黃河三角洲典型區(qū)域土壤鹽分空間變異性分析

黃河三角洲典型區(qū)域土壤鹽分空間變異性分析

鹽漬化是黃河三角洲農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的主要障礙之一。土壤鹽漬化的時(shí)空分布和變形特征的監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)對(duì)于控制該地區(qū)的灌溉。由于傳統(tǒng)的田間采樣方法比較費(fèi)時(shí)、費(fèi)力,且土壤特性的田間變異程度大,受人力、物力等因素的限制,常無(wú)法采集足夠數(shù)量的樣品。因此,傳統(tǒng)方法獲得的土壤特性信息常常比較粗略,且應(yīng)用傳統(tǒng)方法獲得的信息制作成的相關(guān)圖件存在精度和準(zhǔn)確性方面的問(wèn)題。因此,農(nóng)業(yè)及其相關(guān)領(lǐng)域迫切需要有較高精度、快速、適應(yīng)大面積運(yùn)作的實(shí)用土壤質(zhì)量測(cè)評(píng)技術(shù)。電磁感應(yīng)儀(EM38)能在地表直接測(cè)量土壤表觀電導(dǎo)率,為非接觸直讀式,適用于大面積土壤鹽漬化的測(cè)量,EM38用聯(lián)接DL600數(shù)據(jù)采集器電纜的方式,較常規(guī)方法的調(diào)查速度快100倍以上。自20世紀(jì)90年代以來(lái),國(guó)外已在EM38對(duì)土壤鹽分、含水量、養(yǎng)分以及土壤組成等性質(zhì)的響應(yīng)特征方面進(jìn)行了大量研究,同時(shí)還和空間技術(shù)相結(jié)合將其擴(kuò)展到區(qū)域尺度,并成為研究土壤其他重要性質(zhì)的有利工具。如Lesch等利用電磁感應(yīng)儀對(duì)土壤鹽分進(jìn)行標(biāo)定、預(yù)測(cè)和制圖,發(fā)現(xiàn)在保證制圖精度前提下,應(yīng)用電磁感應(yīng)儀較傳統(tǒng)采樣方法能有效降低采樣數(shù)量,提高采樣效率。Triantafilis等運(yùn)用電磁感應(yīng)儀進(jìn)行了田間尺度土壤鹽分的優(yōu)化地統(tǒng)計(jì)學(xué)模型的研究,在基于估計(jì)精度和偏差分析的基礎(chǔ)上對(duì)多種地統(tǒng)計(jì)學(xué)模型進(jìn)行了比較。Barbiéro等利用電磁感應(yīng)儀對(duì)田間尺度下塞內(nèi)加爾峽谷中部的土壤鹽漬化進(jìn)行了研究,同時(shí)發(fā)現(xiàn)結(jié)合航片能更有效地制定當(dāng)?shù)氐墓喔却胧?。Corwin等結(jié)合電磁感應(yīng)儀的田間調(diào)查進(jìn)行了合理采樣策略以及土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)的研究,同時(shí)還分析了不同深度土壤理化性質(zhì)的空間變異性。至今,關(guān)于電磁感應(yīng)儀在土壤屬性空間變異以及土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)等方面的應(yīng)用研究,國(guó)內(nèi)還沒(méi)有這方面的報(bào)道。本文以黃河三角洲地區(qū)典型地塊為研究對(duì)象,將野外采樣與電磁感應(yīng)儀EM38田間測(cè)量相結(jié)合,綜合運(yùn)用GIS和非參數(shù)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)——指示克立格方法對(duì)不同季節(jié)條件下0～100cm土體鹽分含量的空間變異特征進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià),這是該方法在田間尺度農(nóng)田的土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)中應(yīng)用的一個(gè)很好的例子。