不同时期古黄河三角洲土壤剖面盐渍化特征

在渤海湾西岸选取8个不同地貌单元、不同土地利用方式的土壤剖面,分别在土壤返盐和淋溶最强的季节,按0~20、20~40、40~60和60~90cm采集土壤盐渍化样品,分析土壤剖面盐渍化特征。古河道带地势较高,为轻度盐化土壤,以硫酸盐型和氯化物-硫酸盐型盐渍化类型为主。河间洼地多为中度盐化土壤,为硫酸盐-氯化物型盐渍化类型。潮上带土壤的盐分含量达7~11g/kg,为盐土,为氯化物型盐渍化类型。土壤的蒸发、淋溶作用跟地貌、沉积等密切相关。同一地貌类型上,距海较远土壤剖面HCO₃^-含量高,Cl^-含量低,全盐含量低,盐化程度低。     

环渤海低平原微咸水区土壤盐渍化与盐分剖面特征

采用统计分析、主成分分析和聚类分析方法,结合GIS技术研究环渤海低平原微咸水区土壤盐渍化特征,并探讨盐分剖面类型和分布状况。结果表明:0~5cm表层土壤盐分属于强变异强度,5~60cm各土层盐分属于中等变异强度。土壤盐分变量的全部信息可由盐渍化、碱化、区域地下水埋深和矿化度、K⁺等5个主成分反映,其累计贡献率达87.88%。土壤盐分剖面分为表聚型、底聚型和中聚型,在环渤海低平原区的面积比例基本一致,约各占1/3。     

黑河下游土壤盐分分布特征

采用黑河下游面域土壤信息调研数据,结合层次聚类和地统计分析等方法,探讨黑河下游土壤盐分在水平方向和垂直方向上的变异特征,揭示黑河下游土壤盐渍化的程度和状态。结果表明：研究区土壤盐分表聚特征明显。土壤盐分及离子组分含量存在很强的变异性,变异系数0.42~1.99。黑河下游土壤盐渍化类型主要为氯化物-硫酸盐型,土壤盐渍化程度较为严重,盐土占比高达42.87%。从土壤盐分在水平方向上的变异特征来看,表土层土壤全盐在一定的区域范围内具有空间结构特征,符合球状模型分布,空间分布表现为斑块状格局。从土壤盐分在垂直方向上的变异特征来看,研究区土壤盐分剖面类型可分为表聚型、均匀型、振荡型和底聚型。     

三工河流域中上游绿洲土壤盐化的时空动态

针对绿洲内部土壤盐渍化发生的现状,以三工河流域中上游阜康绿洲为研究区,运用遥感与GIS技术,结合地统计学方法研究了0—20 cm土层盐分动态特征及其主导因素。结果表明:①研究区各种景观类型间转移剧烈,区域绿洲化作用强于荒漠化; ②通过对1982年和2005年土壤盐分的理论模型拟合,符合球形模型,并且F检验达到极显著水平; ③Kriging插值及其与同期的绿洲景观类型图叠加运算表明,土壤盐渍化具有向北推进的趋势,南部绿洲土壤盐化程度减弱,北部绿洲土壤盐渍化程度加重;④农业灌溉具有一定的洗盐作用,使得南部绿洲土壤盐化程度减轻;北部绿洲,由于地下水作用,使得土壤盐化程度加重。     

开都河流域下游绿洲表层土壤盐分空间变异特征分析——以焉耆县为例

针对目前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,研究开都河流域下游绿洲焉耆县表层土壤的盐分空间变异特征。结果表明:1)0~10cm、10~20cm和20~30cm三层土壤盐分的半方差函数模型均符合高斯模型;随着土壤采样深度的增加,其空间变程递增,C0+C均为50%,属于中等空间相关性。2)土壤盐分在水平方向上,0~5g/kg(非盐化和轻盐化)呈片状分布,而5g/kg(中度、重度盐化和盐土)呈斑块状分布在中部和低洼地区;在垂直方向上,0~10cm土壤盐分含量最高,且随着土层深度的增加,土壤盐分递减。     

