苏北海涂典型围垦区土壤盐渍化风险评估研究

为定量评估制约苏北海涂土壤资源开发利用的盐渍障碍因素,以苏北海涂典型围垦区江苏省大丰市金海农场为例,将灰色系统理论应用于风险评价,构建了实用的生态风险评价数学模型、指标体系与评价流程,并对区域土壤盐渍化风险状况进行了定量评估与分级。结果表明:土壤盐分、表土层容重与地下水矿化度是该区域盐渍化风险评估的重要因素;研究区土壤盐渍化风险总体较高且不同部位差异较大,其生态风险值F介于0.12～0.60之间,平均值达0.30;盐渍化风险分布表现出与土壤盐分、地下水矿化度较为相似的空间规律;受种植制度与耕作措施差异的影响,研究区东部水稻田盐渍化风险总体高于西部棉花地;研究区域不存在土壤盐渍化较小风险区,以一般风险、较大风险为主,其中较大风险区占总面积的50.11%,一般风险区占49.41%,很大风险区仅占0.48%,一般风险和较大风险区是该区土壤改良治理的重点区域。该结果可为海涂区中、低产地的质量提升、盐渍化土壤的科学改良与田间管理提供参考依据。

河北滨海盐碱区暗管改碱技术的降雨有效性评价

在河北滨海盐碱荒地和盐碱低产田开展暗管改碱技术面临淡水资源严重短缺、灌溉条件差的问题,降水资源的利用对于该区域暗管改碱技术实施效果的影响很大。本文以河北省黄骅市为研究区域,对河北滨海盐碱区的降水特征及其对暗管改碱技术的影响进行分析。结果表明:当土壤含盐量<0.3%时,年内次降水量可完全满足土壤初次淋洗脱盐过程需要;当土壤盐分含量>0.3%但<0.5%时,在较容易淋洗的土壤上,暗管埋深合适时,脱盐需要的次降水量仍可基本满足;但当土壤含盐量达到0.5%左右时,仅靠自然降水不能保证土壤脱盐需要。暗管埋设条件下,雨季(6～9月)降水量对大面积的轻度盐碱地淋洗脱盐效果非常显著;但重度盐碱地却不能达到理想脱盐效果。从年降水量的变化情况看,研究区域降水量逐年降低的趋势比较明显,干旱年份多于洪涝年份,且旱情较为严重。因此未来推广实施暗管改碱工程时有必要考虑亏缺灌溉对自然降水淋盐的补充效果。

滨海盐碱地地区城市绿化技术途径研究——天津开发区盐滩绿化20年回顾

针对天津开发区经济发展、水文地质、土壤条件等区域特点,研究区域盐碱地绿化建设中盐碱土工程改良技术创新、水盐动态调控及植物养护管理技术及相关规范标准,以及中水、有机废弃物、工业固体废弃物和园林本身废弃物等在城市绿化中实现资源化的技术途径。对天津开发区城市绿化的整体规划以及20年来在重盐碱地上进行园林绿化建设实施和取得的成果等方面进行了简要概述,以期为类似地区的城市绿化提供借鉴。

滨海盐碱区不同林龄柽柳人工林土壤水分物理性质差异性

为揭示柽柳人工林对黄河三角洲滨海盐碱地土壤水分物理性质的影响,对3种林龄(3、6、8 a)柽柳林地的土壤密度、土壤孔隙度、持水贮水能力以及渗透性进行了研究。结果表明:林龄和土层深度均可影响柽柳林地的土壤水分物理特性,其中土壤密度随林龄的增加呈降低趋势,随土层深度的增加呈增大趋势;土壤孔隙度、持水量、贮水量均随林龄的增大而增加,随土层深度的增加而降低;各指标在3 a与8 a林地间及表层土(0≤土层深度(H)<20 cm)与深层土(40 cm≤H<60 cm)间差异均显著(P<0.05);土壤入渗速率与入渗时间呈现明显的幂函数关系,初渗速率和稳渗速率在不同林龄林地间由大到小的顺序均表现为8、6、3 a,且8、6 a林地与3 a林地差异显著(P<0.05)。综合来看,随着林龄的增长,柽柳林中凋落物分解与细根生长的作用逐步增强,0 cm≤H<60 cm土壤剖面内的土壤密度、孔隙度、持水性及渗透性得到很大改善,土壤的通气性和透水能力明显提高。因此,在黄河三角洲滨海盐碱区营造柽柳人工林有利于改善土壤水分物理状况。

