松嫩平原蘇打鹽漬化旱田土壤表觀電導(dǎo)率空間變異

楊 帆, 安豐華, 馬紅媛, 楊洪濤, 王志春

中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所,長春 130102

松嫩平原蘇打鹽漬化旱田土壤表觀電導(dǎo)率空間變異

楊 帆, 安豐華, 馬紅媛, 楊洪濤, 王志春*

中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所,長春 130102

土壤表觀電導(dǎo)率;空間變異;地統(tǒng)計(jì);鹽漬化旱田;松嫩平原

松嫩平原蘇打鹽漬化旱田面積約80萬hm2,主要以輕、中度鹽漬化為主。土壤空間分布上表現(xiàn)為鹽漬化程度存在較大的空間異質(zhì)性[1],土壤鹽漬化的空間異質(zhì)性導(dǎo)致了鹽漬化旱田作物產(chǎn)量具有較大差異。尤其是旱田中存在鹽漬化程度較高的鹽堿斑塊,增加了農(nóng)田耕作和作物種植的難度,多年來一直是“種地不見苗”。鹽漬化旱田土壤的這種不均一性,嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn),極大地限制了鹽漬化旱田的大面積利用和機(jī)械化管理,是限制該區(qū)旱田作物高產(chǎn)的主要障礙因子[2]。因此分析蘇打鹽漬化旱田土壤鹽漬化空間分布特征,實(shí)現(xiàn)鹽漬化程度快速診斷和土壤鹽漬化空間異質(zhì)性評(píng)價(jià),提出有針對(duì)性的改良和管理措施,對(duì)于提高當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)糧食產(chǎn)量和保持農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

鹽漬化旱田土壤改良目標(biāo)是耕層土壤鹽漬化指標(biāo)達(dá)到作物正常生長范圍。就一具體田塊或區(qū)域而言,要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模鹽堿地農(nóng)業(yè)高產(chǎn)高效,必須解決耕層土壤鹽漬化空間異質(zhì)性問題。諸多學(xué)者開展了土壤鹽漬化性質(zhì)的空間變異研究[3- 5],提出了針對(duì)土壤性質(zhì)空間差異實(shí)施有針對(duì)性的管理技術(shù)[6- 8]。有研究發(fā)現(xiàn),土壤表觀電導(dǎo)率與鹽漬化程度等理化性質(zhì)密切相關(guān),并用土壤表觀電導(dǎo)率指示土壤性質(zhì)空間變異,指導(dǎo)田間灌排等管理[9- 10]。因此,土壤表觀電導(dǎo)率作為一種非擾動(dòng)、快速、可靠、操作簡(jiǎn)單的土壤田間實(shí)時(shí)測(cè)試參數(shù),已經(jīng)逐漸被廣泛應(yīng)用,成為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)研究的重要工具[4,11]。針對(duì)不同鹽堿地類型,建立土壤表觀電導(dǎo)率與土壤鹽堿性質(zhì)相關(guān)方程,并將鹽堿空間分布特征與田間土壤改良、水肥管理等農(nóng)藝技術(shù)緊密結(jié)合,形成精準(zhǔn)化管理技術(shù)是國際上研究的熱點(diǎn)[7,9]。然而以往研究主要集中在氯化物鹽漬土區(qū)[12]。由于氯化物鹽漬土的土壤特性與蘇打鹽漬土完全不同,其表觀電導(dǎo)率所指示的鹽堿指標(biāo)也完全不同。蘇打鹽漬土旱田空間變異研究報(bào)道較少,僅利用經(jīng)典統(tǒng)計(jì)方法研究旱田空間變異[13],該方法對(duì)空間變異研究具有較大的隨機(jī)性。如何通過方便、快捷的土壤表觀電導(dǎo)率測(cè)定,對(duì)蘇打鹽漬土旱田鹽堿空間異質(zhì)性進(jìn)行定量表征,是鹽漬化旱田精準(zhǔn)管理的關(guān)鍵問題。因此,本研究采用磁感應(yīng)電導(dǎo)率儀(EM38)對(duì)典型蘇打鹽漬化旱田土壤表觀電導(dǎo)率進(jìn)行監(jiān)測(cè),利用地統(tǒng)計(jì)方法量化土壤鹽堿的空間變異特征,并結(jié)合定位采樣,建立蘇打鹽漬土壤表觀電導(dǎo)率與土壤鹽堿化指標(biāo)方程,對(duì)松嫩平原蘇打鹽漬化旱田鹽堿程度進(jìn)行快速診斷,將空間變異理論與鹽堿地改良實(shí)踐相結(jié)合,實(shí)施局部清除或降低土壤鹽堿危害,實(shí)現(xiàn)蘇打鹽漬土均質(zhì)化改良和利用,對(duì)于擴(kuò)大有效耕地面積具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1 研究區(qū)與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于松嫩平原吉林省西部大安市樂勝鄉(xiāng)。地理坐標(biāo)為123°21′31″—123°40′58″E,45°26′28″—45°29′27″N。該區(qū)鹽漬土廣泛分布,土壤屬內(nèi)陸型蘇打鹽漬土,鹽分組成中以蘇打(NaHCO3與Na2CO3)為主,pH值多在8.5以上,是松嫩平原輕度和中度鹽漬化低產(chǎn)旱田的典型分布區(qū)。土壤類型為壤土和壤黏土。該區(qū)屬于中溫帶大陸性季風(fēng)區(qū),多年平均降水量413 mm,年蒸發(fā)量較大,為降雨的2—3倍。年均氣溫4.3℃,無霜期約140 d[14]。

