宁夏河套灌区土壤盐碱化变异特征及其与作物类型的互馈关系

作     者：刘雅清 

作者单位：宁夏大学 

学位级别：硕士

导师姓名：璩向宁;王磊

授予年度：2019年

学科分类：082802[工学-农业水土工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 

主      题：宁夏河套灌区 土壤盐碱化 变异特征 作物类型 

摘      要：宁夏河套灌区是我国重要商品粮基地,土壤盐碱化一直是制约该区农业发展的重要因素之一,在自然条件和人为干扰的影响下具有时空异质性,开展土壤盐碱化变异特征研究可为土地合理开发利用和土壤盐碱化的防治改良提供决策参考,农田水盐状况会影响作物生长,间接影响作物的分布,而不同作物灌排水方式、耕作措施及作物本身吸盐排碱能力等不同,也会影响盐分在垂直和水平方向上的运移,研究土壤盐碱化变异特征与作物类型的互馈关系,对于优化种植制度、制定适宜的灌溉措施和改良措施以防治土壤盐碱化并实现水分的高效利用具有重要的科学与现实意义。本论文以宁夏河套典型灌区为研究区,研究土壤盐碱化在空间和垂直方向上的变异特征;利用遥感技术提取作物类型:基于研究区土壤全盐、盐离子和pH值数据及作物分布状况,分析了土壤盐碱化变异特征对作物类型分布的影响及种植不同作物后土壤全盐、pH值和盐离子的变化特征。研究结果如下:(1)整个研究区土壤盐碱化程度较为严重,全盐含量的范围在0.26-14.9g/kg之间,土壤pH值变化范围在8.67-10.38之间,可溶性盐离子以镁离子、钠离子、氯离子和硫酸根离子为主,碳酸根离子和pH值随土层深度增加逐渐升高,全盐及其他离子含量均随着土层深度增加逐渐降低,表层全盐为强空间变异性,其它层全盐为中等空间变异性,pH值为弱空间变异性。pH值和碳酸根具有较强的正相关关系。全盐和除碳酸根和碳酸氢根外的各离子在春季返盐期均有不同程度的表聚现象。全盐、各盐离子、pH值在空间上整体均表现为西北高,东南低的特点,受地形因素影响较大,土壤表层全盐、氯离子、钠离子、钙离子含量在黄河冲积平原和贺兰山洪积平原过渡区均较低,盐分剖面类型在该空间分布范围内表现为平均型和底聚型。(2)利用时间分辨率和空间分辨率都较优的GF1-WFV时间序列数据,结合不同植被生育特点,基于主要作物曲线特征构建的决策树分类精度较高。分类结果显示水稻主要分布在贺兰山山前洪积平原的北部和黄河冲积平原,基本呈现为连片种植,玉米和小麦夹杂分布在贺兰山冲积平原和黄河冲积平原过渡区域。(3)水稻土壤表层全盐、钠离子和氯离子平均含量明显高于其他作物,硫酸根离子和镁离子平均含量略高于其他作物,水稻主要分布在盐分剖面类型为表聚型的区域,而玉米和小麦主要分布在盐分剖面类型为平均型的区域,相比玉米和小麦,水稻主要分布在春季表层土壤盐渍化更严重的地区,说明土壤盐分的空间变异和垂直变异在一定程度影响了作物类型的空间分布。(4)种植不同作物会对土壤盐分和pH值的变异特征产生一定的影响,不同作物种植前后土壤全盐、pH值及各离子变化特征不同,种植水稻后全盐含量降低程度远远大于玉米和小麦,其变化的差异性主要受镁离子、碳酸氢根离子和碳酸根离子影响,pH值增大程度小于玉米和小麦。