基于投影寻踪的滨海盐碱地改良综合效应评价

为综合评价滨海盐碱地改良综合效应,从经济效益、土壤质量、生态环境3个方面建立滨海盐碱地暗管改碱效应评价指标体系。应用基于粒子群算法的投影寻踪方法,建立滨海盐碱地暗管改碱效应等级评价模型,详细介绍了该模型的构建过程。利用该模型将暗管改碱效应等级的多维分级指标综合成一维投影值,根据投影值与评价等级经验值的函数关系可对暗管改碱样本集进行合理分级,采用粒子群算法直接优化投影寻踪的投影函数和投影方向,由最佳投影方向计算评价样本所属等级。在江苏滨海盐碱地暗管改碱效应评价中的应用表明,直接由样本数据驱动的投影寻踪等级评价模型对样本的综合效应等级评价合理,模型精度较高,平均相对误差为6.3%。

滩涂土壤电磁感应仪与方差四叉树法采样布局研究

将电磁感应仪EM38和方差四叉树法VQT相结合,以EM38测量的土壤表观电导率作为土壤盐分的辅助变量,以表观电导率的空间分布为先验信息,利用VQT法对苏北滩涂围垦地土壤盐分的优化采样布局进行了设计、验证与精度评价。结果表明,VQT法设计的采样方案经Kriging插值形成的空间分布图与原始图件极其相似,但两者的样点数目相差近1/2。相同的样本数目,VQT法获取的空间分布图与原始图件的相似度高于网格采样法;同样的成图精度,VQT法需要的样本数量小于网格采样法;在允许最大偏差指数为10%的条件下,VQT法采样效率比网格法提高17.3%。该方法具有可根据局部部位变异大小进行密集或稀疏采样的优势,EM38和VQT法的结合运用为滩涂区降低采样成本、提高采样效率提供了有效手段与理论依据。

滨海盐碱地生态修复现状及趋势

为了研究滨海盐碱地生态修复的可持续性发展,综述了国内外对环境因子——土壤、水体、植被、气候方面的研究,发现目前国内外滨海盐碱地生态修复多为某一种环境因子的治理措施,对各环境因子综合措施研究还存在不足,特别是气候改良措施方面。今后还需要研究滨海盐碱地低碳修复措施,以及对各环境因子采用治理技术与管理政策并举的综合生态修复措施,并针对植被修复、雨水系统、气候改良提出了见解。

海涂围垦区土壤盐分空间变异性随机模拟与不确定性评价

以苏北海涂围垦区典型地块为例,把随机模拟技术引入土壤盐分空间变异性研究中,利用普通克里格法和序贯高斯模拟方法对土壤盐分的空间分布进行估值和模拟,将随机模拟值与克里格插值及实测值进行对比分析,并采用序贯指示模拟对土壤盐分空间分布的不确定性进行评价。结果表明:由普通克里格法得到的土壤盐分空间分布整体比较连续,具有明显的平滑效应,减小了数据间的空间差异性,改变了数据的空间结构;序贯高斯模拟结果整体分布相对离散,突出了原始数据分布的波动性。对非盐化土、轻度盐化土、中度盐化土和重度盐化土的空间不确定性进行的序贯指示模拟结果显示,围垦后研究区耕层土壤盐渍化的发生概率已显著降低。轻度盐化土的高概率区是改良利用的主要区域,宜采用农业生物改良措施,对中度盐化土高概率区应通过完善田间灌排设施以加强改良治理,客土法是重度盐化土高概率区较为高效的改良治理途径。

土壤温度时间序列预测的BP神经网络模型研究

针对滨海盐渍区表层土壤温度时序变化复杂、高度非线性的特点,以江苏省苏北典型滩涂区域为研究对象,综合运用BP神经网络和时间序列多维拓展的方法,对长期定位监测点表土层土壤温度时间序列数据进行了分析和预测,为土壤溶质运移研究与当地作物合理布局提供理论基础和参考依据。结果表明,输入层、隐含层和输出层神经元数目分别为7、7和1的3层BP神经网络模型用于土壤温度时间序列训练仿真时效果最优,其误差平方和达最小值18.017。选定的此结构BP神经网络模型简单、实用,有良好的推广泛化能力,经独立测试样本检验,预测值与实测值的相对误差均在20%以内,平均相对误差仅为2.94%,可满足土壤温度日常预报的需要。