1.2 方法與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取鹽堿程度不均一的蘇打鹽漬化旱田典型地塊作為調(diào)查小區(qū)。小區(qū)長300 m,寬160 m,面積為4.8 hm2。利用GPS和EM38大地電導(dǎo)儀相結(jié)合,將調(diào)查小區(qū)的鹽堿旱田畫成網(wǎng)格,網(wǎng)格大小為20 m×20 m,在網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)設(shè)定觀測(cè)點(diǎn),作為土壤表觀電導(dǎo)率的觀測(cè)點(diǎn),共144個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。本研究采用EM38電導(dǎo)儀(加拿大Geonics公司)對(duì)調(diào)查區(qū)的表觀電導(dǎo)率進(jìn)行測(cè)定。 EM38利用電磁感應(yīng)的原理,可以實(shí)現(xiàn)非接觸地快速精確測(cè)量土壤的電導(dǎo)率。它有兩種探測(cè)模式,垂直偶極模式的探測(cè)深度達(dá)1.5 m,水平偶極模式的探測(cè)深度達(dá)0.75 m。依此測(cè)得的土壤表觀電導(dǎo)率也分為垂直方向電導(dǎo)率和水平方向電導(dǎo)率[15]。

鈉吸附比(SAR)是溶液中Na+離子同Ca2+、Mg2+離子的平均濃度的平方根的比值,即

(1)

式中,Na+、Ca2+、Mg2+離子濃度單位為mmolc/L,SAR的單位為(mmolc/L)1/2。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

樣本的描述性分析采用SPSS 11.5軟件進(jìn)行,用Kolmogorov-Smirnov (K-S) 檢驗(yàn)數(shù)據(jù)是否呈正態(tài)分布;半方差函數(shù)應(yīng)用地統(tǒng)計(jì)學(xué)處理軟件GS+for windows 5.3b進(jìn)行計(jì)算。首先在GS+軟件中對(duì)不符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)源進(jìn)行對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換;其次進(jìn)行半方差函數(shù)的計(jì)算、模擬、分析和檢驗(yàn);利用Surfer軟件進(jìn)行Kriging插值,生成2維空間分布圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 經(jīng)典統(tǒng)計(jì)分析旱田土壤鹽漬化空間變異

2.1.1 土壤表觀電導(dǎo)率統(tǒng)計(jì)特征

ECh和ECv分別為水平和垂直方向測(cè)定的土壤表觀電導(dǎo)率。水平方式敏感程度在地表最高,并隨深度降低。垂直方式在近地表敏感程度很低,隨深度增加,敏感程度增高。用ECh/ECv反映兩種方式在近地表敏感程度的區(qū)別。如果水平方式的讀數(shù)大于垂直方式的讀數(shù),即(ECh/ECv)>1,說明近地表土壤鹽堿大于下層土壤鹽堿。如果兩種方式的讀數(shù)相差很小,說明土壤剖面鹽堿較一致。由表1可知,ECh最大值為74 mS/m,是最小值的18倍。而ECv最大值為64 mS/m,是最小值的6倍。ECh和ECv均值分別為15.9 mS/m和23.5 mS/m,說明該調(diào)查區(qū)以輕度鹽漬土為主,在輕度鹽漬土上分布著中、重度鹽漬土斑塊。由表1可知,調(diào)查區(qū)土壤表觀電導(dǎo)率ECv的平均值為23.5 mS/m,較ECh高。從ECh和ECv的比值可知,其均值為0.63,標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.16,說明調(diào)查區(qū)域土壤表層的電導(dǎo)率小于深層土壤電導(dǎo)率,說明該區(qū)深層鹽堿高于表層鹽堿。變異系數(shù)(CV) 反映相對(duì)變異,即隨機(jī)變量的離散程度。已有研究將空間變異系數(shù)分為弱空間變異(CV≤ 0.1),中等空間變異(0.1

