长江河口地区典型地段土壤盐分特征研究

变程 ( a) 10. 87 10. 30 20. 00
R2 0. 878 0. 926 0. 782
RS S 0. 002 0 0. 004 9 0. 003 3
D ( Fractal) 1. 801 1. 801 1. 788
注 S 为球状模型 ; E 为指数模型 ;N 为正态分布 。
3. 3 土壤盐分空间分布特征 为准确直观地描述各研究区土壤含盐量在空间上的分布情况 ,利用软件 A RC GIS9. 2 对各研究区 EM38
3 收稿日期 : 2009205204 基金项目 : 中国科学院知识创新工程重大项目 ( KZCX12YW208201202) ; 国务院三峡办项目 ( SX[ 2007 ]2005) ; 国家自然科学基金项目 (40601100) ;国家 863 计划课题 (2007AA091702 ,2006AA10A301) 作者简介 : 张同娟 (19812) ,女 ,河南人 。博士研究生 ,主要从事地理信息及遥感方面研究 。 通讯作者 : 杨劲松 。
按照变异强度等级划分[6] ,3 个研究区均属于中等变异强度 。
整体上看 ,沿江纵向土壤盐分含量依次呈降低趋势 ,位于入海口的寅阳镇土壤盐分含量最高 。
表 1 研究点 EM38 测值统计
地点
样本数/ 个
最小值/ ( mS ·m - 1)
最大值/ ( mS ·m - 1)
平均值/ ( mS ·m - 1)
1 研究区概况
江苏省启东市地处黄海之滨 ,长江三角洲前缘江口北岸 ,属北亚热带气候 ,海洋性季风气候特征明显 ,年 均气温 14. 9 ℃,降水量 1 031. 1 mm ,蒸发量 1 364 mm 。地势低平 ,地下水埋深在 1 m 左右 ,水盐排泄不畅 , 加之海潮入侵的影响 ,生态环境较为脆弱 ,长期以来涝渍和盐碱一直是该区农业生产发展的潜在威胁 。
虑到原始数据偏态较小 ,并且其频数分布图符合近似的正态分布 ,以满足地统计分析的要求 ,因此未对原始
数据进行转化 ,随后的分析均以原始数据进行 。从表 1 可知各研究区的土壤盐分存在明显的差异 。从土壤
盐分的平均值来看 ,靠近入海口的寅阳镇远远大于位于上段的其他 2 个镇 。从变幅来看 ,寅阳镇的 EM38 变 化幅度达 133 mS/ m ,为 3 个研究区中最大 。各研究区土壤剖面盐分含量变异系数范围为 0. 243～0. 381 。
表 2 各点 EM38 测值半方差模型及其参数值
地点 寅阳镇 大兴镇 北新镇
理论模型 S E S
分布类型 N N N
C0 0. 000 4 0. 008 7 0. 003 6
C0 + C 0. 081 4 0. 147 4 0. 061 2
C0/ ( C0 + C) 0. 004 9 0. 059 0 0. 058 8
2 研究方法
选择秋季 (10 月中下旬) ,运用移动式磁感测定系统对沿河口纵向处于关键位置的 3 个镇 (寅阳镇 、大兴 镇 、北新镇) 进行测量 ,田间测定方式采用水平位测量模式 ,在进行表观电导率数据采集的同时 ,固定于 EM38 上的差分 GPS 同步采集该测定点的地理坐标信息 。磁感式田间测量总体上沿条田方向进行 ,平均行
测值进行 Kriging 插值 (图 1) 。从整体上看 ,各研究区土壤盐分的空间分布均呈现出条带状和斑块状格局 。 从空间尺度上来看 ,研究区土壤盐分南部高于北部 ,这可能与研究区南临长江有密切关系 ,寅阳镇其研究区 由于东北部临近港汊 ,处于咸淡水交汇地带 ,其部分地方土壤盐分含量也较高 。由图 1 可以明显看出 3 个镇 盐分含量的差别 :寅阳镇土壤盐分含量明显高于其他 2 个镇 ,北新镇土壤盐分含量最低 。寅阳镇土壤表观电 导率以 65～80 mS/ m 为主 ,占研究区总面积的 43. 1 % ,其次以 80～105 mS/ m 为多 ,占总面积的 25. 0 % ;大 兴镇土壤表观电导率在 35～45 mS/ m 之间的占总面积的 42. 7 % ,其次为 0～35 、35～55 mS/ m ,分别占该研 究区总面积的 26. 1 %和 22. 7 % ;北新镇土壤表观电导率几乎都在 0～45 mS/ m 范围内 ,占该研究区总面积 的 98. 9 % ,该研究区只有在西南角有少量的地方土壤表观电导率在 45～55 mS/ m 范围内 。由此可以明显 看出 ,沿江纵向随距入海口距离的增加 ,土壤含盐量逐渐减少 。