土壤盐碱改良剂施用量及施用时期研究

土壤盐碱改良剂在一定程度上能够起到松土、保湿、改良土壤理化性状的作用,促进植物对养分和水分的吸收,比传统的工程水利和生物改良方法简便易行、成本低、效果好,可较好的解决滨海盐渍土盐、板、瘦的问题,是一项改良治理滨海盐渍土的新措施。通过此技术的推广实施,可提高作物产量,扩大可利用农业土地资源,改善当地生态环境,推动经济发展,促进黄河三角洲的可持续发展。

福建滨海地区竹类叶片及土壤养分分析

为了研究福建滨海地区竹类叶片与土壤养分状况,对福建滨海3地厦门园博苑百竹园、莆田赤港华侨农场竹园和莆田湄洲岛竹类植物叶片和土壤养分进行实地调查取样分析。结果表明:3地17种竹类成熟叶片和衰老叶片氮(N)、磷(P)含量存在显著差异,且存在明显的地域性差异;竹类生长土壤氮(N)含量均值大小依次为厦门园博苑0.3697mg/g、莆田赤港0.2820mg/g、莆田湄洲岛0.1921mg/g;磷(P)含量均值大小依次为莆田湄洲岛0.3926mg/g、厦门园博苑0.3134mg/g、莆田赤港0.2152mg/g;莆田赤港和莆田湄洲岛10种竹类成熟叶片叶绿素a含量(Ca)和叶绿素b含量(Cb)均值比达到2.17,Ca和Cb间经11种单因子模型拟合,最优的拟合方程为:YA=0.9699+3.7374B-0.7166B2+0.0439B(3A代表Ca,B代表Cb),相关系数的平方达0.934,呈极显著相关关系;竹类植物盐害等级为0级的有5种,盐害等级为1级的有10种,盐害等级为2级的有2种,盐害等级为3级以上的未见。

滨海盐碱地微区改土系统刍议

针对滨海盐碱地地下水埋深浅、矿化度高,以及当前盐碱地绿化中广泛存在的客土费用高、破坏农田、土壤返盐性大等问题,提出了用塑料膜阻断土壤水盐运移,形成滨海盐碱地微区改土系统。该系统是一个相对独立封闭、有完整排水的系统,其规模可大可小,可灵活地进行建设和管理;不需要客土,少用或不用客水,可依靠自然降水进行脱盐和农业生产;排水量和排水费用极小;利用系统非耕作区地面高于耕作区地面的微地形,加蓄水池调节,可实现雨水资源的高效利用。初步分析表明,用于盐碱地绿化,其造价不足现有方法的1/3,用于设施农业种植,一年可收回成本。该系统是一些较为成熟技术的集成,技术上可行,具有广泛的应用前景。

水稻吸硅特点及硅肥效应研究

在滨海盐化潮土条件下进行水稻施用硅肥试验,结果表明:水稻不同生育阶段吸硅量为分蘖—抽穗期>抽穗—成熟期>苗期—分蘖期。因此,水稻施用硅肥,既可以作基肥施用,也可以在分蘖期作追肥。施硅处理与对照相比,水稻成熟期提前,抗病能力增强,对水稻生长发育的影响主要表现在中后期,增产效果12%～18%。

滨海盐渍区不同土地利用方式土壤-植被系统碳储量研究

盐渍区土地利用变化与土壤-植被系统固碳潜力耦合关系的研究对以植被建设、增加碳汇为目的的盐渍区最优土地利用方式的实施具有重要的理论和实际意义。本研究以滨海撂荒盐碱裸地为对照,连续观测和定量描述栽植3年和10年的柽柳林、栽植2年和8年的人工枸杞林及冬季咸水结冰灌溉结合地膜覆盖下的棉田的土壤有机碳和植被生物量的动态变化过程,探讨滨海盐渍区不同土地利用方式下土壤-植被系统固碳能力,为进一步提升区域碳储量提供理论依据。研究表明:1)柽柳、枸杞的栽植及结冰灌溉结合覆膜等土地利用方式在撂荒盐碱地实施后,土壤-植被系统固碳能力明显增强,且土壤容重显著减小;栽植10年的柽柳林和栽植8年的枸杞林土壤-植被系统碳储量最高,分别为118.24 t·hm^(-2)和96.27 t·hm^(-2),比冬季咸水结冰灌溉结合地膜覆盖棉田增加58.51 t·hm^(-2)和36.54 t·hm^(-2),比撂荒盐碱裸地增加83.39 t·hm^(-2)和61.42 t·hm^(-2)。2)对不同土地利用方式固碳趋势研究发现,栽植3年的柽柳林和栽植2年的枸杞林土壤-植物系统固碳速率较高,分别为10.08t·hm^(-2)·a^(-1)和2.71 t·hm^(-2)·a^(-1)。冬季咸水结冰灌溉结合地膜覆盖棉田固碳速率较低,仅为0.53 t·hm^(-2)·a^(-1)。栽植10年的柽柳和栽植8年的枸杞样地,植株固碳速率明显减慢,土壤-植被系统表现为一个弱的碳源。春季地表覆膜处理棉花存活率低且植株成熟后秸秆被移除,碳储量每年净减少0.86 t·hm^(-2)。撂荒盐碱裸地在无外源碳补充的条件下表现为碳源,土壤-植被系统碳储量减少速率为1.42 t·hm^(-2)·a^(-1)。综上所述,滨海盐渍区人工栽植柽柳和枸杞是提高区域碳储量的有效途径。

