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。     

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。     

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。     

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。     

滴灌条件下盐地碱蓬(Suaeda salsa）种植年限对盐碱地土壤盐分离子分布的影响

采用时空转化的方法研究了滴灌条件下不同盐地碱蓬种植年限（0 a、1 a、2 a和3 a）对重度盐碱地土壤盐分及盐离子在0~120 cm土壤剖面的分布特征的影响，为盐地碱蓬在盐碱地中的改良利用提供理论依据。试验结果表明：滴灌种植盐地碱蓬后土壤盐分在剖面的分布发生明显变化，根区（0~40 cm）土壤含盐量随种植年限增加而下降，根底（40~120 cm）土壤则先增加后下降；Na⁺和Cl^-因容易被水淋洗和植物选择性吸收多，根区土壤中Na⁺和Cl^-含量随种植年限增加有显著降低，Ca²⁺和SO₄^2-不易随水移动，淋洗程度低，HCO₃^-和Mg²⁺第2 a和第3 a的淋洗效果明显好于第1 a；经过3 a种植后土壤中毒害离子Na⁺与Cl^-和在表层盐分组成中的比例下降，Ca²⁺比例上升，钠吸附比（SAR）值显著降低。     

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。     

华北半干旱平原区表层土壤盐分累积的影响因素分析

定量评价各因子对盐渍区表层(0~5 cm)土壤盐分累积的影响,以华北半干旱平原为研究区,综合考虑盐分来源、盐分化学组成、地下水状况、区域气候,地形条件等内外影响因素,应用通径分析方法评价各影响因子强度。结果表明:各影响因素通过直接和间接作用于表层土壤积盐过程,总体看盐源对表层土壤积盐影响强度最大,其次是盐分组成,再者是地下水状况,而区域气候和地形的影响较小。单因素而言,反映盐源的Sal_5-10、反映土壤盐分组成的SAR和反映地下水状况的TDS是主要的控制因素。研究结果为认识华北半干旱平原土壤盐渍化过程及影响机制提供参考依据。     

塔里木灌区膜下滴灌的棉田土壤水盐分布特征

通过膜下滴灌田间试验,研究了塔里木灌区棉田土壤盐分运移特征。结果表明:膜下滴灌的棉田土壤盐分呈Y状垂直分布,膜下土壤盐分含量小于膜间,膜间土壤盐分从表层到深层呈逐渐增减的趋势。随滴灌量增加,膜下土壤盐分峰值位置下移。滴灌量从2 618 m3/hm2增大到4 265m3/hm2,湿润峰位置从40 cm下移至100 cm,盐分峰值位置从30 cm下移至60 cm。滴灌结束后,膜下0~60 cm及0~100 cm土壤平均含盐量均减小。脱盐程度随滴灌量增大而增加,0~60 cm土层脱盐率从6.0%增加到34.8%;而膜间土壤呈积盐状态,积盐程度随滴灌量减小而增大。随滴灌年限增加,0~60 cm的土层平均含盐量逐年增加,从2005年到2007年,4 265、3 926、3 600、3 271m3/hm2灌溉定额下的土壤平均含盐量年均增加了0.4、0.6、1.1、1.1 g/kg。研究结果指出了塔里木灌区现行棉花膜下滴灌制度存在的积盐问题,成果对完善干旱区膜下滴灌灌溉制度具有一定得指导意义。     

