EM38探测复垦土壤厚度分布的可行性研究.pdf

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1、第26卷2010焦第12期12月农业工程学报TransactionsoftheCSAE、，01．26No．12Dec．2010319EM38探测复垦土壤厚度分布的可行性研究蔡彩霞1，林剑辉2．N，孟繁佳1，孙宇瑞1，李道亮1(1．中国农业大学信息与电气工程学院，北京100083；2．北京林业大学工学院，北京100083)摘要：该文采用EM38电磁感应电导率仪测量辽宁省阜新市海州露天矿场复垦区一块面积为5000m2的覆土层的表观电导率，试探性研究表观电导率(Eca)与矿区排土场覆十厚度(TSLT)的相关性。测定结果证实ECa与相同点位剖面挖掘所得的深度数据有很好的负相关性，而两层土壤的

2、电导率差值与上层土壤深度之间存在一定的正相关性。结合地统计克里格插值，得到了该复垦区覆土深度分布的预测趋势图。研究结论指出，基于EM38测量的表观电导率预测矿区复垦区覆上层厚度具有良好的可行性，为废弃矿区复垦质量的客观评估，提供了一种实用、简捷的工程检测手段。关键词：土壤，厚度测定，电导率，EM38，复垦区doi：10．3969／j．issn．1002—6819．2010．12．054中图分类号：S151．9，S152．2文献标志码：A文章编号：1002—6819(2010卜12—0319--05蔡彩霞，林剑辉，孟繁佳，等．EM38探测复垦土壤厚度分布的可行性研究[J】．农业工程学报

3、，2010，26(12)：319--323．CaiCaixia,LinJianhui．MengFanjia,eta1．EstimationoftopsoilthicknessinreclaimedfieldusingEM38[J]．TransactionsoftheCSAE，2010，26(12)：319--323．(inChinese谢thEnglishabstract)0引言废弃矿山的复垦是一个涉及农业、土壤、环境与生态等多学科的系统工程。辽宁阜新海州露天矿曾经是新中国第一个五年计划期间建设的156项重点项目之一，因煤碳资源枯竭于2005年5月关闭。其遗留排士场长4kin、宽2k

4、m、垂深350“11。由此海州矿既成为世界上最大的废弃人工矿坑之一，近年来又作为国家级复垦示范工程受到国内外关注。根据中国颁布的《土地复垦技术试行标准》[21，覆盖土层厚度是验收复垦工程质量的主要指标之一。例如，对于以林业再利用为目标的复垦，其覆土厚度要求不应小于O．3m。然而，为了定量刻画覆土厚度在不同尺度下的窄间分布，寻求快速、可靠、简便的检测方法与技术是需要的。而覆土层厚度的传统测定方法为地测法(定点挖坑)，不仅耗时、耗力，而且不能反应整体信息。EM38电导率仪是一种基于电磁感应原理的、非接触式测量仪器，它既可手持测量，又可车载行进测量。其优点不仅体现在可满足实时测量的技术要求

5、，而且测量过程中它不扰动土壤。由于土壤电导率与土壤盐分、体积质量、水分、质地等多种因素相关，近收稿时间：2009．11-28修订时间：2010．11-10基金项目：国家tq然科学基金面上项目(30871454)：科技部国际合作项目(2007DFA91050)；北京林业大学新教师科研启动基金(BLX2008011)作者简介：蔡彩霞(1986一)，女，浙江东阳人，主要从事农田信息解译方法的研究。北京中国农业大学精细农业研究中心。100083。Emaihccxcau@sohu．com※通信作者：林剑辉(1978一)，男，福建人，博士，主要从事含水士壤物理特性测量理论与方法的研究。北京北京林

6、业大学工学院8号信箱，100083。Email：swiq．．．1in@163．coin年来应用EM38分析耕作土壤质量的研究在国内外逐渐成为一个关注热点l孓91。前人研究表明，土壤表观电导率可以用来预测表土层厚度。如1992年Brus等用土壤表观电导率(Eca)来预测泥砾土层(D【bc)的深度，在两种土壤结构上(耕地与牧草地)，分别建立了指数模型(以风为应变量)和球状模型(以EG为应变量)。研究发现用EM38在含水率比较高的湿土上，相关性较好【l01。2001年Sudduth等建立了土壤表观电导率(EcD与上层土深度(功)之间的函数关系，分别建立了反函数与幂指数模型，而且对比发现幂指

7、数模型比反函数模型要好些，进一步研究发现，当加上水分和温度的影响，建立多元回归模型时，相关性会更好【111。2008年德国学者Franz等也发现了土壤表观电导率与上层厚度具有一定得相关性，但具体关系还和上下土壤层的结构有关系【l2。。本文以海州露天矿排土场复垦工程为例，通过试验研究探讨了应用EM38快速评价覆土厚度分布的可行性。1材料与方法1．1EM38工作原理与分层测量可行性理论分析电磁感应法测量工作原理如图1所裂131，它主要由一对线圈构成。其中线圈之