博斯腾湖湖滨绿洲土壤表层含盐量高光谱估算模型

以博斯腾湖湖滨绿洲为研究区,对土壤高光谱反射率R进行数学光谱变换,并计算其差值型、比值型、归一化型3种盐分指数,通过显著性检验优选特征波段,结合土壤表层盐分实验数据,构建基于地理加权回归模型的土壤表层盐分含量估算模型。研究结果表明:1)土壤表层盐分含量平均值为7.535 g·kg^-1,其光谱变换建模选取的特征波段集中在466~482、1669~1728、1979~2371 nm,其中对数倒数的一阶微分(1/lg R)′相关性较好,相关系数绝对值为0.672;2)构建3种盐分指数优选的特征波段集中在1700~1728、1992~2014、2375~2405 nm,建立的模型决定系数均大于0.870,光谱反射率R的决定系数仅为0.621;3)差值型盐分指数优选特征波段建立的地理加权回归模型为最优模型,建模集与检验集的决定系数R2分别为0.934和0.915,RMSE分别为1.186和0.917。     

利用高光谱估算博斯腾湖西岸湖滨绿洲土壤有机质含量

以新疆博斯腾湖西岸湖滨绿洲为研究区,利用实测的土壤有机质含量与高光谱数据,通过多元逐步回归与偏最小二乘回归法分别构建反演土壤有机质含量估算模型.结果表明:(1)研究区土壤有机质含量变化范围为5.09～44.00 g·kg-1,均值为16.87 g·kg-1,变异系数为44.69％,呈中等变异;土壤有机质含量与土壤光谱反...     

基于RS/GIS的博斯腾湖湖滨绿洲土壤盐渍化敏感性研究

土壤盐渍化敏感性评价可以评估可能发生的土壤盐渍化的类型、范围和程度。以博斯腾湖湖滨绿洲为研究区,以2010年ALOS遥感影像为基本数据源,结合野外调查和样品分析,采用监督分类法和试验数据统计分析方法,依据土壤盐渍化敏感性指数公式,计算不同土地利用类型的土壤盐渍化敏感性指数。研究结果表明:轻度、中度和重度盐渍地主要分布于博斯腾湖周边的湿地边缘和未利用地,总面积为643.26km2,占研究区总面积的24.68%;未利用地土壤盐渍化敏感性指数为0.25,属于重度敏感区;耕地和沙地的土壤盐渍化敏感性指数为0.15,属于中度敏感区;湿地土壤盐渍化敏感性指数为0.13,属于轻度敏感区;水体土壤盐渍化敏感性为0.03,属于非敏感区。     

基于地理加权回归模型的博斯腾湖湖滨绿洲土壤盐分离子含量高光谱估算

以博斯腾湖湖滨绿洲为研究区,分析HCO_3~–、Cl~–、SO_4~(2–)、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~++K~+等主要土壤盐分离子含量与土壤高光谱反射率的分数阶微分光谱变换与RSI、DSI、NDSI等二维土壤指数的相关性优选特征波段,构建基于地理加权回归模型的土壤盐分离子含量估算模型。研究结果表明:Na~++K~+的微分变换特征波段集中在468～724 nm与1 182～1 539 nm,二维土壤指数的特征波段集中在1 742～2 395 nm,基于RSI的特征波段优选下地理加权回归模型对Na~++K~+含量的估算效果较好,建模集R~2=0.94,RMSE=0.22,验证集R~2=0.74,RMSE=0.19;SO_4~(2–)含量在1.2阶优选的位于469～636 nm波段估算效果较佳,建模集R~2=0.91,RMSE=0.02,验证集R~2=0.75,RMSE=0.33;Ca~(2+)、Mg~(2+)优选的特征波段主要集中在912～2 340 nm的近红外波段;Cl~–含量在1阶的近红外波段建模效果较好,建模集R~2=0.74,RMSE=0.03,验证集R~2=0.93,RMSE=0.11;含量相对较高的Na~++K~+、SO_4~(2–)、Cl~–的地理加权回归模型精度高于含量较低的Ca~(2+)、Mg~(2+)。     

博斯腾湖湖滨绿洲土壤电导率高光谱估算模型

以博斯腾湖湖滨绿洲为研究区,采用分数阶微分对光谱指数进行波段优化,筛选高光谱数据的特征波段,利用偏最小二乘回归(PLSR)和支持向量机(SVM)构建土壤电导率高光谱数据的估算模型.研究结果表明:(1)分数阶微分的高光谱数据与土壤电导率的相关性:随着分数阶微分阶数的增加,特征波段数呈现逐渐增加的趋势,2阶是特征波段数量最...     