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图 1 各研究区土壤盐分空间分布图
4 结 论
1) 3 个研究区土壤盐分含量的变幅有较大差异 ,其中以寅阳镇为最大 ,其次为大兴镇 ,北新镇土壤盐分 变化幅度最小 ;各研究区土壤盐分含量均符合正态分布 ,变异系数的范围在 0. 243～0. 381 之间 ,均属于中等 变异强度 。
2010 年 6 月
灌溉排水学报 Jo urnal of Irrigatio n and Drainage
文章编号 :167223317 (2010) 0320032204
第 29 卷第 3 期
长江河口地区典型地段土壤盐分特征研究 3
张同娟 , 杨劲松 , 刘广明
(中国科学院 南京土壤研究所 , 南京 210008)
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[ 4 ] 姚荣江 ,杨劲松 ,刘广明 ,等. 电磁感应仪 EM38 用于土壤盐渍剖面分类与评价研究[J ] . 中国地质灾害与防治学报 ,2007 ,18 (4) :54259. [ 5 ] Corwin D L , Lesch S M. Characterizing soil spatial variabilit y wit h apparent soil elect rical conductivit y I. Survey p rotocols[J ] . Co mp uters
0. 000
0. 165
3. 2 土壤盐分的空间变异性分析 利用地统计软件 GS + 分别对研究区的土壤盐分含量的空间变异性进行研究 ,选取决定系数 ( R2 ) 较大
及残差 ( R S S) 最小的模型进行拟合 ,并绘制半方差折线图 。各研究区土壤含盐量的半方差模型及拟合参数 见表 2 。由表 2 可知寅阳镇和北新镇土壤 EM38 符合球状模型 , 大兴镇土壤 EM38 为指数模型 。表 2 中 , C0 为 块金值 ; ( C0 + C) 为基台值 ; C0 / ( C0 + C) 可以表明土壤空间相关性的程度 。如果 C0 / ( C0 + C) 小于 25 % ,表 现为强的空间相关性 ;在 25 %～75 %之间 ,空间相关性中等 ;大于 75 % ,空间相关性很弱 ;若比值接近于 1 , 说明在整个尺度上具有恒定的变异[6] 。各研究区的土壤盐分含量的块金值/ 基台值变化范围在 0. 49 %～ 5. 90 %之间 ,均表现为强的空间相关性 。3 个研究区土壤盐分含量由随机性因素引起的空间变异性程度很 低 ,从而说明 ,研究区的土壤盐分主要是由土壤自身因素引起的 。
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间距 25 m 左右 。EM38 测值 ( EM38 ) 为土壤表观电导率 , 基本上反映了整个土壤剖面盐分状况 。直接采用 EM38 测值来表征整个剖面的土壤盐渍信息 。
中位数/ ( mS ·m - 1)
标准差
变异 系数/ %
偏度
峰度
寅阳镇
638
24
大兴镇
878
10
北新镇
973
13
ຫໍສະໝຸດ Baidu
157
74. 61
101
38. 62
65
32. 96
72
20. 305
0. 272
0. 777
1. 881
36
14. 730
0. 381
0. 633
0. 488
34
8. 003
0. 243
在数据分析时采用 GS + 软件进行半方差函数的分析 ,相关性分析采用 SPSS 软件 。Kriging 插值利用 A RC GIS9. 2 软件分析制作 。
3 结果与分析
3. 1 土壤盐渍信息描述性统计分析
表 1 显示了 3 个研究点的表观电导率特征值 ,除北新镇外 ,其他 2 个研究点均呈一定的偏态分布 ,但考
参考文献 : [ 1 ] 杨劲松. 灌溉土地利用的可持续性与盐渍土的修复[J ] . 土壤通报 ,1999 ,30 (专辑) :77281. [ 2 ] 李海涛 ,李小梅 , Philip B , 等. 电磁感应方法在土壤盐渍化评价中的应用研究[J ] . 水文地质工程地质 ,2006 , (1) :95298. [ 3 ] 姚荣江 ,杨劲松 ,刘广明 ,等. 黄河三角洲地区典型地块土壤盐分空间变异特征研究[J ] . 农业工程学报 ,2006 ,22 (6) :61266.
