海涂区不同植被类型下土壤盐渍剖面及其电磁感应响应特征

针对滨海滩涂区植被类型与土壤盐渍化间的内在联系,以黄河三角洲典型海涂区为研究对象,结合电磁感应仪EM38与田间采样,分析了不同植被类型下土壤盐渍剖面分布特征,并对各植被类型下土壤盐渍剖面的电磁感应响应特征进行了比较.结果表明：研究区土壤盐分具有较强的表聚性与变异强度,水平磁感式表观电导率(EM_h)对浅层土壤盐分响应较好,而垂直磁感式表观电导率(EM_v)对深层土壤盐分的响应优于EM_h;土壤盐渍剖面分为表聚型、底聚型和平均型3类,表聚型盐渍剖面主要为光板地和盐蒿地,底聚型的地表植被以棉花为主,平均型主要为杂草,且土壤盐分表聚强度为光板地>盐蒿地>杂草地>棉花地;随着植被类型由棉花—杂草—盐蒿—光板地变化,各剖面的EM_v/EM_h值逐渐降低.经非参数检验,植被类型与电磁感应响应特征具有显著相关性,且不同植被类型的EM_v/EM_h分布特征差异明显.     

干湿季节下基于遥感和电磁感应技术的塔里木盆地北缘绿洲土壤盐分的空间变异性

土壤盐渍化问题是制约干旱半干旱区植被生长最主要的生态环境地质问题,也是影响绿洲农业生产的障碍性问题.而将遥感与近感技术相结合,是当前评价、监测及预报土壤盐渍化程度的先进方法.以新疆塔里木盆地北缘的渭干河-库车河三角洲绿洲为例,以遥感数据和解译后的电磁感应数据为基础数据源,利用解译后的数据结合GIS和地统计学知识以及野外实测所得到的土壤电导率和盐分资料,分别采用泛克里格(Universal Kriging)、光谱指数回归(Spectral Index Regression)和回归残差泛克里格(Regression-Universal Kriging)3种方法研究了该地区两个关键季节(干季和湿季)土壤盐分的空间变异特征.研究结果表明:研究区的土壤浸提液电导率EC1∶5和土壤盐分呈现显著相关,可以用EC1∶5来代替土壤的全盐量进行分析;电磁感应仪(EM38)所测各季节土壤表观电导率与EC1∶5的相关系数均达到1％显著水平,以表观电导率垂直读数(EMv)和水平读数(EMH)为自变量的多元回归模型拟合效果较好;研究区各季节的表层土壤电导率的空间分布均表现为强相关性,说明土壤采样点间的内部结构性良好,采用能够充分考虑到干旱区表层土壤电导率空间变异的尺度依赖性的球状套合模型,能够更好的拟合土壤表观电导率的空间结构;经过精度比较,回归残差泛克里格法为最优预测方法,这表明将遥感和电磁感应技术相结合,能够有效的提高预测与评估土壤盐分空间分布的精度,为精确地进行土壤盐分预测以及土壤次生盐渍化的防控提供了一定的依据.     

基于流域尺度的土壤盐分空间变异特征——以渭干河-库车河流域三角洲绿洲为例

土壤中水溶性盐的分析,是发展研究盐渍土盐分动态监测与预报技术的重要基础工作。针对目前干旱半干旱区广泛存在的绿洲土壤次生盐渍化问题,基于GIS和地统计学方法,研究了渭干河—库车河流域三角洲绿洲盐渍化土壤特征(土壤含盐量)的空间变异性。研究结果表明:渭-库绿洲土壤含盐量的空间变异性为中等变异,且随土壤深度增加而减弱。各层土壤的合理采样数为在95%置信水平,20%误差下的合理采样数目。高斯模型能够较好的拟合10-30cm及30-50cm层土壤含盐量的空间结构。各层土壤盐分空间变异性受到结构性与随机性因素共同作用的影响,呈强空间相关性。套合结构模型考虑到0-10cm层土壤盐分空间变异的尺度依赖性,能够更好的拟合0-10cm层土壤含盐量的空间结构。Kriging插值以及空间等值线分布趋势图能够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。研究为土壤特征变量空间变异分析与评价提供了普适性较强的实现方法,为构建盐渍土定量动态监测模型以及盐渍土的改良利用提供一定的科学依据。     

