不同开垦年限土壤养分和盐分时空分布特征研究

为了研究干旱区绿洲农业不同开垦年限耕地土壤养分的时间和空间变化规律,选取玛纳斯流域内5个开垦年限(荒地、2 a、4 a、6 a、8 a)的土地,结合地统计学、3S技术,利用空间置换时间的方法对研究区土壤养分和盐分的时空分布特征进行分析研究。结果表明:研究区耕地随着开垦年限的增加,各层土壤的总盐、有效钾含量呈现明显下降的趋势。总盐含量由开垦前11.9~25.2 g·kg~(-1)下降至开垦8 a后的1.7~3.0 g·kg~(-1),尤其是表层土壤总盐的含量在开垦种植6~8 a后基本维持在非盐化-轻盐化水平;而土壤有效钾含量在各个层次均呈现出不断的消耗趋势,由开垦前225~499 mg·kg~(-1)下降至开垦8 a后的138~225 mg·kg~(-1);随着开垦年限的增加,研究区土壤有机质、碱解氮和有效磷含量呈现出先下降再升高的趋势,基本上在开垦4 a左右的时候会出现一个较低值,然后随着开垦种植年限的增加而逐渐上升,如有效磷含量由开垦前3.7~8.1 mg·kg~(-1)下降至开垦4 a后的1.9~5.7 mg·kg~(-1),随后上升至开垦8 a后的3.37~13.5 mg·kg~(-1)。研究表明,研究区农业用地开垦时间的长短对土壤养分、盐分含量的影响表现出一定的规律。     

新疆盐渍化区土壤养分的空间结构和分布特征

结合地理信息系统(GIS),在面积约为2000km2的新疆典型盐渍化区渭干河流域布设了土壤取样点43个,测定了土壤表层(0~30cm)养分(全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾)的空间变异规律。结果表明:七种养分元素中除了碱解氮、速效磷的含量服从对数正态分布,其它养分元素均符合正态分布;半方差分析得出各项目都能很好的用模型来拟合,全氮、全磷、速效钾符合指数模型,碱解氮、速效磷、全磷符合球状模型。只有有机质是符合高斯模型;全氮和碱解氮的系统空间相关性很弱,而其余养分元素均表现出中等强度的空间相关性,变程在14.3km~67.0km之间,相差比较大;用Kriging插值法对未测点的养分元素进行最优估计,绘制含量分布图,从而可以更直观的反映研究区土壤养分的空间结构和分布特征。     

黑龙江松嫩平原土壤有效态中微量元素的空间分布特征

运用地统计学结合GIS技术研究了黑龙江松嫩平原农业区土壤中微量元素的空间分布特征,通过对数转化、域法处理和Box-Cox转化3种数据处理方法对土壤有效钙、有效镁、有效硼、有效铜和有效锌进行了正态分布性检验。结果表明,有效钙原始数据很好的服从正态分布,Box-Cox转化成功地使有效镁、有效硼、有效铜、有效锌含量数据更好的服从正态分布。应用地统计学分析方法进行了半方差函数的计算和最适合模型的拟合,得出各元素最好的理论模型,并绘制了各养分元素的空间分布图。半方差分析的结果显示,各元素具有中等空间相关性,并对造成现有空间分布特征的原因进行了分析。     

县域耕地土壤养分时空变异特征研究

土壤养分空间变异研究是精准农业实施的前提,对提高粮食作物单位面积产量和保护农业生态环境具有重要作用。为掌握陕西渭北旱塬区土壤养分时空变异规律,综合空间自相关和重心模型,分析1980—2007年、2007—2017年白水县耕地土壤有机质(SOM)、速效磷(AP)和速效钾(AK)的时空变异特征。结果表明：(1)研究区土壤SOM的平均含量分别增加了1.29、3.22 g·kg^-1,AP的平均含量分别增加了6.89、24.45 mg·kg^-1,仅有AK的平均含量呈现出先减少后增加的趋势。(2)三期耕地土壤养分的变异系数范围为30.2%～90.8%,属于中等变异。1980—2017年,耕地土壤SOM、AP和AK的全局Moran’s I指数均降低,空间结构性减弱,随机因素作用增强。(3)土壤SOM、AP和AK含量均有不同程度的增加,土壤SOM含量总体呈北低南高分布,土壤AP、AK含量分布情况较为一致,呈东高西低。(4)土壤SOM含量重心在东南方向发生偏移,AP、AK含量重心在东北方向发生偏移。土壤养分标准差椭圆空间分布格局同研究区分布方向一致,转角呈现“...     