該研究不僅為黃河三角洲地區(qū)鹽漬土地的科學(xué)管理與合理改良利用提供一定的理論基礎(chǔ)和參考依據(jù),同時(shí)對(duì)研究該地區(qū)土壤鹽漬化的發(fā)生機(jī)理、預(yù)測(cè)與評(píng)估該地區(qū)土壤鹽漬化的發(fā)生發(fā)展具有重要意義。1研究領(lǐng)域的總結(jié)和研究方法1.1研究區(qū)地下水礦化度研究區(qū)位于山東省墾利縣永安鎮(zhèn)“東七村”與“東義和村”為主體的區(qū)域,地理位置位于37°33′～37°34′N,118°48′～118°50′E之間,該區(qū)東臨渤海,屬典型黃河下游三角洲地區(qū)。由于土壤直接發(fā)育于沖積沉積物,且成陸過(guò)程中受海水的浸漬側(cè)滲影響,研究區(qū)內(nèi)地下水礦化度較高,平均礦化度為32.4gL-1,最高達(dá)70.5gL-1;地下水埋深一般在1.6～2.4m之間,使研究區(qū)土壤和地下水含有較多的可溶性鹽類,濱海潮鹽土是該區(qū)最主要的鹽土類型。由于該區(qū)地處北溫帶大陸性季風(fēng)型氣候帶,降水量時(shí)空分布不均,全年降水量的70%集中在7～8月份;再加上當(dāng)?shù)厝狈π钏こ?雨季水量豐富但不能調(diào)蓄,非雨季淡水資源緊缺,這些因素的綜合作用導(dǎo)致了該地區(qū)土壤水鹽運(yùn)動(dòng)極其活躍。1.2學(xué)習(xí)方法1.2.1典型樣點(diǎn)土壤表觀電導(dǎo)率與剖面挖掘在研究區(qū)范圍內(nèi)選擇典型樣點(diǎn),樣點(diǎn)的位置、數(shù)量根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥蕾|(zhì)地、鹽分狀況、植被類型等因素確定。通過(guò)電磁感應(yīng)儀EM38的水平測(cè)定位(有效感應(yīng)深度75cm),置于地表共測(cè)得164個(gè)典型樣點(diǎn)的土壤表觀電導(dǎo)率(記作EM38H)數(shù)據(jù),其中棉花/玉米地53個(gè),鹽蒿地35個(gè),茅草地14個(gè),其余樣點(diǎn)均為光板地。對(duì)電磁感應(yīng)儀測(cè)量后的典型樣點(diǎn)進(jìn)行土壤剖面挖掘,各剖面均按0～10cm、10～20cm、20～40cm、40～60cm、60～80cm、80～100cm、100～120cm、120～140cm、140～160cm、160～180cm、180～200cm進(jìn)行分層采樣,實(shí)際采樣時(shí)采至地下水位為止。樣品采集分別于2004年10月中旬及2005年9月下旬(正值旱季)分兩次進(jìn)行,均處于棉鈴?fù)滦跗凇?.2.2土壤鹽分運(yùn)動(dòng)規(guī)律采集的土樣帶回實(shí)驗(yàn)室內(nèi)自然風(fēng)干,磨碎、過(guò)2mm篩后備用。所有的土樣均制備1∶5土水質(zhì)量比浸提液,采用常規(guī)分析法確定土壤各離子組成含量,并計(jì)算出相應(yīng)的土壤全鹽含量,具體測(cè)定方法見(jiàn)文獻(xiàn)。本文旨在利用電磁感應(yīng)儀EM38與指示克立格方法對(duì)0～100cm土體含鹽量的空間變異特征進(jìn)行分析。由于研究區(qū)內(nèi)各采樣層土壤鹽分類型及離子組成特征相似,且土壤質(zhì)地差異較小,因此,0～100cm土體的平均鹽分含量可以認(rèn)為是由1m深度田間實(shí)際采樣土層按等質(zhì)量混合而成,從而通過(guò)深度加權(quán)法計(jì)算得出。