生物炭对黑土区土壤水分扩散与溶质弥散持续效应研究

为探究施用生物炭对黑土区坡耕地土壤水分扩散和溶质弥散的持续效应，于2016—2019年在1.5°、3°、5°的径流小区开展了生物炭持续效应试验，分析了单次施加生物炭对土壤容重、孔隙度、有机质含量、Boltzmann变换参数ξ、非饱和土壤水分扩散率D(θ)、非饱和土壤水动力弥散系数Dsh(θ)的持续作用。结果表明：土壤中单次添加生物炭后的4年内均可显著降低土壤容重、提高土壤孔隙度、增加土壤中有机质含量，且各指标变化率均随坡度增大、施炭年限延长而减小；坡度、年份、是否施用生物炭3个因素中，对土壤容重、孔隙度、有机质含量影响程度最大的均为是否施用生物炭；施用生物炭增大了ξ，且ξ随坡度增加、施炭后年限延长逐年减小。2016—2019年D(θ)与Dsh(θ)均随土壤含水率的增加而迅速增加。当土壤含水率小于等于042cm3/cm3时，生物炭抑制土壤水分扩散；当土壤含水率大于0.42cm3/cm3时，生物炭促进土壤水分扩散。当土壤含水率小于等于0.36cm3/cm3时，生物炭抑制土壤中NaCl溶液的弥散；当土壤含水率大于0.36cm3/cm3时，生物炭可以促进土壤中NaCl溶液的弥散。试验区θ处于0.20~0.35cm3/cm3，故施用生物炭对水分扩散、NaCl溶液弥散均具有抑制效果，且生物炭对水分扩散和溶液弥散抑制效果均随坡度增加、施炭后年限延长而减弱。     

秸秆覆盖条件下滨海盐渍土水盐分布及蒸发特征

为了揭示秸秆覆盖滨海盐渍土水盐调控机理,通过室内模拟实验研究了不同秸秆覆盖量(0、0.3、0.6、0.9和1.2 kg/m²分别由CK、秸秆A、秸秆B、秸秆C和秸秆D表示)对土壤水盐运移和蒸发强度的影响。结果表明,秸秆覆盖可有效提高表层及土壤剖面含水率,且增墒效果随秸秆覆盖量的增加而增加:试验期间秸秆A、秸秆B、秸秆C和秸秆D剖面平均含水率比CK依次高了41.2%、52.3%、65.7%和58.5%;秸秆覆盖可抑制表层土壤盐分积聚并有效调控土壤剖面盐分分布,秸秆覆盖量越大表层积盐量越低,土壤剖面盐分分布越趋于均衡:试验结束时,CK、秸秆A、秸秆B、秸秆C和秸秆D表层0~2 cm土壤电导率比3~5 cm电导率分别高了246.3%、242.8%、138.4%、40.5%和47.6%;土壤蒸发强度和累积蒸发量随着秸秆覆盖量的增加而降低:试验期间CK、秸秆A、秸秆B、秸秆C和秸秆D处理平均蒸发强度依次为1.79×10^-3、1.64×10^-3、0.93×10^-3、1.35×10^-3和0.76×10^-3mm/min,累积蒸发量分别为17.79、20.30、14.20、14.57和10.27 mm,且蒸发初期秸秆覆盖对蒸发强度和累积蒸发量的抑制作用更明显。     

基于双线性理论的土壤介电测量研究

针对目前土壤介电计算模型适应性差等问题,基于双线性理论构建了双线性介电计算模型。为探究双线性介电计算模型对土壤介电测量的适应性,选用7种不同质地土壤分别配置0、5、10、15、20、25、30cm3/cm3体积含水率,在0.001～3GHz频域内进行不同含水率下介电谱测量。分析发现,该模型介电谱可很好地反映土壤不同含水率下混合介质的介电特性;土壤含水率介电法测量理想频率点为1.50288GHz。在理想频率点上,基于复介电常数实部和视在介电常数构建了2个土壤含水率频域测量经验公式,通过试验数据分析,土壤含水率复介电实部测量式的计算值与干燥法含水率测量值对比,两者R2为0.9126,RMSE为0.0294cm3/cm3、RPD为3.343;土壤含水率视在介电测量式计算值与干燥法含水率测量值对比,两者R2为0.8907,均优于其他3种经典公式（Topp公式、Roth公式、Malicki公式）。双线性介电计算模型对土壤介电常数计算有良好的适应性,基于该模型建立的土壤含水率频域测量式对土壤含水率有较高的测量精度。     

