滨海盐土全盐量与电导率之间最佳曲线方程研究.doc

滨海盐土全盐量与电导率之间最佳曲线方程研究 厉仁安1，王飞2，秦方锦2，楼飞3，吴丹亚3 （1浙江大学环境与资源学院，杭州310020；2宁波市种植业管理总站，浙江宁波315000；3宁波市农业监测中心，浙江宁波315000；） 摘要：滨海盐土的主要特征是全盐含量高，也是作物生长的障碍因子。电导率的测定是测定土壤中水可溶性盐快速而简单的方法。国内标准方法是在25温度下用土水比为1:5的澄清悬液测定，但计算方法不统一。为了研究滨海盐土中可溶性全盐(Y)与电导率(X)之间本质上关系，比较了10种曲线回归方程。结果表明：在砂涂中全盐与电导率之间最佳曲线回归方程为线性方程：Y=0.045+2.935X(R2=1.000)，而其幂函数曲线方程R2=0.998。在黏涂中全盐与电导率之间最佳曲线回归方程为三次曲线方程：Y=0.194+0.3096X-0.253X2+0.046X3(R2=1.000)，但其幂函数曲线方程的R2也为0.998。 关键词：全盐；电导率；滨海盐土；最佳曲线方程 ：S151.9文献标志码：A论文编号：xx-0557 基金项目：农业部测土配方施肥补贴项目（财农xx99号）资助。 第一作者简介：厉仁安，男，1943年出生，浙江鄞州人，教授，主要从事农业资源利用与环境研究。通信地址：310020杭州市凯旋路258号，E-mail：lirenan1163.。 通讯作者：王飞，女，1968年出生，浙江舟山人，高级农艺师，主要从事土肥技术研究与推广工作。通信地址：315000宁波市宝善路220号宁波市种植业管理总站，TelE-mail：veg-wf163.。 ：xx-06-05，修回日期：xx-08-10。 0引言 滨海盐土又称海涂，是中国沿海地区重要的土地资源，滨海盐土农业利用的最主要障碍因素是水可溶性盐含量高1。早在1916年，即已应用电导法测定盐渍土中的含盐量2。在中国可溶性盐含量测定研究中，20世纪30年代至50年代初，熊毅和朱莲青等采用可溶盐加和法3-4或质量法5，但该法操作过程冗长，工作效率低，难以及时预报；20世纪60年代李英才等报道了温度和盐分组成对电导率的影响6-7；20世纪70年代中国科学院南京土壤研究所对土壤全盐与电导率关系进行了研究，提出了不同盐土类型的线性方程8；1979年全国第二次土壤普查暂行技术规程中土壤全盐测定引用了南京土壤研究所的电导法9；1989年发布了电导仪测量标准溶液和试验溶液制备方法的国家标准10-11；xx年农业部发布了用电导仪测定水溶性盐总量的国家农业行业标准12。至此，中国用电导仪测定土壤全盐的方法纳入了标准化行列。 据吴玉卫等13报道，浙江滨海盐土电导率与全盐量关系为幂函数曲线方程；游植粦14对广东沿海咸田、咸酸田电导率与可溶性关系研究表明为线性方程；蔡阿兴等15对苏北滨海盐土电导率与全盐量关系也为线性方程。可见，滨海盐土全盐与电导率关系研究结果并不一致。进入21世纪，随着计算机技术的突飞猛进，试验数据的统计也更加快速、方便和精确，笔者利用社会科学统计软件包(SPSS)，以吴玉卫等13的测定数据为依据，对滨海盐土全盐量与电导率之间的最佳曲线方程进行比较研究，以便为海涂综合开发利用，快速而准确的提供土壤全盐数据。 1材料与方法 1.1供试土壤及测定方法 将浙江省滨海盐土不同全盐量的74个土样13，分别用DDS-11型电导仪，测定土水比为1:5的澄清悬液的电导值，换算成25的电导率，并相应地测定烘干全盐含量8。 1.2幂函数统计法 吴玉卫等认为电导率(Y)与全盐量(X)之间为幂函数关系13：Y=b0Xb1，若求出b0、b1值，根据25时1:5土水比的悬液电导率，便可算出全盐量13。 1.3曲线拟合法 在2个变量之间进行回归分析时，一般用线性方程Y=b0+b1X来表示，但一个不显著的线性方程并不一定意味着X和Y没有关系，而仅说明X和Y没有显著的线性关系；而且一个显著的线性方程并不意味着X和Y的关系必为线性，因为它并不排斥能更好地描述X和Y关系的各种非线性方程的存在。应用SPSS软件包对土壤全盐量和电导率2个变量进行回归分析，可以用该软件包提供的曲线估计过程，拟合许多常用曲线，共有10种方程可以拟合，即线性方程、对数曲线方程、反函数（又称倒数）曲线方程、二次曲线方程、三次曲线方程、复合曲线方程、幂函数曲线方程、S型曲线方程、生长（又称增长）曲线方程和指数曲线方程。10种方程的拟合度（即决定系数）R2的大小表示了曲线回归方程估测的可靠程度的高低，其中R2最大的即为最佳方程。 2结果与分析 2.1用幂函数曲线方程统计结果 据吴玉卫等13统计浙江省滨海盐土76个土样25时电导率(Y，mS/cm)和烘干全盐(X，%)的幂函数方程如下： （1）砂涂烘干全盐小于0.3%(n=20)，LogY=0.6835+1.2407lgX(r=0.98)。 （2）砂涂烘干全盐大于0.3%(n=22)，LogY=0.5304+0.9971lgX(r=0.99)。 （3）黏涂烘干全盐0.3%0.7%(n=7)，LogY=0.5688+1.1185lgX(r=0.97)。 （4）黏涂烘干全盐0.71%1.58%(n=27)，LogY=0.5476+0.8481lgX(r=0.98)。 2.2用SPSS曲线拟合结果 2.2.1砂涂(n=37)从本研究用SPSS曲线拟合结果可以看出（表1和图1），在全盐(Y)1.0016.0g/kg范围内，电导率(X)0.285.42mS/cm：线性方程、二次曲线方程、三次曲线方程的R2均为1.000，幂函数曲线方程的R2为0.998。为计算方便，取线性方程为最佳方程：Y=0.045+2.935X。 2.2.2黏涂(n=37)从本研究用SPSS曲线拟合结果可以看出（表2和图2），在全盐(Y)1.0016.0g/kg范围内，电导率(X)0.285.26mS/cm： 三次曲线方程：Y=0.194+0.3096X-0.253X2+0.046X3，R2=1.000；幂函数方程：Y=3.119X0.930，R2=0.998。 三次曲线方程R2最大，说明其拟合度最好，取三次曲线方程为最佳曲线方程。 3结论与讨论 3.1回归方程的改进 从吴玉卫等13的统计结果可以看出，该统计将电导率设为因变量(Y)，将全盐设为自变量(X)，而目前国内外有关文献都将全盐设为因变量(Y)，将电导率设为自变量(X)12,16，改进后计算比较方便。由于受当时统计工具限制，吴玉卫解幂函数曲线方程是用分段的线性方程来实现的，即砂涂分全盐量小于0.3%和大于0.3%来统计的；而黏涂分全盐量0.3%0.7%和0.71%1.58%来统计的，这样做不但统计麻烦，而且会带来较大的误差。 南京土壤研究所也指出，他们用回归曲线推导所得到的各类盐土的可溶盐全量与电导率的线性方程，仅适用于全盐量在0.02%0.5%范围内。如在实测过程遇到0.5%含盐量时，可将待测液稀释后测定，再将测定结果乘以稀释倍数。同时，他们还指出，在测定过程中，电导率会随含盐量增大，而增长速度逐渐减缓，所得到的相关曲线按其本身的形状来看接近于抛物线。为便于应用，用回归统计法将电导曲线绘成直线，在通常规定误差范围内，仍有足够的精确度8。 于天仁等2指出，在一个土壤胶体的悬液中，可以把电导看做是带电颗粒的胶粒电导和溶液中的离子电导这两方面贡献结果。砂涂中胶粒含量低，离子电导起主要作用，因此砂涂的含盐量与电导率成线性关系。而黏涂中胶粒含量高，胶粒电导影响大，因此黏涂的全盐量与电导率为三次曲线关系。 用曲线图来表示土壤全盐与电导率之间的拟合度更为直观，当X和Y的数据输入SPSS软件包后，在同一张图上即可得出有10种回归方程的曲线图。当确定三次曲线方程为最佳方程后，只选择“立方”模型，即可输出三次曲线拟合图。 从上述讨论可以看出，本研究所提出的滨海盐土全盐量与电导率之间的最佳方程（即砂涂的线性方程，黏涂的三次曲线方程），既不要分段统计，在含量高时也无需稀释样品，只要将土样测定的电导率代入最佳方程中，就可得出该土样精确的全盐量数据。 3.2最佳方程的验证 蔡阿兴等研究表明滨海盐土全盐与电导率的关系为线性方程15；而游植粦研究认为电导率与广东沿海咸田及咸酸田的关系，以含盐量4g/kg为分界点，分别按各自的线性方程计算，符合方法误差要求14。 本研究利用蔡阿兴和游植粦等文献所提供的滨海盐土全盐与电导率的原始数据14-15，用SPSS软件包进行统计，结果表明：两者的三次曲线方程的R2都大于线性方程的R2，而且后者不必分段进行统计。但由于各地的土壤盐分组成和土壤质地不同，因此三次曲线方程中回归系数有所不同。 据美国农业部自然资源保护局国家土壤调查中心凯洛格实验室的“凯洛格土壤调查实验室方法手册”，土壤全盐与电导率的关系也为三次曲线方程16。 3.3结论 从上述分析可以得出如下结论：测定土水比为1:5的澄清悬液的电导值，换算成25的电导率，并相对应地用质量法测定全盐含量（至少7个土样），统计得出三次曲线方程；再据此方程可以将其他土壤测定的电导率计算成土壤全盐含量。 参考文献 1王遵亲，等.中国盐渍土M.北京：科学出版社，1993：310-325. 2于天仁，等.土壤的电化学性质及其研究法(修订本)M.北京：科学出版社，1976：258-301. 3熊毅.中国盐渍土之分类及其概性J.土壤特刊乙种，1938(2)：53-57，85-87. 4朱莲青，宋达泉，刘海蓬.浙江鄞绍区土壤及农业概况J.土壤季刊，1946，5(3)：123-133. 5李庆逵，鲁如坤，陈家坊.土壤分析法M.北京：科学出版社，1958：152-178. 6李英才.土壤中含盐量的电测方法J.土壤通报，1960(1)：61-63.7姚承宗.土壤总盐量电导测定中盐分组成和温度的影响J.土壤通报，1964(1)：42-45. 8中国科学院南京土壤研究所.土壤理化分析M.上海：上海科学技术出版社，1978：196-208. 9全国土壤普查办公室.全国第二次土壤普查暂行技术规程S.北京：农业出版社，1979：51-52. 10中华人民共和国国家标准.GB110771989电导率仪测量用标准液制备方法S. 11中华人民共和国国家标准.GB110781989电导率仪的试验溶液氯化钠溶液制备方法S. 12中华人民共和国农业行业标准.NY/T1126.16xx土壤检测第16部分：土壤水溶性盐总量的测定S. 13吴玉卫，陈通权.浙江省滨海盐土电导法