黑土区土壤水分特征曲线模拟及模型优选

土壤水分特征曲线是重要的土壤水力性质参数之一。为获取预测土壤水分特征曲线方法,以4种经验模型模拟黑土区土壤水分特征曲线。根据离心机实测试验数据,分析不同质地土壤水分特征曲线变化趋势。结果表明,在低吸力段,土壤水分特征曲线变化率大,土壤释水能力强;中高吸力段,曲线缓慢降低并趋于平稳,持水性强。对比分析VG、BC、MG、LND 4种经验模型拟合可知,VG、MG和LND模型拟合值与实测值接近,而BC模型偏差较大。误差分析可知,VG、MG模型模拟效果优于BC和LND模型,其中VG、MG模型对不同类型土壤模拟效果最好,LND模型次之,BC模型模拟效果最差。因此,VG和MG模型可作为黑土区土壤水分特征曲线估算最优模型。     

入渗模拟结果对土壤水分特征曲线高吸力段的敏感性分析

针对非饱和土壤水分特征曲线传统测量方法上对仪器精度要求高、耗时长、成本高的问题,研究了土壤水分特征曲线高吸力段误差对入渗模拟结果的影响。针对黏土的土壤水分特征曲线,设计了正负共8种高吸力段的偏离情况,利用数值模拟方法分析土壤入渗过程,得到累积入渗过程、湿润锋发展过程和4个典型时刻的土壤水分分布。结果表明,土壤水分特征曲线在吸力大于100 cm部分存在不超过±20%的偏差时,对于土壤入渗数值模拟结果无显著影响,因此,对土壤水分特征曲线高吸力段的试验精度要求可适当放宽。     

沙质土壤Van Genuchten方程参数的简单推求方法

使用饱和含水量、田间持水量及其对应的土壤水吸力3个数据,推算土壤水分特征曲线Van Genuchten方程的参数,同时与拟合方法的结果进行了比较。结果表明,该方法推算的参数与拟合的参数非常接近,方法获得的土壤水分特征曲线与土壤水分特征曲线及实测值均十分吻合。该方法可作为推求砂质土壤Van Genuchten方程参数的一种方法。     

Excel拟合土壤水分特征曲线结果与分析

土壤水分特征曲线是用来表示土壤水的能量和数量之间关系的曲线,在研究土壤水分流动和溶质运移中有着非常重要的作用。拟合曲线的软件有很多,而Excel是最常见也是最普通的数据处理软件,本文着重介绍用Excel来拟合土壤水分特征曲线,并将拟合结果与SPSS和MatLab软件拟合结果进行比较,结果发现:Excel参数拟合结果与SPSS和MatLab拟合结果一致,Excel完全可以用于土壤水分特征曲线的拟合。     

土壤水分特征曲线自动检测系统的设计与应用

[目的]为了更好地满足现代农业各种种植环境下作物对水分要求越来越精准,结合土壤含水量与土壤水分势能的概念,设计了土壤水分特征曲线自动检测系统。[方法]利用电子式土壤水分张力传感器实时测定供试盆钵中土壤水分的张力数值,同时采用电子式重量传感器测定土壤重量,利用差减法计算土壤含水量,并绘制土壤水分特征曲线。[结果]通过对江苏地区2种不同质地土壤实地测定得出：质地不同水分特征曲线走势不同,分别为：徐州地区黄河古道砂质土水分特征曲线关系式为 Y=-0.0002X3＋0.0277X2-1.6445X＋38.161,R2=0.9919;大丰金海农场盐碱土水分特征曲线关系式为 Y=-0.002X2-0.426X＋39.905,R2=0.9913。[结论]土壤水分特征曲线自动检测系统可以同时反应土壤含水量和土壤水分势能状况,可反映土壤水分对植物生长的有效性,为科学灌溉提供依据。     

