给地下水为207.73mm和236.94mm。研究可为当地及相近地区农业节水灌溉提供科学依据。     

河套灌区土壤质地克里金插值与平滑效应校正

土壤质地的空间分布对指导土壤改良、灌溉排水管理及水土资源合理利用等具有重要意义,而克里金插值方法尽管应用广泛,但往往会产生平滑效应,即高值低估和低值高估。本研究针对河套灌区土壤颗粒组成,使用不同的对数比转换方法处理其成分数据特性,通过普通克里金法对转换后的数据进行空间插值,同时基于邻近点特征构建插值点残差估算的误差反向传播(BP)神经网络(BPNN)模型,并对插值结果的平滑性进行分析评估和校正探究。河套灌区的应用结果表明,不同对数比转换方法对克里金插值的平滑效应作用程度不同,其中等距对数比转换(ILR)的改善效果最显著,与直接使用普通克里金插值相比,黏粒、粉粒和砂粒的极差平滑率分别减小5.8%、33.8%和45.6%,标准差平滑率分别减小38.6%、53.9%和60.2%。进一步使用BPNN模型校正后的土壤颗粒组分插值平滑性显著降低,其中极差平滑率降为0,标准差平滑率仅为0.03～0.07;同时插值误差有一定减小,其中黏粒、粉粒和砂粒的均方根误差分别减小19.8%、21.0%和14.6%。本研究提出的基于对数比转换(ILR)和误差反向传播(BP)神经网络模型联合处理方法(ILR-BP)...