宇宙射线中子法测量土壤水分的原理及应用

宇宙射线中子法是目前测定区域土壤水分较为先进的方法,具有便利、准确、无污染的特性,能够连续、自动地监测半径300 m范围内土壤水分动态变化。目前只有美国Hydroinnova公司进行了宇宙射线中子仪的研发与生产。本研究介绍了宇宙射线中子法的工作原理及其在北京郊区的实地安装、使用,并对影响其测量准确性的相关因素进行了分析。试验结果显示,宇宙射线中子法所计算出土壤水分值与土样计算出的水分值之间的均方根误差和R2分别为0.011 kg/kg和0.71,而经气压和水汽修正前,两者的均方根误差和R2分别为0.022 kg/kg和0.313。表明宇宙射线中子法能够准确、灵敏地感应源区内下垫面土壤水分的变化,且在应用过程中,有必要对气压和空气水分的影响做出修正。     

内陆沙区丘间地土壤水分时空变化分析

土壤水分是沙漠沙生植物成活和生长的最主要因子,不同的地形类型下土壤水分空间分布差异明显。利用智能中子水分仪定时测定土壤水分的方法,测定并分析了巴丹吉林沙漠东南缘不同地形下0~200 cm深土壤共10 个层次的水分时空变化特征。结果表明：巴丹吉林沙漠东南缘土壤水分空间分布具有一定规律性,土壤水分丘间地下部＞丘间地中部＞丘间地上部＞沙丘上中下部,沙丘上中下部的年季变化不大,总体处于平稳状态;丘间地土壤水分变化较其他地形大,春季土壤水分不是很丰富,土壤水分波动不大;夏季受植物生长、太阳蒸腾和降雨的影响,土壤水分时空变化差异明显,20 cm以上水分增多,40~180 cm表现为水分变化活跃层;秋季水分整体含量增加。巴丹吉林沙漠东南缘不同地形下土壤水分时空变化研究为大规模的沙漠生态平衡治理、生态系统人工修复以及沙区可持续发展等提供了科学的依据。     

旱塬区不同地带耕地土壤水分动态变化研究

为探明土壤水分在不同地带的变化特征,于2011年10、11月和2012年2—5月采集渭南塬耕地以及渭河边附近耕地的土壤样本进行了土壤水分含量的测定分析。研究结果表明：由于降水和地下水位等因素的影响,渭河附近耕地含水量大于塬上耕地,渭河附近耕地含水量变化大于塬上耕地。2011年10、11月和2012年2月由于受冬季气候的影响,土壤含水量较高,而2012年3、4和5月受春旱的影响,土壤含水量数值偏低。     

晋南丘陵旱地麦田土壤水分特征及其运行规律

研究了晋南黄土高原半干旱地区旱地麦田常年土壤水分有关的物理特性及不同土层毛管水含量、田间持水量、田间含水量、有效水以及不同水势下的土壤含水量等基本特征，并采用等值线图析法分析了丰水年（600 mm降水）、少水年（400 mm）、平水年（500 mm）旱地麦田土壤水分利用的空间结构、时间结构以及利用量的动态差异，得到十     

建立新型的自动土壤水分共享系统

自动土壤水分观测仪利用频域反射法原理来测定土壤体积含水量,由于自动土壤水分传感器在实际测量过程中受到土壤质地、容重、安装结合紧密度等因素的影响,读数差别很大,因此在正式使用前需要进行标定。本文以2002—2009年21个气象站人工土壤重量含水率资料,以及自动土壤水分观测网中对应数据库中土壤重量含水率资料为数据源,借鉴日本方法,以测定大量降雨(100 mm以上)或灌水浸泡24 h后的土壤重量含水率作为田间持水量,调整田间持水量的大小。同时,考虑修订订正仪器测得的土壤体积含水量与人工测得的土壤体积含水量数据的拟合方程(Y=A0+A1X)中的A0、A1两个系数的大小,重新测定修正土壤容重值的大小,建立新型的自动土壤水分共享系统,以期得到更真实的土壤相对湿度资料,供农业气象服务工作应用。     

山东省农业气象自动观测站土壤水分特征曲线研究

为了更好地对山东省农业气象自动观测站进行评估,研究土壤水分运动规律,根据山东省120个测墒站测定的不同土壤质地类型及其凋萎湿度资料,利用Van Genuchten模型来描述土壤水分特征曲线（h-?曲线）,建立山东省农业气象自动观测站土壤体积含水率和土壤水势的关系。综合分析表明,壤土、粘土的田间稳定有效水含量高于砂土的,稳定向植物供水能力较强,对水分的自身协调能力较强,因而对旱涝灾害的抵抗力也强。     

天津市不同种植年限蔬菜地土壤物理性质分析

为了解不同种植年限蔬菜地土壤结构的变化,对天津市辛口镇蔬菜种植区种植5年、10年及15年以上的土壤物理性质及土壤水分参数进行比较分析.结果表明:随着种植年限延长,蔬菜地土壤呈逐渐酸化的趋势,蔬菜地土壤的容重变大,土壤结构性变差;随着种植年限的延长,蔬菜地土壤饱和含水量、田间持水量、有效水含量及萎蔫含水量呈现不同程度的下...     