進(jìn)一步對(duì)室內(nèi)分析得到的0～100cm土壤平均含鹽量與野外測(cè)得的土壤表觀電導(dǎo)率EM38H進(jìn)行相關(guān)性分析(n=164),結(jié)果見(jiàn)圖1。可以看出,表觀電導(dǎo)率EM38H與土壤鹽分S0～100cm具有良好的相關(guān)性:S0～100cm=-0.5954+1.5779EM38H,相關(guān)系數(shù)達(dá)到95%以上。1.2.3磁感式田間測(cè)量的數(shù)據(jù)采集移動(dòng)式磁感測(cè)定系統(tǒng)(Mobileelectromagneticsensingsystem,MESS)的基本架構(gòu)(圖2)包括:①電磁感應(yīng)儀EM38。本研究中采用水平測(cè)量位(EM38H),貼地進(jìn)行測(cè)量。②差分GPS?？商幚聿罘中盘?hào)從而達(dá)到更高測(cè)定精度,用于實(shí)時(shí)收集地理位置信息進(jìn)行精準(zhǔn)定位,并可以暫時(shí)存儲(chǔ)測(cè)得的表觀電導(dǎo)率數(shù)據(jù),存儲(chǔ)容量為200Mb。③機(jī)械牽引、傳動(dòng)及連接裝置。利用一臺(tái)25馬力(18.4kW)的牽引機(jī)用作外部牽引動(dòng)力;液壓傳動(dòng)裝置,用于調(diào)整電磁感應(yīng)儀的位置;由于電磁感應(yīng)設(shè)備對(duì)金屬較為敏感,為盡量減少其感應(yīng)范圍內(nèi)的金屬物,附屬部件是PVC支架及其余一些非金屬制品,用于聯(lián)接、固定和調(diào)整設(shè)備。分別選擇秋季(2004年10月中下旬)和春季(2005年3月下旬)這兩個(gè)關(guān)鍵季節(jié),運(yùn)用移動(dòng)式磁感測(cè)定系統(tǒng)對(duì)面積約200hm2(東西約1.9km,南北約1.0km)的研究區(qū)進(jìn)行測(cè)量,兩次田間測(cè)定方式均采用水平位測(cè)量模式,在進(jìn)行表觀電導(dǎo)率數(shù)據(jù)采集的同時(shí),固定于機(jī)械牽引裝置上的差分GPS同步采集該測(cè)定點(diǎn)的地理坐標(biāo)信息(由于GPS與EM38間的位置與距離固定,可以通過(guò)對(duì)GPS采集的地理坐標(biāo)進(jìn)行校正而獲得EM38實(shí)際測(cè)定點(diǎn)的坐標(biāo))。2004年秋季磁感式田間測(cè)量由東向西沿條田方向進(jìn)行,共有27個(gè)測(cè)量行,平均行間距40m左右,行內(nèi)數(shù)據(jù)采集間距為1.0～3.0m,共采集26672個(gè)磁感表觀電導(dǎo)率數(shù)據(jù)。2005年春季田間測(cè)量沿南北、東西兩個(gè)方向進(jìn)行,共有12條橫行和28條縱行,行內(nèi)數(shù)據(jù)采集間距為1.0～3.0m,共采集19715個(gè)磁感表觀電導(dǎo)率數(shù)據(jù)。因此,兩次磁感式田間測(cè)量共計(jì)收集46387個(gè)土壤表觀電導(dǎo)率測(cè)定數(shù)據(jù)以及對(duì)應(yīng)測(cè)定點(diǎn)的地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)。測(cè)定日期選擇2004年10月中下旬和2005年3月下旬,分別處于棉鈴?fù)滦跗诘耐砥?拔稈期)和春播期,此時(shí)田間覆蓋度較低,有利于移動(dòng)式磁感測(cè)定系統(tǒng)進(jìn)入田間進(jìn)行土壤表觀電導(dǎo)率的測(cè)定。2結(jié)果與分析2.1各時(shí)段土壤表觀電導(dǎo)率的特征表1列出了不同時(shí)段土壤表觀電導(dǎo)率的統(tǒng)計(jì)特征值。