流域尺度绿洲土壤盐分的空间异质性

针对目前绿洲内部土壤盐渍化问题,以三工河流域绿洲为研究区,运用遥感、GIS和地统计学相结合的方法研究了0—20cm土层盐分含量的空间异质特征,结果表明：流域尺度上土壤含盐量的理论变异函数拟合符合指数模型,F检验达到极显著水平,在1．5—15kin的中尺度上具有强的空间变异性和自相关性,Kriging插值及其与同期的景观类型图叠加运算表明,整个绿洲区南部老绿洲土壤盐化面积及作用小于北部新绿洲,耕地景观类型的盐化作用及其面积强于其他景观类型,新绿洲盐化面积高于老绿洲,新绿洲耕地中有38．81％土地面积受盐害作用,而老绿洲仅为8．54％。     

天津盐渍化农田土壤盐分变化特征

通过对天津农田土壤合盐量及盐分组成的分析,研究了该区盐渍化农田盐分的组成状况和累积特征.结果表明:与蓟县背景对照土壤相比,东丽、津南和汉沽三区盐渍化农田的盐分组成均呈现很大的差异性;非盐渍化农田盐分呈表层累积特征,含盐量随土壤剖面深度的增加而减小,而盐渍化农田表层呈强烈的洗盐、脱盐现象,底层则呈明显的积盐现象;非盐渍化和盐渍化农田盐分的阴离子组成均以HCO3-为主,而阳离子组成则由无盐渍化农田的以Ca2+为主逐渐过渡到盐渍化农田的以Na+为主;盐渍化农田剖面盐分的空间变异性较强,Na+、C1-与SO42-均为表层低深层高,且pH、残余碳酸钠(RSC)、钠吸附比(SAR)及碱化度(ESP)也均比非盐渍化农田高,并呈现出盐化和碱化同步发生的特征.     

典型毛乌素沙漠-黄土高原过渡带土壤盐渍化空间异质性及其影响因素

毛乌素沙漠-黄土高原过渡带土壤盐渍化的空间异质性和生态学过程,对沙荒地整治的机理研究具有重要的意义.以毛乌素沙漠-黄土过渡带为研究区,结合布点取样和室内分析,运用经典统计学和地统计学方法对其pH、电导率、全盐含量的空间异质性进行分析.结果表明: 1)土壤pH、电导率、全盐含量的平均含量分别为8.44、5.13 mS·cm^-1和21.66 g·kg^-1,变异系数范围为6.9%～73.3%,pH属于弱变异,电导率和全盐含量属于中等程度变异.2)半方差分析结果显示,3个指标的空间变异性的最佳拟合模型均为球形模型,块金值/基台值比值范围为8.6%～14.3%,均具有强烈的空间自相关性,结构性因素对变异起主导作用;变程由小到大表现为pH＜全盐<电导率.克里金插值图显示,pH、电导率、全盐含量整体呈条带状分布,连续性较好.pH值表现出随着地势的升高而升高的特点,而电导率和全盐含量则表现出随着地势的升高而降低的特点.3)在垂直分布上,重度盐渍化区域的盐分有表聚现象,轻度盐渍化区域盐分垂直分布为先减少后增大.毛乌素沙漠-黄土过渡带土壤盐渍化的空间变异性与气候、地质条件、地形地貌、水文地质条件、植被分布等有关,以地形因素和水文地质条件的影响为主.     

松嫩平原苏打盐渍化旱田土壤表观电导率空间变异

在松嫩平原西部吉林省大安市乐胜乡,于2013年4月20日选择盐碱程度不均一的典型盐渍化旱田地块,面积为4.8 hm~2作为研究样地。利用EM38大地电导率仪测定结合田间定点采样,并通过经典统计和地统计相结合的方法研究了盐渍化旱田土壤表观电导率空间变异特征,分析了土壤表观电导率与土壤盐碱指标之间的关系。结果表明,盐渍化旱田土壤水平方向表观电导率(EC_h)经对数转换后具有强空间自相关,其变异特征主要是与地形地貌和水文状况等结构性因素有关。垂直方向表观电导率(EC_v)经对数转换后具有中等空间自相关性,其变异特征受结构性因素和随机因素共同作用。EC_h和EC_v半方差模拟的最优模型分别为球状模型和指数模型。Pearson分析表明土壤表观电导率(EC_h和EC_v)与土壤盐碱指标EC_(1∶5)、pH_(1∶5)、SAR、SC、Na~+、CO_3~(2-)、HCO_3~-呈正相关关系(P0.05),EC_h与土壤盐碱指标相关系数均大于EC_v。在实际应用中可以用EC_h来指示土壤的盐碱程度。回归分析表明土壤表观电导率(EC_h和EC_v)与土壤盐碱指标呈线性相关,且EC_h回归模型的决定系数均大于EC_v回归模型的决定系数,可用水平方向土壤表观电导率(EC_h)来计算土壤盐碱指标,进行土壤盐渍化的快速评估。     