秸秆覆盖条件下玉米需水量及作物系数的试验研究

采用FAO推荐的双作物系数法计算了秸秆覆盖条件下夏玉米的作物系数。结果表明,秸秆覆盖对含水量影响较大,0～10cm土层土壤含水量随着麦秸覆盖量的增加而增大;秸秆覆盖量对棵间蒸发量E和土壤蒸发系数Ke的影响较大,E和Ke值随覆盖量增加而减小,在玉米生长初期阶段影响最大,中期阶段影响最小;有覆盖试验区需水量比无覆盖区小,有一定的节水效果。     

辽西低山丘陵区坡地砾石量及粒径对土壤水分蒸发影响的模拟试验研究

【目的】分析砾石量及粒径对土壤蒸发的定量影响。【方法】以辽西低山丘陵区坡地非砾石土壤为对照(CK),通过设置4种粒径和6种砾石量的含砾石土壤,采用室内恒温蒸发模拟研究砾石量和粒径对土壤水分蒸发的影响。【结果】2～5 mm粒级砾石量在30%范围内均能减少蒸发,当粒径大于2～5 mm时,较低的砾石量并不能减少土壤累积蒸发量,甚至增大土壤累积蒸发量,当砾石量大于15%时土壤累积蒸发量随砾石量的增大显著减小;当砾石量较小时,小粒径的土壤累积蒸发量较小,随土壤中砾石量的增加,土壤累积蒸发量随着砾石粒径的增大而减小;含砾石土壤平均蒸发速率均小于非砾石土壤,初始蒸发速率表现为含砾石土壤大于非砾石土壤,且随砾石量的增大表现为增大趋势。【结论】砾石能够显著的降低土壤蒸发量。     

基于雷达遥感的不同深度土壤含盐量反演模型

为及时、有效地监测盐渍化土壤含盐量，以内蒙古河套灌区沙壕渠灌域为研究区，将Sentinel-1雷达影像作为数据源，同步采集不同深度土壤含盐量数据，通过组合两组雷达后向散射系数构建多种指数，并用灰度关联（Gray correlation degree,GCD）排除共线性强的指数，采用偏最小二乘回归（Partial least squares regression，PLSR）、分位数回归（Quantile regression，QR）和支持向量机（Support vector machine regression，SVM）3种方法，构建0~10cm、10~20cm不同深度下的土壤含盐量反演模型。结果表明，在3种回归方法中，SVM回归模型的精度最高，模型建模集决定系数R2c、验证集决定系数R2p均在04以上，建模集均方根误差RMSEc、验证集均方根误差RMSEp均小于03%，分位数回归模型次之，偏最小二乘回归模型最差；在各反演深度下，0~10cm深度的反演精度均高于10~20cm深度的反演精度，其中在0~10cm深度下SVM反演模型效果优于其他模型，R2c、R2p分别为0568和0686，RMSEc、RMSEp分别为0.201%和0.151%。本研究可为雷达遥感监测裸土期土壤盐渍化提供参考。     

