土壤剖面盐渍化信息对南疆棉田的土壤盐渍化防治具有重要意义,同时也是棉田精准灌溉的重要依据。如何快速、无损获取土壤剖面的盐渍化信息,并据此进行土壤剖面盐分的三维可视化与时空变异性研究,已成为当前国内外研究的难点与热点。本论文充分利用大地电导率仪EM38-MK2快速获取土壤剖面盐渍化信息的优势,以新疆南疆机采棉田为试验区,针对土壤盐分、水分等关键因子对表观电导率的影响,以EM38-MK2采集的土壤表观电导率数据和同步采集的土壤剖面不同深度分层样本的实测电导率数据为基础,利用多元线性模型、三维反距离插值方法,指示克里格方法等多种手段开展土壤采样方法、农田土壤电导率精确解译、土壤盐分含量三维可视化、棉田土壤电导率时空变异与棉花生长风险性评价等研究工作。主要研究结果包括以下四个方面:（1）基于电磁感应数据的南疆棉田土壤电导率反演模型研究针对电磁感应仪（EM38-MK2）的发射圈和接收圈设计了不同采样方案,在同一条田内采集了4个不同时期的土壤表观电导率数据及相应的剖面土样,分析了不同土壤采集方案及土壤含水量对表观电导率模型精度的影响,对比了以单一时期数据建模的局部模型和4个时期整体数据建模的全局模型的反演精度。研究表明,由单点采集电磁感应仪发射线圈位置土样所构建的模型精度更高,稳定性更好,能有效减少由采样带来的误差。当土壤含水量低于10%时,表观电导率与实测电导率之间的相关性较低,决定系数为0.58,反演模型只具备粗略估计实测电导率的能力;当土壤含水量高于10%时,表观电导率与实测电导率具有很好的相关性,决定系数达到0.80以上,反演模型具有较好的预测能力。EMH+EMV多测定模式下表观电导率与实测电导率之间的模型精度高于EMH或EMV单一测定模式,确立EC_h0.375+(EC_h0.75+EC_v0.75)/2+EC_v1.5为建模因子,有效提高了反演模型的精度。不同深度土层的局部模型反演精度均高于全局模型精度,局部模型的RPD均大于2.0,具有较好的预测能力。（2）基于棉田土壤盐分二维时空变异性研究针对新疆南疆干旱地区农田土壤盐渍化发生反复性与南疆水资源日益匮乏等问题,运用电磁感应仪快速获取土壤盐渍化信息技术,结合地统计插值对新疆塔里木河绿洲地区土壤盐分剖面类型进行研究,并用表观电导率ECv_1.5与ECv_0.75比值对研究区土壤盐分剖面进行分级并对土壤盐分剖面类型空间分布进行探讨,结果表明不同时期ECv_0.75数据在空间分布上均表现为强变异强度,棉花整个生育期,土壤盐分呈现累积状态。不同时期ECv_1.5与ECv_0.75比值半方差函数均符合指数模型,土壤盐分剖面空间自相关性从棉花播种前的由随机性因素作用类型过渡到棉花花铃期的随机性与结构性共同作用类型,再转变为棉花收获后土壤盐分剖面由随机性因素作用类型。不同时期土壤盐分剖面类型空间分布图表明,土壤盐分剖面类型呈现底聚型-表聚型-底聚型状态分布。土壤质地、微地形、温度、地下水埋藏深度是造成土壤盐分剖面类型分布格局最直接的因素。（3）基于棉田土壤盐分三维时空变异性研究通过采集4个不同时期的土壤表观电导率数据和同步采集的土壤剖面样品的室内测定电导率数据,利用多元线性回归方法构建了土壤剖面不同土层实测电导率与表观电导率之间的反演模型,采用三维反距离权重插值法（3D-IDW）实现了土壤盐分的三维可视化,在此基础上研究了新疆干旱区膜下滴灌棉田土壤剖面盐分的时空变化。