蓄水坑入渗表层土壤体积质量和饱和导水率的变化

表层土壤体积质量和导水率是影响土壤入渗及水分运动的重要物理参数。该文采用土壤切片技术和数字图像分析技术,分析了蓄水坑灌条件下入渗水头对砂壤土表层土壤体积质量的影响,进行了不同入渗水头、土壤体积质量对砂壤土表层土壤饱和导水率的试验研究,并对蓄水坑侧向水平入渗湿润锋变化的试验结果与数值模拟结果进行对比分析。结果表明：该研究试验条件下（土壤体积质量为1.345 g/cm3）,入渗水头对土壤体积质量和表层土壤饱和导水率有较明显的影响。随着入渗水头的增大,其作用下的表层土壤体积质量趋于增大,土壤结构趋于密实,表层土壤的饱和导水率趋于减小;表层土壤饱和导水率与入渗水头和土壤体积质量之间呈乘幂关系,且表层土壤饱和导水率对土壤体积质量的变化较为敏感,当土壤体积质量达到某一程度时（1.466 g/cm3）,入渗水头对表层土壤饱和导水率的影响甚微。研究成果揭示了入渗水头影响蓄水坑土壤入渗的微观机制,为进一步研究蓄水坑灌法提供了理论依据。     

安徽省主要水稻土基本理化性质及肥力综合评价

以安徽省不同地区水稻土为研究对象,采集了11个剖面共43个土壤样品,测定其基本理化性质并建模评价其肥力质量。结果表明:根据中国土壤系统分类法,安徽水稻土主要是铁聚水耕人为土。土壤大体呈酸性,pH5.0~6.5,土壤有机质和氮素含量等相对较低,表层土壤有机质、全氮、碱解氮平均含量为23.65 g/kg、1.44 g/kg、127.29 mg/kg,土壤质地主要是粉砂壤土。基于改进层次分析法的模糊综合评价模型结果显示,安徽稻田表层土壤肥力质量指数FI普遍介于0.7~0.8,肥力质量大体处于良好水平,且土壤肥力质量与土壤有机质、土壤全氮和碱解氮含量呈现显著的正相关。     

成都典型区水稻土有机碳组分构成及其影响因素研究

农田生态系统土壤有机碳对农业生产、生态平衡和全球气候变化至关重要,有机碳组分构成及平均驻留时间对深入了解土壤有机碳特征及演变规律意义重大。通过土壤呼吸培养实验和三库一级动力学方程,模拟分析了成都典型区水稻土有机碳组分构成特征;利用土壤定量化属性与有机碳各组分相关及回归分析,建立研究区土壤有机碳各组分预测模型。结果表明,有机碳组分的活性碳、慢性碳和惰性碳含量在表层(0~20 cm)分别为0.42、6.13、11.43 g kg-1,均高于亚表层(20~40 cm)的0.23、4.09、7.50 g kg-1,两土层间有机碳组分含量具有显著性差异,但有机碳组分比例没有显著性差异。剖面(0~100 cm)有机碳组分含量随着深度增加而减小,活性碳和慢性碳比例随着深度增加而降低,惰性碳比例则随着深度增加显著升高。容重、全氮和全磷对有机碳各组分含量,质地对活性碳组分含量、比例及平均驻留时间,p H对慢性碳和惰性碳组分比例均具有显著影响;活性碳和惰性碳组分含量与土壤全氮、碳氮比、p H以及土壤细粉粒(0.02~0.002 mm)含量间存在显著线性关系,可用来预测水稻土有机碳各组分含量,研究结果对其他地区土壤有机碳各组分研究及预测具有积极启示作用。     

青海湖高寒湿地土壤有机碳含量变化特征分析

选取环青海湖高寒湿地土壤为研究对象,对不同深度土壤有机碳含量的变化特征和不同植被类型土壤有机碳含量的分布差异进行了研究.结果显示,环青海湖区土壤有机碳0 ～ 10 cm表层含量最高,均值为28.2 g/kg,随着土层深度的加深其含量逐渐降低.10 ～ 20、20 ～ 30和30 ～ 40 cm土层的有机碳平均含量依次为20.1、16.3和12.1 g/kg;整个研究区0～ 40 cm土壤有机碳平均含量仅为19.2 g/kg.不同植被类型下土壤有机碳含量的垂直分布总体可分为两种类型:一是由高到低的递减变化;二是低-高-低型.不同植被类型的土壤有机碳含量依据均值间差异可以分为两组:华扁穗、紫花针茅和芨芨草3个植被类型为一组;垂穗披肩草、矮嵩草草甸和冰草为一组;前者植被类型土壤有机碳平均较后者要低,其平均含量分别为16.6、16.8、19.5、21.6、27.3和27.1 g/kg.     