可以看出,不同時(shí)段土壤表觀電導(dǎo)率的統(tǒng)計(jì)特征值具有一定的差異性。從平均值來(lái)看,各時(shí)段土壤鹽分都較高,根據(jù)圖1計(jì)算可知,0～100cm土體土壤含鹽量均值分別達(dá)7.99gkg-1和8.54gkg-1。這主要是由于這兩個(gè)時(shí)段均正值旱季,0～100cm深度土壤積鹽相對(duì)強(qiáng)烈。此外,2005年春季要略高于2004年秋季,其原因在于研究區(qū)春季為季節(jié)性積鹽期,此時(shí)土壤積鹽與秋季相比更為強(qiáng)烈。按一般對(duì)變異系數(shù)值Cv的評(píng)估,當(dāng)Cv≤10%時(shí),為弱變異性,10%<Cv≤100%為中等變異性,各時(shí)段土壤表觀電導(dǎo)率的變異系數(shù)分別為51.4%和47.8%,均屬于中等變異性。2004年秋季土壤表觀電導(dǎo)率的峰度值接近3,但偏度值較大,達(dá)0.89,且右側(cè)由于特異值的存在出現(xiàn)長(zhǎng)尾現(xiàn)象(圖3);2005年春季峰度很大程度偏離了3,但偏度值較小,僅為0.33。實(shí)際上,各時(shí)段土壤表觀電導(dǎo)率的頻率分布圖均明顯向左偏倚,并不符合正態(tài)分布,經(jīng)對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換后,均大致接近正態(tài)分布。進(jìn)一步通過(guò)Cochran純隨機(jī)采樣理論公式計(jì)算得出不同時(shí)段土壤表觀電導(dǎo)率的合理采樣數(shù),在99%置信水平1%相對(duì)誤差條件下,其合理采樣數(shù)目分別為17519和15176。由表1可以看出,當(dāng)前各時(shí)段土壤表觀電導(dǎo)率的樣點(diǎn)密度均已滿足合理采樣數(shù)量的要求。2.2土壤鹽分的域值統(tǒng)計(jì)特征(表1和圖3)表明,土壤表觀電導(dǎo)率數(shù)據(jù)不僅呈非正態(tài)分布,而且存在特異值(尤其是2004年秋季),兩者均會(huì)影響變異函數(shù)的穩(wěn)健性,進(jìn)而影響克立格估值結(jié)果;此外,盡管各種克立格方法(包括指示克立格和普通克立格等)能給出單個(gè)變量,即某一時(shí)段土壤鹽分的空間分布圖,但有時(shí)人們更感興趣的不是某一部位土壤鹽分的具體含量,而是大于(或小于)某一閾值,或處于某一范圍內(nèi)的鹽分含量在空間上的分布概率。指示克立格法不僅能削弱有偏分布和特異值對(duì)變異函數(shù)及估計(jì)結(jié)果的影響,而且能有效地估計(jì)區(qū)域化變量的分布概率,成為解決這類問(wèn)題的有力工具。對(duì)不同時(shí)段土壤表觀電導(dǎo)率分別進(jìn)行單元指示克立格分析。其計(jì)算的第一步(也是比較關(guān)鍵的一步)是選擇閾值,本研究選擇4.0gkg-1作為各時(shí)段土壤鹽分的域值,對(duì)應(yīng)的土壤表觀電導(dǎo)率為2.9dSm-1,且置大于2.9dSm-1的表觀電導(dǎo)率為1,否則為0。選取4.0gkg-1的土壤含鹽量為閾值的原因是多方面的:一方面,在10月下旬對(duì)研究區(qū)進(jìn)行磁感式田間測(cè)量,此時(shí)田間作物已收獲完畢,這時(shí)如果知道哪些是鹽漬化發(fā)生的高概率區(qū),哪些是低概率區(qū),不僅能夠定量掌握研究區(qū)土壤鹽漬化狀況,同時(shí)還可為鹽漬化改良利用措施的制定提供科學(xué)依據(jù);另一方面,黃河三角洲地區(qū)鹽漬化土地春季時(shí)段尚未播種,此時(shí)對(duì)研究區(qū)進(jìn)行磁感式田間測(cè)量可為當(dāng)季種植作物種類的選擇提供依據(jù),如在鹽漬化發(fā)生的低概率區(qū)種植耐鹽性較差的玉米等作物,而在高概率區(qū)種植耐鹽性較好的棉花、小麥、向日葵等。