珠海淇澳岛红树林、互花米草沼泽和光滩土壤有机碳含量及其影响因素

于2018年6月2~5日,在珠海淇澳岛不同林龄的无瓣海桑(Sonneratia opetala)群落区、秋茄(Kandelia obovata)群落区、桐花树(Aegiceras corniculatum)群落区、无瓣海桑+桐花树群落区、无瓣海桑+木榄(Bruguiera gymnorrhiza)群落区、互花米草(Spartina alterniflora)沼泽和光滩中,调查植物的群落特征,采集0~15 cm和15~30 cm深度土样,测定土样的有机碳含量,分析其主要影响因素。研究结果表明,随着林龄的增长,无瓣海桑群落下0~15 cm深度土壤有机碳含量逐渐增大;无瓣海桑+木榄群落下0~30 cm深度土壤有机碳含量最大,秋茄群落区、无瓣海桑+桐花树群落区、15 a林龄的无瓣海桑群落区、10 a林龄的无瓣海桑群落区、桐花树群落区、5 a林龄的无瓣海桑群落区、互花米草沼泽和光滩0~30 cm深度土壤有机碳含量依次减小;在各采样地,随着土壤pH增大,0~30 cm深度土壤有机碳含量减小;随着土壤全氮含量增大,其也增大;总植物密度是影响0~30 cm深度土壤有机碳含量的主要因素。     

绿洲沙漠过渡带柽柳(Tamarix ramosissima)灌丛沙堆-丘间地系统土壤盐分含量特征

以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲西部过渡带为研究区,选取植被盖度为30%、15%~20%、10%、5%的4个典型样地,对各样地的柽柳(Tamarix ramosissima)灌丛沙堆-丘间地系统典型部位0~10cm和10~20cm土壤进行系统采样,测定土壤pH值及总盐、Cl~-、Na~+、K~+、SO_4~(2-)、Ca~(2+)、Mg~(2+)、CO_3~(2-)、HCO_3~-含量,从风沙地貌的角度探讨过渡带沙漠化进程中土壤盐分分异规律。结果表明:随着植被总盖度的降低,0~10cm层土壤pH值及总盐、Cl~-、K~+、Na+含量总体呈先升高后降低的趋势;土壤SO2-4和Ca~(2+)含量呈先降低后升高的变化趋势;Mg~(2+)含量随着植被盖度的变化没有明显的变化规律。灌丛下→沙堆边缘→丘间地→风影区,总盐、Cl~-、K~+、Na~+、SO_4~(2-)、Ga~(2+)、Mg~(2+)含量呈先减小后增大的变化规律,最大值均位于灌丛下,最小值位于丘间地;pH值和HCO_3~-含量大体呈先升高后降低的趋势,最小值位于灌丛下,最大值多位于丘间地,二者存在中度相关(r=0.644)。与0~10cm土层相比,10~20cm总盐、Cl~-、K~+、Na~+含量明显增加,SO_4~(2-)、HCO_3~-、Ga~(2+)含量降低,Mg~(2+)含量和pH值没有明显的变化。两土层各盐分含量随植被盖度的梯变呈相对一致的变化趋势。在不同的环境条件下,以蒸腾作用、泌盐作用和根系的选择性吸收作用等为主的生物积盐作用与地下水蒸发聚盐以及地表风蚀强度等非生物因素之间的平衡关系,应该是影响绿洲沙漠过渡带柽柳灌丛沙堆盐岛效应强弱的关键因素。     

咸水灌溉下塔里木沙漠公路防护林盐分平衡及盐分运移

应用生态系统物流理论,把土壤-植物-大气作为一个完整的系统,将植物、土壤和地下水作为三个分室,建立分室流动模型,对植物和土壤间的盐分平衡进行定量研究,探索咸水灌溉条件下塔里木沙漠公路防护林盐分运动的规律。结果表明:塔里木沙漠公路防护林使用大量咸水灌溉后盐分并没有在根层土壤0~2 m土层中累积,而是储藏在2 m以下或渗漏到地下水。其中,0~2 m土体盐储量减少125.1 t,地下水位1.50 m以上至2 m土体盐储量增加79.9 t,45.2 t盐分重新回到地下水。根层土壤0~2m土层中土壤脱盐明显。灌溉后各土层的全盐量在0.5~0.9 g/kg之间,远低于土壤原始全盐量1.47 g/kg。这是咸水灌溉下植物能够正常生长的主要原因。研究对于确定塔里木沙漠公路防护林合理的灌溉制度及预测和评估该地区盐渍化的发生发展具有重要意义。同时,也为塔里木沙漠公路全线绿化和水分管理提供科学依据。     

