塔里木盆地北缘绿洲土壤含盐量和电导率空间变异性研究——以渭干河-库车河三角洲绿洲为例

土壤(及地下水)中水溶性盐的分析,是研究盐渍土盐分动态监测与预报技术的重要基础工作之一,对于及时掌握盐渍化程度与分布,合理制定土地利用政策与生态改良措施,实现区域可持续发展等方面具有重要作用.针对目前塔里木盆地北缘地区广泛存在的土壤盐渍化问题,基于GIS和地统计学方法,研究了渭-库绿洲盐渍化土壤特征(含盐量和电导率)的空间变异性.研究结果表明:渭-库绿洲表层土壤含盐量的空间依赖性比电导率强,表层土壤电导率和含盐量具有较强的空间相关性,变异强度中等,通过Moran's I系数分析,表明2个土壤特征均呈现一定强度的空间自相关关系,在此基础上做出了空间等值线分布趋势图,并进行了趋势分析.本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,为构建盐渍土定量监测模型提供了一定科学依据.     

干旱区典型绿洲盐渍化土壤空间信息研究

对提取干旱区盐渍化信息的若干方法进行了评述,并且选取位于干旱区地带的盐渍化典型区域——阿克苏地区的库车、新和、沙雅县(渭-库绿洲)以及和田地区的于田县(于田绿洲)作为研究区进行实证分析。采用同一时相的ETM 数据,运用K-T变换、比值变换以及通过NDVI指数和分类来提取信息,效果明显。通过实证分析发现:虽然研究区都地处塔里木盆地周边地区,一个是塔北绿洲,另一个是塔南绿洲。但由于水文(盐渍化形成的关键)、气候(形成盐渍化土壤的驱动力)、地形(盐渍化土壤分布及差异的主要因素)、人类活动(盐渍化土壤形成的重要因素)等因素差异的存在,导致了盐渍化情况的差异。再利用Surfer软件绘制盐渍化出土壤特征(电导率)的等值线图,发现渭-库绿洲和于田绿洲表层土壤电导率的空间分布状况的差异。     

黄河景电灌区土壤盐渍化反演的多模型对比北大核心CSCD

位于中国西北干旱区东部的景电灌区是黄河景泰川电力提灌二期工程覆盖的重要地区。不合理的水资源利用和区内排水不畅导致该区成为次生盐渍化发生的重点区域。为更好地预测景电灌区的土壤盐渍化问题,服务盐渍化防治和盐渍土改良的国家需求,基于地表实测高光谱反射率和土壤电导率数据,从模型稳定性、噪声问题、共线性问题和准确度4个方面对比分析了深度神经网络(Deep neural network,DNN)、分布式随机森林(Distributed random forest,DRF)和梯度提升机(Gradient boosting machine,GBM)3个模型在景电灌区土壤盐分预测方面的适用性。结果表明:(1)实测高光谱反射率数据与土壤电导率之间存在较强的相关性,高光谱数据为土壤盐分预测研究提供了便利;(2)DNN模型的稳定性高,对噪声和共线性问题的处理能力更强,模拟准确度相对较高,而DRF和GBM模型模拟结果差别较小。DNN模型更适于景电灌区土壤盐分预测研究,这在模型适用性方面为该区域的土壤盐渍化研究提供了参考。     

