發(fā)布時間：2020-11-23 13:33

　　 鹽堿地普遍存在鹽堿重,返鹽強烈,鹽分垂直變化明顯等問題,造成土壤產(chǎn)出率低且不穩(wěn),農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益不高,成為了影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要限制因素之一。當(dāng)前有關(guān)土壤鹽分空間分布特征的研究主要集中在二維水平方向上,對于上下土層之間的相互影響在空間上的表達較少,因此,掌握鹽漬化區(qū)土壤鹽分的空間分布,特別是三維土體鹽分的空間分布特征有助于制定更精確的鹽漬化治理措施和指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局。本研究選取了我國西北鹽漬化程度比較嚴重的寧夏銀川平原和新疆焉耆盆地的鹽漬土區(qū)作為研究對象,將電磁感應(yīng)儀與田間實際取樣相結(jié)合分別對寧夏銀川平原4個不同套合尺度(農(nóng)田、農(nóng)場、通伏鄉(xiāng)及平羅縣)和新疆鹽漬土改良區(qū)(面積約70hm2)的土壤鹽分進行了監(jiān)測,綜合應(yīng)用了地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)、三維距離反比法(3D-IDW)和GIS技術(shù)相結(jié)合的方法,分別對寧夏銀川平原4個不同尺度和新疆鹽漬土改良區(qū)土壤鹽分的二維和三維空間分布特征進行了研究,揭示了不同區(qū)域不同尺度下土壤鹽分空間分布格局的主要影響因素,探討了應(yīng)用3D-IDW法對土壤鹽分進行空間插值時需要注意的問題,并利用Hydrus-1D模型模擬了新疆鹽漬土改良區(qū)不同灌溉條件下0～80 cm 土體鹽分的淋洗情況。全文主要結(jié)論如下:寧夏銀川平原鹽漬土區(qū)4個尺度的土壤剖面鹽分在水平方向上均屬于中等變異強度。同一土層土壤含鹽量的標(biāo)準(zhǔn)差、最大和最小值均隨尺度縮小而減小,4個研究尺度都存在鹽分表聚現(xiàn)象,同一尺度下全鹽量隨土層加深表現(xiàn)為遞減的趨勢。農(nóng)田、農(nóng)場、鄉(xiāng)及平羅縣土壤鹽分的空間自相關(guān)范圍依次為80m,800m,1 km和23～29 km,表現(xiàn)出隨尺度的擴大變程呈增大的趨勢。另外,除平羅縣土壤表層鹽分的變程要大于下層外,其余尺度的變程都隨土層加深而增加。銀川平原土壤鹽分含量的空間分布具有明顯的尺度效應(yīng)。平羅縣土壤鹽分表現(xiàn)為西北高東南低,土壤鹽分含量高的區(qū)域主要集中在沙湖以北和高莊鄉(xiāng)以南的區(qū)域,其中西大灘鹽漬化程度最高。鄉(xiāng)尺度土壤鹽分從東南向西北遞減,并隨到黃河距離的增加而減少;農(nóng)場尺度鹽分含量從西南向東北遞減。農(nóng)田尺度土壤鹽分含量從西向東遞減。平羅縣和鄉(xiāng)尺度土壤鹽分以輕度和中度鹽化土為主,局部區(qū)域為重度鹽化土,農(nóng)場和農(nóng)田尺度土壤以輕度鹽化土為主,有少部分中度鹽化土。平羅縣主要受地勢、地貌、地下水位、集中分布的灌溉排水渠及土地利用方式的影響,鄉(xiāng)尺度受地勢、灌溉排水渠的走向、排水溝中水分的側(cè)向補給和地下水礦化度及地下水位的影響,農(nóng)場尺度則與微地勢和灌排渠的分布有關(guān),農(nóng)田尺度與灌排渠位置、土壤質(zhì)地類型及地下水位有關(guān)。平羅縣典型鹽漬化區(qū)土壤表層鹽分變化最劇烈,變異系數(shù)遠大于下層土壤。土壤鹽分在水平方向的空間相關(guān)距離為6000m,垂直方向為1.2 m。三維空間分布結(jié)果顯示:土壤鹽分含量西高東低,北高南低,大部分區(qū)域土壤含鹽量在1～2gkg-1,為輕度鹽化土,且三維克里格插值方法精度要遠高于二維插值結(jié)果。另外,上層土壤鹽分含量較高的區(qū)域,下層含量也較高,土壤鹽分的三維空間分布主要受地形、地貌、灌溉渠走向、采樣間距和土質(zhì)影響。新疆鹽漬土改良區(qū)土壤鹽分含量可分為兩個土層:0～140 cm 土層鹽分平均含量較高,范圍為1.84～2.11gkg-1;而140～200cm 土層平均含鹽量較低,為1.75gkg-1左右。所有土層鹽分含量的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)等均隨土層加深而呈現(xiàn)遞減的趨勢,0～40 cm 土層有鹽分累積的現(xiàn)象。