苏北典型新围垦海涂农田盐碱障碍因子特征分析

通过对苏北典型新围垦海涂农田(围垦于2005年,种植于2007年)盐碱障碍因子分析发现,农田土壤处于脱盐碱化阶段,其盐分均值为1.78 g/kg,属轻度偏中度盐渍化,但其变幅大,空间变异性强,盐分大值呈斑块状分布于田块中.同时,其pH高,均值达9.83,碱化特征明显.海涂围垦农田土壤盐分与pH的剖面分布均较均匀,垂直变异性弱.离子分析结果显示,海涂围垦农田土壤盐分以NaCl为主,除K+外,土壤可溶性离子按其与盐分和pH的关系大致可以分为两类,一类为Cl-、SO42-、Ca2+、Mg2+、Na+,分别与土壤含盐量呈显著正相关;另一类为CO32-、HCO3-,分别与pH值具有极显著的正相关关系;且同类离子之间互呈显著正相关,而两类离子相互之间呈显著负相关或极弱正相关.K+既与土壤含盐量和pH呈极显著正相关,同时也与除SO42-和Ca2+外的所有离子呈正相关.结合研究区气候特征,在消减新围垦海涂农田土壤盐碱障碍因子的过程中应积极改善土壤的物理性质以增强盐分的淋洗,并重点防止土壤的碱化过程.     

海涂围垦区土壤盐分空间变异模拟的比较研究

以苏北海涂围垦区为例,利用人工神经网络(ANN)、普通克里格(OK)插值和序贯高斯模拟(SGS)对典型地块土壤盐分空间分布进行了模拟、插值与预测,获取了各方法的优化结构与参数,并就各方法对土壤盐分分布特征与空间结构的预测能力进行了比较分析。结果表明:ANN、OK和SGS法均较好地模拟和预测了土壤盐分的空间分布,达到了较高模拟、插值与预测精度;ANN获得的土壤盐分空间分布最为连续,SGS法整体分布相对离散;ANN能较好地预测盐分较低的样点,但ANN对高盐分样点的预测结果不如SGS和OK;SGS预测结果最符合实测值的波动特点,ANN预测结果波动范围最窄,SGS较ANN和OK更能反应数据随机变量的结构性和波动性,在整体上要优于ANN和OK法。该结果为滨海地区盐渍土壤的精准评估与高效改良提供了参考依据。     

沿海滩涂区土壤重金属含量分布及其有效态影响因素

为揭示沿海地区土壤重金属含量的空间分布特征及其与自然、人为因素的关联,以近年来围垦开发强度较大的江苏沿海某滩涂区为研究对象,采用经典统计与地统计相结合的方法研究了表层土壤主要重金属Pb、Cr、Cd、As全量与有效态含量状况及其空间分布,分析了沿海滩涂区土地利用方式对重金属含量的影响,探讨了重金属有效态含量与土壤理化性质的相关性。结果表明:目前研究区土壤环境质量状况良好,土壤Pb、Cr、Cd、As均呈累积趋势但基本都低于土壤环境质量一级标准值;土地利用方式不同程度地影响了Pb、Cr、Cd全量与有效态含量,As全量与有效态含量受土地利用方式影响较小;研究区土壤Pb、Cr、Cd全量与Pb、Cr有效态含量具有明显的趋势效应,且研究区土壤重金属全量与有效态含量的空间分布受大尺度的潮汐作用与小尺度的人为因素的共同控制;土壤Pb、Cr、Cd有效态含量与黏粒含量、阳离子交换量和p H显著负相关,与有机质呈显著正相关,土壤As有效态含量仅与土壤p H显著正相关。本研究为沿海滩涂区土壤重金属源头减量、活性钝化、污染消减与风险防范提供科学依据。     

电磁感应仪用于土壤盐分空间分布的协同克立格估值研究

以黄河三角洲地区典型地块为研究对象,应用地统计学的半方差函数理论,分析了0～40 cm和40～80 cm土壤盐分的空间变异特征.在对协同区域化变量进行交互半方差分析的基础上,采用协同克立格法,以电磁感应仪EM38测得的土壤表观电导率作为协同变量,对各层次的土壤盐分进行估值.结果表明:受结构性因素和随机性因素共同作用,各层次土壤盐分均表现中等强度的变异和空间相关性;随机性因素是引起土壤盐分空间异质性的关键原因;协同区域化变量间均表现为正相关,且协同区域化变量的空间结构优于单一变量.同普通克立格法相比,协同克立格法估值产生的均方误差减小13.1%～17.8%,平均标准误差减小5.83%～17.6%,预测值和实测值间的决定系数提高37.6%～42.6%.该研究结果为黄河三角洲地区土壤盐渍化的精准定量化、科学管理与合理改良提供了一定的理论基础和实践依据.     