阿拉善地区土壤盐渍化的遥感反演及分布特征

土壤盐渍化是威胁干旱区土地的重要环境问题。利用遥感技术对土壤盐渍化进行动态监测,分析土壤盐度水平与空间分布,有利于掌握土壤盐渍化现状,为土地资源可持续利用提供理论依据。现有研究多在田间尺度,随着土壤环境问题涉及的范围越来越大,区域斑块信息的提取已无法满足宏观地模拟和展示整体土壤环境的空间分布。以阿拉善地区为例,结合遥感光谱指数与实测土壤盐分数据,运用偏最小二乘回归（PLSR）方法,构建区域尺度范围的土壤盐渍化反演模型,实现大面积地区土壤盐度的精准模拟和定量监测。结果表明,构建的模型验证精度达到0.8788,达到极显著水平,预测结果与实际情况相符,可以较准确地模拟研究区土壤盐渍化状况。受地形、气候、景观类型、农业活动以及土地管理等因素的综合影响,阿拉善地区约20%的区域土壤呈现出不同程度的盐渍化,其中黑河下游河岸带、雅布赖山西侧及贺兰山西侧冲积扇土壤盐渍化程度最为严重。本研究可为大面积区域土壤盐分状况的快速监测及遥感定量反演提供可行的方法,同时为该区域不同程度盐渍化土壤的治理和土地利用管理提供依据。     

松嫩平原西部土壤次生盐渍化防治技术研究

根据多年的野外定位观测和试验研究，提出松嫩平原西部土壤次生盐渍化防治应综合考虑灌溉淋洗、潜水位、时间及土壤化学改良4个要素；研究了西部盐碱地治理过程中土壤剖面盐分特征变化及对周边土壤环境特征的影响，认为单一的水利用措施不能从根本上解决西部土壤次生渍化的问题；通过不同用水条件下耕层土壤盐分变化及土壤改良剂综合配套试验研究等，提出本区土壤次生盐渍化防治的技术措施。     

北疆农区土壤盐渍化遥感监测及其时空特征分析

基于MODIS数据,利用归一化植被指数和盐分指数的二维特征空间关系建立土壤盐渍化遥感监测模型,对北疆农区2000年以来的土壤盐渍化状况及其空间动态变化进行了监测分析,并探讨了典型区土壤盐渍化的主要驱动因素。结果表明：① 土壤盐渍化遥感监测指数可以从宏观上定量刻画北疆农区的土壤含盐量;② 北疆农区土壤盐渍化空间特征呈现出总体上逆转、局部严重发展的态势;③ 土壤盐渍化等级在不同时间段的发展或逆转的方向主要由中度向重度及重度向盐土间的相互转化,其中重度盐渍化农用地的转化幅度最大;④ 不同土壤盐渍化等级中盐土的形成与农区降水量和干燥程度具有较好的相关性,未盐渍化（正常）和中度盐渍化与农区有效灌溉面积和农作物播种面积分别呈相关系数较高的正相关和负相关。     

21世纪新疆土壤盐渍化调控与农业持续发展研究建议

论述了新疆土壤盐渍化形成的地质、地貌、气候背景和土壤盐渍化现状,表明新疆的土壤盐渍化问题始终存在,绿洲的稳定性外受过渡带影响,内受土壤盐渍化的威胁。简述了新疆与国外盐碱奎作改良的发展过程,分析了新疆在研究、改良和利用盐渍化土壤中存在的问题,并结合科学技术的发展,提出了新疆土壤盐渍化问题研究建议：１）建立区域水盐监测体系;２）区域水盐信息系统与次生盐渍化的测报技术研究;３）抗盐碱基因工程抗性育种与耐     

渭干河绿洲不同土地利用类型土壤盐分的变化特征分析

土壤盐分的动态分析与监测,是实现盐渍化土地科学管理与利用的必要前提。运用GIS技术,结合地统计学方法,分析了渭干河绿洲土壤盐渍化的分布格局,探讨了不同土地利用类型下土壤盐分的变化规律。结果表明：土壤盐分离子含量随土层深度增加而减少,CO^2-₃和HCO₃^-变化不明显,整个剖面表现为：Na⁺+K⁺>Ca²⁺>Mg²⁺,SO^2-₄>Cl^->HCO₃^->CO^2-₃,具有中-强变异性,除了HCO₃^-、CO^2-₃和Ca²⁺外,其他盐分离子变异系数随深度增加而减小。不同土地利用类型的土壤含盐量具有显著差异垂向分布,耕地、荒地和草地、林地分别呈现为平均型、表聚型和底聚型盐分剖面,且各类型表层土壤（0～40 cm）含盐量依次为荒地（38.42 g·kg^-1）>草地（16.30 g·kg^-1） > 耕地（5.37 g·kg^-1） > 林地（4.62 g·kg^-1）。渭干河绿洲土壤属于重盐土类型,自然因素（蒸降比和地下水波动等）是土壤盐渍化的形成条件,而人为干扰（土地利用方式、灌排、施肥等）则促进了土壤盐渍化的发展。     