表1 調(diào)查小區(qū)表觀電導(dǎo)率統(tǒng)計(jì)特征值

ECh：水平方向土壤表觀電導(dǎo)率,apparent soil electrical conductivity in horizontal direction;ECv：垂直方向土壤表觀電導(dǎo)率,apparent soil electrical conductivity in vertical direction

2.2 地統(tǒng)計(jì)分析旱田土壤鹽漬化空間變異

2.2.1 鹽漬化旱田土壤表觀電導(dǎo)率的半方差分析

地統(tǒng)計(jì)方法有效的前提是數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布。因此,數(shù)據(jù)必須進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)。由表2可知,通過Kolmogorov-Smirnov法對(duì)土壤表觀電導(dǎo)率分布進(jìn)行正態(tài)檢驗(yàn)(P<0.05,2-tailed),發(fā)現(xiàn)水平方向和垂直方向土壤表觀電導(dǎo)率均不符合正態(tài)分布,對(duì)ECv和ECh進(jìn)行對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換后ECh(P=0.338)、ECv(P=0.119)均符合正態(tài)分布,滿足地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析的要求,可以用地統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法來定量化研究土壤表觀電導(dǎo)率的空間變異。變異函數(shù)計(jì)算均采用對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)化后的數(shù)據(jù)。

表2 土壤表觀電導(dǎo)率正態(tài)分布K-S檢驗(yàn)

在半方差模型模擬過程中,最優(yōu)模型要求殘差平方和(RSS)最小,同時(shí)決定系數(shù)(R2)最大。由表3可知,綜合考慮半方差指標(biāo),球狀模型為ECh的半方差模擬最優(yōu)模型。而ECv半方差模擬的最優(yōu)模型為指數(shù)模型。由于模型的塊金值均較小,該模型受實(shí)驗(yàn)誤差等隨機(jī)性因素影響較小。對(duì)于ECh有效變程為91.9 m,觀測(cè)值之間大于91.9 m時(shí),觀測(cè)值是相互獨(dú)立的,而觀測(cè)值之間在91.9 m以內(nèi)存在著空間自相關(guān)。ECv的有效變程較ECh大,有效變程為198.9 m,說明觀測(cè)值之間大于198.9 m時(shí),觀測(cè)值是相互獨(dú)立的,而觀測(cè)值之間在198.9 m以內(nèi)存在著空間自相關(guān)。由塊金值與基臺(tái)值之比可知,當(dāng)比例>75%時(shí),說明變量具有弱空間自相關(guān);比例在25%—75%之間,變量具有中等空間自相關(guān);當(dāng)比例<25%時(shí),變量具有強(qiáng)空間自相關(guān)[19]。ECh半方差模型的塊金值與基臺(tái)值的比值為6.5%(< 25%),說明變量具有強(qiáng)空間自相關(guān),即水平方向土壤表觀電導(dǎo)率ECh主要由地形地貌和水文狀況等結(jié)構(gòu)性因素引起的空間變異。而ECv半方差模型的塊金值與基臺(tái)值的比值為47.8%(在25%—75%之間),因此變量具有中等的空間自相關(guān),即垂直方向土壤表觀電導(dǎo)率ECv的空間變異是由結(jié)構(gòu)性因素和隨機(jī)性因素共同影響的。因此,對(duì)旱田土壤鹽漬化程度評(píng)估時(shí),應(yīng)選用水平方向土壤表觀電導(dǎo)率ECh作為評(píng)估指標(biāo),來研究鹽漬化空間變異特征,分析地形地貌和水文狀況等結(jié)構(gòu)性影響因素與土壤鹽漬化的關(guān)系,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)鹽漬化旱田有針對(duì)性的改良。

