塔里木河下游灌区春季土壤盐分空间变异特征——以新疆第二师三十一团灌区为例
发布时间：2021-08-14 22:31
应用地统计学的半方差分析和Kriging空间插值,以新疆第二师三十一团灌区为例,分析了塔里木河下游绿洲灌区不同深度土壤全盐及盐基离子的空间变异特征与分布规律。结果表明:研究区春季土壤总体呈碱性,各土层阴离子均以SO■为主,阳离子均以K+和Na+为主,灌区内根域层（0～60 cm）土壤盐分、Ca2+、Cl-的半方差函数模型符合高斯模型,Mg2+、K++Na+符合球状模型,深层（60～100 cm）土壤盐分、HCO-3、SO■符合指数模型,各变量空间自相关范围差异较大。盐分分布特征受人类活动和地势、水源的影响较大,根域层（0～60 cm）土壤盐分含量呈现由西北部向东南部逐渐升高的趋势,变化范围在2.28～3.27 g·kg-1之间,深层（60～100 cm）土壤盐分含量呈现由西北部向东南部逐渐降低的趋势,变化范围在2.31～4.63 g·kg-1之间。...
【文章来源】：干旱地区农业研究. 2020,38(01)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
研究区及土壤样点分布示意图
图3 土壤全盐和各离子含量的Kriging插值分布三十一团灌区根域层土壤盐分含量呈现由西北部向东南部逐渐升高的趋势。深层土壤盐分含量分布与根域层土壤盐分含量的分布特征刚好相反,土壤盐分含量呈现由西北部向东南部逐渐降低的趋势。盐分含量随塔里木河和恰拉水库下游输水干渠的走向表现出区域性的变化,这可能是由于研究区的西北部靠近水库和塔里木河,水源充足,盐分随水分向土壤深层运动,深层土壤盐分较高,而研究区东南部水量相对较少,且上游的部分灌溉水、冬闲水和废弃水经各干渠、支渠、斗渠流向下游,导致研究区东南部根域层的盐分含量相对于西北部较高。各盐分离子除HCO-3含量在整体上与根域层的土壤盐分含量分布特征有一定的相似性,其余离子均呈现不同的分布特征,这还是因为盐分空间分布的复杂性所导致的。总盐和各离子的空间变异性程度大多表现为中等程度的空间相关性,C0/(C0+C)的范围在27%～46%之间,仅K+和Na+在整体上表现出强烈的空间相关性,这与巩玉红[24]、胡佳楠[25]等的研究结果干旱区土壤盐分离子会表现出强烈空间相关性有所不同,除了最小取样距离内土地利用、灌溉、施肥、管理水平等随机因素和土壤母质、地形、地貌、气候等非人为的结构性因素以外,选取的土层深度也会对空间变异程度造成一定的影响。
表2 不同层次土壤的盐分和根域层离子含量的半方差函数模型及相关参数Table 2 Semi-variance function model and related parameters of different levels of soil salt and root zone ion content 土壤盐分Soil salt 土层/cmSoil depth 理论模型Theoreticalmodel 块金值NuggetC0 基台值Sill valueC0+C C0/(C0+C)/% 变程RangeA/km 决定系数R2 残差平方和RSS 总盐 Total salt 0～60 高斯模型 Gaussian model 0.1437 0.4264 34 11.23 0.591 0.0419 总盐 Total salt 60～100 指数模型 Exponential model 0.1168 0.4176 28 31.10 0.393 0.0186 HCO-3 0～60 指数模型 Exponential model 0.0193 0.0674 29 9.29 0.631 0.0009 Ca2+ 0～60 高斯模型 Gaussian model 0.1400 0.5160 27 6.92 0.534 0.2040 Mg2+ 0～60 球状模型 