盐渍化是制约河口地区农业生产发展的主要障碍因子之一 。因地制宜地开发和利用大面积分布的盐渍 土地对实现该区土地资源的可持续利用具有重要意义 ,对土壤盐渍信息空间分布的定量研究是实现盐渍土 地科学管理及合理利用的必要前提 。目前国内针对区域盐渍土质量及其空间变异性的评估主要依赖于采样 调查与盐分分析测试技术 。该方法由于工作量大 、分析测试成本高 、费时长 ,劳力需求多 ,因此数据量较少 , 难以对区域的盐渍土盐分剖面与空间分布状况进行有效和具有足够精度的定量评估 ,从而制约了盐渍土的 高效利用及其科学规划 ;同时对盐渍土的基本特性 、动态机制及其演化过程的深入研究也造成了明显的制 约[1] 。EM38 磁感应电导仪 (又称大地电导仪) 能在地表直接测量土壤表观电导率 ,方便 、快速 ,为解决上述 问题提供了有效手段 。国内外利用电磁感应仪在农田土壤盐分普查 、土壤质地情况调查和土壤盐渍化评价 方面进行了一定的研究[225] 。采用磁感应电导率仪 ( EM38) 对河口地区典型地段土壤盐渍化现状进行调查 , 以揭示其土壤盐分的空间变异规律 ,为河口地区盐渍化的科学管理 、合理改良提供理论依据 。
2) 各研究区土壤盐分含量具有空间结构特征 ,寅阳镇和北新镇土壤盐分含量符合球状模型 ,大兴镇土壤 盐分含量为指数模型 。各研究区的土壤盐分含量均表现为强的空间相关性 。研究区的土壤盐分主要是由土 壤自身因素引起的 。
3) 各研究区土壤盐分的空间分布均呈现出条带状和斑块状格局 ;在空间尺度上 ,研究区土壤盐分南部高 于北部 ;3 个研究区土壤盐分含量具有明显的差别 ,寅阳镇土壤盐分含量明显高于其他 2 个镇 ,北新镇土壤 盐分含量最低 。
摘 要 : 运用电磁感应仪 EM38 ,结合 GIS 技术和地统计方法对长江河口地区典型地段土壤含盐量的空间变异性 进行研究 。结果表明 ,3 个研究区土壤盐分含量的变幅有较大差异 ,其中以寅阳镇为最大 ,其次为大兴镇 ,北新镇土 壤盐分变化幅度最小 ;各研究区土壤盐分含量均符合正态分布且均属于中等变异强度 ;各研究区的土壤盐分含量 均表现为强的空间相关性 ,寅阳镇和北新镇土壤盐分含量半方差函数均符合球状模型 ,大兴镇土壤盐分含量半方 差函数为指数模型 。Kriging 插值结果表明 ,各研究区土壤盐分的空间分布均呈现出条带状和斑块状格局 ;从空间 尺度上来看 ,研究区土壤盐分南部高于北部 ;3 个研究区土壤盐分含量具有明显的差别 ,寅阳镇土壤盐分含量明显 高于其他 2 个镇 ,北新镇土壤盐分含量最低 。 关 键 词 : 长江河口 ; 电磁感应仪 EM38 ; 表观电导率 ; 空间变异 ; Kriging 插值 中图分类号 : S156. 4 文献标志码 : A