毛乌素沙地油蒿(Artemisia ordosica)群落土壤水分动态特征

以流动沙地作对照,在毛乌素沙地选择半固定沙地油蒿(Artemisia ordosica)群落、具生物结皮的油蒿群落和油蒿+本氏针茅(Stipa capillata)群落设置样地,以10min间隔获取5、15、30、50、70cm深度土壤水分实时监测数据,分析生长季不同植被覆盖下沙地土壤水分动态变化特征。结果表明:(1)4个样地均为秋季储水量最大,油蒿+本氏针茅群落0~80cm层土壤储水能力最强,平均增加了30mm。(2)受土壤蒸发影响的同时,得不到春季小降水事件的补给,流动沙地20~60cm层春季土壤含水量只有4%,生长季波动明显,呈双峰型,0~20cm层和60~80cm层土壤含水量较稳定;半固定沙地油蒿群落0~60cm层土壤含水量长期处于6%左右,60~80cm层春季最低、夏季和秋季得到较好的补给,呈双峰型;具生物结皮的油蒿群落0~10cm平均土壤含水量大于10~20cm层,0~10cm层土壤水分受生物结皮影响呈双峰型,而10~60cm土壤水分较稳定,呈单峰型,60~80cm层土壤含水量在春季最低,呈双峰型;油蒿+本氏针茅群落土壤持水性有明显增加,夏季和秋季土壤含水量可长期处于12%~14%,呈明显的双峰型,而60~80cm土层得不到充分的降水补给,长期处于4%左右,呈单峰型。(3)不同植被覆盖的沙地土壤水分对30mm左右降水的响应深度不同,流动沙地可到70cm,半固定沙地油蒿群落到50cm,具生物结皮的油蒿群落到30cm,油蒿+本氏针茅群落到40cm;极端降水能够影响所有样地0~70cm土壤含水量。     

天山南麓山前平原土壤盐分空间异质性对植物群落组成及结构的影响

将轮台天山南麓山前平原中下部自北至南分为4个地貌带:洪水剥蚀带、溢出带、三角洲带及两河交汇区带。并以土壤电导作为积盐程度的指标,分析了天山南麓山前平原4个地貌带土壤盐的分布特征:溢出带和三角洲带土壤盐分含量高,两端洪水剥蚀带和两河交汇区带盐分含量低。物种多样性及物种组成分析结果表明,自北至南物种多样性及物种数量都在下降,洪水剥蚀带主要为柽柳群落、琵琶柴群落,溢出带主要为柽柳群落、盐节木群落、盐角草群落,三角洲带及两河交汇区均为柽柳群落。通过相关性分析,土壤盐分与群落物种多样性相关性不显著。但是,土壤盐渍化的变化明显影响到植物群落物种组成的变化、群落类型的空间分布和演替。     

基于CCA方法的于田绿洲土壤盐分特征研究

采用常规统计学和典范对应分析法,分析于田绿洲2012年春季土壤剖面(0~10、10~20、20~40、40~60、60~80、80~100cm)的含盐量、电导率、pH值、矿化度、七大盐分离子的空间分布特征。结果表明:春季土壤含盐量、电导率、pH值和矿化度都随着土壤深度的增加而逐渐减小,土壤中Na+和Cl-在各土层占有主要优势,随着土壤深度的增加,各个盐分指标变异系数减小,土壤介质趋于均匀,性质趋于稳定;利用典范对应分析方法发现各个土层中Na+、Cl-、Ca2+、K+始终保持较好的相关性,且主要呈现正相关关系。     