基于GWR模型的于田绿洲土壤表层盐分空间分异及其影响因子

以于田绿洲为研究靶区,利用24个采样点的土壤表层盐分数据,选取9个与土壤表层盐分密切相关的影响因子,结合空间自相关、传统回归分析和地理加权回归模型,分析表土盐分的空间分布特征及其影响因子的空间分异.结果表明:于田绿洲表土盐分在空间上并非随机分布,而是存在较强的空间依赖关系,空间自相关指数为0.479.地下水矿化度、地下水埋深、高程和温度是影响干旱区平原绿洲表土积盐的主要因子,这些因子具有空间异质性,选取的9个环境变量中除土壤pH值外,其他变量对表土盐分的影响强度均存在显著的空间分异.GWR模型对存在空间非平稳性数据的解释能力和估计精度都优于OLS模型,而且在模型估计参数的可视化上具有明显优势.     

玛纳斯河流域农田土壤水盐空间分布特征及影响因素

采用传统统计学和地统计学相结合的方法,通过野外实地分层采集土样,分析干旱区典型内陆河玛纳斯河流域农田土壤水盐的空间分布特征及其影响因素,并探讨了土壤水盐在空间分布上所体现的耦合作用关系.结果表明:研究区农田土壤整体上水分含量较低(14.2%~20.9%),盐渍化程度较高(平均全盐量6.00~9.15 g·kg-1),土壤水盐的剖面分布均呈现出"底聚"现象;各层土壤水分均属于中等变异强度,土壤盐分变异强度较大;受结构性因素影响,各土层盐分和含水量均具有较强的空间相关性.各层土壤水盐的水平分布格局无规律,受地形、地貌等因素制约.在人类活动的干扰下,土壤水盐耦合作用的关系更趋复杂,但两者的空间分异呈现出一定程度的同步性.     

黄河三角洲夏季典型田块土壤盐分的多尺度空间变异

土壤盐渍化严重阻碍黄河三角洲农业经济发展,掌握田间多尺度下土壤盐分的空间变异性特征对于盐渍土改良利用和农业生产有重要意义。选取黄河三角洲垦利区代表性夏季玉米田块,划分为大田、地块、垄间3个尺度,通过实地调查采样获取152 组电导率数据,运用经典统计学、地统计学和克里格插值方法,分析多尺度下田块土壤盐分的空间变异性特征及其尺度效应。结果表明: 试验区土壤为中度盐渍化,土壤盐分在3种尺度下均呈中等强度变异,从大田、地块到垄间,随着采样尺度的减小,土壤盐分的变异性趋强、标准差增大;垄间和地块尺度表现为强空间相关性,最优拟合模型为高斯模型,主要受结构性因素影响,大田尺度为中等空间相关性,最优拟合模型为指数模型,受随机性因素和结构性因素共同影响;不同尺度土壤盐分的空间分布特征有明显差异,小尺度的空间特征在大尺度下被掩盖,存在明显的尺度效应;垄间微域尺度下土壤盐分分布变异明显,土壤含盐量随微地貌由高到低、植被覆盖由疏至密而逐渐降低。     

盐渍化灌区土壤盐分的时空变异特征及其与地下水埋深的关系

土壤盐分空间变异特征和地下水埋深状况是指导灌区合理用水和防治土壤盐碱化的重要依据。运用经典统计学和地质统计学方法,结合GIS技术,分析了河套灌区沙壕渠灌域0-20 cm、20-40 cm、40-60 cm土壤EC值的空间变异特征及地下水埋深对土壤盐分分布的影响。结果表明:沙壕渠灌域土壤盐分Cv值在不同灌溉时期和不同土壤深度均大于36%,表现为强变异特征;各灌水时期和不同土壤深度土壤EC值均表现为中等强度的空间自相关性,表层0-20 cm土壤空间自相关程度最高;秋浇前不同层次土壤EC值的空间分布在灌域内从南到北呈增大趋势,秋浇后土壤含盐量的高值区在西北部或东北部;土壤盐分受地下水埋深影响显著,灌域内地下水埋深南深北浅,土壤盐分随地下水埋深的增大而减小,二者之间满足指数关系。因此,应采取合理措施控制地下水埋深,防止区域土壤盐渍化加剧。     