名山河流域不同类型土壤腐殖质的组成特征

以名山河流域不同类型土壤为研究对象,研究了3种土壤类型(黄壤、紫色土、水稻土)和4种土地利用方式(水田、旱地、果园、茶园)下腐殖质的组成特征。结果表明:名山河流域3种类型土壤腐殖质含碳量为9.74~21.66g/kg,表层土壤(0—20cm)大于下层土壤(20—40cm),含量由高到低依次为水稻土紫色土黄壤,水稻土与紫色土、黄壤腐殖质碳含量差异显著,腐殖质各组分碳含量间呈极显著正相关(P0.01);从土地利用方式看,水田腐殖质含碳量显著高于果园、茶园和旱地,且腐殖质碳含量与HA含量呈极显著正相关(P0.01);土壤的腐殖化程度表现为黄壤紫色土水稻土。不同利用方式下重组碳含量表现为水田果园茶园旱地,茶园表层土壤腐殖质松紧比最大(1.37),为水田下层土壤的2.14倍;3种类型土壤团聚体中HA含量为0.02~4.57g/kg,且随着粒径的减小呈现先降低后增加的趋势,除2~5,0.25mm粒径团聚体外,5,1~2,0.5~1,0.25~0.5mm粒径团聚体均与其HA含量呈正相关(P0.05)。土壤腐殖质组成受土壤类型及人为耕作管理活动的影响,4种土地利用方式下水田土壤肥力最高,HA含量受5mm粒径团聚体影响最大。     

名山河流域不同土壤类型和土地利用方式下有机碳的分布特征

以名山河流域不同类型土壤为研究对象,研究了不同土地利用方式下土壤有机碳和团聚体中有机碳含量的分布特征。结果表明:(1)名山河流域3种类型的土壤有机碳含量在17.50~34.70g/kg之间,含量高低表现为水稻土黄壤紫色土,水稻土含量分别是黄壤和紫色土的1.32,1.39倍;从不同的土地利用方式看,水田土壤有机碳及活性有机碳含量显著高于旱地、茶园和果园,土壤活性有机碳与土壤有机碳呈极显著正相关(R2=0.884 6);(2)土壤有机碳含量在土壤剖面中表现出随着土层深度的增加而降低的趋势,表层土壤(0—20cm)有机碳含量由高到低依次为水稻土黄壤紫色土,下层土壤(20—40cm)有机碳含量为水稻土紫色土黄壤,土壤活性有机碳含量的分布具有相似规律;(3)在不同土地利用方式下,表层土壤(0—20cm)有机碳含量大小关系表现为水田旱地果园茶园,下层土壤(20—40cm)有机碳含量表现为水田果园茶园旱地,水田表层、下层土壤活性有机碳含量均极显著地高于旱地、果园、茶园,再次证明活性有机碳是表征有机碳特性的重要指标;(4)3种类型土壤的团聚体在不同的利用方式下的有机碳含量表现出随着土壤剖面加深而降低的趋势,土壤团聚体的单位有机碳含量随着粒径的减小呈现波浪形的变化趋势,各粒径团聚体中的有机碳含量与土壤有机碳含量呈正相关关系。综上可知,土壤类型的差异和土地利用方式的不同会对土壤有机碳及各粒径团聚体中有机碳的含量及分布特征产生一定的影响。     