柴达木盆地尕斯库勒湖区盐生植物改良土壤盐渍化效应及其贡献评价

在柴达木盆地尕斯库勒盐湖区,通过对芦苇、赖草、海韭菜、无脉苔草、洽草、盐地风毛菊、羊齿天门冬、小花棘豆和白刺9种盐生植物生长区土壤容重、含水量、全盐量、pH值、全氮、速效钾、速效磷进行测试分析,研究其对盐渍化土壤的改良效果。试验结果表明:9种盐生植物均可降低土壤容重、全盐量和pH值,提高土壤含水量,其平均全盐量较裸地降低了3.79%~85.40%,平均降低幅度为44.99%,小花棘豆降低土壤容重相对较为显著(17.39%),无脉苔草相对较差(1.37%)；盐地风毛菊降低土壤pH值的能力相对较强(5.11%),羊齿天门冬相对较弱；赖草提高土壤含水量相对较为显著(26.05%),白刺相对较差(1.85%)。9种盐生植物可不同程度增加土壤全氮含量,且随取样深度增加全氮含量呈逐渐降低的变化趋势；9种盐生植物坡面地表以下垂直方向0~20 cm土体速效磷含量表现出增加趋势,其中在地表以下20~50 cm位置速效磷含量增加相对较为显著,土体速效磷含量增加的程度由大至小依次为:小花棘豆、赖草、无脉苔草、海韭菜、白刺、羊齿天门冬、芦苇、洽草和盐地风毛菊。研究结果对于利用盐生植物防治土壤盐渍化,以及进一步提高土壤可持续利用有实际价值。     

绿洲-荒漠过渡带典型防护林体系环境效益及其生态功能

 在塔里木河下游绿洲-荒漠过渡带,选取乔灌草结构（胡杨-柽柳-花花柴群落）、乔灌结构（胡杨-柽柳群落）和单一乔木结构（胡杨群落）三种典型防护林为研究对象,采用野外监测和室内分析相结合的方法,探讨了不同类型防护林对空气温湿度、土壤理化特性及防护效应等的作用,并分析了产生差异的原因及生态功能。结果表明：(1）干旱区绿洲-荒漠过渡带不同结构组成的防护林均可提高群落内温湿度的稳定性,改善土壤理化性质,其中乔灌草结构防护林较其它群落更有利于增加0~50 cm土壤有机质、[WTBX]全N、全P[WTBZ]和20~100 cm土壤全[WTBX]K[WTBZ]的积累;能更有效地增加0~30 cm土壤水分、抑制0~100 cm土壤盐分、稳定0~50 cm土壤温度;(2）单一胡杨林群落的有效防护高度为2~3 m,横向有效防护距离为40 m;胡杨-柽柳群落的有效防护高度为2～4 m,横向有效防护距离为60 m;胡杨-柽柳-花花柴群落的有效防护高度分别为小于1 m和2~4 m,高度超过1 m以上的横向有效防护距离为60 m,在1 m以下其横向有效防护距离可达100 m;(3)群落结构、植物密度和覆盖度是影响防护林环境特征和生态功能的主要原因。     

乌拉特荒漠草原小针茅(Stipa klemenzii)群落土壤细菌多样性及垂直分布特征

测定了乌拉特荒漠草原典型植被类型——小针茅(Stipa klemenzii)群落土壤细菌多样性及垂直分布特征。结果表明:乌拉特荒漠草原小针茅群落土壤细菌多样性的垂直分布表现出0~5cm10~20cm5~10cm,其中表层(0~5cm)土壤细菌多样性显著高于下层(5~10cm和10~20cm),5~10cm和10~20cm层之间差异不显著。土壤细菌在不同深度之间的群落相似度60%~70%。小针茅群落中土壤细菌分别归属于放线菌门(Actinobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、蓝细菌门(Cyanobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)和酸杆菌门(Proteobacteria)。其中,Halospirulinasp.、Bacillus circulans和Lactobacillus pentosus是优势细菌(占总细菌的44.05%)。在荒漠草原小针茅群落中,土壤养分、机械组成和酸碱度共同影响着土壤细菌群落组成和分布格局,其中土壤pH值、全氮和黏粉粒含量(贡献率分别是24.28%、15.81%和10.60%)是影响细菌群落垂直分布的主要环境因子。     

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。     

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。