2.2.1結(jié)構(gòu)模型擬合指示半方差函數(shù)的理論模型及參數(shù)的確定可參考有關(guān)文獻(xiàn)。本研究中步長(zhǎng)選取距離組方法,根據(jù)半方差函數(shù)的理論及計(jì)算模型得圖4。從圖4所反映的各時(shí)段土壤表觀電導(dǎo)率(>2.9dSm-1)的指示半方差函數(shù)圖來(lái)看,2004年秋季與2005年春季均表現(xiàn)出較為復(fù)雜的尺度效應(yīng),即其空間變異的結(jié)構(gòu)并非是單純的一種,而是多種或多層次結(jié)構(gòu)的疊加,這也證明土壤屬性空間變異的影響是有尺度范圍的。半變異函數(shù)的穩(wěn)定性是結(jié)構(gòu)性因素(如氣候、地形、土壤類型等)和隨機(jī)性因素(如耕作、施肥、灌溉措施等人為農(nóng)業(yè)活動(dòng))綜合作用的結(jié)果,從指示半方差隨步長(zhǎng)變化的穩(wěn)定性來(lái)看,2004年秋季要明顯強(qiáng)于2005年春季,其原因是在秋季進(jìn)行磁感式田間測(cè)量時(shí),棉花已基本采摘結(jié)束,人為農(nóng)業(yè)活動(dòng)如施肥、灌溉、耕作等隨機(jī)性因素較少;而次年春季進(jìn)行磁感式田間測(cè)量時(shí)正值春播,此時(shí)田間人為農(nóng)業(yè)活動(dòng)較多,再加上春季正處于季節(jié)性積鹽期,微地形、地下水以及土壤等條件也影響著局部土壤積鹽規(guī)律,這些因素的綜合作用增強(qiáng)了0～100cm土壤含鹽量的空間變異性,并進(jìn)而增強(qiáng)了土壤表觀電導(dǎo)率的空間變異性,使得其指示半方差隨步長(zhǎng)表現(xiàn)出波動(dòng)性“巢穴”結(jié)構(gòu)。此外,春季土壤含水量的局部變異性可能也是導(dǎo)致這種指示半方差波動(dòng)性不容忽視的因素。采用球狀套合模型對(duì)各時(shí)段土壤表觀電導(dǎo)率的指示半方差進(jìn)行分段最優(yōu)擬合,發(fā)現(xiàn)均具有較佳的擬合效果,得到的套合結(jié)構(gòu)模型分別見(jiàn)式(1)和式(2)。γ1(h)=?????????????????0.049,h=00.049+0.105(32h22?12h3223)+0.023(32h660?12h36603),0＜h≤22(1)0.154+0.023(32h660?12h36603),22＜h≤6600.177,h＜660γ2(h)=?????????????????0.013,h=00.013+0.122(32h20?12h3203)+0.022(32h150?12h31503),0＜h≤20(2)0.135+0.022(32h150?12h31503),20＜h≤1500.157,h＞150γ1(h)={0.049,h=00.049+0.105(32h22-12h3223)+0.023(32h660-12h36603),0＜h≤22(1)0.154+0.023(32h660-12h36603),22＜h≤6600.177,h＜660γ2(h)={0.013,h=00.013+0.122(32h20-12h3203)+0.022(32h150-12h31503),0＜h≤20(2)0.135+0.022(32h150-12h31503),20＜h≤1500.157,h＞150各對(duì)應(yīng)模型的參數(shù)如表2所示,對(duì)各擬合模型進(jìn)行檢驗(yàn),從決定系數(shù)R2和殘差平方和RSS可知,各擬合指示半變異模型均具有較高的精度,經(jīng)F檢驗(yàn)為極顯著。