不同水分条件下藏北盐化沼泽湿地土壤碳氮的分布

目前,对于高寒湿地土壤碳氮的研究多集中于泥炭沼泽,盐化沼泽土壤的研究相对较少。为了全面认识湿地土壤碳氮的特征以及对未来气候变化的响应,以藏北高原腹地格仁错湖沼湿地为研究区,分析高寒盐化沼泽常年积水、季节性积水和无积水三种水分条件下土壤剖面(0~50 cm)内有机碳和全氮的垂直分布特征。研究结果表明:随水位梯度的升高,各土层碳氮含量逐渐减少。在无积水区和季节性积水区,有机碳(SOC)和全氮(TN)的分布均表现为表层(0~10 cm)含量最高,沿土壤剖面呈下降趋势;常年积水区各土层间的SOC和TN含量差异很小。其中,无积水区、季节性积水区和常年积水区0~50 cm土层的SOC储量分别为7.60 kg/m2,4.11 kg/m2和2.35 kg/m2,TN储量分别为0.56 kg/m2,0.28 kg/m2和0.19 kg/m2。相对于高寒草甸沼泽土和泥炭沼泽土壤来说,高寒盐化沼泽土是碳氮累积较少的土壤类型,高水位、高盐度和低气温成为盐化沼泽土壤碳氮累积的主要限制条件。     

灌区间盐分变迁与耕地安全特征——以三工河流域农业绿洲为例

针对目前绿洲内部土壤盐渍化问题,以新疆三工河流域农业绿洲为研究区,运用遥感、GIS和地统计学相结合的方法研究了0~20 cm土层盐分动态特征与发展趋势。结果表明:流域空间上土壤盐分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。Kriging差值及其与同期的土地利用类型图叠加运算表明,整个绿洲区南部阜康灌区耕地土壤盐化面积及盐渍化作用小于北部绿洲阜北灌区,耕地土壤盐分具有显著的局地地带性分布特征,随绿洲耕地南北方向距离的增加土壤盐渍化作用增强。另外南部绿洲耕地农业灌溉具有明显的脱盐作用,随时间尺度的延长,盐渍化作用减弱;而北部绿洲土壤盐渍化作用加强,表现为积盐作用。绿洲受盐害作用的区域主要为北部(阜北灌区)绿洲,通过空间概率模型预测,在长时间范围内,土壤盐渍化依旧是制约北部绿洲耕地生产力的主要因素。通过联合运用变异函数分析、线性回归分析和空间概率分析方法的优势,有效识别了三工河流域农业绿洲空间土壤盐渍化的变化特征与变化趋势,对于认识流域空间单元土壤盐分的变迁具有重要意义。     

干旱区绿洲土壤盐渍化分析评价

内蒙古阿拉善左旗贺兰山西侧是我国典型的干旱区,土壤盐渍化现象严重.因此,本次研究对该区存在的土壤盐渍化生态环境地质问题进行评价,分析了土壤盐渍化影响因素,提出了盐渍化防治措施.结果表明:(1)研究区内盐渍化土壤占全区面积的32%,且pH值高,碱化度大,具有盐化与碱化同时进行的双重特性;(2)土壤可溶性离子组成以Na+和SO42-、Cl-离子为主,Na2SO4和NaCl是造成该土壤碱化和性质恶化的主要因素;(3)土壤盐分季节变化明显;(4)土壤盐渍化的形成原因主要是残余积盐和灌溉的影响;(5)在改良利用方面,应在综合规划与合理布局的基础上.因地制宜的发展农林牧业,尽快停止使用不符合标准的水进行灌溉,防止生态环境遭受破坏与盐溃化加剧,已垦的盐渍土耕地,尤应重视土壤培肥.     