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。     

不同改良剂对滨海重度盐渍土质量和肥料利用效率的影响

为揭示不同改良剂对江苏滨海围垦滩涂区重度盐渍土改良与肥料利用的效应,通过田间试验研究生物质炭、石膏、EM菌剂和黄腐酸4种改良剂对土壤表层盐分的时序动态、大麦产量和肥料利用效率的影响。结果表明:盐分对于作物生长和肥料利用具有明显的抑制作用,各改良剂均有效提高了重度盐渍土土壤肥力与作物产量。其中,低量生物质炭处理(10 t/hm2)和高量黄腐酸处理(3t/hm2)整体效果较好。经低量生物质炭处理后,土壤表层(0～20cm)盐分相对于单施化肥处理降低106%,作物产量增加79%,氮肥利用率提高99%;高量黄腐酸处理较单施化肥处理土壤表层盐分降低95%,作物产量增加68%,氮肥利用率提高93%。该结果表明适宜用量的生物质炭和黄腐酸均可用于滨海滩涂重度盐渍土的加速治理培育和肥料利用效率的提升。     

复合隔层对河套灌区盐碱土水盐运移的影响

河套灌区盐渍农田分布广、肥力质量差、生产力水平低,严重威胁粮食安全。为研究秸秆–保水剂复合隔层对河套灌区盐碱土的控盐及节水效果,通过室内土柱模拟试验,设置常规灌溉水量(10 L)和节水20%灌溉水量(8 L)2种灌溉水量下的2种隔层(秸秆隔层和复合隔层)以及对照组处理,对比研究了复合隔层与秸秆隔层在节水条件下对土壤水分入渗过程、蒸发过程以及盐分变化规律的影响。研究结果表明:入渗过程中,两种隔层均能延缓水分入渗,提高淋盐效果,相比秸秆隔层,复合隔层处理水分入渗时间延缓14.47%,对0～40 cm土层淋盐效果提升34.86%。蒸发过程中,复合隔层能够通过内部保水剂缓慢释水,对20～40 cm土层补水,其20～40 cm土层含水率较秸秆隔层提升10.90%～90.61%。节水20%的条件下,复合隔层处理在0～40 cm土层的灌溉淋盐效果及蒸发过程中的保水抑盐效果优于未进行节水处理的对照组。综合来看,秸秆–保水剂形成的复合隔层其淋盐效果、保水抑盐效果均优于秸秆隔层,在节水条件下仍具有较好的保水控盐效果。本研究可为河套灌区节水型盐碱障碍消减研究提供依据和参考。     

苏北滩涂区施肥对菊芋生长和土壤氮素累积的影响

通过在苏北滩涂区开展的田间试验,分析了不同施肥量对菊芋地下、地上干物质累积,及对土壤铵态氮、硝态氮的累积及其动态变化过程的影响。结果表明,氮素是苏北沿海滩涂菊芋生长的关键限制因子,增施氮肥可以显著提高菊芋地下和地上干物质的积累。在氮肥供应充足情况下,适当增施磷肥(75kg·hm-2)可以增加菊芋地下和地上干物质的积累。施氮量小于150kg·hm-2时,土壤中氮素处于净消耗状态,施氮量225kg·hm-2时,不仅可以获得菊芋地下和地上干物质的最大产量,且有助于土壤氮素的累积。硝态氮是苏北沿海滩土壤氮素淋失的主要形态,且降水是导致硝态氮淋失的重要原因。随施氮量增加,土壤氮素淋失的风险加大。     

耕地土壤有机质空间变异性的随机模拟

有机质是土壤重要的肥力特征,研究盐渍土改良区耕地土壤有机质空间变异特征可为土壤质量提升提供科学依据。以山东省禹城市盐渍土改良区典型地块耕地土壤有机质为研究对象,在全面野外调查和室内化验分析以获得大量的土壤有机质相关信息的基础上,运用地统计学方法对有机质进行了序贯高斯模拟各次实现（SGSV）、序贯高斯模拟平均实现（SGSA）和ordinary Kriging插值（OK）,并将SGSV、SGSA、OK与实测数据进行了统计参数、变异函数、空间分布趋势等方面进行了对比分析。结果表明OK、SGSA改变了有机质数据的空间结构,具有“平滑”效应,SGSA在消除平滑影响方面优于Kriging插值;SGSV具有与实测数据相同的空间自相关结构,对预测点的模拟值具有不确定性,为揭示研究区域土壤有机质的空间结构特征提供了有力的工具,对盐渍土改良区土壤有机质空间不确定性的风险研究具有更实际的意义。     

黄河三角洲地区土壤盐渍化特征及其剖面类型分析

通过主成分分析和Q型聚类方法,研究了黄河三角洲地区典型地块土壤盐渍化特征,并对该地区土壤盐分剖面构型的分类进行了探讨。结果表明:研究区土壤含盐量普遍较高,总体上盐分分布呈较强的表聚性和变异性;土壤积盐可由盐分含量、离子组成特征、碱化特征以及外源影响因子4个主成分来反映,其累计贡献率达86.21%。聚类分析结果表明,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,在数量上以表聚型和底聚型为主;其中表聚型分布于研究区东部和南部,底聚型分布在西部和西北部;不同盐分剖面类型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和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。