高产冬小麦叶水势的变化特点与节水调控

１９８６－１９９０四个年度研究结果显示，叶水势是变化困供水及生育时期而不同。黎明前叶水势随生育进程而变化，开花期出现明显低谷，与土壤水分动态变化不一致；午后叶水势具有规律的阶段性变化，且因不同水文年型出现间差异。叶水势与土壤含水量呈曲线关系，随生育进程，叶水势与深层土壤水分的相关性增强。开花期叶水势与产量关系最为密切。前控式节水栽培可通过渗透调节维持较高膨压而高产。提出了不同水文年型高产节水主要生     

旱作水稻幼穗发育期若干生理特性及节水机理的研究

Ⅰ(常规水作)净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)的日变化呈单峰曲线;旱作水稻在雨后高土壤湿度时Ⅱ(覆膜旱作)和Ⅲ(露地旱作)的Pn为单峰曲线,TrⅢ为单峰曲线,Ⅱ为双峰曲线,PFD为光合作用主要限制因子;在持续干旱低土壤含水量时,Ⅱ和Ⅲ的Pn和Tr均为双峰曲线,气孔导度(Gs)不同土壤含水量时均为单峰曲线,Tr日均值不同土壤含水量时均     

岷江上游干旱河谷区林-农-草地土壤水分特征与数值模拟

岷江上游干旱河谷土壤水分是农业生产和生态修复的关键因子。以干旱河谷典型区生态林、经果林、农地和荒草地4类土壤含水量为研究对象,通过对4类土壤含水量的变化分析和数值模拟,揭示土壤水分与土层深度的关系。结果表明:(1)土壤平均含水量依次为:农地(18.62%)生态林(17.47%)经果林(16.53%)荒草地(11.25%);(2)从干旱河谷(1500 m)到天然林下线(2500 m)的山地垂直方向上,林地土壤含水量呈浅U型分布;海拔2100~2500 m土壤含水量均值为19.77%,海拔1900~2100 m为13.72%,海拔1500~1900 m为16.00%;(3)土壤水分随土层深度的增加而减少,生态林土壤水分垂直变化最为显著,农地土壤水分垂直变化则相对稳定;(4)土壤水分多水平贝叶斯模型能够较好地说明4种土地利用类型下土壤含水量的变化和剖面分布特征;(5)林地与荒草地土壤含水量差异表明,土壤平均含水量14%是界定林-草地的分界值。研究结果可为岷江上游干旱河谷生态修复提供数据支撑。     

Effects of residue mulch and tillage on soil moisture conservation

The effects of selected soil management practices (conventional tillage, tied ridges and crop residue mulching) on soil moisture conservation in a semi-arid area of Kenya were studied during the short rains period, 1988, and long rains period, 1989. Three treatments, mulching, tied ridges and conventional tillage with three replications of each practice under a completely randomized block design, were used in the study. Nine experimental plots, each 4 m × 10 m were set up on a slope of 2%. During the study period, soil moisture was monitored on a weekly basis using the neutron probe at predetermined depths to a maximum depth of 120 cm. Calibration of the neutron probe was done for the soil at two depth ranges: 0–90 cm and 90–120 cm. The need to calibrate the probe for the 90–120 cm depth arose due to the presence of iron concretions within this depth range. The results obtained from this study showed that overall, crop residue mulching did result in more moisture down the profile throughout the two seasons within 2 years than the other two tillage practices. The tied ridged plots had the lowest amount of soil moisture in the soil profile during the two seasons. Thus the application of surface crop residue mulch seems to be the best soil management practice for increased soil moisture conservation and improved crop performance in rainfall marginal areas of Kenya.     

深翻耕作对连作滴灌棉田土壤含水率及含盐量影响的研究

探讨播前不同翻耕深度对连作滴灌棉田土壤容重、土壤含水率、土壤含盐量的影响。针对典型的连作滴灌棉田,于播前设置20、40和60 cm的3个不同深度翻耕处理,于生育期测定各处理不同土壤剖面的上述内容,研究其变化。（1）土壤容重随翻耕深度增加而下降,其中表层土壤容重降幅大于深层土壤容重;（2）3种深翻处理下土壤剖面含水率均为0~20 cm＞20~40 cm＞40~60 cm,随翻耕深度增加,0~20 cm土壤含水率呈上升趋势,20~40 cm土壤含水率变幅不大,40~60 cm土壤含水率则显著下降;（3）灌水后,深翻20 cm的土壤含盐量为0~20 cm＞20~40 cm＞40~60 cm,但随翻耕深度的增加,0~20 cm土壤含盐量呈下降趋势,20~40 m和40~60 cm的土壤含盐量迅速上升趋势,至深翻60 cm时,土壤含盐量则为40~60 cm＞20~40 cm＞0~20 cm。对连作滴灌棉田播前进行60 cm的超常深翻,可有效降低耕层土壤容重,提高0~20 cm表层土壤含水率,降低含盐量,从而利于作物生长。     