黄河三角洲盐渍土蒸发对土壤盐分变化的响应特征

为了探明黄河三角洲盐渍土蒸发对土壤盐分变化的响应特征,采用矿化度分别为5,10,30,50,70,90 g/L的咸水灌溉黄河三角洲0~40 cm土壤,获得不同盐分梯度的盐渍土处理,依次标记为处理T1—T6,并测定各处理的土壤含水率和电导率、蒸发强度和累积蒸发量等指标.结果表明,蒸发过程中表层土壤含水率和电导率均随土壤含盐量增加呈逐渐增加趋势;蒸发结束时,处理T1—T6的土壤表层平均含水率比试验初期降低了80.0%~95.8%,表层含水率的降低幅度随着含盐量增加而逐渐降低;土壤表层电导率分别增加135%~330%,且蒸发前期表层电导率增加幅度明显高于蒸发后期.土壤含盐量对土壤剖面含水率及电导率分布影响差异具有统计学意义,蒸发结束时,处理T1—T6表层0~2 cm比3~6 cm土壤含水率低了8.3%~30.5%,土壤电导率则高了82%~196%,且随着土壤含盐量增加,盐分对土壤剖面盐分分布的影响逐渐增强,表层与深层土壤含盐量差异逐渐增大.蒸发过程中,土壤平均蒸发强度和累积蒸发量随土壤含盐量增加呈降低趋势,处理T1—T6的平均蒸发强度为3.5×10^-4,3.5×10^-4,3.4×10^-4,3.2×10^-4,3.0×10^-4和2.7×10^-4 mm/d,土壤累积蒸发量分别为26.13,26.20,25.50,24.26,22.50和20.58 mm,且蒸发前期各处理的土壤平均蒸发强度及累积蒸发量均高于蒸发后期,土壤含盐量对土壤蒸发的抑制作用主要在蒸发前期.研究表明土壤含盐量可影响土壤剖面含水率与电导率分布以及土壤蒸发强度和累积蒸发量.     

喷雾参数对雾滴沉积性能影响研究

为了研究扇形喷嘴不同喷雾方式下的空间沉积情况，利用自行设计的NJS-1型植保风洞，搭建雾滴粒径测试装置与雾滴沉积分布测试装置。选用LURMARK-04F80型标准扇形喷嘴开展雾滴粒径分布与沉积特性试验，分析了喷雾压力与风速对雾滴粒径的影响，同时研究了不同风速、喷雾压力、雾流角及喷头倾角下雾滴沉积特性，并采用3种不同的计算方法对比了雾滴飘移减少百分比的影响因素。雾滴粒径分布试验结果表明，相同风速下，增大喷雾压力会导致DV0.1、DV0.5和DV0.9都变小，同时ΦVol＜100μm变大，雾滴谱宽S变化不大；相同压力下，增大风速导致DV0.1和DV0.5变大，DV0.9变化较小，同时ΦVol＜100μm变小，雾滴谱宽S减小。雾滴沉积分布试验结果表明，压力从0.2MPa增加至0.4MPa时，水平喷雾平面上，距离喷头2～3m处雾滴沉积量基本呈增加趋势，竖直喷雾平面上，距离地面0.1～0.2m处雾滴沉积量呈增加趋势；风速从1m/s增加至5m/s时，在水平喷雾平面以及竖直喷雾平面上，雾滴沉积量整体呈增加趋势；雾流角从-15°变化到15°时，在水平喷雾平面以及竖直喷雾平面上，雾滴沉积量明显加大；喷头倾角从0°变化到30°时，在水平喷雾平面以及竖直喷雾平面上，总体趋势是喷头倾角越大，沉积量越低，但差异不大；同时与参考喷雾相比较，采用3种计算方法得到的雾滴飘移减少百分比（DPRP）表明，喷雾压力、风速以及雾流角对雾滴飘移减少百分比影响较大，特别是侧风风速影响尤为显著。该研究可为田间喷雾作业参数的选择提供试验数据指导。     

地膜覆盖和秸秆覆盖春小麦棵间蒸发影响因素分析

对比分析了地膜覆盖和秸秆覆盖条件下春小麦棵间蒸发过程,以土壤热通量为大气因素,土壤温度、土壤水分为土壤因素,作物株高为作物因素,采用通径分析方法,研究了石羊河流域春小麦地膜覆盖和秸秆覆盖措施下影响棵间蒸发的因素。研究认为,土壤是影响春小麦棵间蒸发的主要因素。其中地膜覆盖条件下,土壤温度是影响棵间蒸发的重要因素和限制因素,秸秆覆盖条件下,减小土壤含水率将显著降低春小麦棵间蒸发量。     