西天山伊犁河灌区土壤盐分时空变异特征

根据2009年伊犁河灌区土壤临测和取样分析资料,运用半方差函数与克里格插值法,对伊犁河灌区灌溉期与非灌溉期土壤盐分含量变异特征进行了分析.结果表明:研究区耕层土壤53.68%样地呈非盐渍化土壤,18.38%为轻度盐渍化,13.97%为中度盐渍化,8.82%为重度盐渍化,5.15%为盐士.土壤盐渍化类型主要为硫酸盐渍土为...     

富锦市湿地不同开垦年限土壤养分时空分布特征研究

采用地统计学和GIS相结合的方法,以2012年富锦市实地调查和采样数据为基础,分析了富锦市土壤表层(0-20cm)中有机质(SOM)、全氮(TN)、有效磷(AP)、速效钾(AK)的空间分布情况。利用空间置换时间法,研究了不同开垦年限土壤养分含量的变化规律。结果表明,富锦市土壤养分含量均处于较高水平,变异程度均为中等变异,各土壤属性均符合对数正态分布。结构分析表明,4种土壤养分均具有中等程度的空间自相关性,受结构性因素和随机性因素的共同影响。克里格插值结果表明,富锦市土壤有机质和全氮呈现由南向北逐渐降低的趋势,有效磷含量由西向东逐渐增加,速效钾含量由西向东逐渐减少。在本研究的时间尺度内,有机质、全氮、有效磷的含量随着开垦年限的变化均呈现出先上升后下降的趋势。速效钾含量随着开垦年限的增加呈现出先增加后减小再增加的趋势,在开垦50年以上的地块,速效钾平均含量最高为202.44mg/kg。研究表明,富锦市土壤养分有明显的空间分布特征,部分土壤养分性状出现退化现象。掌握土壤养分的时空分布状况,对保证区域农业持续、稳定的发展有着重要的意义。     

黄河三角洲农田灌溉前后土壤盐分时空变异特征研究

分别采用传统统计学和地统计学方法,定量分析了灌溉前、后黄河三角洲田块尺度下不同深度土层含盐量的空间变异性并分析空间分布特征。结果表明:除灌溉前0～10cm土层土壤含盐量呈强变异性外,其余各土层含盐量均表现为中等变异强度;灌溉前土壤盐分主要积聚在0～ 10 cm和40～60cm土层,灌溉后主要积聚在40～60 cm土层;灌溉使得0～10 cm和10 ～ 20 cm土层土壤含盐量降低,脱盐效果较好;除灌溉后0～10 cm土层的土壤盐分含量呈现弱空间相关性之外,其它土层均呈现强空间相关性;灌溉后与灌溉前相比,除40～60cm层土壤含盐量外,其余各土层土壤含盐量明显降低、土壤含盐量的等值线密集程度减弱、空间分布趋势明显变平缓;灌溉前各土层土壤含盐量高值区均分布在试验区中部偏北,而低值区则分布在试验区西北角,灌溉后除0～ 10cm土层土壤含盐量高值中心分布在试验区中北部外,其余各土层均分布在试验田块的中南部或中部,而低值中心的空间分布规律相似,主要分布在试验田的北部。     

