基于HYDRUS-2D的滨海盐渍化灌区冬小麦土壤水盐运移模拟研究

微咸水灌溉是缓解滨海地区农业淡水短缺的一个可能的解决方案,但是在盐渍化灌区使用微咸水灌溉难度较大。为探究盐渍化灌区如何科学合理地使用微咸水灌溉,以黄河三角洲垦东灌区为研究区,采用大田试验结合HYDRUS-2D数学模型模拟方法,研究滨海盐渍化灌区微咸水灌溉冬小麦田土壤水盐运移的影响。验证结果表明,HYDRUS-2D能够准确模拟微咸水灌溉作用下的土壤水盐分布,通过设定灌水定额为750 m^(3)/hm^(2)下4种灌水矿化度1 g/L(G1)、2 g/L(G2)、3 g/L(G3)和4 g/L(G4)情景,模拟结果表明,不同微咸水灌溉方案处理下0~100 cm土层土壤含水量差异不大,相同微咸水灌溉方案处理下,除0~20 cm土层外土壤含水量均有“上升-下降-平稳”的趋势,土壤含水量沿纵向分层明显,深层相比于浅层土壤含水量高;不同微咸水灌溉方案处理下0~40 cm土层土壤含盐量均有增大趋势,60~100 cm土层土壤含盐量均有减小趋势,土壤含盐量沿纵向分层明显,深层相比于浅层土壤含盐量低;再盐化率随微咸水灌溉矿化度增大而增大,脱盐率随微咸水灌溉矿化度增大而减小。G4使得冬小麦主根区(0~40 cm)平均土壤含盐量达到3.26 g/kg,受到高盐胁迫,脱盐率为39.60%、再盐化率高达68.95%,考虑多指标综合提出了滨海盐渍化灌区冬小麦在关键生育期微咸水灌溉矿化度不宜超过3 g/L。

采用非负矩阵分解方法的秸秆-土壤光谱解混及盐分估测

黄河三角洲地区发展节约型农业,大力推行秸秆还田技术以改善土壤生态环境,当利用遥感技术对部分秸秆覆盖地区进行土壤盐渍化监测时,混合像元制约土壤盐分遥感估测的精度。该研究设置10组不同秸秆覆盖度的盐渍化地表场景,多次光谱测量并取平均值作为其反射光谱。探究非负矩阵分解(Non-negative Matrix Factorization,NMF)方法分离农业秸秆和土壤光谱的有效性,并基于分离出的土壤光谱构建偏最小二乘法土壤盐分估测模型。结果表明:1)秸秆覆盖会使土壤光谱反射率增高,相比于纯土壤光谱在1 730 nm、2 090 nm附近出现吸收谷;2)通过NMF进行混合光谱解混之后,可以有效地将土壤光谱从秸秆覆盖光谱中分离出来,且土壤光谱保留了土壤盐分信息;3)对于不同秸秆覆盖水平下的土壤盐分估测模型而言,与原始混合光谱相比,利用土壤光谱NMF分离数据构建的模型精度普遍提高,建模集决定系数平均提高0.07,均方根误差降低1.21。验证集决定系数、相对分析误差分别平均提高0.07、0.25,均方根误差降低1.22。该研究可为黄河三角洲地区部分秸秆覆盖盐渍土地的近地面遥感估测精度的提高提供方法。