盐分对季节性冻融土壤蒸发的影响试验及数值模拟研究

【目的】探究盐分对季节性冻融土壤蒸发的影响规律。【方法】在内蒙古河套灌区开展了B1和B2二组不同含盐量下(B1:7.80 g/kg;B2:41.16 g/kg)的野外土柱蒸发试验,建立了考虑盐分影响(该影响由盐分阻抗和土壤表面阻抗体现)的冻融土壤蒸发数值模拟模型。采用土柱试验结果对模型进行了率定验证,并与SHAW模型进行了对比分析。在此基础上,应用该模型对9种不同含盐量(S1—S9:0、2.5、5、7.5、10、15、20、35、50 g/kg)下的冻融土壤蒸发进行了模拟。【结果】土壤含盐量不同导致的土壤蒸发强度差异显著,特别是在土壤冻结初期和融通期,土壤含盐量较低的B1土柱蒸发强度分别约是B2土柱的1.5倍和1.8倍;与SHAW模型相比,考虑盐分影响的冻融土壤蒸发模型能准确反映受盐分影响的冻融土壤蒸发过程,更适用于受盐渍化影响的季节性冻土区;冻融土壤蒸发量随含盐量增加呈现出先增后减的变化趋势,在含盐量为S6时,土壤蒸发量最大,为136.3 mm;相比无盐土S1,S2—S6的土壤蒸发分别增加了1.09%、13.68%、56.22%、73.73%和86.46%,而对比S6,S7—S9的土壤蒸发分别减少了10.20%、26.34%和42.55%。【结论】盐分对季节性冻融土壤蒸发影响显著,其作用为先促进后抑制,考虑盐分影响的冻融土壤蒸发模型可以提升盐渍农田蒸发的模拟精度。     

微型蒸发器长度影响土壤蒸发测量值的试验研究

研究使用了不同长度的不锈钢微型蒸发器测定裸土和冬小麦冠层下的土壤蒸发量。目标是考查不同长度蒸发器测定土壤蒸发量的差异性及原因。试验结果显示,在蒸发强度较低的情况下,不同长度的微型蒸发器测定值之间有很好的相关关系,但数值上存在显著的差异,原因可能是不锈钢导热性高所致;在蒸发率较高的情况下,不同长度微型蒸发器的观测值之间有明显差异,主要原因是不同长度引起的供水差异所致。研究认为,50 mm长度的微型蒸发器在蒸发强度不高的情况下,可以适合裸土和植物冠层下土壤蒸发的日观测。但金属材料可能不是制作微型蒸发器的理想材料。     

不同质地条件下土壤表层温度与土壤蒸发量的关系研究

土壤表层温度与土壤蒸发量有着紧密联系,土壤质地对二者均有着重要影响。【目的】探究不同质地土壤表层温度变化对土壤蒸发的影响。【方法】选取2种质地原状土(粉壤土与砂土),进行配比混合,得到5种不同质地土壤。测量1次性供水与充分供水条件下不同土壤的蒸发量、土壤表层温度数据、土壤砂粒量,探究不同质地条件下土壤相对蒸发量(RE)和土壤表层相对温度差(RT)的关系。【结果】①1次供水和充分供水条件下RT随着蒸发过程的进行逐渐增大,当蒸发过程至水汽扩散阶段时,RT趋于稳定;②随着土壤砂粒量增大,蒸发至水汽扩散阶段时对应的RT逐渐减小;③土壤质地相同情况下,RT越大,其RE越小,回归建立了二者的二次函数关系;④RT相同情况下,土壤中砂粒量越高,其RE越小。【结论】土壤中砂粒量的不同,使土壤孔隙、热容量等性质产生差异,导致蒸发过程中土壤温度及蒸发量变化出现规律性特点,RE与RT呈与含砂率有关的二次函数关系。     

加强田间土壤水分管理 提高水利用效率

通过监测土壤墒情,严格按照墒情在关键时刻浇水;控制和减少灌水次数,以减少棵间蒸发;充分利用土壤水调节作用使灌溉水得到有效利用,以达到节水的目的。     

微型蒸发器口径影响土壤蒸发测量值的试验研究

研究使用70、104、152和193 mm四种口径的微型蒸发器测定了室外裸土和室内裸土的土壤蒸发量.目的是考查蒸发器口径对土壤蒸发量测定值的影响.试验结果显示,在供水条件相同的情况下,70 mm口径微型蒸发器的测量值大于其他口径微型蒸发器的测量值,但在遮阴(室内)条件下,口径的影响会降低.原因可能是70 mm口径微型蒸...     

