电导仪(土壤盐分测定仪)对干旱区土壤盐分空间异质性的研究.doc

电导仪（土壤盐分测定仪）对干旱区土壤盐分空间异质性的研究 摘要：为研究干旱区土壤盐分窄间异质性，指导农业生产实践，运用浙江托普仪器的TZS-EC-I型的电导仪（土壤盐分测定仪）对研究区域进行移动式磁感调奁，获取表观电导率(ECa)。同时，通过27个校准点的采样和ECa测量，建立土壤盐分的电磁感应解译模型。干旱区土壤盐分质量分数与EM38、EM31水平模式读数(扔8、1-／31)显示出良好的相关性(尺=o．935)，可以利用ECa结合GIS和地统计学知识研究土壤盐分的空间分布。采用两种方法进行研究：一种是先利用解译模型获取磁感调查点的土壤盐分质量分数，然后进行地统计分析研究其空间分布；另一种是先利用地统计分析研究H38和／t31的空间分布，然后利用解译模型通过栅格运算计算盐分质量分数，精度检验显示前者预测值与实测值之间的相天性更好(R2，0．8880．873)：标准差较低(std．0．4140．426)，具有更高的预测精度。研究结果表明，基于电磁感应研究干旱区土壤盐分窄问异质性是切实町行的，这对于土壤盐渍化的快速诊断，指导农业生产和促进精准农业的发展具有重要的意义。 关键词：电磁感应，表观电导率，土壤盐分，空问异质性；电导仪（土壤盐分测定仪） 0引言 土壤盐渍化足制约农业生产重要障碍因素之一，中国盐渍土分布广泛，从湿润地区到极端干旱的荒漠地区，均有大量盐渍土的分布…，总面积约为3 600×104 hm2，占全国可利用土地面积的4．88％t2I。分析土壤盐分空间异质性有利丁二指导农业生产，电磁感应式大地电导率测量(EM)方法由于其无需电极插入、测量速度快，数据获取量大，在土壤盐渍化调查、监测与评估研究中得到了广泛应用12]。D．L．Corwin、S．M．Lesch等研究了电磁感应技术在土壤性质的空间异质性中的应用【3。5】，鞠茂森、杨劲松、刘广明等探索了移动式电磁感应系统在农业中的应用【6培】，李洪义，史舟等利用EM38预测土壤剖面土壤电导率【9】，姚荣江、张同娟、杨劲松等利用电磁感应技术对海涂区、河口区土壤盐分进行空间分析【lmlll。目前对于利用移动式电磁感应调查系统对干旱区尤其是极端干旱区进行土壤盐分空间异质性研究还不多见，本文通过建立土壤盐分的电磁感应解译模型，利用空间分析、地统计学等相关知识探讨两种不同思路在十壤盐分空间异质性研究中的应用，对比预测精度选取精度较高方法研究土壤盐分空间异质性，这对于指导当地农业生产，发展精准农业具有重要意义。 1材料与方法 1．1研究区域概况 研究区域选在新疆南部典型干旱区巴音郭楞州，以巴音郭楞州西尼尔灌溉试验站(86。10’47．7”E，41。35’30．5”N)面积约200 hm2的农田为研究对象。巴州地处天山南 麓，气候非常干旱，年降水量大多在100 lnlll以下，而蒸发量在2 500 mlTl左右，蒸降比值大约为40【l J，年平均气温8．2---11．6℃，昼夜温差大，气温变化四季分明，属暖温带大陆性干旱气候，空气干燥，光照充足，高蒸降比使该地区极易产生土壤的盐渍化和次生盐渍化问题。 1．2研究方法 本研究利用电磁感应式浙江托普仪器的TZS-EC-I型的电导仪（土壤盐分测定仪）对研究区域进行电磁感应调查，EM38、EM31基于电磁感应原理，通过测量原生磁场和次生磁场之间的相对关系来测定大地表观电导率(／rG)Il引，大地表观电导率是很多土壤性状的间接表征，如土壤质地、盐分质量分数、水分含量、阳离子交换最等。在盐渍化地区，大地表观电导率主要与土壤盐分质量分数有关，其贡献率不低于60％113l，而且相关性会随盐渍化程度增强而变大，所以，在干旱易盐区采用电磁感应技术测量土壤盐分是一种切实可行的方法。 电磁感应式TZS-EC-I型的电导仪（土壤盐分测定仪）两种测量模式，不同模式下测量土体深度不同。一般来说，EM38水平模式测量深度可达0．75～1．0 m，而垂直模式测量深度相对较深，可达1．5～2．0“12l；EM31的水平和垂直模式测量深度分别约为3．0 m和6．0 m。当EM38和EM31与数据采集器、GPS连接构建移动式电磁感应调查系绀6。，就可以同时采集地理位置和大地表观电导率信息，进行大地表观电导率快速测量，经解译即可获得土壤盐分质量分数12J，从而有效提高盐渍化诊断的效率和精度。 在研究区域，随机选取27个校准点，采集0～10 cm表层土壤样品，并同时测定EM38和EM31不同模式下大地表观电导率。土壤样品带回实验室自然风干，在实验室测定其盐分质量分数1141。建立土壤样品盐分质量分数和大地表观电导率回归方程，用于移动式电磁感应调查的盐分解译。移动式电磁感应调查虽然能获取人量的数据，但毕竟是各个调查点的属性反应，而并非对研究区域的面卜整体反应，为了预测未知点的盐分含量，需要