废弃盐田复垦利用后土壤盐分与有机质含量空间变异特征

针对目前莱州湾南岸废弃盐田复垦过程中存在的土壤盐碱、瘠薄等障碍问题,以该区两个典型复垦地块为研究对象,综合运用经典统计学和地质统计学的克立格法,研究不同复垦年限下各层土壤盐分和表层土壤有机质的空间变异性,对二者进行相关性分析,并绘制了各土层盐分和表层土壤有机质含量的空间分布图。结果表明:两个区域各层土壤含盐量较高,均超过1g/kg;受复垦年限、土地平整水平和施肥等人为复垦措施影响,二区土壤含盐量明显低于一区;两个区域土壤有机质含量普遍较低,其中一区为4.37g/kg,二区为3.66g/kg;两个区域各层土壤含盐量和表层土壤有机质变异系数在32.79%—83.83%之间,在水平方向上呈中等变异强度;相关性分析结果表明各层土壤含盐量与有机质含量均呈极显著负相关;各土层土壤含盐量和有机质含量的块基比均小于25%,表明二者具有强烈的空间相关性;空间自相关距离最小为440m,超过采样间距(最小为160m),表明采样间距设置合理;Kriging插值结果表明两个区域土壤含盐量和有机质含量呈条带状分布;一区土壤含盐量以中部为高值区逐渐向南北部降低,二区土壤含盐量则以东南部最低,逐渐向西北部高值区过渡;一区土壤有机质含量表现为中部低南北部较高,二区则为东南部最高,中北部含量较低。研究结果为后期高含盐量的水盐运移模拟研究提供初步论证,也为盐田复垦区盐渍土的合理分区,改良利用和科学管理提供了技术支撑。     

Spatial variability of soil salinity in Bohai Sea coastal wetlands,China: Partition into four management zones

Soil salinization constitutes an environmental hazard worldwide. The Bohai Sea coastal wetland area is experiencing dramatic soil salinization, which is affecting its economic development. This study focused on the spatial variation and distribution characteristics of soil salinity in this area using geostatistical analysis combined with the kriging interpolation method, based on a large-scale field investigation and layered soil sampling (0–30, 30–60 and 60–100 cm). The results revealed that soil salinity in these layers demonstrated strong variability, obvious spatial structure characteristics and strong spatial autocorrelation. Soil salinity displayed a significant zonal distribution, gradually decreasing with increasing distance from the coastline. Apart from the northern part of the study area, which appeared to be not affected by soil salinization, there were varying degrees of soil salinization in nearly 70% of the total area. With increasing soil depth, the areas of non-salinized and mild salinized soil gradually decreased, while those of moderate salinized and strong salinized soils increased. The area of saline soil first decreased and then increased. The study area could be divided into four management zones according to soil salinities in the top 1-m soil body, and utilization measures, adapted to local conditions, were proposed for each zone. The results of our study present an important theoretical basis for the improvement of saline soils, for wetland re-vegetation and for the sustainable utilization of soil resources in the Bohai Sea coastal wetland.     

塔克拉玛干沙漠不同区域柽柳沙包土壤盐分分布特征及其影响因素

柽柳(Tamarix chinensis)沙包是塔克拉玛干沙漠特殊的生物地貌景观, 对维持区域生态环境的稳定具有极其重要的作用。该研究采用野外调查与室内分析相结合的方法, 选取且末、阿拉尔、策勒、塔中4个典型区域的柽柳沙包为研究对象, 对柽柳沙包0-500 cm土壤垂直剖面进行采样, 测定土壤pH值、枯落物含量、电导率及HCO₃ ^-、Cl ^-、SO₄ ^2-、Ca ²⁺、Mg ²⁺、K ⁺、Na ⁺含量, 分析柽柳沙包中土壤盐分的空间变化规律及其影响因素。结果表明: 1)从且末、阿拉尔、策勒到塔中, 土壤pH值总体呈升高趋势, 土壤电导率及Na ⁺、Ca ²⁺、Mg ²⁺、SO₄ ^2-含量总体呈降低趋势, K ⁺、Cl ^-、HCO₃ ^-含量没有明显的变化规律。2)盐分在4个样区的垂直分布主要表现为: 且末和策勒样区柽柳沙包的土壤盐分呈表层聚集现象; 阿拉尔和塔中样区柽柳沙包的土壤盐分呈深层聚集现象。随着土层深度的增加, 土壤pH值总体呈升高的趋势, 土壤枯落物含量总体呈降低趋势; 土壤电导率在且末和策勒样区总体呈降低趋势, 阿拉尔样区呈先降低后升高再降低的变化趋势, 而塔中样区呈先升高后降低再升高的变化趋势。3)根据相关性分析和主成分分析, 且末样区土壤枯落物含量、SO₄ ^2-、Na ⁺、K ⁺为影响土壤盐分含量的主要因子, 且土壤盐分以硫酸盐为主; 阿拉尔样区影响土壤盐分组成的主要因子为Cl ^-、Na ⁺; 策勒样区为Cl ^-、K ⁺、Na ⁺; 塔中样区为Cl ^-、Na ⁺、Ca ²⁺、SO₄ ^2-, 且土壤盐分均以氯化物为主。综合分析表明, 不同区域柽柳沙包中土壤盐分存在空间变异性, 柽柳沙包土壤盐分的变化与干旱沙漠地区强烈的蒸发作用、地表风蚀强度、地下水埋深、土壤中枯落物及柽柳的生物积盐效应等因素密切相关, 是影响不同区域土壤盐分分布的关键因子。     

