[发明专利]基于等温吸附曲线预测土壤粘粒含量或盐分含量的方法

说明书

本发明涉及一种基于等温吸附曲线预测土壤粘粒含量或盐分含量的方法，包括：在大样本中选取部分土壤样本，测量选取的土壤样品的粘粒含量和盐分含量；测量选取的土壤样本的水蒸气等温吸附曲线实测点，再拟合得到吸附曲线和解吸曲线；计算选取的土壤样本的土壤水蒸汽等温吸附曲线的几何特征面积；对土壤盐分含量、粘粒含量与等温吸附曲线的几何特征面积进行显著相关性分析，确定几何特征面积受土壤粘粒含量和盐分含量影响显著的敏感区间；建立土壤粘粒含量、盐分含量与敏感区间内几何面积之间的预测模型公式，并确定适用范围；将其余大量土壤样本通过预测模型公式得到粘粒含量或盐分含量。本发明能高效经济地预测出土壤粘粒含量或盐分含量。

技术领域

本发明涉及土壤物理性质预测的技术领域，具体涉及一种基于土壤水蒸汽等温吸附曲线预测大量土壤样本粘粒含量或盐分含量的方法。

背景技术

土壤质地，尤其是粘粒含量，控制着土壤中多种物理、化学和水文过程的大小和速率，这在很大程度上决定了土壤的持水能力、水力特性和阳离子交换能力。此外，对土壤生态系统、土壤强度和渗透性有显著影响，并与土壤生物活性、土壤呼吸作用有关。

实验室测定土壤粘粒含量的传统方法通常采用湿筛或干筛结合比重计或移液管法，当样本数量较大时，测量起来费时费力。更加先进的测量方法包括：x射线衰减法，激光衍射法和光谱法，这些方法的仪器较为昂贵，使用前可能需要校准。因此，设计简单、快速、经济的粘粒含量测定方法非常重要。目前，已有基于土壤水蒸汽等温吸附曲线预测非盐渍土粘粒含量的模型。其中，土壤水蒸气等温吸附曲线描述的是相对湿度(RH)与吸湿水之间的关系，是土壤水分特征曲线的干端，它可以预测多种土壤物理性质，如土壤比表面积、粘粒含量和缩胀能力等，适用于大样本数量和大尺度测量的条件(引自Arthur E,Tuller M,Moldrup P,et al.Evaluation of theoretical and empirical water vapor sorptionisotherm models for soils[J].Water Resources Research,2016,52(1):190-205.)。已有粘粒预测模型是建立吸湿水与粘粒含量的关系，例如，Wuddivira等人在2012年提出一个回归模型(WM)，相对湿度为50％的吸湿水含量预测粘粒含量；陈冲等人在2014年开发了CM模型，用于估算任何给定相对湿度下的粘粒含量；Arthur等人改进了CM模型，得到了MCM模型，并在2015年开发一个考虑滞后作用和有机质含量的回归模型(ASM和LOM)，同时提出估算误差的三个主要来源：高有机碳含量、淤泥含量以及粘土矿物的性质(引自Arthur E,Tuller M,Moldrup P,et al.Prediction of clay content from water vapoursorption isotherms considering hysteresis and soil organic matter content[J].European Journal of Soil Science,2015,66(1):206-217.)。然而，这些模型均在非盐渍土壤中建立的，在受盐分影响的土壤中，粘粒含量和土壤吸湿水之间的关系变得更加复杂，在盐渍土壤中的适用性未知。