表2中,塊金值C0通常表示由實(shí)驗(yàn)誤差和小于實(shí)驗(yàn)取樣尺度引起的變異;基臺(tái)值C通常表示系統(tǒng)內(nèi)總的變異;塊金值/基臺(tái)值表示隨機(jī)部分引起的空間異質(zhì)性占系統(tǒng)總變異的比例,它反映了土壤屬性的空間依賴性,常被用作研究變量空間相關(guān)的分類依據(jù)。各時(shí)段土壤表觀電導(dǎo)率指示半變異函數(shù)的C0/C分別為27.7%和8.3%,這說(shuō)明土壤表觀電導(dǎo)率的條件概率(>2.9dSm-1)的空間分布是由結(jié)構(gòu)性因素(如氣候、母質(zhì)、地形、土壤類型等)和隨機(jī)性因素(如施肥、耕作措施、種植制度等各種人為活動(dòng))共同作用的結(jié)果,且由結(jié)構(gòu)性因素引起的空間異性程度均要顯著高于隨機(jī)性因素。從變程來(lái)看,2004年秋季與2005年春季土壤表觀電導(dǎo)率均表現(xiàn)出兩種空間變異尺度(分別用上標(biāo)1和2表示),其變程分別為22m、660m和20m、150m,其中變程為22m、20m的小尺度反映的是局部的短程變異。不同時(shí)段土壤表觀電導(dǎo)率短程變異尺度下的偏基臺(tái)值占整個(gè)研究尺度偏基臺(tái)的比例分別為82.0%和84.7%,說(shuō)明在各時(shí)段短程變異均是構(gòu)成其空間異質(zhì)性的最主要部分。2.2.2土地利用方式對(duì)土壤表觀電導(dǎo)率的指示半方差的各向異性影響土壤表觀電導(dǎo)率的空間變異是由土壤性質(zhì)(主要是含鹽量)、地形、氣候以及種植制度、耕作措施等各種因素在不同方向、不同尺度共同作用的結(jié)果。由于研究區(qū)南北和東西方向上地形、土地利用方式存在一定差異,為詳細(xì)分析這些因素對(duì)不同時(shí)段土壤表觀電導(dǎo)率條件概率(>2.9dSm-1)的影響,分別計(jì)算了NE0°、NE45°、NE90°和NE145°四個(gè)方向上的指示半變異函數(shù),角度容差設(shè)為45°,并對(duì)主軸方向分別為NE0°和NE45°時(shí)土壤鹽分的各向異性進(jìn)行了分析,結(jié)果如圖5所示。圖5顯示的是不同時(shí)段土壤表觀電導(dǎo)率在四個(gè)方向上的指示半方差函數(shù)及其各向異性比k(h)。從圖5可以看出,當(dāng)步長(zhǎng)變化于0～500m時(shí),2004年秋季土壤表觀電導(dǎo)率指示半方差在不同方向上的變化大致相同(圖5a,圖5b),超出此范圍,其各向同性有所減弱,且東北、西南方向的各向異性要強(qiáng)于南北、東西方向,但是在全步長(zhǎng)變化域上,它們的各向異性比基本保持或圍繞在1左右,說(shuō)明2004年秋季土壤表觀電導(dǎo)率的指示半方差在各方向上是各向同性的。相對(duì)而言,2005年春季土壤表觀電導(dǎo)率的指示半方差在步長(zhǎng)0～350m范圍內(nèi)波動(dòng)較為劇烈,導(dǎo)致該范圍內(nèi)的各向異性比γ(NE0°)/γ(NE90°)和γ(NE45°)/γ(NE135°)的變化相對(duì)復(fù)雜(圖5c,圖5d),可以看出的是東北、西南方向上指示半變異函數(shù)的結(jié)構(gòu)性和各向同性明顯好于南北、東西方向;當(dāng)超出此350m范圍后,各方向上指示半變異函數(shù)的變化趨勢(shì)大致相同,表現(xiàn)為各向異性比γ(NE0°)/γ(NE90°)和γ(NE45°)/γ(NE135°)也基本上是隨著空間尺度的增大趨于平穩(wěn);在全步長(zhǎng)變化域上,東北、西南方向上的各向異性比γ(NE45°)/γ(NE135°)基本圍繞1上下波動(dòng),說(shuō)明在該方向上土壤表觀電導(dǎo)率的指示半方差是各向同性的;南北、東西方向的各向異性比γ(NE0°)/γ(NE90°)在350m范圍內(nèi)差距較大,但隨著距離的增加,又表現(xiàn)出各向同性的趨勢(shì),因此,南北、東西方向上土壤表觀電導(dǎo)率指示半方差的各向異性主要表現(xiàn)在0～350m步長(zhǎng)范圍內(nèi)。