红壤关键带网纹红土层识别方法|研究

红壤关键带网纹红土层识别方法|研究

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中国科学院南京土壤研究所张甘霖课题组尝试通过多频率的探地雷达测量获得网纹红土层的深度信息,结合野外地质钻井观测结果和土壤含水量的垂直变异特征,辅以数字土壤制图技术,成功实现了小流域尺度网纹红土层的区域分布表征。

文/曹  棋,宋效东,杨顺华,吴华勇,张甘霖(土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所))

来源:《土壤学报》2019年第56卷第4期,转载自土壤学报公号(2019年6月21日)

网纹红土作为红壤关键带的重要组成部分,一般认为形成于距今0.85~0.40 Ma,可作为第四纪环境研究的信息载体。网纹红土经历了强烈的风化成土和网纹化过程,质地黏重,结构紧实,雨季降水不易下渗,常引起坡面冲刷,造成严重的水土流失。因此探明网纹红土(层)的分布对理解地貌演化和区域规划具有重要意义。网纹红土层常位于土体1 m以下,传统剖面挖掘和钻井勘探的识别方法对土体具有破坏性,费时费力,而且无法判别水平方向的变异,从而影响了调查的范围和深度。因此,需要发展快速和准确的方法来研究红壤地区网纹红土层的分布情况。

红壤关键带网纹红土层识别方法(左:流域影像图,右上:地质钻机,右中:雷达FO操作图,右下:雷达CMP操作图)

红壤不同层次之间存在着明显的介电常数差异,这使得探地雷达成为识别红壤地区网纹红土层的有效手段。中国科学院南京土壤研究所张甘霖课题组尝试通过多频率的探地雷达测量获得网纹红土层的深度信息,结合野外地质钻井观测结果和土壤含水量的垂直变异特征,辅以数字土壤制图技术,成功实现了小流域尺度网纹红土层的区域分布表征。

结果表明,探地雷达60和120 MHz天线均能够较为准确地划分网纹红土层上、下界面,确定网纹红土的分布情况。探地雷达的有效探测深度与分辨率成反比,导致60和120 MHz天线对于网纹红土层上界面的探测效果较200 MHz天线差。同时,对于网纹红土层深度的准确估算,采用组合天线的探测方法,即200和60 MHz天线分别获得网纹红土层上、下界面的深度结果,要优于60、120 MHz单天线探测方法。

相比较于剖面挖掘、土钻等传统的土层厚度调查,探地雷达技术的应用将大大缩减野外工作量。结合空间预测方法,将有力推进土壤三维空间变异研究。

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