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。     

极端干旱环境下的胡杨细根分布与土壤特征

以塔里木河下游的中龄胡杨为研究对象,采用开挖剖面分层取样法,对胡杨细根(D≤2 mm)的空间分布以及与土壤特征因子之间的关系进行了分析。结果表明:①在长期干旱胁迫下,胡杨细根(D≤2 mm)根长密度(RLD)、根表面积密度(SAD)从表层到地下100 cm土层内,呈逐渐增加趋势,100~140 cm土层内表现为减少的波动分布趋势;细根RLD、SAD集中分布在60~120 cm土层内,约占0~140 cm土层总细根RLD和SAD的74%以上;在水平方向上,距树干0.75～2.5 m范围内,呈逐渐减少趋势,而在3.5～5.5 m范围内呈波动的增加趋势。②胡杨细根(D≤2 mm)RLD和SAD与土壤总盐、土壤有效养分含量之间呈显著负相关关系,适合乘幂模型,与土壤含水率之间呈一定程度的正相关关系,适合三次曲线模型。     

基于多光谱遥感的典型绿洲棉田春季土壤盐分反演及验证

为探索快速提取典型绿洲棉田土壤盐分的有效方法,获取区域尺度的土壤盐渍化特征及空间分布,进而为土壤盐渍化防治提供参考。以新疆兵团农二师31团为研究区域,2019、2021年春季Landsat 8 OLI多光谱影像和野外实测土壤含盐量为数据源,将波段组、光谱指数组和全变量组作为模型输入变量组,采用多元逐步回归（Multiple stepwise regression, MSR）、偏最小二乘回归（Partial least squares regression, PLSR）、极限学习机（Extreme learning machine, ELM）、支持向量机（Support vector machine, SVM）和BP神经网络（Back propagation neural network, BPNN）构建基于3个输入变量组的土壤盐分遥感反演模型,探究输入变量和建模方法对模型精度的影响效果,通过对比确定春季土壤盐分最优反演模型,定量反演地表土壤含盐量。结果表明：（1） 研究区主要为非盐化土和轻度盐化土,总样本变异系数为0.67,呈中等变异性;光谱反射率与土壤盐渍化程度的关系表现为土壤盐渍化越重,光谱反射率越高。（2） 海岸波段（b1）、蓝波段（b2）、绿波段（b3）、红波段（b4）和盐分指数（SI1、SI2、SI3、SI4、S3、S4、S5）均通过显著性检验P<0.01,相关系数均达到0.4以上。（3） 所有模型中,基于全变量组建立的BPNN反演模型精度最高,建模集R²为0.705;验证集R²为0.556。（4） 由反演结果可知,2019、2021年春季耕作区土壤主要为非盐化土,分别占耕作区总面积的55.55%和64.62%,其次为轻度盐化土,分别占44.31%和35.17%;2021年土壤盐渍化程度较2019年有所减轻。     

长期垦殖与退化对七里海芦苇沼泽土壤盐分的影响

以天津滨海典型盐渍化湿地——七里海湿地为研究区,采用土钻剖面取样法,采集深度分别为0~5 cm、5~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~50 cm、50~70 cm和70~100 cm的7层土壤的样品,共采集63个土壤样品,研究长期垦殖(约60 a)和湿地退化(约50 a)对芦苇(Phragmites australis)沼泽土壤盐分的影响。结果表明,垦殖与退化显著降低了沼泽土壤盐渍化程度;农田土壤的含盐量最小,其次为退化沼泽、天然沼泽。沼泽垦殖与退化不同程度影响了土壤阴、阳离子的组成。垦殖主要影响了0~20 cm土层阳离子的组成,显著改变了10~100 cm土层阴离子的组成;沼泽退化显著增加了5~10 cm土层Mg2++K+的比例和10~50 cm土层CO32-+HCO3-的比例,显著降低了0~30 cm土层Cl-和10~100 cm土层SO42-的比例。垦殖和退化削弱了土壤阴、阳离子间的相关性,其中Mg2+、Ca2+和K+在垦殖与退化过程中有着相似或相近的运移特征。沼泽垦殖显著降低了0~20 cm深度土壤钠吸附比和碱化度,沼泽退化显著降低了0~10 cm深度土壤钠吸附比和碱化度,表明沼泽垦殖与退化都降低了土壤钠的危害,然而二者对土壤残余碳酸钠影响较小。     