研究表明:表观电导率与实测电导率之间具有较好的相关性,基于表观电导率数据构建的实测电导率反演模型的决定系数（R²）在0.82⁰.99之间;基于3D-IDW的三维可视化技术可高精度的展示出盐分在土壤剖面中的分布位置和含量,不同时期土壤电导率与插值之间交叉验证的相关系数（R）均大于0.85;土壤电导率的三维数据统计结果表明,由于灌溉、覆膜和揭膜活动等人为因素和气温、蒸发作用、地下水水位等自然因素的作用,不同时期土壤剖面盐分的分布特征和含量存在较大的差异,3月份土壤剖面盐分分布类型为均匀型,0-100cm土壤剖面的电导率范围为0.78-0.88dS/m,6、7和10月份为表聚型,6月和10月份的盐分主要集中分布于0-20cm,0-20cm的电导率分别为3.32和5.28 dS/m,20-100cm的电导率分别为0.99-1.36和0.95-1.70 dS/m,7月份的盐分主要集中于0-40cm,0-40cm的电导率为2.25-2.45 dS/m,40-100cm的电导率为0.87-0.93 dS/m。研究结果对于精确棉田灌溉的时间节点和灌水量具有指导作用。（4）基于三维可视化的棉田种植风险性评估通过筛选棉花不同生育期耐盐阈值,将不同时期不同深度土层电导率变换为相应的指示值,根据不同时期指示值,通过GMS软件进行半方差函数的模拟计算,并使用半方差函数的理论模型进行拟合,拟合得到最佳的半方差函数模型。三维离散数据插值时,根据最佳的半方差函数模型,使用三维普通克里格插值方法计算出待测点的数值在不同时期给定耐盐阈值下对应的指示值（即条件概率）,最后得到整个试验区相对于不同时期耐盐阈值的三维概率空间分布图。研究表明:试验区不同时期土壤盐分含量呈现明显的左偏的偏态分布,数据均不符合正态分布,且有特异性数值,符合指示克里格方法。通过构建实验半方差函数与模型半方差函数的三维各向同性、半方差套合模型,能较好地描述不同时期指示变换值在三维空间上的空间相关性。影响试验区土壤盐分空间格局与干旱区极端气候、土壤类型和河流的分布状况有着密切的联系。随着生育期的进程,表层土壤高风险区域面积比例逐渐升高,低风险区域面积所占比例逐渐降低,而其他土层均以低风险区域面积所占比例占优。土壤盐分含量逐渐向表层累积,土壤盐分含量成为影响棉花正常生长发育主要的障碍因素之一。通过考虑土壤盐分的时空异质性,三维可视化的方式直观、清晰的表达了不同时期棉花耐盐阈值三维概率分布,为棉田精准灌溉提供重要的理论依据。本研究在以下方面取得了新进展:（1）本研究针对EM38-MK2大地电导率仪的一个发射圈和两个接收圈设计了不同采样位置的土样采集方案,通过分析不同采集方案的模型反演精度确定了最优采集方案:即表观电导率与大地电导率仪发射圈正下方的土样实测电导率的拟合度最高。该方案即可获得最高精度的反演模型,也可极大提高土样采集效率。（2）本研究利用EM38-MK2获取土壤剖面盐分信息快、无损监测的优势,结合三维空间可视化技术,分析了多时期棉田土壤剖面盐渍化的时空变异特征,将表层土壤盐渍化的时空变异研究推进至了土壤剖面盐渍化的时空变异研究。（3）针对棉花因不同时期棉花根系分布深度不同和土壤剖面盐渍化的时空变异性而导致表层土壤盐渍化风险性评估结果有效性差的问题,本研究采用多时期不同深度的土壤剖面盐分数据,并结合不同时期棉花的耐盐阈值,系统、全面的进行了南疆棉田的盐渍化风险性评估,显著的提升了评估结果的有效性。