Distribution pattern and influencing factors of soil salinity at Tamarix cones in the Taklimakan Desert

柽柳(Tamarix chinensis)沙包是塔克拉玛干沙漠特殊的生物地貌景观, 对维持区域生态环境的稳定具有极其重要的作用。该研究采用野外调查与室内分析相结合的方法, 选取且末、阿拉尔、策勒、塔中4个典型区域的柽柳沙包为研究对象, 对柽柳沙包0-500 cm土壤垂直剖面进行采样, 测定土壤pH值、枯落物含量、电导率及HCO₃ ^-、Cl ^-、SO₄ ^2-、Ca ²⁺、Mg ²⁺、K ⁺、Na ⁺含量, 分析柽柳沙包中土壤盐分的空间变化规律及其影响因素。结果表明: 1)从且末、阿拉尔、策勒到塔中, 土壤pH值总体呈升高趋势, 土壤电导率及Na ⁺、Ca ²⁺、Mg ²⁺、SO₄ ^2-含量总体呈降低趋势, K ⁺、Cl ^-、HCO₃ ^-含量没有明显的变化规律。2)盐分在4个样区的垂直分布主要表现为: 且末和策勒样区柽柳沙包的土壤盐分呈表层聚集现象; 阿拉尔和塔中样区柽柳沙包的土壤盐分呈深层聚集现象。随着土层深度的增加, 土壤pH值总体呈升高的趋势, 土壤枯落物含量总体呈降低趋势; 土壤电导率在且末和策勒样区总体呈降低趋势, 阿拉尔样区呈先降低后升高再降低的变化趋势, 而塔中样区呈先升高后降低再升高的变化趋势。3)根据相关性分析和主成分分析, 且末样区土壤枯落物含量、SO₄ ^2-、Na ⁺、K ⁺为影响土壤盐分含量的主要因子, 且土壤盐分以硫酸盐为主; 阿拉尔样区影响土壤盐分组成的主要因子为Cl ^-、Na ⁺; 策勒样区为Cl ^-、K ⁺、Na ⁺; 塔中样区为Cl ^-、Na ⁺、Ca ²⁺、SO₄ ^2-, 且土壤盐分均以氯化物为主。综合分析表明, 不同区域柽柳沙包中土壤盐分存在空间变异性, 柽柳沙包土壤盐分的变化与干旱沙漠地区强烈的蒸发作用、地表风蚀强度、地下水埋深、土壤中枯落物及柽柳的生物积盐效应等因素密切相关, 是影响不同区域土壤盐分分布的关键因子。     

禹城市耕地土壤盐分与有机质的指示克里格分析

针对目前黄淮海平原盐渍土改良区存在的土壤盐碱、瘠薄等障碍问题,以该区域典型县域禹城市为研究对象,综合运用GIS和非参数地质统计学的指示克立格法,对0-20 cm深度的耕地土壤盐分和有机质的空间变异性进行了分析,并给出了土壤盐分和有机质满足一定阀值条件的概率分布图。结果表明,土壤盐分和有机质采用指示克里格方法都可以获得较为稳健的变异函数;受结构性因素与随机性因素共同影响,它们的指示半方差均表现为中等强度的空间自相关性,且单元指示克里格与多元指示克里格插值结果表明,土壤盐分、有机质的概率分布存在空间上的规律性与相似性;在空间分布上,研究区域土壤盐分含量高和有机质含量低的高概率区域主要分布在西北部的张庄镇、西部的房寺镇以及南部的莒镇乡等地区,该区域有一定的次生盐渍化风险;而土壤盐分含量高和有机质含量低的低概率分布区域主要分在徒骇河流经的河滩高地,土壤类型为褐土化潮土,是研究区域的主要高产区,基本无盐渍化。研究获取的综合指示概率分布图和概率风险评价对土壤可持续利用管理具有重要意义,为区域土壤质量的提高和土壤障碍因子消减提供参考。