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。     

湘东丘陵区4种林地深层土壤溶解性有机碳的数量和光谱特征

选取湘东丘陵4种典型母质发育的林地土壤,挖掘土壤剖面并分层采集土壤样品至母质层/母岩,研究深层土壤有机碳（SOC）和溶解性有机碳（DOC）的数量和分布规律,采用紫外-可见光谱技术分析深层土壤DOC的宏观化学结构特征。结果表明,土壤DOC含量（2.33~185.26 mg·kg^-1）在板岩红壤和酸性紫色土剖面上某些深层土层出现升高现象。DOC/SOC除第四纪红土红壤在浅层表土最高（1.5%）外,其他3种土壤均在60~80 cm深层土层达到最高峰值（1.0%~2.5%）。SOC数量是控制不同母质土壤DOC数量的重要因素。但光谱分析显示,随着土壤剖面的加深,DOC的宏观化学组成、结构趋于复杂,化学稳定性升高。尽管一些深层土层中DOC/SOC升高,但其DOC化学结构更为复杂,评价深层土壤SOC和DOC稳定性还应考虑其化学结构特性。     

中亚热带第四纪红粘土的粒度特征

中国南方第四纪红粘土的成因尚有洪积、冲积、风成、坡麓堆积风化等多种说法。中亚热带5个红土沉积剖面的粒度组成分析结果表明:(1)5个红土沉积剖面的粒度组成表现出较好的一致性,粉砂(4~63 μm)为优势粒组,其含量的平均值为48.12%~68.89%, 粘粒(<4 μm)含量平均值变化于23.83%~50.10%,砂(>63 μm)含量平均值<5%。推测中亚热带红土母质具风成特性,沉积后经历了较强的风化成壤过程。(2)粒度参数高度相关,频率曲线以双峰为主体,概率累积曲线表现为三段式和五段式,表明中亚热带各地红土的沉积环境较为一致,但分选具一定复杂性。(3)在剖面上,红土粒度分布随时间变化而变化,棕黄色层的平均粒径值较均质红土层和网纹红土层粗,粉砂含量较高。     

西周沣镐遗址全新世土壤研究

根据西安西部西周沣镐遗址附近全新世土壤剖面磁化率、全铁、有机碳、Rb和Sr等指标的测定分析,揭示了与全新世环境变化相对应的成壤过程,阐明西周时代土壤和土地资源状况及人类耕作对成壤过程影响。认为全新世早期气候较温和干燥,风尘堆积速率降低,有一定生物风化成壤作用,土壤发育表现为边沉积边成壤;全新世中期气候温暖湿润,生物风化成壤作用大于风尘堆积作用,随着沉积和成壤继续,土壤层深厚,形成古土壤层(S₀);全新世晚期气候恶化,沙尘暴频繁发生,风尘堆积作用大于风化成壤作用,形成现代黄土层(L₀)覆盖了土壤(S₀),使之成为埋藏古土壤。西周时期(3000~2720a B.P.)气候干旱使环境资源恶化,土壤退化严重,当时的耕作层和古地面位于相当于黄土(L₀)下部、古土壤(S₀)顶界以上10cm的层位。     

基于典范对应分析的滨海滩涂围垦区景观格局与土壤盐渍化关系北大核心CSCDCSSCI

以江苏中部如东滩涂围垦区为研究区,利用典范对应分析探讨不同空间尺度景观格局对土壤盐渍化程度的影响和贡献度。结果表明:(1)研究区斑块密度、边缘密度、景观形状指数、聚集度指数、散布与并列指数较高,说明景观破碎化程度较高,景观结构复杂,景观分布受人为干扰的程度较大。(2)土壤中Na+和Cl-分别占阳离子总量和阴离子总量的87.4%和90.1%,土壤盐渍化指标的变异系数为53.49%~129.03%,反映了土壤盐分的非均匀分布。(3)研究区景观格局指数在100 m和200 m缓冲区尺度分别能累积解释土壤盐渍化程度变化的66.6%和80.1%,土壤盐渍化程度与农建地和水浇地面积比例呈正相关关系,与旱地面积比例呈负相关关系。(4)景观水平上的土壤盐渍化程度与最大斑块指数、蔓延度指数呈正相关关系,与斑块密度、边缘密度、景观形状指数、香农多样性指数呈负相关关系;斑块类型水平上,最大斑块面积指数、边缘密度、景观形状指数是影响研究区土壤盐渍化程度的共性指标。研究对于优化滩涂围垦区土地利用格局,降低土壤盐渍化程度具有重要意义。     