容重及含水率对土壤电导率的影响研究

土壤电导率能够间接反映田间养分或盐分含量,通过监测土壤电导率可以掌握土壤养分或盐分运移和利用情况。本文通过2种土壤容重、5种含水率条件下土柱入渗试验,利用5TE传感器对土壤体积含水率、体积电导率、温度等参数进行连续监测,分析容重及含水率对土壤电导率的影响。结果表明：在入渗过程中,含水率和电导率均先增大后逐渐减小,最后趋于平缓;电导率开始减小的时间较含水率开始减小的时间略有提前;当体积含水率一定时,孔隙水电导率随体积电导率的增加基本呈线性增加;随含水率的增大,孔隙水电导率随体积水电导率增大的速率变慢;当体积电导率一定时,随着含水率的增加,孔隙水电导率逐渐减小,容重为1.35 g·cm^-3时减幅为9.52%～55.51%,容重为1.3 g·cm^-3时减幅为9.72%～54.62%;孔隙水电导率一定时,体积电导率随含水率的增加而增大,容重为1.35 g·cm^-3时增幅为10.51%～124.75%,容重为1.3 g·cm^-3时增幅为10.76%～120.35%。对于2种容重情况,相同含水率下孔隙水电导率与...     

半干旱偏湿润地区旱地小麦土壤水肥耦合的时空变异特征

为农作物精准施肥和管理,采用定点定位采样、室内分析的方法,在关中头道塬农田冬小麦生育全过程中,分层监测0～100 cm范围内土壤水分和养分的时空变异过程.结果表明:①土壤中水分和各主要养分主要集中在0～50 cm的剖面上,小麦在返青、拔节、灌浆期对水分和养分的需求量教多,因此,剖面上水分养分在此阶段发生剧烈变动,在时间上出现了水分和养分同步变化现象.土壤速效磷前期比较稳定,返青以后变化幅度较大;土壤速效钾含量在分蘖期保持较高水平,抽穗期含量明显降低.②不同土层的水分和养分的变异性不同.在小麦生育期间表层0～10 cm水分含量变异性最大,很难保证稳定的土壤墒情,该层对于作物生长属于极度危险层;其下各层土壤墒情稳定性逐渐增强,能满足作物生长的要求;土壤的硝态氮和碱解氮最大变异性也出现在0～10 cm范围,证实作物对速效氮的耗竭和氮素的转化过程主要发生在该土层内,随土层深度增加,其变异性减小;速效磷在0～30 cm剖面上变异最大,速效钾在整个剖面上变异性不显著.土壤水分和养分,空间上存在着不够协调的问题,建议应当根据土壤墒情,在旱塬地区进行肥料深施,以缓解水分和养分的空间错位矛盾.     

黑河中游绿洲农田土壤微量元素含量的空间分布特征

采用地统计学与GIS相结合的方法,对黑河中游绿洲农田土壤中Cu、Zn、Ni、Fe、Mn和Co含量的空间变异特征、分布规律进行了研究。结果表明:研究区土壤Zn、Fe、Mn的含量平均值低于全国平均值,而Cu、Ni、Co的平均值高于全国平均值,6种微量元素均具有中等程度变异,且各微量元素样本均符合正态分布;土壤Cu、Ni含量的最佳半方差拟合模型为高斯模型,Zn、Fe和Mn为球状模型,Co为指数模型;土壤Cu、Zn、Ni、Fe、Co具有中等程度的空间相关性,土壤Mn具有强烈的空间相关性;6种微量元素含量的变程大小顺序为Cu、Zn、Mn>Fe>Co>Ni;土壤Cu、Zn、Fe、Mn含量的空间分布特征相似,即总体上为由东南向西北降低,Ni、Co含量呈现斑块状分布。研究区土壤中微量元素含量除Mn主要受自然因素影响外,其它各微量元素均受到自然因素和人为因素的双重影响。     

基于去包络线和连续投影算法的枣园土壤电导率光谱检测研究

选取新疆阿拉尔市典型极端干旱区为研究对象,利用土壤高光谱特征对土壤电导率进行反演。为了准确快速检测土壤电导率,通过获取南疆阿拉尔市红枣种植区土壤电导率和高光谱信息,在去包络线处理基础上,分别采用相关性分析法和连续投影算法（SPA）筛选特征波长,并建立特征波长与土壤电导率的偏最小二乘回归模型,使用均方根误差(RMSE)、决定系数（R²）以及相对分析误差（RPD）对不同处理方法的模型效果进行评价。结果表明,基于原始光谱直接使用相关性分析法的预测精度RMSE=0.85566,R²=0.7479,RPD=2.7569;通过去包络线处理使用相关性分析筛选特征波长后,模型的预测精度RMSE=0.44490,R²=0.9500,RPD=6.4510;基于原始光谱使用SPA选择特征波长后,模型的预测精度RMSE=0.31178,R²=0.9707,RPD=8.4445;通过去包络线处理使用SPA选择特征波长后,模型的预测精度RMSE=0.30173,R²=0.9764,RPD=9.3215。综上,说明SPA方法具有较强的特征波长选择能力,基于去包络线处理+SPA的偏最小二乘回归反演模型的预测精度最好,可实现新疆阿拉尔地区土壤电导率的快速检测。     