基于机器学习和多光谱遥感的银川平原土壤盐分预测

快速获取区域土壤盐渍化程度信息,对于盐渍化治理与生态环境保护具有重要意义。以银川平原为研究区,以盐分影响因子和盐分指数分别作为输入参数,建立支持向量机(SVM),BP神经网络(BPNN)和贝叶斯神经网络(BNN)3种土壤盐分预测模型,选取最佳模型进行研究区不同深度的土壤盐渍化预测。结果表明：(1)0～20 cm土壤盐分预测模型中基于影响因子变量组的BNN模型效果最佳,决定系数(R²)为0.618,均方根误差(RMSE)为2.986;20～40 cm土壤盐分预测模型中基于盐分指数变量组的BNN模型效果最佳,R²为0.651,RMSE为1.947;综合对比下,BNN模型的预测效果最好,可用于研究区土壤盐渍化预测。(2)银川平原主要是以非盐渍化和轻度盐渍化为主,0～20 cm土壤重度盐渍化及盐土共占总面积的11.59%,20～40 cm土壤重度盐渍化及盐土共占总面积的7.04%,20～40 cm土壤盐渍化程度较0～20 cm土壤盐渍化轻。     

塔里木河流域中游渭干河-库车河绿洲盐渍土水盐信息光谱特征研究

土壤水分、盐分时空变异强,是影响土壤光谱特征的两个重要因素。土壤水分与盐分之间的关系以及土壤水分、盐分与土壤光谱特征间的关系直接关系到利用遥感光谱信息监测土壤盐渍化的精度。该文运用多元统计学及可见光-近红外反射光谱分析方法对2010年10月渭干河-库车河三角洲绿洲盐渍土水分、盐分数据和盐渍土野外光谱数据进行分析,探讨该绿洲盐渍土表层(0～10cm)水盐信息与野外光谱特征间的关系。结果表明:1)土壤水分和土壤电导率可用Cubic曲线拟合,相关系数R=0.8503,土壤盐分和土壤电导率也可用Cubic曲线拟合,相关系数R=0.842,但土壤水分与盐分之间的显著性较弱,相关系数R=0.74。2)与原始野外光谱相比,包络线消除后光谱波段与土壤水分和土壤电导率之间的Pearson相关性都有不同程度的提高,利用包络线消除法后的波段分别建立盐渍土土壤水分、土壤电导率后向回归预测方程,为动态水盐条件下的盐渍土遥感监测提供了理论依据。     

阿拉尔垦区土壤盐渍化遥感监测及时空特征分析

及时准确掌握区域土壤盐渍化信息对盐渍土治理和土地利用可持续发展有着重要意义。以阿拉尔垦区Landsat 7 ETM+/8 OLI影像为数据源,采用盐分指数（Salinity index,SI）和归一化植被指数（Normalized difference vegetation index,NDVI）构建遥感盐分监测指数（Salinization detection index,SDI）模型,对阿拉尔垦区土壤盐渍化进行反演,分析近10 a垦区土壤盐渍化空间分布特征。结果表明：SDI模型与土壤实测电导率拟合度R²=0.7579,该模型可反演阿拉尔垦区土壤盐量;2011—2021年非盐渍土和轻度盐渍土面积分别增加318.22 km²和0.80 km²,中度、重度土壤盐渍化面积减少229.87 km²,盐土面积增加68.61 km²;阿拉尔垦区北部和南部地区的土壤盐渍化程度得到明显转好,中部和东部地区土壤盐渍化程度加重,垦区土壤盐渍化总体得到较好改善。SDI模型能较好反演阿拉尔垦区土壤盐渍化时空特征,可为阿拉尔垦区经济与社会发展提供一定的参考依据。     