亚热带丘陵几种林地土壤剖面有机碳和轻组有机碳的分布

通过选取亚热带丘陵区3种不同母质发育的林地土壤,分析有机碳及轻组有机碳的剖面分布特征。结果表明:土壤有机碳含量(SOC)、轻组有机碳含量(LFOC)和LFOC/SOC均随剖面深度的加深而降低,分别介于1.49～16.80 g kg-1、0.11～2.58 g kg-1和3.2%～20.2%之间,以表层土壤SOC、LFOC的数量最为丰富、质量最高,且各土壤的剖面分布趋势相似。不同母质发育的剖面土壤发生层有机碳储量介于66.66～95.83 t hm-2,以板岩红壤最高,花岗岩红壤最低;而轻组有机碳储量介于6.09～10.37 t hm-2,以板岩红壤最高,紫色土最低。从储量上看,底土层(B、BC、C层)贮存了主要的有机碳和可观的轻组有机碳。此外,亚热带林地表层土壤LFOC/SOC要高于温带林地表层土壤,这反映出气候、地形和当地土地利用方式对土壤碳质量具有重要影响。     

不同耕作年限水稻土土壤颗粒的体积分形特征研究

应用基于土壤颗粒体积分布确定土壤颗粒大小分布分形维数的方法,对浙江慈溪耕作年限分别为50、100、500、700、1000和2000年的水稻土土壤颗粒体积分形特征进行了研究.结果表明:同基于土壤颗粒质量分布的分形维数相比,基于土壤颗粒体积分布的分形维数计算不需要密度假设,更具有合理性.不同年限水稻土的土壤颗粒大小分布能被体积分形模型显著拟合(p＜0.01).土壤颗粒体积分形维数与黏粒的体积百分含量之间呈显著正相关(p＜0.01),与粉粒和砂粒的体积百分含量之间呈显著负相关(p＜0.01),其中与黏粒含量关系最为密切.耕作年限对水稻土土壤颗粒的体积分形维数和分形模型的拟合度均有一定影响.与50 ～ 500年水稻土相比,700 ～ 2000年水稻土剖面中土壤颗粒体积分形维数的变异性和均值较高,但其拟合决定系数则较低;耕作年限会对水稻土剖面中黏粒的含量和分布产生影响,进而影响到剖面土壤的颗粒体积分形特征;对于同一质地类型的土壤,耕作年限越长,分形维数越高.     

甘肃省不同气候类型区土壤水分特性

为揭示甘肃省不同气候区不同质地土壤的容重、田间持水量和凋萎湿度的差异,对观测资料的适用性和推广价值进行评价。通过对77个站点10—100 cm土壤水分资料的分析,结果表明:甘肃省全省的土壤容重范围为0.89～1.79 g/cm~3,平均值为1.36 g/cm~3,表层土壤容重与深层土壤容重差异显著(P0.05),半湿润区、半干旱区浅层土壤容重更易受到外界环境及人为活动的干扰。甘肃省大部田间持水量由西北向东南呈增加趋势,田间持水量的最大值为36%～40%,分布在高寒湿润区10—50 cm土层,全省10 cm与20 cm土层田间持水量差异较小,相关系数为0.96,与其他层次差异较大,50 cm土层很可能是甘肃地区土壤田间持水量的分界层。各土层凋萎湿度最大值均出现在冷温带干旱区、高寒半干旱半湿润区中部,不同层次间田间持水量与凋萎湿度呈极显著相关。甘肃省全省大部分地区主要以壤土为主,除此之外干旱区主要以砂壤土为主,半干旱区主要以砂壤土与黏壤土为主,半湿润区主要以粉壤土与黏壤土为主。探讨不同气候区不同层次间土壤容重、田间持水量和凋萎湿度的差异,以期为保障地上生产力、提高水分利用效率提供数据支撑。     