于田绿洲土壤盐分特征分析

于田绿洲土壤盐渍化日趋严重,直接影响当地农业发展和生态环境建设.本文选取于田绿洲中不同土地类型的土壤垂直剖面,对土壤盐分、可溶性离子及其相应地下水各个离子、矿化度进行测定;运用统计特征值、趋势面等方法进行分析.结果表明,于田地区盐渍化程度较为严重,可用耕地较少.农田盐渍化程度远低于其它土地类型区.盐渍化区土壤盐分垂直剖面上表现为漏斗型,表聚现象明显;农田、交错带盐分垂直剖面上表现为上下剖面盐分含量大,中部含量小,表明这片区域排碱能力较好.并且盐渍地相对于农田,含盐量及一些主要离子的空间变异性远远超出农田变异,并且不同土壤的盐分特征明显不同.上述研究为于田绿洲生态环境改善提供了一定的理论基础.     

宁夏引黄灌区盐化土壤盐分特征与相关性分析

选取宁夏典型盐化土壤,研究了土壤盐分、pH和碱化度的垂直分布特征,并对土壤含盐量及各离子组成之间的相关性进行了统计分析.结果表明,研究区主要的盐分离子有SO42-、Cl-、Na+、Ca2+,0～ 40 cm土层试区土壤类型属氯化物-硫酸盐类型;40～100 cm土层,属硫酸盐-氯化物类型.相关性分析表明:0～40 cm土层土壤含盐量与SO42-含量相关性最大,其次是Mg2,40 ～ 100 cm土层土壤含盐量与Cl-和Na+的相关性最大,其次是SO42-,各土层Cl-与Na+均呈相关系数大于0.97的极显著正相关,SO42-在0～40 cm土层与Ca2+的相关性最大,40～ 60 cm土层与Cl-的相关性最大,60 ～ 100 cm土层与Na+的相关性最大.主成分分析结果表明:SO42-、Mg2+、Cl-、Na+、Ca2可作为试验区土壤盐化状况的特征因子.     

典型绿洲区土壤盐分的空间变异特征

针对绿洲区存在的土壤盐化制约干旱区农业可持续发展问题,应用面域土壤信息调研采集,结合地统计学与GIS技术对新疆典型绿洲区土壤盐分空间变异特征进行研究。研究结果表明：0～30 cm耕层土壤盐分呈现强变异性,30 cm以下土层呈现中等变异。各土层土壤盐分均呈现中等空间自相关性,空间相关距离在24～28 km范围内。各等级盐化土在不同深度土层的分布方位基本一致。各土层非盐化土面积均占主导地位,都占研究区总面积的69%以上;其次为轻度盐化土面积,占研究区总面积的19%～30%;各土层中度盐化土面积都在3.4%以下;重度盐化土仅在0～30 cm土层有极少量分布。随着土层深度的增加,非盐化土和中度盐化土的面积逐渐减小,轻度盐化土面积逐渐增大。本研究对于指导干旱区绿洲农业生产、保障区域土壤资源可持续合理利用具有重要的理论价值和明确的实际应用前景。     

新疆玛纳斯河流域土壤盐分特征研究

以新疆玛纳斯河流域为研究区,结合面域土壤性状调研,利用相关分析和主成分分析方法对区域土壤盐分特征进行研究.结果表明,研究区域土壤盐渍化类型以硫酸盐为主,剖面土壤盐分含量呈现底聚分布特征;土壤盐分含量与SO42-、Ca2+离子含量呈极显著正相关;各层土壤盐分阴离子以SO42-为主,阳离子以Ca2+为主;SO42-、Ca2+、Mg2+及土壤盐分含量(St)是表征玛纳斯河流域土壤盐渍化的主要特征因子.本研究将为新疆玛纳斯河流域土壤资源可持续利用提供重要的理论依据.     

民勤绿洲盐生草生境土壤盐分空间分布特征

通过对民勤绿洲盐生草生境土壤盐分空间分布特征进行研究,旨为其在民勤绿洲乃至全国盐碱地生物修复中的应用提供理论依据。结果表明,在距盐生草水平方向0~60 cm范围内,阴离子主要是SO42-和Cl-,阳离子主要是Na+和Ca2+,土壤盐分主要是硫酸钠、硫酸钙、氯化钠和氯化钙。其中0~40 cm土层土壤属于氯化物–硫酸盐型,40~60 cm土层土壤属于硫酸盐–氯化物型。土壤pH在垂直剖面上随土层深度的增加而降低,在水平方向上,40 cm处低于20 cm和60 cm处,其中在土壤垂直剖面0~20 cm范围内,20 cm处高于60 cm处;而土壤垂直剖面20~60 cm范围内正好相反。土壤盐渍化程度在垂直方向上随土层的加深而加重,其中在距盐生草水平方向0~40 cm范围内,垂直剖面0~20 cm土层土壤非盐渍化,20~40 cm土层土壤轻度盐渍化,40~60 cm土层土壤中度盐渍化;在距盐生草水平方向40~60 cm范围内,垂直剖面0~40 cm土层土壤非盐渍化,40~60 cm土层土壤轻度盐渍化。在水平方向上,盐生草具有一定的聚盐效果。     