重庆四面山不同土地利用方式土壤水分特征曲线测定与评价

为满足在同类土地利用方式下测量大量土壤水分状况的需求,选择重庆四面山人工针叶混交林地、天然针叶混交林地和农耕地等3种土地利用方式,在采用常规方法测定土壤基本物理性质、压力膜仪法测定土壤水分特征曲线基础上,分别采用Brooks-Corey模型、Gardner模型和van Genuchten模型模拟不同土地利用方式的土壤水分特征曲线,以筛选出适用于特定土地利用方式的模型,用于模拟土壤水分特征曲线.结果表明,Brooks-Corey模型模拟的土壤水分特征曲线与实测值存在较大差异,在3个模型中拟合精度最差.Gardner模型对不同林地土壤水分特征曲线模拟的判别系数R2均大于0.97;van Genuchten模型对农耕地0～20,20～40,40～60 cm土壤水分特征曲线模拟的判别系数R2均在0.92以上.Gardner模型适用于林地土壤水分特征曲线的模拟,van Genuchten模型适用于农耕地土壤水分特征曲线的模拟.     

土壤水分特征曲线自动检测系统的设计与应用（英文）

[目的]为了更好地满足现代农业各种种植环境下作物对水分要求越来越精准,结合土壤含水量与土壤水分势能的概念,设计了土壤水分特征曲线自动检测系统。[方法]利用电子式土壤水分张力传感器实时测定供试盆钵中土壤水分的张力数值,同时采用电子式重量传感器测定土壤重量,利用差减法计算土壤含水量,并绘制土壤水分特征曲线。[结果]通过对江苏地区2种不同质地土壤实地测定得出:质地不同水分特征曲线走势不同,分别为:徐州地区黄河古道砂质土水分特征曲线关系式为Y=-0.000 2X3+0.027 7X2-1.644 5X+38.161,R2=0.991 9;大丰金海农场盐碱土水分特征曲线关系式为Y=-0.002X2-0.426X+39.905,R2=0.991 3。[结论]土壤水分特征曲线自动检测系统可以同时反应土壤含水量和土壤水分势能状况,可反映土壤水分对植物生长的有效性,为科学灌溉提供依据。     

阔叶树叶面积求算的新方法

本研究将分形几何的分形插值法用于叶片模拟，对分形曲线（即模拟叶片）进行数值积分求算叶面积，将其结果与Ｌ１～３０００Ａ叶面积仪测定值比较，精度达９８％；研究结果表明，分形曲线能非常生动逼真地模拟叶缘曲线，并适用于描述各个生长时期的叶形，是其它方法无法比拟的。阔叶树叶片不规则的叶缘曲线是影响叶面积测定（或求算）精度的症结所在，本文所引进的分形插值法较好地解决了这个问题。同时，测定方法简便且精度高，为这一新方法的推广提供了有利条件。     

南小河沟流域土壤水力特性参数的试验研究及特征分析

【目的】研究土壤水力特性参数及其特征,为土壤水力特性参数的选取和确定及水分运动和污染物迁移的预测奠定基础。【方法】对甘肃省南小河沟流域不同地貌、不同土地利用方式的土壤进行分层取样,采用离心机法测定各地类的土壤水分特征曲线,运用Gardner模型对试验结果进行分析。【结果】Gardner模型的对数形式能较好地反映各地类的土壤水分特征曲线。对全流域及划分地类后得到的模型参数的关系分析表明,它们具有较好的线性关系,因此可将模型进一步简化为单一参数模型。对单一参数模型参数统计特征的分析表明,单一参数A随着地貌类型的变化而表现出一定的变化特征,可以作为土壤水分特征曲线空间变异的变异系数。【结论】可以用参数A作为反映地貌类型的指标,并可应用于区域土壤水分特征曲线的估计。     

非饱和土壤水分运动参数的测定(一)