广西桂中南部地区富硒土壤硒含量及其与土壤理化性状的关系

为了解广西桂中南部地区富硒土壤的硒含量及其分布特征,明确土壤硒与主要土壤性状指标的关系,选择水田和旱田,分别于0～20 cm和150～200 cm深度取样,测定土壤全硒含量及主要理化性状。结果表明,桂中南部地区农田表层土壤(0～20 cm)全硒平均含量(算术平均值)为0.77μg g-1,93.76%的农田表层土壤属于富硒土壤(0.4～3μg g-1),深层土壤(150～200 cm)全硒平均含量为0.62μg g-1,79.04%的深层土壤属于富硒土壤,研究区内的表层和深层土壤全硒都达到足硒标准(0.175～3.000μg g-1)。广西桂中南部研究区内农田土壤硒含量与土壤的Al2O3、Fe2O3、有机碳呈正相关,与pH值呈负相关,旱地土壤相对于水田土壤富Al2O3、Fe2O3、有机质,低pH值,导致旱地土壤的硒含量高于水田土壤。据此表明,广西桂中南部地区农田土壤有利于种植富硒作物。     

Winter chilling trends for deciduous fruit trees in Australia

Deciduous fruit trees require exposure to cold winter temperatures to fulfil chilling requirements allowing production of normal harvests. Trends in chill accumulation over the last 100 years were investigated at a number of important horticultural locations in Australia. Historical analysis is a necessary first step when considering potential impacts of climate change. Chill was examined using four chill models; the 0-7.2 °C, Modified Utah, Positive Utah and Dynamic models. Differences between locations were found with notable recent declines at Orange, Lenswood, Tatura, Yarra Valley and Bacchus Marsh. Other locations have remained stable with no location exhibiting a consensus increase in chill across all models. Trends in chill were shown to differ between models with results indicating that the 0-7.2 °C model frequently behaved differently to the other three chill models. These results highlight the need for multi-model analysis for chill trends, especially in a climate change context, to avoid maladaptation.     

点源入渗理论及其模型研究进展

就与滴灌水分动态密切相关的点源入渗过程的数学模拟方法进行了综述，对解析解、数值解和经验解的结构、特点及主要存在的问题进行了论述，并介绍了考虑作物根系吸水的滴灌入渗水分运动模型。在分析国内外研究历史和现状后，指出在点源入渗数值模型中对多维作物根系吸水问题的精确处理是需要进一步研究的关键问题。     

小流域水文循环过程中蒸散发量模拟方法评价

蒸散发(ET)在农业灌溉和水资源管理中起着重要作用。ET可通过FAO-Penman-Monteith方法(ET_(FPM))进行准确估算,ET_(FPM)方法是ET估算的标准参考方法,此方法需要提供更为详实的气象数据。对于ET的估算,需要寻找使用较少的输入数据,而不会影响预测准确性的替代方法。研究运用5个基于辐射的模型,包括Makkink(ET_(MAK))、Priestley和Taylor(ET_(PT))、Abtew(ET_(ABT))、Jensen-Haise(ET_(JH))、McGuinness和Bordne(ET_(MB)),3个基于温度的模型,包括Hargreaves and Samani(ET_(HS))、Hamon(ET_(HAM))和Linacre(ET_(LIN)),以及1个基于空气动力学的模型Penman(ET_(PEN)),通过使用韩仓河流域周边6个气象水文站的长期数据,将选取的模型与ET_(FPM)模型在月尺度和生长季节尺度上进行比较评价。结果表明,ET_(JH)、ET_(HAM)分别是67%,33%研究区域每月ET的最佳预测方法。在研究区域中,基于辐射的方法优于基于温度的方法。植被生长季节ET累积值表明,Jensen-Haise和Hamon方法在暖季和秋冬季生长期表现最佳,而春季生长期最佳预测方法仅包括Jensen-Haise方法。最佳替代方法和ET_(FPM)方法之间的差异表明,最佳替代方法在某些地区的估算可信度不高,因此在使用之前应考虑ET模型可预测性能的时空变化。     

Soil Moisture and Temperature Effects on Nitrogen Mineralization in a High Tunnel Farming System