土壤鹽分的空間自相關(guān)距離隨土層加深而增大,并具有強烈的空間相關(guān)性。研究區(qū)大部分區(qū)域土壤鹽分含量小于2.5 g kg-1�？拷�北部和南部邊界區(qū)屬于非鹽漬化區(qū),而大于4 gkg-1鹽漬土主要分布在中間和南部局部區(qū)域。研究區(qū)80%土壤為非鹽化土和輕質(zhì)鹽漬化土,20%為中度和重度鹽化土。影響該區(qū)鹽漬土分布的主要因素有灌溉、局部地形、粘土層位置、地下水埋深和礦化度等。采用3D-IDW方法對新疆研究區(qū)的土壤鹽分進行了空間插值,探討了垂向坐標(biāo)擴大倍數(shù)和搜索點數(shù)對插值結(jié)果精度的影響。結(jié)果表明,土壤鹽分的實測值和估計值的均方根誤差隨垂向坐標(biāo)擴大倍數(shù)的增大而減小,隨搜索點數(shù)的增加而增大,其值在0.1-0.4范圍內(nèi)變化。當(dāng)垂向坐標(biāo)擴大300倍和搜索點數(shù)為6個時插值效果較優(yōu)。隨后采用該參數(shù)對研究區(qū)的土壤鹽分進行了三維空間插值,結(jié)果表明土壤鹽分的空間分布格局與二維插值結(jié)果基本一致,但精度更高。因此,當(dāng)不同方向的取樣間距相差很大時,選取合適的擴大倍數(shù)和搜索點數(shù)對保障3D-IDW法的插值結(jié)果精度至關(guān)重要。HYDRUS-1D模型模擬結(jié)果表明:研究區(qū)連續(xù)5天每天灌水60 mm可排出0～80 cm 土體60～80%以上的鹽分,小額灌溉時增加灌水量能顯著降低土壤鹽分,過量灌溉對鹽分淋洗效果不顯著。淋鹽平均需水量為164 mm。灌前0～80 cm 土體平均鹽分含量和淋鹽需水量都具有較強的空間相關(guān)性,灌后土體平均鹽分含量空間相關(guān)性變小。研究區(qū)東北、西北和東南三個角鹽分較低,中軸線上有三個局部區(qū)域含鹽量較高,大部分區(qū)域鹽分含量為1.5～2.5g kg-1。灌后土體鹽分都小于1 gkg-1,91%的研究區(qū)淋鹽需水量小于等于250mm,需水量大于250mm的區(qū)域?qū)��?yīng)鹽分含量較高的粘性土區(qū)。若按需灌溉,研究區(qū)需漫灌180 mm,比傳統(tǒng)的冬灌300 mm節(jié)水40%。灌前0～80 cm 土體將近99%的研究區(qū)0～80 cm 土體儲鹽量在10-45 kg m-2之間,灌后0～80 cm 土體儲鹽量小于15 kg m-2,研究區(qū)灌前0～80 cm 土體總儲鹽量17647 t,灌后剩余鹽分8560 t,0～80 cm土體脫鹽率為51%,達到了脫鹽的目的。
【學(xué)位單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：S156.41
【部分圖文】：

Ｆｉｇ．２－１?Ｓａｍｐｌｉｎｇ?ｓｃｈｅｍｅｓ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｓｃａｌｅｓ?ｉｎ?Ｙｉｎｃｈｕａｎ?Ｐｌａｉｎ??２．１．２布點采樣與資料收集??在研究區(qū)采用網(wǎng)格化取樣，農(nóng)田、農(nóng)場、通伏鄉(xiāng)及平羅縣四個尺度所對應(yīng)的采樣間距依次為??５?ｍ、１００?ｍ、５００?ｍ和３?ｋｍ?（圖２－１），每個點都用電磁感應(yīng)儀ＥＭ３８－ＭＫ２的水平模式和垂直??模式各測定３次以上，單點取平均值記作￡ＭＨ?（水平模式平均表觀電導(dǎo)率）和￡ＭＶ?（垂直模式??平均表觀電導(dǎo)率），分別測定１１４、１００、１００和４４１個點。其中平羅縣、鄉(xiāng)尺度和農(nóng)場尺度采樣??點用ＧＰＳ?（Ｇａｒｍｉｎ?６０）定位，農(nóng)田尺度則通過網(wǎng)格采樣。所有尺度都在原有測點基礎(chǔ)上先隨機??選點分層取樣，再在表觀電導(dǎo)率最大和最小值處補充取樣，取樣層次為０－１０?ｃｍ，?１０－２０?ｃｍ，以??下層次取樣間隔為２０?ｃｍ，直到１．４ｍ，在該處基本可見地下水；其中平羅縣共取６８３個剖面土樣，??取樣時間為春灌之前，于２０１０年４月１７？２６日進行。??另外，收集了平羅縣第二次土壤普查時期形成的土壤類型圖（平羅縣國土資源局提供）、地??形地貌（黃玉霞，２０１０）、地下水埋深（寧夏農(nóng)林科學(xué)院張源沛老師提供）、土地利用方式圖（中??國農(nóng)業(yè)大學(xué)張榮群老師提供）、灌排系統(tǒng)分布（平羅縣水利局提供）等重要圖件。??１０??

