河西走廊土壤表层水稳性团聚体预测研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zoujianjun
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
土壤团聚体是土壤的重要组成,其大小和含量是土壤重要的物理性质。土壤团聚体稳定性(SAS)是评价土壤肥力和质量、抗侵蚀能力、土壤退化的一个主要指标,也是表征土壤生态特性的一个重要指标。河西走廊是甘肃省最主要的灌溉农业区,也是我国西北地区最重要的商品粮基地和经济作物集中产区。但自20世纪90年代以来,随着城镇化和工业化快速推进的同时,也伴随着生态退化、环境恶化、土壤过度利用等问题。因此,依托河西走廊,研究河西走廊土壤团聚体稳定性,建立土壤团聚体稳定性与土壤因子、环境因子之间的多尺度关系模型,不仅可用于整个区域土壤团聚体的预测与制图,服务于区域发展对土壤的数据需求,还对该区域的土壤质量评价、土壤改良与合理利用,实现土壤资源可持续利用等有重要作用。  基于上述目的,本研究利用2012-2013年获取的河西走廊耕作土壤(张掖耕作样区)和非耕作土壤(整个走廊)的典型样点表层土样,测定分析了其团聚体结构及其与之关系密切的土壤有机质含量、碳酸钙相当物含量、颗粒组成等指标,基于MODIS数据提取了样点的年均温度(mat)、年均降雨量(map)、NDVI信息,基于90m分辨率SRTM DEM数据提取了样点的海拔(elev)、坡度(slop)、坡向(aspt)、剖面曲率(prof)、平面曲率(plan)、地形湿度指数(TWI)等地形因子信息。利用经典统计分析方法,研究了土壤水稳性团聚体与以上环境因子之间的相关关系;利用相关性分析以及影响因子重要性评价获取了不同研究尺度及不同利用方式预测水稳性团聚体时使用的预测因子集;然后利用多元线性回归及随机森林算法针对不同研究区域建立预测模型,并评价出最优模型;同时,利用获取的数据验证了他人建立的模型和本研究建立的模型精度;最后,结合使用R软件及ArcGIS软件利用已建立的规则对全区域团聚体稳定性指标预测制图。本研究主要结论如下:  (1)张掖耕作样区表层土壤团聚体平均重量直径(1.08mm)显著高于河西走廊自然土壤(0.73mm),在一定程度上佐证了耕作能促进大团聚体的形成。  (2)影响张掖耕作样区土壤团聚体稳定性最重要的因素为pH和黏粒含量,影响整个走廊土壤团聚体稳定性最重要的土壤因子为有机质含量,环境因子为海拔、年降雨量、年均温以及植被覆盖指数。  (3)通过对张掖耕作样区进行多元逐步回归和随机森林算法建模得到两个模型,经过精度对比发现多元回归模型更优,模型为: MWD=-0.2637+0.4877pH+0.6899clay+0.3567CaCO3。  (4)将影响河西走廊土壤团聚体稳定性的因子分为土壤属性因子、环境因子、土壤属性因子与环境因子三个组合,分别利用多元逐步回归和随机森林算法逐一建模,经过精度对比发现预测模型精度依次为:土壤属性因子及环境因子>环境因子>土壤属性因子。  (5)综合模型精度及预测因子获取难易程度两个因素对河西走廊样区所有模型进行评价,得到的最优预测模型为:MWD=0.1636-0.3107plan+0.6462map+0.4677NDVI。  (6)在河西走廊依据随机森林算法对团聚体标准化平均重量直径制图得到:团聚体平均重量直径在0-1范围内分布高低不一,在0-0.2mm、0.2-0.4mm、0.4-0.6mm、0.6-0.8mm、0.8-1mm区间内所占百分比分别为9.88%、86.15%、2.64%、1.21%、0.12%。  总之,本文基于采集的样点利用多种建模方法实现了张掖样区及河西走廊样区团聚体稳定性指标的预测,并对河西走廊样区团聚体平均重量直径预测值分布制图,取得了较高的精度。
其他文献
Dear Editor,Plants are equipped with an array of photoreceptors to measure UV-B,blue,red,and far-red light in order to monitor their light environment.However,a
期刊
@@
众所周知,粮食作物的田间生产环节是温室气体和活性氮的重要排放源。除此之外,前期的农业生产资料的加工环节以及后期作物籽粒的加工运输过程都有一定量的温室气体和活性氮的排
该项研究工作通过运用模拟、田间试验及室内培养等方法,对小麦、玉米不同时期耐盐碱特性,耐盐碱能力,低矿化碱性水在土体剖面中的分布及其对土壤的影响,不同矿化水对土壤清化