Spherical model 0.1142 0.2474 46 8.86 0.414 0.0354 Cl- 0～60 高斯模型 Gaussian model 0.1112 0.3294 34 1.83 0.337 0.1000 SO 4 2- 0～60 指数模型 Exponential model 0.1510 0.4540 33 31.10 0.198 0.0504 K++Na+ 0～60 球状模型 Spherical model 0.0050 0.0406 12 1.21 0.556 0.0036在半方差函数模型中,块金值C0是由最小取样距离内土地利用、灌溉、施肥、管理水平等随机因素共同引起的变异[13]。C为结构方差,由土壤母质、地形、地貌、气候等非人为的结构性因素引起的变异。C0+C为基台值,是半方差函数随间距递增到一定程度后出现的平稳值,表示系统内总的变异[7]。由表2可知,土壤盐分含量及各离子含量的块金值、基台值均为正值,范围分别在0.005～0.151、0.0406～0.5160之间,说明存在着由采样误差或最小取样距离内土壤特性变异或固有变异引起的各种正基底效应。但总盐及各离子C0均较小,说明研究区由随机变异、采样误差及距离误差所引起的变量变异程度不大。块金方差与基台值的比C0/(C0+C)表示空间变异性的程度,是指由随机性因素引起的空间变异占系统总变异的比例,该值越高,说明由随机分布引起的空间变异性程度较大,相反则说明由结构性因素引起的空间变异性程度较大,如果该比值接近1,则说明该变量在整个尺度上具有恒定的变异[14]。当块金方差与基台值的比值小于25% 时,表现为强空间相关性;若在25%～75% 时则表现为中等程度空间相关性;比值大于75% 时则表现为弱空间相关性[15]。仅K+和Na+在整体上表现出较强的空间相关性,盐分含量及其它各离子含量块金方差与基台值的比在27%～46%之间,表现出中等程度的空间相关性。各变量的变程值A在1.21～31.1 km之间,除根域层盐分和SO 4 2- 外,其它离子的变程彼此间相差较小,各变量的空间自相关范围具有很大的相似性。根域层土壤盐分和SO 4 2- 的变程值为31.1 km,相比其它离子具有更大范围的空间自相关性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]新疆包头湖灌区农田土壤水盐热特性空间变异特征[J]. 王全九,毕磊,张继红. 农业工程学报. 2018(18)
[2]科技支撑新疆塔里木河流域生态修复及可持续管理[J]. 陈亚宁,李卫红,陈亚鹏,朱成刚. 干旱区地理. 2018(05)
[3]春灌对绿洲区棉田水盐分布及产量的影响[J]. 朱延凯,王振华,李文昊. 中国农村水利水电. 2018(02)
[4]滴灌背景下玛纳斯流域绿洲内外荒地土壤盐分时空变化趋势分析[J]. 吕娜娜,罗格平,丁建丽,李建军,刘丽娟. 自然资源学报. 2017(09)
[5]民勤绿洲灌区表层土壤盐分空间变异性研究[J]. 李会亚,冯起,陈丽娟,赵玉,朱猛. 干旱区资源与环境. 2017(04)
[6]于田绿洲土壤含盐量的空间异质性研究[J]. 胡佳楠,塔西甫拉提·特依拜,依力亚斯江·努尔麦麦提,张飞,买买提·沙吾提. 土壤. 2017(01)
[7]塔里木河下游土壤盐分空间变异规律研究[J]. 沈丽娜,吴巍,周孝德,焦露慧,李景远,杨启功. 水资源与水工程学报. 2016(02)
[8]干旱区生态治理及绿色基础设施构建——以新疆塔里木河下游为例[J]. 唐晓岚,杜瑶. 干旱区研究. 2011(03)
[9]地下水浅埋区重度盐碱地覆膜咸水滴灌水盐动态试验研究[J]. 窦超银,康跃虎,万书勤. 土壤学报. 2011(03)
[10]塔里木河下游表层土壤盐分空间变异和格局分析[J]. 杨红梅,徐海量,樊自立,李吉玫,牛俊勇,张青青. 中国沙漠. 2010(03)