苏打盐渍土壤微咸水淋洗改良技术研究

研究了土壤粘土特性与土壤碱化的关系和淋洗水的矿化度对土壤渗透性的影响,提出了微咸水改良苏打盐渍土的技术思路。探讨了淋洗用微咸水的水质标准、作物耐盐碱标准、作物需水量及灌溉淋洗定额等参数及其确定方法,通过田间试验,证明了该技术对苏打盐渍土具有明显的改良效果。     

基于电磁感应数据的膜下滴灌土壤水分动态变化研究

快速、无损监测农田土壤水分含量,是智慧农业的重要研究内容.以新疆南疆阿拉尔国家农业科技园区膜下滴灌棉田为研究对象,运用EM38-MK2大地电导率仪快速、高效的获取了4组不同时期的棉田土壤表观电导率数据,并同步采集表层土壤(0～20 cm)样品,通过构建表观电导率数据与室内测定含水量数据间的反演模型获取了测点的含水量数据...     

基于GIS的黄河三角洲盐碱地改良分区

黄河三角洲盐碱地面积超过总面积的70％，而盐碱地改良分区是因地制宜，综合治理盐域地的前提，通过综合运用地理信息系统的各种空间数据分析功能，将黄河三角洲土地盐碱化现状分为：非盐碱地，轻度盐碱地，中度盐碱地，重度盐碱地，滩涂5个区，并结合地下水长期观测资料，进行成因分析，建立了黄河三角洲盐碱地改良分区模型，立足土地盐碱化的现状，充分考虑地下水埋深和矿化度，把黄河三角洲盐碱地按改良难易程度分为：易改良区，较难改良区，难改良区，近期不宜作改良区，并针对不同的盐碱地改良区提出了相应的土壤改良对策。     

松嫩平原苏打盐渍土土壤水分特征研究

以苏打盐化草甸土和苏打碱土2 种土壤类型为研究对象,研究苏打盐渍土土壤水分特征,并对土壤水分特征曲线进行模拟。结果表明,0~40 cm土壤层,盐化草甸土总孔隙度大于50%,毛管孔隙中以0.1~1.2 mm当量孔径的粗孔隙为主,苏打碱土总孔隙度低,主要以小于0.1 mm当量孔径的细孔隙为主;0~40 cm土壤层在相同水势作用下,盐化草甸土土壤含水率明显高于苏打碱土,说明苏打碱土土壤持水能力较低。通过模型模拟,获得不同土壤层的水分特征曲线参数,模拟值与实测值相关系数均在0.9 以上,模型具有可靠性。     

干旱区盐碱土剖面无机碳组分分布特征

通过分离土壤动态性无机碳,结合14C同位素技术,有效量化了盐碱土剖面无机碳组分的存储数量和年龄特征。结果表明：整个土壤剖面,盐土难溶性无机碳含量和可溶性无机碳含量明显高于碱土。无论是土壤难溶性无机碳储量还是可溶性无机碳储量,盐土和碱土中有近80%碳是存储在1 m以下,50%存储于3 m以下。相同土层,土壤可溶性无机碳储量约占土壤难溶性无机碳储量的30%。无论是盐土还是碱土,无机碳的年龄超过万年,而土壤可溶性无机碳的年龄明显低于土壤无机碳的年龄。研究结果证实尽管土壤可溶性无机碳储量较低,但其周转时间短,速率高,因此在参与现代碳循环的程度上明显要高于土壤无机碳。     

Mapping soil salinity using a combined spectral response index for bare soil and vegetation: A case study in the former lake Texcoco, Mexico