干旱内流区尾闾绿洲土壤积盐的动态特征

运用遥感与GIS技术,结合地统计学方法研究了三工河流域下游阜北绿洲近23 a来表层土壤(0～20 cm)盐分动态特征及其主导因素。结果表明:①研究区景观类型间相互转换频繁,区域绿洲化进程的同时,荒漠化也在加重,并且绿洲化进程强于荒漠化; ②通过对1982年和2005年土壤盐分的理论模型拟合,符合指数模型,并且,F检验达到极显著水平; ③Kriging插值及其与同期的绿洲景观类型图进行叠加运算表明,在自然和人为作用下,区域土壤盐化程度加重,高盐区面积增加,低盐区面积减少,土壤盐分在20 g·kg-1以上的分布面积增加了15.36%,而在5～10 g·kg-1范围减少43.85%; ④水库输水灌溉是引发区域地下水位抬升的直接因素,间接导致土壤盐渍化程度的加重。     

基于探地雷达的土体构型无损探测方法研究

土体构型对土壤水分、溶质运移过程和作物成长等有显著影响,常规测量采用人工挖土壤剖面取样、实验室化验分析等方法,其周期长效率低。针对以上问题,以探地雷达波形及其图像为研究对象,从检测土体构型的属性(层次、层厚、土质)入手,提出了一种使用探地雷达快速测量土壤土体构型的无损探测方法。基于探地雷达波形图像的纵向梯度信息能够反应土壤分层,采用包络检波法从探地雷达回波中提取包络信号,利用Hilbert分析其瞬时相位来确定分层位置;鉴于土壤介电常数与雷达回波振幅的关系,采用探地雷达回波振幅反演各层介电常数,由介电常数推算雷达波在土壤中的传播速度,以此得到土壤剖面各层厚度;根据探地雷达波形图的图像噪声与土壤砂壤比之间存在定量关系,提出采用主成分分析方法对每一层土质的图像进行噪声估计求得各层土壤的含砂量,结合支持向量机进而辨识各层土壤土质。建立涵盖地域信息、土壤指标、探测信息、图像多特征融合信息的土体构型知识库,并编制快速识别土壤土体构型的信息系统,在内蒙古自治区呼和浩特市周边2个试验基地、6个采样点、4类土壤土体构型使用该方法进行野外探测验证。研究表明:在上述地区地表以下1 m范围内的土体构型识别正确...     

民勤绿洲不同土地利用类型下土壤水盐的空间分布特征分析

以石羊河流域下游——民勤绿洲为研究区域,通过野外采样、实地调查和实验分析,对不同土地利用类型下（耕地、林地、草地、湿地、盐碱地、撂荒地和荒漠）土壤的水盐特征进行研究,结果表明研究区土壤含水率整体偏低,范围为5.35%~20.58%,土壤含盐量的平均值为47.02 g·kg^-1,盐渍化程度严重。土壤含水率和含盐量表现为中等变异性,说明其易受到气候、地形、水文地质以及人为活动的影响。不同土地利用类型下土壤水盐的垂直分布差异显著,土壤含水率在垂直方向上的变化特征较为复杂,但含盐量在垂直方向上主要表现为“表聚型”和“振荡型”。民勤绿洲各土层土壤水盐的水平分布均呈条带状分布,土壤含水率整体表现出西高东低,南高北低,而土壤含盐量则表现出相反的趋势。