博士论文
[1]塔里木河下游垦区绿洲景观格局研究[D]. 许英勤.新疆农业大学 2004
硕士论文
[1]塔里木河流域水质演变规律及生态需水研究[D]. 董楠.西安理工大学 2018
[2]新疆渭干河绿洲土壤盐分时空变化特征[D]. 王丹丹.新疆农业大学 2013
[3]西北干旱区金塔绿洲土壤盐分离子分布特征及原因分析[D]. 巩玉红.山东师范大学 2010
本文编号：3343290
【文章来源】：干旱地区农业研究. 2020,38(01)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
研究区及土壤样点分布示意图
图3 土壤全盐和各离子含量的Kriging插值分布三十一团灌区根域层土壤盐分含量呈现由西北部向东南部逐渐升高的趋势。深层土壤盐分含量分布与根域层土壤盐分含量的分布特征刚好相反,土壤盐分含量呈现由西北部向东南部逐渐降低的趋势。盐分含量随塔里木河和恰拉水库下游输水干渠的走向表现出区域性的变化,这可能是由于研究区的西北部靠近水库和塔里木河,水源充足,盐分随水分向土壤深层运动,深层土壤盐分较高,而研究区东南部水量相对较少,且上游的部分灌溉水、冬闲水和废弃水经各干渠、支渠、斗渠流向下游,导致研究区东南部根域层的盐分含量相对于西北部较高。各盐分离子除HCO-3含量在整体上与根域层的土壤盐分含量分布特征有一定的相似性,其余离子均呈现不同的分布特征,这还是因为盐分空间分布的复杂性所导致的。总盐和各离子的空间变异性程度大多表现为中等程度的空间相关性,C0/(C0+C)的范围在27%～46%之间,仅K+和Na+在整体上表现出强烈的空间相关性,这与巩玉红[24]、胡佳楠[25]等的研究结果干旱区土壤盐分离子会表现出强烈空间相关性有所不同,除了最小取样距离内土地利用、灌溉、施肥、管理水平等随机因素和土壤母质、地形、地貌、气候等非人为的结构性因素以外,选取的土层深度也会对空间变异程度造成一定的影响。
表2 不同层次土壤的盐分和根域层离子含量的半方差函数模型及相关参数Table 2 Semi-variance function model and related parameters of different levels of soil salt and root zone ion content 土壤盐分Soil salt 土层/cmSoil depth 理论模型Theoreticalmodel 块金值NuggetC0 基台值Sill valueC0+C C0/(C0+C)/% 变程RangeA/km 决定系数R2 残差平方和RSS 总盐 Total salt 0～60 高斯模型 Gaussian model 0.1437 0.4264 34 11.23 0.591 0.0419 总盐 Total salt 60～100 指数模型 Exponential model 0.1168 0.4176 28 31.10 0.393 0.0186 HCO-3 0～60 指数模型 Exponential model 0.0193 0.0674 29 9.29 0.631 0.0009 Ca2+ 0～60 高斯模型 Gaussian model 0.1400 0.5160 27 6.92 0.534 0.2040 Mg2+ 0～60 球状模型 Spherical model 0.1142 0.2474 46 8.86 0.414 0.0354 Cl- 0～60 高斯模型 Gaussian model 0.1112 0.3294 34 1.83 0.337 0.1000 SO 4 2- 0～60 指数模型 Exponential model 0.1510 0.4540 33 31.10 0.198 0.0504 K++Na+ 0～60 球状模型 Spherical model 0.0050 0.0406 12 1.21 0.556 0.0036在半方差函数模型中,块金值C0是由最小取样距离内土地利用、灌溉、施肥、管理水平等随机因素共同引起的变异[13]。