表3 對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換后土壤表觀電導(dǎo)率半方差值及參數(shù)(n=144)

Table 3 Variational function theory model and structure parameters of apparent soil electrical conductivity after logarithmic transformed (n=144)

項(xiàng)目Parameter模型Model塊金值NuggetC0基臺(tái)值SillC0+C有效變程Range/m塊金/基臺(tái)C0/C0+C決定系數(shù)R2殘差平方和RSSECh球狀0．00190．00491．90．0650．8861．986×10-7ECv指數(shù)0．00250．038198．90．4780．8322．453×10-5

2.2.2 基于Kriging插值的鹽漬化旱田表觀電導(dǎo)率空間分布

依據(jù)半方差函數(shù)模擬模型,應(yīng)用克立格法(Kriging)進(jìn)行插值,繪制經(jīng)對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換后的土壤表觀電導(dǎo)率ECv和ECh的空間分布圖,見圖1。經(jīng)對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換后的水平與垂直表觀電導(dǎo)率ECh和ECv空間分布非常相似,均表現(xiàn)為不同表觀電導(dǎo)率的土壤呈條帶狀或斑塊狀鑲嵌分布。試驗(yàn)小區(qū)土壤水平和垂直方向均表現(xiàn)為西北和南部各有一較大條帶狀的高鹽堿分布區(qū),另在東北和北部中間各有一較小的高鹽堿分布區(qū)。而在調(diào)查區(qū)的中部和東南部有斑塊狀的低鹽堿區(qū)。鹽漬化旱田地表呈現(xiàn)微地貌特征,鹽堿嚴(yán)重的區(qū)域地勢(shì)稍高,無作物生長,為光板地;地勢(shì)稍低區(qū)域鹽堿化程度稍高,作物產(chǎn)量較低;在調(diào)查區(qū)最低部位,為輕度鹽漬化和非鹽堿化區(qū),作物長勢(shì)良好。因此土壤鹽漬化程度的不同直接影響作物長勢(shì),使作物產(chǎn)量表現(xiàn)為極大地不均勻性。

圖1 實(shí)驗(yàn)小區(qū)土壤表觀電導(dǎo)率對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換后空間分布特征Fig.1 Maps of kriging estimations of apparent soil electrical conductivity by logarithmic computation

2.3 土壤表觀電導(dǎo)率與相關(guān)因子分析

2.3.1 土壤表觀電導(dǎo)率與土壤鹽堿指標(biāo)相關(guān)分析

表4 土壤表觀電導(dǎo)率與土壤鹽堿參數(shù)的Pearson分析

EC1∶5(electrical conductivity)：為土∶水=1∶5的土壤浸提液電導(dǎo)率(mS/m);pH1∶5為土∶水=1∶5的土壤浸提液pH值;SAR(sodium adsorption ratio)：鈉吸附比,單位為(mmolc/L)1/2;SC(salt content)：可溶性離子總量(mmolc/L)

2.3.2 土壤表觀電導(dǎo)率與相關(guān)因子的回歸分析

為了更好的研究土壤表觀電導(dǎo)率與土壤鹽堿指標(biāo)的關(guān)系,對(duì)土壤表觀電導(dǎo)率與相關(guān)因子進(jìn)行回歸分析。由表5可知,ECh與EC1∶5、pH1∶5、SAR、SC和Na+呈線性分布關(guān)系,決定系數(shù)范圍為0.6—0.82,具有較好的模擬效果(P=0.000)。因此,可以利用ECh來計(jì)算SAR、SC、EC1∶5、pH1∶5和Na+的值。由表5可知,ECv與EC1∶5、pH1∶5、SAR、SC和Na+也呈線性分布關(guān)系,決定系數(shù)在0.5—0.7之間,具有較好的模擬效果(P=0.000)。比較ECh和ECv與鹽堿指標(biāo)回歸模型的決定系數(shù)發(fā)現(xiàn),ECh模型的決定系數(shù)均大于ECv。實(shí)際應(yīng)用中,只需使用ECh來計(jì)算表層土壤(0—30 cm)鹽堿指標(biāo),指示土壤鹽堿程度。