可见-近红外光谱的滨海土壤“除水”盐分估测

滨海盐碱区土壤盐分的快速、准确监测对土地合理利用和保护具有重要意义。可见光近红外(Vis-NIR)光谱技术已广泛用于土壤属性的高效估测。然而,水分对含盐土壤光谱的干扰导致传统土壤盐分估测模型的精度降低。旨在探究分段直接标准化(PDS)和正交信号校正(OSC)在含水条件下土壤盐分估测中的应用,从而建立面向滨海盐碱区的“除水”Vis-NIR定量模型。为此,将获取的144份黄河三角洲滨海盐碱区表层(0~20 cm)土壤盐分数据划分为建模集(17个样本)和验证集(127个样本)。通过严格加水控制实验,测量10个含水率梯度(0%,1%,5%,10%,15%,20%,25%,30%,40%和50%)的建模集土壤光谱数据,验证集的土壤光谱则是根据生成的1~50随机整数,通过随机加水实验测量获取。采用PDS和OSC与偏最小二乘回归(PLSR)结合的建模策略,构建土壤盐分估测模型,并进行性能验证和比较。结果表明,OSC比PDS更能有效减轻水分在土壤盐分估测中的建模干扰。具体来说,光谱校正前后生成的所有PLSR模型均取得一定的成功(R_(P)^(2)=0.79~0.91,RMSE_(P)=2.6~3.98 g·kg^(-1),RPD=1.98~2.37)。OSC-PLSR模型的土壤盐分估测精度提高,R_(P)^(2),RMSE_(P)和RPD分别为0.91和2.6 g·kg^(-1)和2.37。而PDS-PLSR模型效果不理想,R_(P)^(2),RMSE P和RPD分别为0.79,3.98 g·kg^(-1)和1.98。模型整体表现出了OSC-PLSR>PLSR>PDS-PLSR的土壤盐分估测性能。此外,提出了变量投影重要性(VIP)和Spearman相关系数(r)结合的分析策略,进一步探究了模型的估测机理。模型的重要波长(VIP>1)与土壤盐分敏感波长(|r|>0.4)吻合,对估测模型有重要意义。比较而言,OSC-PLSR精确提炼了位于830,1940和2050 nm附近的模型估测的关键波长,而常规的PLSR和PDS-PLSR包含了大量的冗余信息。综合来看,OSC-PLSR模型在Vis-NIR土壤盐分估测中具有较好的除水效果,为土壤含水状态下的土壤盐分研究提供可靠方法。

滨海盐碱地冷季型草坪四季的养护管理

介绍了滨海盐碱地冷季型草坪草一年四季养管的主要措施和经验。概括起来就是:春季灌足返青水,控制春分水,补足雨后水,清枯施肥不松懈;夏季关键要防止斑秃,在高温、高湿情况下,防治病虫害和修剪养护是主要手段;秋季根据土壤的墒情确定浇水的次数和浇水量,抓住机会在百草结籽前进行一次修剪,消灭杂草;冬季掌握好浇冻水的时间,延长绿色期。