C为结构方差,由土壤母质、地形、地貌、气候等非人为的结构性因素引起的变异。C0+C为基台值,是半方差函数随间距递增到一定程度后出现的平稳值,表示系统内总的变异[7]。由表2可知,土壤盐分含量及各离子含量的块金值、基台值均为正值,范围分别在0.005～0.151、0.0406～0.5160之间,说明存在着由采样误差或最小取样距离内土壤特性变异或固有变异引起的各种正基底效应。但总盐及各离子C0均较小,说明研究区由随机变异、采样误差及距离误差所引起的变量变异程度不大。块金方差与基台值的比C0/(C0+C)表示空间变异性的程度,是指由随机性因素引起的空间变异占系统总变异的比例,该值越高,说明由随机分布引起的空间变异性程度较大,相反则说明由结构性因素引起的空间变异性程度较大,如果该比值接近1,则说明该变量在整个尺度上具有恒定的变异[14]。当块金方差与基台值的比值小于25% 时,表现为强空间相关性;若在25%～75% 时则表现为中等程度空间相关性;比值大于75% 时则表现为弱空间相关性[15]。仅K+和Na+在整体上表现出较强的空间相关性,盐分含量及其它各离子含量块金方差与基台值的比在27%～46%之间,表现出中等程度的空间相关性。各变量的变程值A在1.21～31.1 km之间,除根域层盐分和SO 4 2- 外,其它离子的变程彼此间相差较小,各变量的空间自相关范围具有很大的相似性。根域层土壤盐分和SO 4 2- 的变程值为31.1 km,相比其它离子具有更大范围的空间自相关性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]新疆包头湖灌区农田土壤水盐热特性空间变异特征[J]. 王全九,毕磊,张继红. 农业工程学报. 2018(18)
[2]科技支撑新疆塔里木河流域生态修复及可持续管理[J]. 陈亚宁,李卫红,陈亚鹏,朱成刚. 干旱区地理. 2018(05)
[3]春灌对绿洲区棉田水盐分布及产量的影响[J]. 朱延凯,王振华,李文昊. 中国农村水利水电. 2018(02)
[4]滴灌背景下玛纳斯流域绿洲内外荒地土壤盐分时空变化趋势分析[J]. 吕娜娜,罗格平,丁建丽,李建军,刘丽娟. 自然资源学报. 2017(09)
[5]民勤绿洲灌区表层土壤盐分空间变异性研究[J]. 李会亚,冯起,陈丽娟,赵玉,朱猛. 干旱区资源与环境. 2017(04)
[6]于田绿洲土壤含盐量的空间异质性研究[J]. 胡佳楠,塔西甫拉提·特依拜,依力亚斯江·努尔麦麦提,张飞,买买提·沙吾提. 土壤. 2017(01)
[7]塔里木河下游土壤盐分空间变异规律研究[J]. 沈丽娜,吴巍,周孝德,焦露慧,李景远,杨启功. 水资源与水工程学报. 2016(02)
[8]干旱区生态治理及绿色基础设施构建——以新疆塔里木河下游为例[J]. 唐晓岚,杜瑶. 干旱区研究. 2011(03)
[9]地下水浅埋区重度盐碱地覆膜咸水滴灌水盐动态试验研究[J]. 窦超银,康跃虎,万书勤. 土壤学报. 2011(03)
[10]塔里木河下游表层土壤盐分空间变异和格局分析[J]. 杨红梅,徐海量,樊自立,李吉玫,牛俊勇,张青青. 中国沙漠. 2010(03)
博士论文
[1]塔里木河下游垦区绿洲景观格局研究[D]. 许英勤.新疆农业大学 2004
硕士论文
[1]塔里木河流域水质演变规律及生态需水研究[D]. 董楠.西安理工大学 2018
[2]新疆渭干河绿洲土壤盐分时空变化特征[D]. 王丹丹.新疆农业大学 2013
[3]西北干旱区金塔绿洲土壤盐分离子分布特征及原因分析[D]. 巩玉红.山东师范大学 2010
本文编号：3343290
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