河套灌区土壤质地克里金插值与平滑效应校正

土壤质地的空间分布对指导土壤改良、灌溉排水管理及水土资源合理利用等具有重要意义,而克里金插值方法尽管应用广泛,但往往会产生平滑效应,即高值低估和低值高估。本研究针对河套灌区土壤颗粒组成,使用不同的对数比转换方法处理其成分数据特性,通过普通克里金法对转换后的数据进行空间插值,同时基于邻近点特征构建插值点残差估算的误差反向传播(BP)神经网络(BPNN)模型,并对插值结果的平滑性进行分析评估和校正探究。河套灌区的应用结果表明,不同对数比转换方法对克里金插值的平滑效应作用程度不同,其中等距对数比转换(ILR)的改善效果最显著,与直接使用普通克里金插值相比,黏粒、粉粒和砂粒的极差平滑率分别减小5.8%、33.8%和45.6%,标准差平滑率分别减小38.6%、53.9%和60.2%。进一步使用BPNN模型校正后的土壤颗粒组分插值平滑性显著降低,其中极差平滑率降为0,标准差平滑率仅为0.03~0.07;同时插值误差有一定减小,其中黏粒、粉粒和砂粒的均方根误差分别减小19.8%、21.0%和14.6%。本研究提出的基于对数比转换(ILR)和误差反向传播(BP)神经网络模型联合处理方法(ILR-BP)不仅可以很好地削弱克里金插值的平滑效应,同时能够有效提高插值精度。根据校正结果,河套灌区土壤质地类型主要包括砂土、壤质砂土、砂质壤土、壤土和粉壤土,灌区中部和西部主要是偏砂性土壤,壤土主要集中分布在中西部、东北部和东南部,粉壤土主要分布在北部和南部接近黄河的地区。基于ILR-BP校正模型的克里金插值结果,更能反映真实的土壤质地空间特征,为河套灌区的水土资源合理利用提供了基础参考资料。

河套灌区乌拉特灌域春季土壤盐碱化空间分布特征

盐碱化状况是干旱区灌区水盐合理调控及水土资源合理利用的基础。为掌握内蒙古河套灌区下游乌拉特灌域春季耕地土壤盐碱化状况的空间分布,通过野外调查采样和实验室检测,对0~20 cm和20~40 cm土层中的全盐量(Total Salt,TS)、pH值、CO_(3)^(2-)、HCO_(3)^(-)、Cl^(-)、SO_(4)^(2-)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、K^(+)+Na^(+)含量、交换性Na^(+)含量、阳离子交换量(Cation Exchange Capacity,CEC)、碱化度(Exchangeable Sodium Percentage,ESP)等反映土壤盐碱化特征的指标进行了测定和计算,采用经典统计学、地统计学和多指标综合评价方法对土壤盐碱化指标的空间分布特征进行分析。结果表明:1)0~20 cm土层中的TS含量更大一些,可溶性盐分离子主要以HCO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)、Cl^(-)、Na^(+)为主。HCO_(3)^(-)、CEC、交换性Na^(+)和ESP的变异系数在10%~100%之间,属于中等变异,其中交换性Na^(+)和ESP的变异系数接近100%;TS、Cl^(-)、SO_(4)^(2-)和Na^(+)的变异系数均大于100%,属于强变异。2)土壤pH、TS和ESP的空间分布规律基本一致,在东西方向上,各指标西部低,东部高;在南北方向上,中间低,南、北两侧高。土壤pH值基本在7.5~8.5之间,从TS空间分布来看,灌域内有32%的土壤存在盐渍化问题,且以轻度盐渍化土为主,约占26%;从ESP分布来看,有97%的土壤存在碱化问题,其中轻度碱化土约占40%,中度碱化土和碱土均约占23%。因此灌域内土壤碱化问题比盐化问题更为突出。3)通过因子分析得出TS、Cl^(-)、Na^(+)、交换性Na^(+)、ESP和CEC是乌拉特灌域土壤盐碱化程度的主要影响因子,公因子综合得分值在-0.78~3.38之间,公因子综合得分能排除指标间个体差异,比较客观地评价土壤盐碱化整体水平。

内蒙古河套灌区土壤性质空间变异性分析——以解放闸灌域和永济灌域为例

以河套灌区解放闸灌域和永济灌域中的田间土壤粒径、含水率及电导率为研究对象,探究灌域土壤性质的空间变异性。对研究区田间土壤进行采样,运用经典统计学与地统计学方法对土壤性质的空间变异性和分布规律进行研究。结果表明:研究区内土壤粒径、含水率、电导率的变异系数介于10%~100%之间,属于中度变异;研究区内土质以壤土和粉砂壤土为主,占研究区总面积的72%~76%,秋季土质多样性高于春季;不同土壤质地下含水率和电导率的空间变异性不同,其中壤土的土壤含水率空间变化最大,壤土和粉砂壤土的电导率空间变化最大。解放闸灌域和永济灌域土壤性质的空间变异程度为中等变异。