枣树压砂地土壤盐分的时空变异规律研究

发布时间：2020-04-06 19:29

【摘要】：为揭示西北地区特有的枣树压砂地土壤盐分的时空变异规律,本文通过野外大田实验,以种植5年的枣树压砂地为研究对象,结合经典统计学和地统计学方法,研究0-50cm土层土壤盐分的空间分布特征及空间变异性,得出不同采样尺度下土壤盐分的空间变异规律;在此基础上借助IDW,Cokriging和ARMA方法模拟土壤盐分的时空变异性;并对土壤粒径与水分,盐分和有机质的相关性进行了分析,取得如下主要成果:(1)通过研究32m×32m、28m×28m、24m×24m和20m×20m采样尺度下土壤盐分的空间变异规律,得到不同采样尺度下盐分含量随土壤深度的增加而增加,其值介于0.46g/kg-1.30g/kg,变异系数介于5.95%-18.59%,基本表现为空间弱变异性至中等偏弱变异性。不同采样尺度条件下的块金效应值C_0/(C_0+C)大部分小于0.25,只有个别值大于0.25,表明各土层的盐分含量具有较强的空间相关性。通过Surfer绘制土壤盐分的三维分布图,可直观观测出表层有明显的“隆起”和“凹陷”现象,随深度增加逐渐呈“平坦”分布,受地形影响显著。由于采集深层土壤工作量较大,文中比较了Cokriging和Kriging两种估值方法,得出Cokriging估值比Kriging估值精度高,利用表层盐分通过Cokriging方法可以更精确的估测深层土壤盐分,从而有效降低采样难度。(2)通过IDW(反距离加权)和Cokriging方法对2013年至2016年土壤盐分的时空变异性进行模拟研究,0-10cm土层的盐分从1.02g/kg降低到0.7g/kg,研究得出表层砂石覆盖有效的抑制了盐分的积累。使用表层盐分含量来估算深层盐分含量时,IDW比Cokriging更精确,利用IDW对数据进行插值并绘制盐分的空间分布图更为准确。采用时间序列预测土壤盐分时,ARMA(自回归移动平均模型)时间序列更为准确,模型更稳定。通过时间稳定性可以初步确定枣树压砂地土壤盐分的代表性测点,测点16,21,27,31,56和63标准偏差的平均相对偏差较小,可作为土壤盐分的代表性测点,选取盐分含量的代表性测点可有效提高采样频率、降低现场测量工作量。(3)从0-10cm,10-20cm,20-30cm和30-50cm层收集的256个土壤样品中对枣树压砂地的土壤水分,盐分和有机质含量的空间变化进行了分析,得出土壤水分和有机质含量随土层深度增加而降低,土壤盐分随土层深度增加而增加,CV均低于23%,呈中等偏弱变异性。以深度为自变量,土壤粒径分布,水分,有机质含量作为因变量的函数模型中,均符合一元二次方程。以深度为自变量,盐分为因变量的函数模型符合指数方程,R~2均在0.85以上,拟合精度较高。掌握粒径分布,盐分,水分和有机质含量之间的关系,可为土壤的综合管理提供理论价值。(4)压砂地土壤粘粒平均含量为3.1%,粉粒平均含量为55.32%,砂粒平均含量为41.59%。0-10cm土层含有部分大颗粒,10-20cm,20-30cm和30-50cm土层粒径较为均匀,分形维数为2.54-2.82,且粘粒和砂粒含量呈显著负相关,粘粒和粉粒含量呈显著正相关。通过扫描电子显微镜可直观的观察到土壤的微观结构。
【图文】：

地理位置,景泰县,季风区,兰州

第 2 章实验地区概况及研究方法2.1 自然条件研究区位于中国西部甘肃省中部的景泰县（图2.1），兰州理工大学实验基地附近，地处河西走廊东端，东临黄河，西接武威，南邻白银、兰州，北依宁夏、内蒙古，地理位置为东经104°05′54′′~104°12′54′′，北纬36°24′54′′~36°33′54′′之间，处于甘、蒙、宁三省（区）交界处，黄土高原与腾格里沙漠的过渡地带。土壤类型主要为洪积灰棕荒漠土和灰钙土。景泰县地处季风区与非季风区过渡地带，，有明显的大陆性气候。年平均温度8.2℃

分布图,土壤盐分,取样点,分布图

b) 网格划分 c) 土壤剖面示意图图 2.2 土壤盐分取样点分布图实验材料：土铲；土钻；铝盒；削土刀；恒温烘箱；电子称（感量为电导仪。实验内容：在野外大田实验开始前将铝盒进行编号并称重，根据对应编样点的位置。用土铲将取样点上的砂石去除，用土钻取出土样，并立即入铝盒，现场对其称重并记录。将土壤样品通过 2mm 筛网进行风干和后加入纯净水以 5:1 的水土比，利用电导仪通过饱和土壤提取物中的电盐分值[51-53]。石与土壤颗粒级配压砂地砂石颗粒级配和土壤颗粒级配见表 2.1、表 2.2。表 2.1 砂石颗粒级配级配 >20mm 20~5mm 5~2mm 2~0.5mm 0.5~0.75mm <0.075mm量 (%) 11.6 29.4 26.2 22.5 9.5 0.8
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S156.4

【参考文献】