应用能量观点研究非饱和土壤水分运动,测定土壤水分特征曲线不仅是研究土壤物理性质的重要环节,也是间接测定参数容水度C(θ)的重要方法。经5年试验:(一)不同质地土壤水分特征曲线不同,曲线坡度也不一样。粘土大于砂壤土;(二)在低吸力条件下,干容重愈大,曲线愈靠近座标轴右边;(三)土壤干湿过程不同,水分特征曲线也不同,测定水分特征曲线在生产上有实用价值。     

京西山地土壤水分特征数据的拟合与分析

采用Ｃ语言和Ｆｏｘｐｒｏ数据库,根据Ｂｒｏｏｋｓ和Ｃｏｒｅｙ,Ｇｅｎｕｃｈｔｅｎ的土壤水分特征曲线模型,编制成《土壤水分特征曲线拟合软件》,用该软件完成了北京林业大学妙峰山林场土壤水分特征曲线的拟合及其图形与数据文本的制作,并分析了该地土壤的水分特性．结果表明,采用土壤水分特征曲线上－１．５ＭＰａ下的含水量近似代替残留含水量与从水分特征曲线拟合得到的残留含水量相比差异较大;采用Ｂｒｏｏｋｓ和Ｃｏｒｅｙ模型拟合的土壤水分特征曲线,相关指数均在０．９９以上;所有试验地之间,水分特征数据无显著差异．     

作物生长条件下沙拉塔纳农田水盐耦合运移模型

通过克州沙拉塔纳农田试验区实测资料的分析,建立了作物生长条件下土壤水分和盐分运移模型.在室内进行了土壤水分特征曲线,确定了扰动粘质粉壤土土壤水分特征曲线;再用HYDRUS模型反演计算了在室内外难以确定的土壤水分传导度,并用Van Genuchten方程拟合了参数.以这些参数为基础,模拟计算了气象条件类似土壤相同的格达良灌区土壤水盐运动规律,得出小麦作物从苗期至成熟期土壤含盐浓度随时间分布状况,为研究节水灌溉改良盐碱地课题提供科学数据.     

天然沸石对松嫩平原黑钙土理化性质和保水能力的影响

目的通过研究天然沸石掺配量对于松嫩平原黑钙土理化性质和土壤水分特征曲线的影响,来研究天然沸石改良黑钙土的保水能力的效果,为改良土壤保水性提供理论参考。方法采用天然沸石改良土壤,进行60 d花盆培养,环刀法测量土壤密度,公式法计算土壤总孔隙度、毛管孔隙度、通气孔隙度。离心机法测定土壤水分特征曲线。结果天然沸石改良黑钙土试验中,土壤密度随沸石掺配量的增加而增大,呈正相关关系,当沸石掺配量为10%时,土壤密度增加最为显著;毛管孔隙度和总孔隙度均随掺配量的增加而减小,呈负相关关系,当沸石掺配量为10%时,土壤的通气孔隙度为最大。各掺配量下土壤的持水能力结果为:20%天然沸石(NZ)>15%NZ≈10%NZ>5%NZ>CK。各组土壤的水分特征曲线均能用Gardner模型拟合。Gardner模型方程的拟合系数a、b均随持水能力增强而减小,呈负相关关系;随饱和含水率升高而增大,呈正相关关系。将饱和含水率和拟合系数a进行拟合,结果显示决定系数(R2)为0.941 8。结论在进行土壤持水能力改良时,利用10%天然沸石掺配量比较经济可行。土壤饱和含水率高,不一定水分特征曲线初始水平就高。各项试验结果说明,利用天然沸石可以有效改良砂壤黑钙土的保水能力,为黑土区土壤改良提供试验和理论参考。      

基于采样密度不同土壤的水分特征参数的预测及误差分析

目前土壤水分特征曲线（h-θ曲线）的研究普遍采用vanGenuchten模型（简称VG模型）。利用不同取样精度的土壤,将土壤质地（砂土、粘粒、粉粒含量）和容重作为输入值,探讨了使用基于土壤转换函数的BP神经网络模型来预测0～20cm表层土壤水分特征曲线参数,用甘肃称钩河流域小流域的土样进行了预测和误差分析。结果表明,使用线性回归能够减小预测误差与实测值差距;BP神经网络预测饱和体积含水量的准确性比预测剩余体积含水量和田间持水量要高。为了进一步提高预测精度,还应尽可能地包括土壤结构、有机质含量等信息。     