Ｆｉｇ．２－２?Ｓａｍｐｌｉｎｇ?ｓｃｈｅｍｅｓ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｓａｌｔ－ａｆｆｅｃｔｅｄ?ｓｏｉｌ?ａｍｅｌｉｏｒａｔｉｏｎ?ａｒｅａ?ｏｆ?Ｘｉｎｊｉａｎｇ??目與方法??分測定烘干含水量，剩余土樣在室內(nèi)風(fēng)干，過２?ｍｍ的篩，采用電水比１：５，?ｄＳｍ—１）。土壤鹽分和電導(dǎo)率的換算關(guān)系采用相鄰研究區(qū)）：?■Ｓｔ＝３．０＊￡＇Ｃ１：５＋０．９６６?（ｉ？２＝０．９６５４，《＝１１０），式中?￥為土壤全鹽量（吸管法測定，水分特征曲線用沙箱法和壓力膜測定。地下水埋深用和礦化度分別用便攜式ｐＨ計和電導(dǎo)率儀測定。??法??通克里格方法??Ｋｒｉｇｉｎｇ）內(nèi)插法又稱為也稱為空間局部估計或空間局部插值（侯景，是地統(tǒng)計學(xué)兩大主要內(nèi)容之一。地統(tǒng)計學(xué)是以區(qū)域化變量為基礎(chǔ)，究在空間分布上既有結(jié)構(gòu)性又有隨機性自然現(xiàn)象的科學(xué)。若隨機函準(zhǔn)內(nèi)蘊假設(shè)的前提假設(shè)，則半方差函數(shù)可以用以下方程來定義：??

?第三章銀川平原土壤鹽分的空間尺度效應(yīng)及影響因素分析??３．２不同尺度土壤表觀電導(dǎo)率的解譯??對ＥＭ３８兩種測定模式的平均表觀電導(dǎo)率進行相關(guān)性分析，結(jié)果見圖３－Ｋ從圖中可以看出：??垂直測定模式￡ＭＶ和水平測定模式及＾具有很強的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)大于９０％，達到１％的極??顯著水平。??０．１６?－１???〇－１４?－?￡Ａ？ｈ＝０．８５９?１?＊￡Ｍｖ－０．００３１??０．１２?－?Ｏｆ２＝０．８８５５，?ｎ＝６５１）?ｙ??＿?０．１０?－?？?？??＿Ｓ?＾??ｖｉ?０．０８?－?？?ｍ?＾??？。＿。６＿?ｒＸｆｉＴ??０?Ｉ??０?０２?＂??ｏ．ｏｏ?－??０．００?０．０２?０．０４?０．０６?０．０８?０．１０?０．１２?０．１４?０．１６??￡Ｍｖ／ｄＳ?ｍ＂１??圖３－１表觀電導(dǎo)率和￡ＭＨ的相關(guān)性??Ｆｉｇ．３－１?Ｔｈｅ?ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ａｐｐａｒｅｎｔ?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ?ＥＭｙ?ａｎｄ?ＥＭＲ??統(tǒng)計分析結(jié)果表明：９０％以上采樣點的垂直模式表觀電導(dǎo)率均值大于水平模式，因此剖面土??壤層次分布屬于同相剖面（Ｓｌａｖｉｃｈ，１９９０），可用單個模式的表觀電導(dǎo)率求對應(yīng)土壤鹽分的回歸??方程。以或￡ＭＨ為自變量
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本文編號：2894701