Mapping soil salinity is difficult due to its large spatial and temporal variability. Remote sensing is widely used to lower survey costs, but existing studies usually analyze bare soils and make little reference to the halophytic plants and their role as salinity indicators.This paper aims to correlate soil characteristics (electric conductivity in saturation extract (EC_e) and sodium absorption ratio (SAR) with the spectral response of plant species and bare soils, integrating an algorithm to allow multi-scale mapping using remote sensors.Ground radiance was measured on different plant species and bare soils. A Combined Spectral Response Index (COSRI) was calculated for bare soils and vegetation by adjusting the normalized difference vegetation index (NDVI). EC_e and SAR were determined in surface soil samples. Correlation coefficients between COSRI and soil salinity were obtained and a model was adjusted to predict soil salinity. Landsat-ETM and airborne digital images were used to calculate raster maps of COSRI, and EC_e and SAR were estimated using adjusted models. Correlation between COSRI and EC_e and SAR was of −0.885 and −0.857, respectively. Variance accounted for by exponential models for EC_e and SAR was of 82.6% and 75.1%, respectively. It may be concluded that the method is an easy, low-cost procedure to map salt-affected areas.     

察尔汗盐湖地区盐渍土微观结构及其力学与强度表现

为探明察尔汗盐湖区盐渍土的微观结构特征及其力学与强度表现,从盐湖区采集9组不同含盐量的盐渍土样品,对盐渍土进行电镜扫描、直接剪切试验和抗压强度试验,从微观结构上分析了盐渍土的力学与强度表现,提出了察尔汗盐湖区盐渍土颗粒骨架的连结形式。研究结果表明,不同含盐量的盐渍土微观结构形式不同,盐渍土颗粒骨架之间的连结有3种形式:1)点式接触、2)堆叠接触、3)盐晶体胶结;微观结构越密实,盐晶体胶结作用越强,盐渍土表现出越高力学与强度特性;盐晶体的胶结作用是影响盐溃土力学与强度特性的显著因素;无侧限抗压强度显著变化的含盐量拐点为45.74%。     

Salinity effects on soil organic carbon and its labile fractions, and nematode communities in irrigated farmlands in an arid region, northwestern China

The effects of salinity on soil organic carbon(SOC) and its labile fractions including microbial biomass carbon(MBC) and easily oxidation organic carbon(EOC),basal soil respiration,and soil nematode community in the Fluvents,an oasis in an arid region of northwestern China were investigated.Five sites were selected which had a salinity gradient with different groundwater table from 1.0 m to 4.0 m.Soils were sampled at the 0–20 cm plough layer from 25 irrigated fields of five sites and electrical conductivity was measured in the saturation paste extracts(ECe).Soils were categorized into five salinity levels:(1) non-saline,(2) very slightly saline,(3) slightly saline,(4) moderately saline,and(5) strongly saline according to the values of ECe.The results show that SOC and total nitrogen concentration,cation exchange capacity(CEC),and the concentrations of labile organic fractions(MBC,EOC),and basal soil respiration decreased significantly with increasing ECe.The relationships between ECe and MBC,EOC and basal soil respiration were best described by power functions.Slight and moderate salinity had no significant impact on soil nematode abundance,but excessive salt accumulation led to a marked decline in soil nematode community diversity and abundance.Soil salinity changed soil nematode trophic groups and bacterivores were the most abundant trophic groups in salt-affected soils.Further study is necessary to identify the response of soil microbial processes and nematode community dynamics to soil salinity.     

基于PTFs的干旱地区土壤饱和导水率的尺度扩展

土壤饱和导水率的空间分布是流域水文模拟及溶质运移研究的先决条件.基于塔里木河干流108个剖面的土壤质地、有机质及容重等测试数据,运用4种土壤传递函数(PTFs)进行土壤饱和导水率预测与检验,分析土壤饱和导水率的空间变异性并计算合理采样数量,并通过尺度上推的方法预测流域尺度土壤水力参数的空间分布特征.结果表明:Campbell模型为4种PTFs模型中最适合本研究区的土壤传递函数.从空间分布的预测结果来看,不同层土壤饱和导水率的分布特征具有相似性,而深层土壤饱和导水率大于浅层.