The effect of the chemical composition of a ferrallitic soil on neutron probe calibration

In a ferrallitic soil in French Guiana, the neutron probe calibration appeared to be problematic: considerable variations in the neutron count rate were observed at very short range and with an almost constant volumetric water content. This local variability of the count rate was explained by the mineralogical heterogeneity of the schist weathering horizon where subverticaly oriented layers are especially rich in boron, element with large thermal neutron absorption cross section. Various calibration methods were carried out and their limits were pointed out. The field gravimetric calibration without taking into account the soil physical and chemical spatial variations appeared to be risky, even if different pedological horizons are considered separately. A calibration based on the neutron absorption Σa and diffusion Σd cross sections calculated from chemical analysis led to overestimates of the volumetric water content. This could be explained by the concentration of boron atoms in sand-size tourmaline crystals which reduces their neutron absorption properties. The direct measurement of thermal neutron absorption and diffusion cross sections on soil samples in a graphite pile seems to be the best calibration procedure, but it has to be repeated as often as the spatial variability required.     

不同土地利用方式下土壤水分动态及对降水的响应——以青海省互助县浅山旱地为例

摸清青海旱作农业区土壤水分动态变化对保障农作物产量形成和粮食生产安全具有重要意义。采用野外采样结合统计学方法,探究青海互助浅山旱地不同土地利用方式下土壤水分季节动态、垂直剖面特征及土壤水分对降水的响应。结果表明：（1）不同土地利用方式下耕作层(0~30 cm)土壤含水量季节动态存在明显的干湿周期变化,土地利用方式对土壤水分季节变化影响不显著(P>0.05),降水事件、降水量级是影响耕作层(0~30 cm)土壤含水量季节动态的主导驱动力;（2）0~30 cm土层是雨养耕作层,典型土壤含水期分为干旱期、湿润期、常态期和过渡期,土壤干旱发生一般由表层开始,随着土壤水分耗损加重土壤干旱逐渐向深层土壤延伸;（3）4种土地利用方式的土壤水分动态变化与前期累计降水量变化基本一致,亚表层(10~20 cm)和深层(20~30 cm)土壤含水量与前期累计降水量极显著相关性(P<0.01)。因此,在干旱事件频繁的青海旱作区发展“浅埋滴灌技术”是寻求土壤供水平衡的有效路径。     

基于无线传感器网络和WebGIS的墒情监测系统

为了解决墒情监测中便携式监测仪数据存储、发送困难及墒情实时监测和分析等问题,建立了基于无线传感器网络和WebGIS的墒情监测系统。系统以STC单片机为核心芯片,结合GPRS模块、GPS模块,通过无线传感器网络技术,实现土壤水分数据的实时监测及无线传送。建立了数据库,接收监测点数据。并以SuperMap IS.NET和SQL Server 2005为开发平台进行二次开发,将GIS技术与墒情监测结合起来,根据作物耕作深度、作物生长期对土壤含水量进行判断,得出墒情结果。实现墒情监测点信息、土壤含水量曲线图、等值线分布图在Web服务器上的显示。墒情监测系统的建立和使用,对农业生产有深远的意义。     

晋中旱地玉米耗水规律及农田水分平衡研究

采用中子测水技术与蒸发模拟微区相结合的农业物理学法,测得晋中旱地玉米生育期耗水量为300～350mm,其中玉米蒸腾耗水占40～50%,棵间土壤蒸发耗水占50～60%.土壤湿度越大,棵间土壤蒸发越高.浅层土壤水分蒸发较强,深层蒸发较弱.130～150cm土层蒸发几乎未波及到该层.玉米蒸腾与土壤蒸发耗水虽有一定联系,但基本上属于两个独立的过程.蒸腾与产量之间呈高度正相关.农田水分平衡状况对产量有明显的影响.     

西南喀斯特地区土壤水分变异性研究

我国西南喀斯特地区的石漠化问题严重地制约了当地经济的发展,揭示土壤水分变异性规律对该区域生态系统适应性修复具有重要的意义。本文以贵州省荔波县和普定县为研究区,通过野外采样和实验室分析,对西南喀斯特地区典型石漠化阶段的土壤水分变异性进行了研究,结果表明：(1)随着石漠化程度的加深,土壤水分含量逐渐减少;(2)土壤水分含量随时间变化明显,在夏季达到峰值,然后呈下降趋势,至冬季达到最低值,随后又逐渐增加,同时随着石漠化程度的加深,其土壤含水量的变化幅度呈减少趋势;(3)未石漠化土壤的蓄水、水分释供能力及土壤有效水含量明显高于石漠化土壤;(4)土壤含水量与容重、孔隙度、颗粒组成及土壤有机质等土壤性质关系密切。通过封山育林等措施提高土壤有机质、水分含量,对于防治喀斯特地区石漠化和进行水土保持具有重要意义。