绿洲灌区固定道耕作对土壤盐分动态的影响

解决节水灌溉与控制土壤次生盐渍化的矛盾,对干旱内陆绿洲灌区农田节水、防止土壤次生盐渍化和保证绿洲农业稳定持续发展具有重要意义。本研究以传统翻耕(CT)、垄作沟灌(FRB)、固定道保护性耕作(PRB)和固定道平作(ZT)4种耕作方式为研究对象,研究了固定道耕作模式下的土壤盐分特征。结果表明:与播前相比,收获后FRB处理0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm和60~100 cm土层土壤含盐量分别提高83.3%、77.2%、47.6%和84.0%,PRB处理分别提高62.6%、46.3%、28.2%和103.6%。ZT和CT处理0~200 cm土壤含盐量呈"脱盐"和"聚盐"交替变化趋势,0~60 cm各土层土壤含盐量随灌水显著降低,而60~200 cm各土层土壤含盐量随灌水显著增加。0~20 cm、20~40 cm和40~60 cm土层是PRB和FRB处理土壤盐分的主要累积区,ZT和CT处理土壤含盐量随灌水最终积累在100~160 cm土层。从头水后至收获各个时期,PRB处理0~200 cm各土层土壤含盐量均高于FRB处理,且差异显著。ZT处理0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm和60~100 cm土层土壤含盐量均显著高于CT处理。垄床不同位置土壤盐分运动水平方向上均呈"垄边向垄中"迁移特点,但PRB处理迁移能力强于FRB处理。垂直方向上,FRB处理在土壤60~80 cm处形成积盐峰,而PRB处理在土壤40~60 cm处形成积盐峰。随灌溉水分入渗再分布后FRB处理土壤盐分向垄沟中部和垄床表层迁移,PRB处理土壤盐分在垄床40~60 cm土层处形成一个积盐层。结果说明,垄作方式能显著增加土壤剖面盐分累积。随着垄作年限增加,盐分向垄床中部积累的能力和含量均增强,由此垄作种植应考虑适时漫灌以达到淋洗土壤盐分的目的。     

博斯腾湖湖岸沉积物磁化率和粒度特征分析

选取博斯腾湖西岸剖面进行环境磁学测试,并结合粒度组分进行相关性分析。研究结果表明:磁化率随深度变化的变化呈上升再下降趋势,并出现波动—平缓—波动的变化过程。随深度变化,影响磁性参数的主导因素不同。表层土壤主要受生物作用影响;中间层主要受沉积源磁性矿物影响;底层湖相沉积物的磁性特点及粒度分布主要受湖泊沉积环境及水动力条件影响。在剖面湖相沉积所处时代,博斯腾湖水动力条件减弱,气候环境相对干旱,湖泊处于收缩过程中,并且在收缩过程中湖水的动力条件存在明显波动。     

基于环境变量的渭干河-库车河绿洲土壤盐分空间分布

土壤属性的数字制图对精准农业生产和环境保护治理至关重要。为了在大尺度上尽可能精确的监测土壤盐分空间变异性,该文使用普通克里格(ordinary kriging,OK)、地理加权回归(geographically weighted regression,GWR)和随机森林(random forest,RF)方法,结合地形、土壤理化性质和遥感影像数据等16个环境辅助变量,绘制渭干河-库车河绿洲表层土壤盐分分布图。基于决定系数(R^2)、均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)验证模型精度。结果表明:不同方法预测的盐分分布趋势没有显著差异,大体上从研究区的西北向东南部方向增加;结合辅助变量的不同预测方法中,RF方法预测精度最高,R^2为0.74,RMSE和MAE分别为9.07和7.90 mS/cm,说明该模型可以有效地对区域尺度的土壤盐分进行定量估算;RF方法对电导率(electric conductivity,EC)低于2 mS/cm时预测精度最高,RMSE为3.96 mS/cm,很好的削弱了植被覆盖对电导率EC的影响。     

滴灌对干旱区绿洲防护林土壤盐分的淋洗作用

为了探清滴灌对防护林地土壤水盐分布、不同滴灌年限林地根系分布、不同滴头距离处理下土壤盐分淋洗特征的影响,采用了野外监测方法,在喀拉米吉镇绿洲进行了对比试验。结果表明,目前的灌溉制度基本没有阻碍林木根系生长,但根系分布在滴灌作用下有上移的趋势。建议：塔里木河下游绿洲沙枣防护林在前几年种植中,可选择较窄的滴头距离淋洗土壤盐分;虽然滴灌在第1、2、3年对盐分的影响深度基本没有阻碍根系的生长,且随着林龄的增长,滴灌年限越大,淋洗深度越大,但是滴灌对根系周围的洗盐作用是局部范围内的,建议每年进行1次大水漫灌。     

