基于GPR的滨海盐渍土土壤盐分探测技术研究

赵学伟 王萍 李新举 刘宁

摘要：为了探究探地雷达（GPR）对滨海盐渍土水盐运动的响应特征，利用探地雷达测得滨海盐渍土的土壤盐含量。选择水盐含量不同，其余土壤特性类似植被长势不同的地块，设置4种处理方式：分别加入20 L水、20 L 浓度为5 g/L的NaCl溶液、20 L 浓度为20 g/L的 NaCl溶液、对照地块。使用250 MHz的pulse EKKO PRO探地雷达，探测不同地块不同层次不同处理方式下的土壤介电常数与振幅。通过对不同水盐状态下的土壤介电常数与振幅的分析，发现水盐的增加会加大土壤的介电常数，逐层减弱振幅。在1 m深度范围内GPR测得介电常数与振幅信息能够从一定程度上反映土壤盐分变化。

关键词：GPR；土壤盐分；电磁波速度；介电常数；土壤振幅；滨海盐渍土

中图分类号：S156.4文献标识号：A文章编号：1001-4942（2018）04-0084-07

Abstract The lands with different soil water and salt contents and vegetation growth but similar other soil properties were selected for the experiment. Four treatments were set including CK， adding 20 L of water， adding 20 L of 5 g/L NaCl solution and adding 20 L of 20 g/L NaCl solution. Based on GPR， the coastal saline soil salinity was detected to study the response characteristics of GPR to water-salt movement. The soil dielectric constant and amplitude were measured with the 250 MHz pulse EKKO PRO GPR in different soil layers of different lands under different treatments. The results showed that the dielectric constant was increased and the amplitude was weaken layer by layer with the increase of water and salt. In the 1 m depth of soil， the dielectric constant and amplitude information measured by GPR could reflect the changes of soil salinity to a certain extend.

Keywords GPR；Soil salinity；Electromagnetic wave velocity；Dielectric constant；Soil amplitude；Coastal saline soil

黄河三角洲地区盐渍土面积大，占其总面积的70%左右[1]，该区域土壤剖面构型多样，时空变异性强，土壤水盐运移过程复杂[2]。而土壤盐渍化具有很严重的环境风险和危害，是全球范围内普遍关注的生态环境问题[3]，土壤盐分的监测是水盐动态运移研究的前提。

探地雷达（GPR）可实现中小尺度无损测量，越来越多的被用于土壤特性的调查中，但目前大多数是关于土壤层次和厚度、水分的测定等应用研究[4]。例如GPR测量滨海盐渍土剖面分层[5]；探测不同质地土壤复垦结构[6]；确定最佳天线距离提高土壤表层含水量测量精度[7]，均取得较多进展[8]。而对于土壤盐分监测的研究并不多，且大都集中在内陆盐渍土地区[9]，分析土壤盐分与地质雷达信号的关系[10]，评估盐渍化在深度方向上的变化，估算土壤盐分含量[11-13]。……