表5 ECh與土壤鹽堿指標(biāo)的回歸分析

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

EM38測(cè)得的水平方向土壤表觀電導(dǎo)率能夠指示蘇打鹽漬化旱田土壤鹽堿程度。土壤表觀電導(dǎo)率具有空間變異性,表現(xiàn)為不同表觀電導(dǎo)率的土壤呈條帶狀或斑塊狀鑲嵌分布,體現(xiàn)鹽漬化旱田土壤鹽堿的空間分異特征。松嫩平原鹽漬化旱田多數(shù)由鹽堿退化草地開墾而成的,地表呈現(xiàn)微地貌差異,進(jìn)而影響到水鹽運(yùn)動(dòng)和再分配過程,在相對(duì)高起的微地形上,同時(shí)存在著縱向和橫向兩個(gè)方面的濕度差。根據(jù)土壤毛管水由濕度大的土層向濕度小的土層移動(dòng)規(guī)律,微高地上既有毛管上升水流的補(bǔ)給,也有毛管側(cè)向水流的補(bǔ)給,當(dāng)水分沿土壤毛細(xì)管由下而上,由緩坡低處向緩坡高處移動(dòng)過程中,鹽分也隨之遷移,并通過蒸發(fā)而表聚。蒸發(fā)量愈大,水分的補(bǔ)給愈快,鹽分積累也愈多[21],成為鹽堿化嚴(yán)重區(qū)域[22],甚至為雨養(yǎng)旱田內(nèi)的“光板地”;而在地勢(shì)最低區(qū)域?yàn)檩p度鹽漬化和非鹽漬化區(qū)。因此,調(diào)查小區(qū)在微高地處土壤鹽漬化程度明顯高于低地,形成所謂“一步三換土”[23]。松嫩平原旱田土壤鹽漬化程度空間異質(zhì)性,給土壤改良、規(guī)?；煤妥魑锷a(chǎn)帶來嚴(yán)重障礙。明確需要改良土壤的面積和比例,是經(jīng)濟(jì)、合理、高效利用鹽漬化旱田的關(guān)鍵。

將土壤鹽分空間變異理論研究與鹽堿地改良實(shí)踐相結(jié)合,利用水平方向土壤表觀電導(dǎo)率對(duì)旱田鹽漬化進(jìn)行評(píng)估,有利于實(shí)現(xiàn)鹽漬化旱田快速低成本改良。不同作物適應(yīng)鹽堿能力不同。對(duì)于鹽堿化程度較低、空間變異較小的鹽漬化旱田,可以利用土壤表觀電導(dǎo)率指示不同作物的耐鹽堿閾值,針對(duì)土壤鹽堿程度種植相應(yīng)作物,是合理利用鹽漬化土壤的一種重要方式。對(duì)于鹽漬化較重、空間變異顯著,斑塊鹽堿程度較重的區(qū)域,種植耐鹽堿作物無法實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié),這部分區(qū)域應(yīng)進(jìn)行定位分區(qū)改良,定點(diǎn)清除或降低土壤鹽堿,使土壤達(dá)到適合作物生長。局部鹽堿斑塊,由于大量交換性Na+的存在,導(dǎo)致土壤黏粒分散,土壤滲透性差,且隨著交換性Na+的增加,土壤性質(zhì)不斷惡化,影響作物生長。針對(duì)鹽堿斑塊,最好的方法是加入含有二價(jià)陽離子的改良劑,置換土壤中的交換性Na+,達(dá)到改良目的。當(dāng)然,種植的作物不同,耐鹽堿能力不同,需要改良劑用量也不同。因此,改良利用此類鹽漬化旱田應(yīng)綜合考慮土壤表觀電導(dǎo)率、作物、土壤鹽堿之間的關(guān)系,以期對(duì)不同鹽漬化程度的區(qū)域進(jìn)行改良,達(dá)到作物正常生長,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化管理技術(shù)。

3.2 結(jié)論

經(jīng)典統(tǒng)計(jì)分析土壤水平方向表觀電導(dǎo)率ECh與垂直方向表觀電導(dǎo)率ECv均為中度空間變異。地統(tǒng)計(jì)分析表明經(jīng)對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換后的土壤水平方向表觀電導(dǎo)率ECh具有強(qiáng)空間自相關(guān),其變異特征主要是由地形地貌和水文狀況等結(jié)構(gòu)性因素引起的;而對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換后的垂直方向土壤表觀電導(dǎo)率ECv具有中等的空間相關(guān)性,即空間變異是由結(jié)構(gòu)性因素和隨機(jī)性因素共同影響的。ECh、ECv空間變異的半方差模擬最優(yōu)模型為球狀模型和指數(shù)模型。