中国新疆绿洲地区多时空尺度上土壤盐分变化特征及其相关驱动因素研究

Located in the inland arid area of central Asia, salt-affected farmlands take up one third of the total irrigated land area in Xinjiang of Northwest China. Spatio-temporal variability of soil salinity and the underlying mechanism are fundamental problems challenging the sustainability of oasis agriculture in China. In this study, the data of total dissolved solids(TDS) measured for soil samples collected from 27 representative study areas in the oasis areas of Xinjiang were analyzed and the coefficient of variation(CV) and stratification ratio(SR) of TDS were used to describe the lateral and vertical soil salinity variations, respectively. Weekly, monthly,and annual changes in soil salinity were also summarized. Results showed that the top(0–20 cm) soil salinity was highly variable(CV 75%) for most studied areas. Lateral variation of soil salinity was significantly correlated with the sampling interval; as a result, a maximum sampling interval of 0.9 m was found for reducing evaluation uncertainty. The top 0–20 cm soil salt accounted for about25.2% of the total salt in the 0–100 cm soil profile. The stratification ratio values(the ratio of TDS at the 20–40 cm depth to that at the 0–20 cm depth) were mostly smaller than 1 and on average 0.92, illustrating that the top 0–20 cm soil contained slightly more salt and a considerable amount of salt still existed in subsurface and deep horizons. Irrigation reduced top soil salinity by 0.52 g kg-1, or14.6%, within the first week. On average, the relative range of soil salinity, calculated to indicate monthly changes in soil salinity, was58.2% from May to September. A 27-year experiment indicated that cultivation increased soil salinity by 44.4% at a rate of 0.14 g kg-1year-1. At small spatio-temporal scales, soil salinity variation was mainly affected by anthropogenic factors, such as irrigation and land use. However, natural factors, including groundwater, topography, and climate conditions, mainly influenced soil salinity variation at large spatio-temporal scales. This study displayed the highly variable nature of soil salinity in space and time. Those driving factors identified in this study could provide guidelines for developing sustainable agriculture in the oasis areas and combating salinization in arid regions of China.     

近50年博斯腾湖水位变化特征分析

以干旱区博斯腾湖为研究对象,依据博斯腾湖1956—2012年期间的水位监测数据,采用小波分析及MannKendall(M-K)趋势检验等统计学方法,揭示了近50a博斯腾湖水位变化趋势及规律。结果显示:博斯腾湖1956—2012年水位变化分为3个阶段下降(1956—1987年)—上升(1988—2002年)—下降(2003—2012年),其中1956—1987年水位下降了3.39m;1988—2002年上升了3.7m;2003—2012年再次下降了3.21m。水位总体上呈现出显著的下降趋势,且通过了α=0.05时的显著性检验。就其周期性变化规律而言,博斯腾湖水位存在18a的主周期,而38a的周期由于水位资料序列有限难以确定,需要更长的资料序列进行分析验证。     

地下水浅埋区重度盐碱地不同滴灌种植年限土壤盐分分布特征

采用时空替代的研究方法,研究地下水浅埋区重度盐碱地不同滴灌种植年限(0、1、2、3年)对土壤盐分及不同盐分离子分布的影响,旨在为采用覆膜滴灌技术进行盐碱地改良提供理论依据。试验结果表明滴灌种植枸杞第1年,土壤盐分变化主要为自上而下被淋洗,种植2年和3年土壤年内盐分含量和分布变化相似,盐分主要分布在土壤表层,且在枸杞生育期结束时,剖面土壤含盐量都低于年初水平;土壤溶液电导率(EC1:5)与主要离子之间都具有极显著的相关关系,其中Cl-和Na+与EC1:5关系最为紧密;HCO3-与EC1:5负相关,相关性随着种植年限的增加而减小;Cl-、Mg2+、Ca2+、Na+在盐分组成中的荷载随种植年限增加而增大;回归分析表明Cl-和EC1:5之间具有线性关系,SO42-与EC1:5之间具有对数关系,EC1:5可以通过Cl-和SO42-表达;利用咸水覆膜滴灌并没有根本改变土壤类型,但在距滴头水平距离0～30cm范围内土壤含盐量从13.1g/kg降低到4～6g/kg,由盐土脱盐演化为重度盐化土。因此,采用覆膜滴灌技术明显降低了作物根区盐分含量,改善了作物根系生长的土壤环境条件。