ABSTRACT

Effects of temperature and moisture on nitrogen (N) mineralization from organic amendments in high tunnel farming systems are rarely studied to assist N fertilizer management for high N-demand crops with short cycles. In this study, soils from a new high tunnel site were incubated at four temperatures (2, 10, 20, & 30°C) and five gravimetric water contents (15, 20, 25, 30, & 35%) with and without a dried and ground alfalfa amendment. Net N mineralization was determined by measuring NH₄⁺-N and NO₃^–-N contents periodically over 84 days. Significant main effects of temperature and moisture were found (p < .0001) and tendencies of a significance of alfalfa amendment (p = .0855) and interaction between amendment and temperature (p = .0842) were observed. Only a significant increase of the net mineralized N at 30ºC in amended soil was observed compared to unamended soil (p = .0043). Estimated from the first-order exponential model, maximum potential mineralized N was 1.2 times greater while mineralization rate was up to 2.1 times greater in amended soil compare to un-amended soil. Q₁₀ estimated from the Arrhenius model ranged from 1.62 to 2.04 in the amended soil and 1.66 to1.85 in the un-amended soil. The average optimal soil water content for maximum N mineralization estimated from the Gaussian function model was 33.8% in amended soil and 35.9% in un-amended soil. The results from this study can be used to suggest soil moisture and temperature management strategies to control N availability in high tunnel systems.     

基于DPSIR-TOPSIS模型的安徽省土地承载力评价及预测

[目的]定量评价和预测土地承载力状况并诊断其障碍因子,为提高安徽省土地承载力提供科学依据,也为区域土地承载力评价研究提供新思路。[方法]基于DPSIR模型构建了安徽省土地承载力评价指标体系,运用TOPSIS方法与障碍度模型评价和诊断了2006—2015年安徽省土地承载力状况和关键障碍因素。基于评价结果,运用GM(1,1)模型预测了未来5a安徽省土地承载力变化趋势。[结果]2006—2015年安徽省土地承载力经历了先下降后上升的变化历程;驱动力、压力、状态子系统承载力均呈先下降后上升的变化态势,影响和响应子系统承载力呈显著波动变化态势;未来5a,压力和状态子系统承载力逐年递减,承载力水平堪忧,需重点关注;研究期内工业废水排放量始终是制约安徽省土地承载力水平提高的首要因素,环境保护投资占GDP比重、工业固体废弃物产生量等是重要制约因素。[结论]虽然安徽省土地承载力水平总体呈上升趋势,但受压力和状态子系统承载力水平低的限制,安徽省土地承载力仍处中级水平。     

基于Logistic-CA-Markov与InVEST模型对南京市土地利用与生物多样性功能模拟评价

针对目前国际上应用比较广泛的Logistic模型,在此基础上加入空间自相关变量,应用1985年、1995年、2005年、2015年4期土地利用数据,再结合CA-Markov模型模拟预测了南京市2025年3种不同情景(自然增长情景、生态保护情景和土地优化情景)下的土地利用发展方向;进一步结合InVEST模型,研究以上4年土地利用变化下的生物多样性服务功能分布和变化,以及2025年不同模拟情景下的生物多样性服务功能分布情况。结果表明:Logistic-CA-Markov模型精度Kappa值均在0.80以上,预测效果较好。在不同的情景设置下,土地利用存在明显的空间差异:自然增长情景按原有速率变化,则建设用地快速发展并占用大量耕地,生物多样性受到严重威胁,生态保护情景和土地优化情景对未来土地调控效果较好,生物多样性功能得到很好改善,可以为当地土地利用总体规划提供科学决策参考。     

APEX模型在淮河流域中上游的适宜性研究

探讨了APEX（Agricultural Policy／Environmental eXtender）模型在淮河流域中上游的适宜性。将APEX模型用于淮河流域中上游监测资料较匮乏的3个径流小区,用日径流／产沙的实测值和模拟值校正和验证模型,用校正过的模型评价不同土地管理措施的长期水土保持效益（1981～2005）。在模型校正阶段,3个小区日径流量和产沙量的平均百分误差绝对值（APE）小于20％,平均纳希-苏特克利夫有效系数（EF）大于0．6,平均尺。大于0．7;在模型验证阶段,3个小区日径流量和产沙量的平均APE小于12％,平均EF大于0．5,平均R^2大于0．7,APEX模型可模拟出径流、产沙的日变异。在水土保持效益评价结果中,与对照（休闲地）相比,管理措施2（林地-水平沟）的径流量平均减少37％,产沙量平均减少89％,管理措施1（林草混交-水平梯田）的水土保持效益要略低于管理措施2,构建水平沟、水平梯田以及增加地表植被是控制该地区水土流失的有效措施。研究结果表明：APEX模型适应性强,可用于预测和评价淮河流域中上游不同土地管理措施下的水土流失,这为资料匮乏地区研究土壤侵蚀提供了一种新的思路和工具。     