不同時(shí)段土壤表觀電導(dǎo)率的指示半變異函數(shù)在4個(gè)方向上的變化趨勢(shì)及其各向異性比反映出了研究區(qū)地形、土地利用方式在南北、東西方向上存在著的差異。由于研究區(qū)具有西高東低、北高南低的地形特點(diǎn),再加上秋季時(shí)段棉花采摘結(jié)束后土地利用以閑置為主,因此土地利用方式對(duì)該時(shí)段指示半變異函數(shù)及其各向異性比影響較小,而地形差異對(duì)其產(chǎn)生的影響在步長(zhǎng)超過(guò)500m后才表現(xiàn)出來(lái)。相比而言,春季時(shí)段正值春播,且研究區(qū)西部土壤鹽分相對(duì)較低,土地利用方式以棉花種植為主,而在土壤鹽分較高的東部,土地改良利用難度大,基本處于未利用狀態(tài)。因此,由土地利用方式差異引起的土壤鹽分非均一性是影響春季時(shí)段土壤表觀電導(dǎo)率指示半變異函數(shù)的直接因素,并導(dǎo)致了南北、東西方向上指示半變異函數(shù)的各向異性比在全步長(zhǎng)域的劇烈波動(dòng)。2.3土壤鹽分分布格局缺乏有成為環(huán)選擇4.0gkg-1作為土壤含鹽量的域值(對(duì)應(yīng)的土壤表觀電導(dǎo)率為2.9dSm-1),對(duì)各時(shí)段土壤表觀電導(dǎo)率分別進(jìn)行單元指示克立格分析,圖6詳盡地反映了土壤含鹽量高于4.0gkg-1的條件概率。整體看來(lái),各時(shí)段研究區(qū)土壤鹽分空間分布呈現(xiàn)出條帶狀和斑塊狀格局,均表現(xiàn)出東部高于西部、南部高于北部的趨勢(shì)。從空間分布圖來(lái)看,研究區(qū)東部和南部各時(shí)段土壤鹽分不僅較高,且呈現(xiàn)出連片的條帶狀分布,事實(shí)上通過(guò)對(duì)研究區(qū)土壤鹽分狀況的實(shí)地調(diào)查,這些部位絕大部分為裸露的鹽斑地。鑒于這些部位土壤鹽漬化程度高、分布集中的特點(diǎn),采用以水利工程為主、農(nóng)業(yè)生物措施為輔的綜合治理措施具有較顯著改良效果;而在研究區(qū)西部土壤鹽分相對(duì)較低,且以斑塊狀分布為主,因此對(duì)該部位土壤鹽漬化的治理宜采用農(nóng)業(yè)生物措施。由于研究區(qū)內(nèi)局部部位微地形起伏較大,在旱季持續(xù)的強(qiáng)烈地表蒸發(fā)作用下,深層土壤以及地下水中的可溶性鹽類借助毛細(xì)管作用上升并積聚于表層土壤,并且這種鹽分的表聚性隨地形起伏、地下水性質(zhì)等因素的差異而不同,這是形成該鹽分空間分布格局的最直接的因素。此外,在研究區(qū)西部土壤鹽分相對(duì)較低,土地利用方式以棉花種植為主,因此頻繁的人為農(nóng)業(yè)活動(dòng)可能也是加快這種鹽分分布格局形成的重要因素。從圖6a所反映的2004年秋季土壤鹽分的條件概率圖來(lái)看,在研究區(qū)的西南部位分布著土壤含鹽量高概率區(qū),而事實(shí)上該部位主要為棉花地和鹽蒿地;此外,研究區(qū)春季正處于季節(jié)性積鹽期,此時(shí)土壤積鹽比秋季更為強(qiáng)烈,但在2005年春季土壤鹽分條件概率圖(圖6b)并沒(méi)有看到該含鹽量高概率區(qū)。造成該現(xiàn)象的原因是多方面的:首先,研究區(qū)西南部位地勢(shì)最低,這導(dǎo)致該部位土壤鹽分的表聚性明顯強(qiáng)于其他部位,使得該區(qū)域土壤表觀電導(dǎo)率高于其他部位;其次,在秋季時(shí)段研究區(qū)地下水埋深明顯淺于春季,這可能是導(dǎo)致該現(xiàn)象最為重要的因素,其原因在于淺地下水埋深使得電磁感應(yīng)儀測(cè)量值較真實(shí)值增大,尤其是當(dāng)?shù)叵滤裆钚∮?m