土壤盐分离子对浸提液电导率的敏感性分析建模

为了研究土壤盐分离子对浸提液电导率的敏感性,首先采用灰色关联分析法对影响土壤浸提液电导率的盐分离子进行初步分析,之后采用缺省因子法与主成分分析法进一步分析检验.结果表明:Cl-、Na+这两种离子对土壤浸提液电导率的变化最为敏感;灰色关联分析法所得结果与基于缺省因子法的主成分分析模型结果基本一致;影响土壤浸提液电导率的7...     

高寒草甸退化对土壤电导率变化影响的研究

土壤电导率是表征土壤水溶性盐的一个重要指标,可反映土壤盐渍化程度.为了研究高寒草甸退化对土壤电导率的影响,以三江源区未退化高寒草甸和退化高寒草甸为研究对象,系统分析了退化高寒草甸的植被特征和土壤特征与土壤电导率的相互关系.结果表明:高寒草甸退化会对土壤电导率产生显著负影响,且土壤电导率与评价高寒草甸的退化指标植被盖度、...     

长期耕作条件下小尺度农田土壤有机质空间变异性

采用10 m×10 m高密度网格采样的地统计学方法,进行了小尺度(10.24 hm2)土壤耕层(0~30 cm)有机质的空间分布特征量化研究。研究发现,取样区内土壤有机质空间分布表现出弱变异性,CV≤1.84%,但整体含量偏低,SOM≤1.04%;东西、南北、东南和西南四个方向上半方差函数的差异性表明,有机质空间分布具有异向性,基于各向同性假设和各向异性的半方差函数结构分析以及Kriging估计都能很好地反映取样区土壤有机质的空间变异性,但后者在估计结果精度和真实性方面要优于前者。     

宁夏不同类型盐渍化土壤水溶盐含量与其电导率的关系

根据宁夏盐渍化土壤的分布区域,采集了不同类型盐渍化土壤样品(0~20 cm)141个,测定了土壤浸提液电导率与水溶性盐含量及其盐分组成,系统研究了残渣烘干法土壤水溶盐含量与电导率之间的关系。结果如下:(1)土壤水溶性盐分离子阳离子以钠离子含量最高,镁、钙离子含量次之,阴离子以氯离子含量最高,硫酸根离子含量次之;(2)从阴离子组成来看,供试土壤以硫酸盐-氯化物型、氯化物-硫酸盐型和硫酸盐型为主,从阳离子组成来看,以镁钙盐型、钙镁盐型和钠盐型为主;(3)从5种函数模式中筛选出土壤浸提液电导率与其残渣烘干法水溶盐含量之间的最优回归关系,当不区分土壤盐分类型时,可采用二次式(通式)y=0.1609x2+2.9176x-0.0141求解土壤含盐量;当已知土壤盐分类型时,有针对性地选用不同盐分类型最优回归式计算;(4)提出了电导率法测定土壤水溶盐含量校正为残渣烘干法水溶盐含量的关系式。     