不同微生物菌肥对滨海盐渍土土壤质量及玉米产量的影响

微生物菌肥改良盐渍土具有高效环保的特点,施用功能性微生物菌肥对滨海地区盐渍障碍绿色消减和土壤质量提升有重要意义.试验基于河北省滨海地区中度盐渍土,以玉米为指示作物,在常规化肥施用基础上设置施加推荐用量的不同微生物菌肥T1(常规化肥750 kg·hm^(-2)+复合菌剂75 kg·hm^(-2))、T2(常规化肥750 kg·hm^(-2)+巨大芽孢杆菌300 kg·hm^(-2))、T3(常规化肥750kg·hm^(-2)+胶冻芽孢杆菌300 kg·hm^(-2))、T4(常规化肥750 kg·hm^(-2)+有机硅肥600 kg·hm^(-2))、T5(常规化肥750 kg·hm^(-2)+生物有机肥600 kg·hm^(-2))、T6(常规化肥750 kg·hm^(-2)+活性微藻15 kg·hm^(-2))和仅施化肥750 kg·hm^(-2)(CK)7个处理,研究玉米两个关键时期(大喇叭口期和成熟期)不同微生物菌肥对土壤养分、盐分、细菌群落和玉米产量与经济效益的影响.结果表明,相较CK,T1显著提高了全生育期土壤全氮(TN)和有效磷(AP)含量;成熟期土壤有机质(OM)含量较大喇叭口期平均增加10.35%,但各处理间无显著性差异;相较于CK,T5和T6显著降低了全生育期土壤全盐量和Ca^(2+)含量,平均降低14.51%~18.48%和24.25%~25.51%.T1显著提高全生育期细菌多样性指数,较CK提高了45.16%;土壤优势菌门为放线菌门、变形菌门、酸杆菌门和绿弯菌门,优势菌属为芽孢杆菌属和Geminicoccaceae.研究区细菌群落最丰富的功能是化能异养和需氧化能异养,平均相对丰度为28.89%和27.11%,T3和T6显著提高土壤氮循环功能.冗余分析(RDA)结果表明,Na^(+)、SO_(4)^(2-)、p H和EC是驱动细菌群落结构的重要因素,相关性热图显示Na^(+)、SO_(4)^(2-)、pH和EC主要与浮霉菌门呈显著正相关,土壤OM和TN与蓝细菌显著正相关.相较CK,T6在生育期内增加了蓝细菌的相对丰度,优化了细菌群落结构.使用推荐用量的菌肥T1和T6分别提高了7.31%~24.83%的玉米产量和9.05%~23.23%的经济效益;土壤化学性质与产量相关性分析结果初步揭示了EC、AP、HCO3-和Mg^(2+)是限制滨海地区土壤生产力的障碍因子.综上,推荐用量下使用复合菌剂(T1)和活性微藻(T6)可显著提升土壤养分、降低盐分和改善土壤细菌群落结构多样性,既保证了玉米增产增效,又实现了微生物菌肥高效利用和土壤质量提升.

浙江温岭海涂围垦区土壤盐分空间异质性分析

运用经典统计学和地统计学相结合的方法,研究浙江温岭海涂围垦区在3种取样尺度下(1800 m×800 m、600 m×420 m和300 m×300 m)土壤盐分的空间变异性。结果表明:3种取样尺度下土壤盐分服从对数正态分布,属中等变异强度;半方差函数模型均符合指数模型,具有强的空间自相关性。Moran′sⅠ系数表明小尺度(S)下土壤盐分的空间相关性较弱,而中(M)和大尺度(L)下则较高。Kriging插值与相关性分析能直观的表现研究区内土壤盐分含量的空间分布状况和变化情况。通过海涂围垦区3种取样尺度下的空间异质性的分析,揭示出土壤盐分的空间变化规律,为围垦区盐渍化分区管理与改良利用提供了理论基础和实践依据。

施用生物炭和聚丙烯酰胺对海涂围垦区盐碱土水力性质的影响

通过圆盘入渗试验,探讨不同改良剂施用量下土壤入渗特性的变化,揭示添加生物炭和聚丙烯酰胺(PAM)对海涂围垦区盐碱土水力学参数、孔隙特征及不同级别孔隙水流贡献率的影响.结果表明:单施2%生物炭,土壤饱和导水率比对照增加46.4%;盐碱土饱和导水率随PAM施用量增加而减小.单施2%生物炭使土壤总有效孔隙度和半径>100μm的有效孔隙度分别增加8.3%和10.2%.单施PAM时,土壤总有效孔隙度和不同半径孔隙有效孔隙度均有减小趋势,其中,PAM梯度为1‰时最明显,减幅高达88%以上.施用生物炭和PAM后,半径<100μm的孔隙的水流贡献率呈下滑趋势,半径>500μm的孔隙对土壤水流运动起主导作用.