海涂资源土壤盐分三维空间变异性及风险评价研究

发布时间：2018-06-06 06:24

本文选题：土地评价 + 土壤盐分　；参考：《江西财经大学》2016年硕士论文

【摘要】：随着工业化和城镇化的快速发展,我国耕地资源供需矛盾日益突出,不少经济发达的沿海省份将海涂区域看作重要的耕地后备资源。据统计,浙江省自建国以来海涂围垦面积累计就超过20万hm2,海涂资源围垦改造已然成为浙江省耕地占补平衡的重要手段。然而,新围垦海涂盐分高、返盐强烈,造成农业减产、甚至绝收。因此,开展海涂围垦区土壤盐分的空间变异特征及开发利用风险评价研究对于盐渍土资源的有效管理和农业的科学规划以及实现耕地保护"质"与"量"的并重发展都具有重要意义。本研究以浙江省北部、杭州湾南岸的海涂围垦区为研究区域,基于电磁型近地传感器EM38快速获取批量水平和垂直模式下的土壤表征电导率数据,利用ECa线性响应模型,以土壤不同深度的电导率值作为研究的数据源,并基于此分别以"伪"三维、三维的地统计学方法进行数字建模,采用线性混合模型去除空间变化趋势,交叉检验评价各组合的模型精度,最后利用E-BLUP方法进行三维空间插值,以揭示海涂围垦区土壤盐分三维空间变异规律。此外,还将三维指示克里格方法应用于土壤盐分超过预设阈值的条件概率分布图的构建,实现对该地区盐渍土资源在开发利用过程中的不确定性分析和水稻种植的风险评价。具体成果主要体现在以下四个方面。1.土壤表征电导率描述性统计分析研究针对不同土层深度下的土壤电导率数据开展描述性统计分析,鉴于土壤表征电导率与盐分含量具有良好的相关性关系,根据中值、均值及变异系数等统计指标,发现研究区土壤盐分呈现中等强度的变异特征。2."伪"三维趋势去除建模及土壤盐分空间变异性研究依据采样数据存在明显趋势的分析结果,研究利用RK和LMM两种方法分别去除空间变化趋势,无论是对趋势面拟合还是对半方差模型的构建,LMM方法相较于RK能更好地表征土壤盐分空间分布趋势;而在LMM建模过程中同时选用球状模型和指数模型拟合半方差函数,比较拟合结果发现指数模型较球状模型的拟合效果更好。LMM方法空间插值结果经交叉检验后,模型的ME仅为0.02,相比实测ECa的平均值,ME非常小;鉴于克里格是无偏的,还选择MSDR作为模型的评价标准,LMM方法构建模型的精度高达1.03,而其理想值为1。基于此在二维地统计基础上,采用分层"叠加"方式实现"伪"三维数字土壤盐分制图。该插值图不仅能表征水平方向上呈现的由外向内、由西北向东南盐分增加的趋势还能体现垂直方向上随土层深度的增加土壤盐分有递增的趋势,且这种趋势比水平方向上强烈得多。3.三维地统计建模及土壤盐分空间变异特征分析根据已有的分析数据,虽然变量在垂直方向上的趋势比水平方向上更为强烈,但是二维和"伪"三维地统计建模并未考虑到垂直方向上趋势的去除。因此,研究采用三维地统计学方法分别拟合残差的三维各向同性和各向异性半方差函数模型,在同时去除水平和垂直方向上趋势的基础上实现数字建模。经交叉检验,各向同性和各向异性的函数模型精度均较佳,MSDR分别为1.00和1.05接近理想值1,再结合AIC参数比较可知,各向异性函数模型拟合效果更优。基于所选模型组合采用E-BLUP方法对电导率数据进行空间插值得到三维土壤盐分空间变异图。获取了二维、"伪"三维变异图不能获取的超视觉效果,从三维立体图看出,研究区由西北向东南土壤盐分渐高,在纵断面上盐分在东南角呈倒"V"形态,可见东南角的盐分较周边的高出很多,且有明显的盐分在该角落底层聚积的特征。结合遥感地图可知,研究区东南部有一鱼塘,鱼塘周边土壤排水条件较差是造成东南角盐分含量较高的主要原因,而渔业养殖则导致地下水渗透造成土壤底层盐分堆积的后果。4.三维土壤盐分空间分布的不确定性分析及风险评价研究鉴于土壤盐分是研究区水稻生长的限制性因子,研究根据FAO相关文件将研究区盐渍土水稻种植的耐盐阈值(ECa)预设为123 mS/m。基于三维指示克里格方法对区域土壤盐分含量超出预设阈值的条件概率进行估算,揭示水稻种植的高盐分高风险区域,为盐渍土地区制定更为准确、科学的农业决策提供参考依据。
[Abstract]:With the rapid development of industrialization and urbanization , the contradiction between the supply and demand of cultivated land resources in China has become more and more serious , and many economically developed coastal provinces have been regarded as the important means of farmland occupation in Zhejiang Province . On the basis of simultaneous removal of the trend in horizontal and vertical directions , the numerical modeling is realized . The results of cross check , isotropic and anisotropic function models are better , the MSDR is 1.00 and 1.05 close to the ideal value 1 , and then the result of the spatial interpolation of the soil bottom layer is obtained by using the E - bluP method . Based on the three - dimensional indicating Kriging method , the salinity tolerance threshold ( ECa ) in the region of the study area is higher than that of the surrounding area .
【学位授予单位】：江西财经大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S156.4

【参考文献】