干草覆盖对草地土壤蒸发的影响研究

通过在希拉穆仁草原典型地带进行不同干草覆盖下的土壤蒸发实验,结果表明:在蒸发过程中,覆盖干草阻止了水分的垂直蒸发,提高了土壤湿度,降低了土壤的蒸发速度,延长了有限土壤水的持续期,且土壤蒸发量随着覆盖度的增加而减小,盖度为100%的土壤试样蒸发量最小。     

控制性隔沟交替灌溉条件下土壤蒸发的预测研究

棵间土壤蒸发是控制性交替灌溉条件下农田土壤耗水的重要组成部分,为了了解沈阳地区潮棕壤土条件下大豆田不同控制性交替灌溉制度下的土壤蒸发变化规律,对土壤蒸发进行预报,采用Micro-lysimeters(MLS)对不同灌溉处理下的土壤蒸发量进行了测定,并建立了以气象因子、土壤含水率和叶面积指数为自变量的土壤蒸发的预报模型.结果表明,在本试验的条件下,各处理的相对土壤蒸发率(E/ET0)与表层土壤含水率(θ)的关系均呈指数函数形式,决定系数在0.71以上.各处理的E/ET0与LAI之间亦呈很好的指数函数关系,决定系数均在0.78以上.     

秸秆覆盖对夏玉米田棵间蒸发和土壤温度的影响

华北平原高产农区冬小麦和夏玉米实行1年二作的种植制度,夏玉米生长在雨热同期的6～9月,降雨能满足夏玉米50%左右的需求,需灌溉1～2水。研究表明,夏玉米田全生育期土壤的无效蒸发占其总蒸散的1/3左右。实施秸秆覆盖可以有效地保墒土壤、降低土壤蒸发,大大提高夏玉米的水分利用效率。试验结果表明,秸秆覆盖对土壤蒸发的抑制率3年平均为58%,前期由于LAI小,土壤裸露,秸秆覆盖的效果更明显。秸秆覆盖可以有效地平抑地温的变化,降低地温的日振幅,缓和昼夜温差,避免了地温的剧烈变化,能有效地缓解地温的激变对作物根部产生的伤害。由于秸秆覆盖改善了土壤的水热变化,有利于作物的生长和产量和水分利用效率的提高。11年的覆盖试验结果表明,在不同的年型,秸秆覆盖处理平均增产4.35%,水分利用效率平均提高12.26%,耗水系数平均降低9.75%。     

地膜覆盖对土壤棵间蒸发影响的研究

农作物地膜覆盖栽培技术是 2 0世纪 80年代发展起来的新技术 ,其保温、保墒和增产效果明显 ,但不同地膜覆盖率对减少土壤棵间蒸发影响规律 ,目前国内研究不多。通过在室内研究覆膜灌溉土壤蒸发规律 ,研究出不同土壤含水率的水分蒸发和不同覆盖率对土壤蒸发的影响关系 ,并在田间进行验证。为今后定量评价农作物地膜覆盖减少土壤棵间蒸发提供理论依据     

呼伦贝尔地区不同土地利用下土壤蒸发野外试验研究

土壤蒸发是水文过程的关键环节之一,控制着水分由土壤环境向大气环境的扩散。通过在呼伦贝尔地区典型草地与林地设置相同口径不同深度微型蒸发仪(Micro-Lysimeter,简称ML)的对比,寻求适合林地草地使用的微型蒸发仪,并研究不同土地利用方式对土壤蒸发的影响,探讨环境因素对土壤蒸发结果的影响。结果表明:土壤蒸发量随ML长度的增加先增大后减小,相同直径长度不同ML的蒸发量在0.05水平下显著相关,测定林地的蒸发量小于草地蒸发量,不封底ML所测定结果比封底ML大,其结果更接近真实情况,测量呼伦贝尔地区土壤蒸发时,亦采用15cm的不封底ML,结果较好。     

不同水分处理下香梨地土面蒸发规律研究

通过对库尔勒灌溉实验站香梨地不同水分处理下土面蒸发试验研究,结果表明:各水分处理在整个生育期的平均土面蒸发强度由大到小依次为中水、高水和低水,其累积土面蒸发值分别为:139.8、120.3和101.1 mm.不同处理相对土面蒸发强度均随土壤含水量增加而增大,呈二次递增规律,且随着土壤耗水强度的增大而增大,降低而降低,二者之间呈幂函数关系.