潮棕壤土水分特征曲线预测方法研究

借助于最小二乘法,形成了确定Brooks-Corey(1964)模型,van Genuchen(1980)模型中的参数所对应的非线性方程组,并用Picard迭代求解它们。用VB语言编写了程序,用压力膜法测定了潮棕壤土同一地点不同层的水分特征曲线。最后,用以上两种模型对土壤水分特性曲线进行了预测,结果表明:VG模型与BC模型的预测值均与实测值具有良好的一致性,VG模型较BC模型对潮棕壤土土壤水分特征曲线的预测效果更好些。     

设施栽培对土壤结构及水分特性的影响

在测定土壤水分特征曲线和土壤结构的基础上,就设施栽培对土壤水分特性及结构的影响进行了研究。结果表明:设施栽培后土壤水分特征曲线均低于同层露地土壤,土壤持水性降低;设施土壤与露地土壤水吸力与土壤含水量之间均存在显著的幂函数关系,具有良好的拟合性。设施栽培后0～40cm土层土壤总孔度和毛管孔度均有所增加,土壤田间持水量、有效水含量等水分常数显著提高,有利于改善耕层土壤结构。设施土壤和露地土壤供水性随土壤吸力增加呈递减变化趋势,上层土壤供水性优于下层土壤,两种土壤比水容量均在0.06MPa时达到10-2数量级,土壤吸力小于0.06MPa时设施土壤0～20cm土层对作物有效水的供给能力强于露地土壤。     

分形曲线度量与根系形态的分形表征

从分形的角度研究了植物根系统的复杂形态特征。通过量纲分析方法确立了Mandelbrot的分形曲线模型的物理意义。基于实验的可操作性,建立了根系分形度量的应用模型。并依据模型探讨了冬小麦根系在不同生育阶段、不同水分环境和不同根系深度的分形特征。     

低丘红壤不同坡位持水特性的比较

研究了低丘红壤不同坡位对持水特性及孔隙状况的影响,发现上坡10cm土层1~50μm的孔径孔隙度高于下坡,而上坡100cm土层1~50μm的孔径孔隙度低于下坡;上坡10cm土层不同土壤水吸力下的持水量显著低于相应的下坡,而上坡100cm土层不同土壤水吸力下的持水量显著高于相应的下坡;用Van Genuchten方程对红壤水分特征曲线进行拟合,拟合效果较好。     

不同丹参种植区土壤水稳性团粒分形维数与基本特性的关系

[目的]研究土壤水稳性团粒分形维数及其与团粒基本特征之间的关系,为防止土壤退化、减少土壤侵蚀提供理论指导。[方法]利用分形理论对山东、河南和四川等丹参主要种植区根际、根间和空白土壤水稳性团粒的分形特征进行分析。[结果]河南栾川土壤根际、根间土壤水稳性团粒分形维数最小,四川集凤空白土壤水稳性团粒分形维数最小,河南栾川次之;根际土壤水稳性团粒的分形维数为2.569 0～2.937 7,根际土壤分形维数与<0.25 mm粒级团粒含量呈0.01水平显著正相关;根间土壤团粒的分形维数为2.694 0～2.942 8,根间土土壤团粒分形维数与1.00～0.50、<0.25 mm粒级团粒含量呈0.01水平显著相关;空白土壤团粒的分形维数为2.709 6～2.965 1,空白土壤分形维数与<0.25 mm粒级团粒含量呈0.01水平显著正相关。[结论]土壤水稳性团粒分形维数与粒径>0.25 mm土壤水稳性团粒总量、稳定性系数呈负相关。