生物炭配施沼液对渗出液电导率、全氮含量及土壤理化性质的影响

为增加沼液中养分在土壤中的滞留量,提高沼液利用效率,采用室内土柱试验,设置不同沼液配比(沼液∶水(体积比)分别为1∶4、1∶6、1∶8)、生物炭混掺量(0.0%、0.5%、1.0%、2.0%(土壤质量分数))和生物炭混掺厚度(5、10、15、20 cm),探讨生物炭配施沼液对土柱渗出液电导率、土壤全氮、土壤容重、土壤水稳定性团聚体、土壤总孔隙度、pH值和土壤有机质的影响。结果表明:沼液配比为1∶8时,生物炭配施沼液对全氮淋失无明显作用,沼液配比为1∶6时,渗出液全氮淋失幅度为34.49%～66.79%,沼液配比为1∶4时,渗出液全氮淋失幅度为4.17%～71.67%,即生物炭配施沼液能有效地提高土壤中的全氮含量。随生物炭混掺量的增加,土壤>0.25 mm水稳定性团聚体含量、土壤总孔隙度和土壤有机质含量均有所增加,而随沼液配比的减小均逐渐降低,土壤>0.25 mm水稳定性团聚体较CK增加幅度为8.47%～31.99%,土壤总孔隙度增加幅度为0.76%～3.72%,土壤有机质增加幅度为4.83%～37.17%;土壤容重随土壤中生物炭混掺量和沼液配比的增大而逐渐减小,降低幅度为2...     

黄土丘陵沟壑区土壤微量元素空间变异特征及其影响因素

以安塞县为研究区,运用地统计学和GIS技术相结合的方法研究了黄土丘陵沟壑区土壤中有效态Fe、Mn、Cu和Zn的空间变异特征及其影响因素。结果表明:四种微量元素的变异系数在14.81%～22.49%之间,都属于中等变异性;块金效应值在11.76%～46.94%之间,Zn的空间相关性较强,Fe、Mn和Cu的空间相关性中等;各微量元素含量在空间分布上呈现出由北部和南部向中部递减的趋势。土壤类型对Mn和Cu的含量有显著影响,灰褐土中Mn和Cu的含量高于黄绵土。相对高程与Fe、Mn和Zn呈极显著负相关;坡度与Mn和Cu呈显著或极显著负相关;地形起伏度与Fe和Cu呈显著或极显著负相关。有机质、碱解氮、有效磷和速效钾与Cu呈显著或极显著负相关,与Zn呈极显著正相关;速效钾与Fe和Mn呈极显著正相关;pH值与各微量元素均呈显著或极显著负相关。     

Spatio-temporal variations of soil water content and salinity around individual Tamarix ramosissima in a semi-arid saline region of the upper Yellow River,Northwest China

Ecological restoration by Tamarix plants on semi-arid saline lands affects the accumulation, distribution patterns and related mechanisms of soil water content and salinity. In this study, spatio-temporal variations of soil water content and salinity around natural individual Tamarix ramosissima Ledeb. were invetigated in a semi-arid saline region of the upper Yellow River, Northwest China. Specifically, soil water content, electrical conductivity(EC_e), sodium adsorption ratio(SAR_e), and salt ions(including Na~+, K~+, Ca~(2+), Mg~(2+) and SO_4~(2–)) were measured at different soil depths and at different distances from the trunk of T. ramosissima in May, July, and September 2016. The soil water content at the 20–80 cm depth was significantly lower in July and September than in May, indicating that T. ramosissima plants absorb a large amount of water through the roots during the growing period, leading to the decreasing of soil water content in the deep soil layer. At the 0–20 cm depth, there was a salt island effect around individual T. ramosissima, and the EC_e differed significantly inside and outside the canopy of T. ramosissima in May and July. Salt bioaccumulation and stemflow were two major contributing factors to this difference. The SAR_e at the 0–20 cm depth was significantly different inside and outside the canopy of T. ramosissima in the three sampling months. The values of SAR_e at the 60–80 cm depth in May and July were significantly higher than those at the 0–60 cm depth and higher than that at the corresponding depth in September. The distribution of Na~+ in the soil was similar to that of the SAR_e, while the concentrations of K~+, Ca~(2+), and Mg~(2+) showed significant differences among the sampling months and soil depths. Both season and soil depth had highly significant effects on soil water content, EC_e and SAR_e, whereas distance from the trunk of T. ramosissima only significantly affected EC_e. Based on these results, we recommend co-planting of shallow-rooted salt-tolerant species near the Tamarix plants and avoiding planting herbaceous plants inside the canopy of T. ramosissima for afforestation in this semi-arid saline region. The results of this study may provide a reference for appropriate restoration in the semi-arid saline regions of the upper Yellow River.