APEX模型在淮河流域中上游的适宜性研究

探讨了APEX(Agricultural Policy/Environmental eXtender)模型在淮河流域中上游的适宜性。将APEX模型用于淮河流域中上游监测资料较匮乏的3个径流小区,用日径流/产沙的实测值和模拟值校正和验证模型,用校正过的模型评价不同土地管理措施的长期水土保持效益(1981~2005)。在模型校正阶段,3个小区日径流量和产沙量的平均百分误差绝对值(APE)小于20%,平均纳希-苏特克利夫有效系数(EF)大于0.6,平均R2大于0.7;在模型验证阶段,3个小区日径流量和产沙量的平均APE小于12%,平均EF大于0.5,平均R2大于0.7,APEX模型可模拟出径流、产沙的日变异。在水土保持效益评价结果中,与对照(休闲地)相比,管理措施2(林地-水平沟)的径流量平均减少37%,产沙量平均减少89%,管理措施1(林草混交-水平梯田)的水土保持效益要略低于管理措施2,构建水平沟、水平梯田以及增加地表植被是控制该地区水土流失的有效措施。研究结果表明:APEX模型适应性强,可用于预测和评价淮河流域中上游不同土地管理措施下的水土流失,这为资料匮乏地区研究土壤侵蚀提供了一种新的思路和工具。     

面向控制的温室系统小气候环境模型要求与现状

以往的温室作物生长和小气候环境模型,主要是从面向研究而不是面向实际生产的温室获得的,这二者的最大不同是:面向研究的模型主要考虑的是得到作物生长高产所需的"最优"的温室内部气候环境参数设定值,而较少考虑温室内控制设备的能力（控制动态过程）、生产过程中温室外气候变化情况和达到"最优"所需付出的能量等代价;而后者在面向实际生产的自动化控制的温室系统模型中是必不可少的。当前温室系统自动化控制面临的一个最大困难,就是缺乏一个这样的可靠的温室系统模型,而只能采用面向研究的温室系统模型去进行实际生产的温室系统控制,这种忽视实际生产条件下的温室系统模型与理想条件下的模型之间差异的"纸上谈兵"的做法,必然导致温室控制技术水平低、达不到预期效果。该文介绍了温室系统的整个控制过程,对一个实际生产的温室系统中各种变量和参数作了简要描述,并概括了面向实际的温室生产控制要求的温室系统模型的基本结构,对温室环境模型、作物生长模型和能耗及CO₂消耗模型的研究现状作了详细的回顾。从满足控制需求出发对现有的温室系统模型所存在的问题进行了分析,并指出了其中的不足和局限性。探讨了未来温室系统的建模方法和需要解决的关键问题,提出了面向控制需求的温室系统建模要满足的要求,为温室系统的建模研究提供了一种新的思路和方向。     

基于DPSIR-TOPSIS模型的青海省生态承载力评价

[目的]定量测度青海省以及各市州生态承载力,并揭示其时空演变特征,为青海省可持续发展提供科学参考。[方法]基于DPSIR模型,从驱动力、压力、状态、影响和响应5个方面构建生态承载力评价指标体系,运用熵值法确定指标权重系数,采用TOPSIS模型和障碍度模型,对2008—2019年青海省及其各市州的生态承载力,以及影响因素进行测算与分析。[结果]从时间维度来看,2008—2019年青海省及各市州的生态承载力呈上升趋势,承载水平明显提升;从空间维度来看,青海省各市州间的生态承载力存在一定的差异性,空间分布大致呈现出“东部两市高于其他地区”的特征;从障碍度来看,2008—2019年青海省生态承载力的主要影响因素整体上经历了社会发展—环境污染—人口压力和经济增速的转变。[结论] 2008—2019年青海省生态承载力显著增强,但生态形势仍然严峻。应积极落实生态保护的各项政策,加快社会经济的发展速度,综合提升各市州生态承载力,从而实现青海省高质量的可持续发展。