相關(guān)分析和回歸分析均表明土壤表觀電導(dǎo)率與鹽堿指標(biāo)呈正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)和線性關(guān)系,且ECh測(cè)量土壤表觀電導(dǎo)率效果好于ECv,在生產(chǎn)實(shí)踐中用ECh能夠很好的反映土壤鹽堿狀況。因此,可以用水平方向土壤表觀電導(dǎo)率ECh來計(jì)算蘇打鹽漬化旱田土壤鹽堿指標(biāo),對(duì)土壤鹽漬化程度進(jìn)行評(píng)估,指導(dǎo)旱田土壤鹽漬化管理。

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Spatial variations of apparent soil electrical conductivity in the saline-sodic upland soil of the Songnen Plain

YANG Fan, AN Fenghua, MA Hongyuan, YANG Hongtao, WANG Zhichun*

NortheastInstituteofGeographyandAgriculturalEcology,ChineseAcademyofSciences,Changchun130102,China

A representative saline-sodic area measuring 300 m× 160 m was investigated to determine the salinity and sodicity levels in Lesheng Town, Da′an City, Jilin Province, northeast China on April 20, 2013. Apparent soil electrical conductivity was measured using EM38 (electromagnetic induction) and GPS, and its spatial variability was studied by using classical statistics and geostatistics. Correlations between apparent soil electrical conductivity, including apparent soil electrical conductivity in horizontal direction(ECh) and apparent soil electrical conductivity in vertical direction (ECv), and salinity-sodicity parameters, including soil ions,EC1∶5, pH1∶5, sodium adsorption ratio (SAR), and soil salinity content (SC) were analyzed in the saline-sodic upland soil of the Songnen Plain. The results indicated a moderate spatial variability forEChandECvin classical statistics. Frequency distributions and the Kolmogorv-Smirov test for normality showed thatEChandECvwere not normally distributed (P<0.05). Therefore, mathematical transformations were performed to convert the data to fit the normal distribution, which is a prerequisite for calibration of the theoretical model and generation of semivariogram parameters and kriged maps. After log-transformation,EChandECvshowed normal distributions. The results of geostatistical analyses indicated thatEChhas a strong spatial variability and dependence, and the spatial distribution ofEChis affected by structural factors, which might include topography, hydrology, and climatic factors. However,ECvhad a moderate spatial variability and dependence, and the spatial distribution ofECvwas jointly affected by structural and random factors. Empirical semivariograms forEChwere simulated by spherical models, but those ofECvwere simulated by exponential models. The results of a Pearson correlation showed five indexes of salinity-sodicity parameters (pH1∶5,EC1∶5, SAR, SC, Na+) were significantly correlated withEChandECv(P<0.05). The correlation coefficients betweenEChand five salinity-sodicity parameters were higher than that betweenECvand five salinity-sodicity parameters. A stepwise regression analysis revealed that the regression prediction models withEChandECvcould explain most of the variations of the soil salinity-sodicity parameters. The regression prediction models between apparent soil electrical conductivity and five salinity-sodicity parameters were linear. The determination coefficient ofEChwas higher than that ofECv. Therefore, the apparent soil electrical conductivity in a horizontal direction could be used to calculate the index of the parameters of soil salinity-sodicity and to indicate soil salinity-sodicity in practical applications.

apparent soil electrical conductivity; spatial variation; saline-sodic upland soil; EM38; Songnen Plain

國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目(2015CB150802);國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃資助項(xiàng)目(2016YFC0501200);國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41071022,41571210)

2016- 03- 30;

2016- 09- 09

10.5846/stxb201603300578

*通訊作者Corresponding author.E-mail: wangzhichun@neigae.ac.

楊帆, 安豐華, 馬紅媛, 楊洪濤, 王志春.松嫩平原蘇打鹽漬化旱田土壤表觀電導(dǎo)率空間變異.生態(tài)學(xué)報(bào),2017,37(4):1184- 1190.

Yang F, An F H, Ma H Y, Yang H T, Wang Z C.Spatial variations of apparent soil electrical conductivity in the saline-sodic upland soil of the Songnen Plain.Acta Ecologica Sinica,2017,37(4):1184- 1190.