基于EM38的盐渍化土壤剖面盐分监测研究

来源 :石河子大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:q56260916
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土壤盐渍化是在自然因素和人为因素的共同作用下,盐分离子在土壤中富集而导致的土壤退化现象,也是干旱区限制农业发展的主要原因之一。新疆盐渍土总面积8.476×106 hm2,其中有31.1%现有耕地受到盐渍化的危害。掌握土壤盐渍化程度,以及其发展过程的动态观测是科学管理、合理改良和利用盐碱化土壤的必要前提。由于土壤性质的空间变异性很大、气候和人类活动等不稳定状况的复杂性,与可控实验室条件下的研究相比,水分和盐分运移的研究在宏观区域尺度上更难。目前,传统的取样方法,由于人力,物力等因素的限制,难以对土壤盐分空间分布进行准确分析。EM38电磁感应式大地电导率仪是一种不会破坏土壤的测量技术,简单、高效可以测定足够多的土壤盐分数据。EM38技术已经成为最先进和最常用测量土壤盐分的空间变化规律的方法。本研究选取新疆玛纳斯河流域莫索湾灌区盐渍化土壤为研究对象,采用传统田间采样测定结合EM38测量获取研究区不同土地利用类型和不同土壤质地的土壤盐分数据,通过数据分析建立了适合当地不同土地利用类型的土壤盐分表观电导率的预测模型,通过了模型比较与精度检验,实现了利用EM38对研究区土壤剖面盐分进行了快速测定,利用GIS技术和地统计学方法定量研究了春季和秋季土壤剖面五个层次土壤盐分的空间变异特征得出以下结论:(1)研究区棉田和荒地中土壤盐分均值表层均最高,为7.79g/kg和16.06g/kg,且随深度增加逐渐减小,均表现为盐分表聚型剖面特征。各土层变异系数变化范围在0.67~0.93之间,都表现为中等强度的变异性,荒地底层变异系数大于表层,棉田中部变异系数最小。(2)土壤实验室测定电导率EC1:5与EM38测量的表观电导率(EMH和EMv)存在较好的拟合关系,不同土壤质地中,沙土的0-20、20-40、40-60cm土层适用于二元函数模型拟合精度要优于其它方程,R2分别为0.79、0.90、0.79。沙土60-80和80-100cm土层分别采用表观电导率EMv指数方程和线性方程模型,拟合精度较高,R2分别为0.89和0.86。中壤土、重壤土中各土层除了中壤土0-20cm土层使用指数方程模型精度较高,R2为0.82外,其它土层均适用于二元回归模型。不同土地利用类型中,荒地20-40、40-60、60-80cm土层适用于表观电导率EMH对数方程模型,R2分别为0.85、0.89、0.8,0-20和80-100cm土层分别适用于二元函数和表观电导率EMH线性函数模型,其决定系数分别为0.89和0.86;棉田0-20、20-40、40-60、80-100cm土层拟合精度较高的模型函数是线性函数,R2分别为0.85、0.84、0.87、0.84,60-80cm土层适用于指数方程模型,其R2为0.86。总体模型的精度表现为荒地拟合精度略优于棉田,中壤土>重壤土>沙土;水平表观电导率EMH对表层土壤电导率的解译精度较高,而垂直表观电导率EMV对下层土壤电导率的解译精度要高于EMH。(3)研究区盐分含量总体表现为,东南部盐分含量高于西北部,2015春季盐份含量高于秋季;春季土壤剖面盐分含量表层为2.10g/kg,底层为4.13g/kg,秋季土壤剖面盐分含量表层为1.72g/kg,底层为3.47g/kg,均随土层深度的增加而升高,属于底聚型。本研究结果可为莫索湾灌区盐渍化土壤的分区、改良和利用提供了理论基础。
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