无结构土壤透气性的初步研究

土壤的透气性是指土壤让空气穿透本身的能力。透气性是土壤很重要的物理性质,因为它不仅决定了土壤与大气间空气交换的速度^[1],而且和土壤的持水性有关^[2],测定土壤的透气性还可以了解土壤其他一系列的物理性质如排水的能力^[3]、地表迳流的速度^[2]、耐蚀性、空气容量^[3]及其结构性的程度等等。土壤中微生物活动的方向与强度、种籽的发芽、根系的发育及其吸收能力、土壤中养分的状态^[4]和影响农作物生活的其他重要土壤因素都有赖于土壤的透气性。     

土壤湿度计的原理与应用

土壤湿度计,又名张力计^[4]、负压计^[1],是测量土壤吸(水)力的一种仪器。     

不同熟化度红壤及红壤性水稻土的腐殖质组成及其特性

土壤腐殖质是评价红壤肥力的重要因素^[2],根据前人研究^[8,3,1]:一般土壤腐殖质的含量及组成受土壤地带性的影响。胡敏酸与富啡酸的比值自南向北逐渐递增,红壤胡敏酸与富啡酸的比值小于1。本文着重研究同一地区自然成土因素类同的情况下,红壤通过水旱耕作和培肥,土壤腐殖质的组成及特性的变化。     

苏南地区水稻土的合理耕作的研究

苏南地区传统的土壤耕作要求水稻移栽前耕层土壤“上有泥糊、下有团块”,认为泥糊有利于土壤的养分释放,团块有利于土壤通气^[2];而对于秋耕,力求达到耕层土碎、田面平整。为此,必须耕耙配套,因而每年化费的劳动和能量很大。七十年代以来,由于大面积发展双三制,耕作次数增多和溃水时间延长,难以实现晒堡,农民普遍反映土壤发僵,通气性变坏^[1,4,7],碎土更加困难。为了摸清传统土壤耕作制中存在的问题,探索合理的土壤耕作制,我们于1978-1979年在无锡等地进行了不同整地方法的田间试验,并就出现的问题进行了盆栽对比研究。     

南京近郊不同质地黄棕壤水分动态及其与杉木生长的关系

土壤水作为一个肥力因素,与林业生产有着密切的关系,许多国家的土壤学者都把它作为评价森林土壤生产力的关键因素之一^[6]。Zahner对于水分张力与林木生长曾作过详述^[7];而对于土壤有效水与杉木生长的关系,我国也曾有过报道^[3]为了进一步研究不同质地土壤的水分动态,近年来我们在南京近郊东善桥吉山附近本所幼龄杉木试验林,选择不同土壤质地的标准地,进行土壤含水量和杉木生长量的定位观察研究,以探索不同质地土壤水分动态与衫木生长的关系。现将试验结果叙述如下。     

南京黄棕壤的酥性和板性

我国长江下游广泛分布着发育于下蜀系黄土的黄棕壤.这些土壤大多都已耕种,但肥力较低,限制生产的土壤因素主要是板和瘦.如何提高黄棕壤的肥力便成为发展农业生产的急迫任务.过去已有不少土壤工作者对黄棕壤的发生发育^[1,2]和理化性质^[3-62]作过一些工作,对于阐明黄棕壤的成因和性质提供了有益的资料.但对土壤耕层的性质,特别是联系土壤肥力的提高问题很少研究.要提高耕作土壤的肥力,就得分辨土壤的肥瘦和好坏.     

油-稻轮作条件下土壤硫形态消长规律的研究

土壤无机硫主要是水溶和吸附态SO₄^2-,它能被作物直接吸收。有机硫是作物利用硫的主要来源,分为HI还原有机硫(硫酸酯)、碳键硫(C-S)和惰性硫。有机硫只有转化为SO₄^2-后才能为作物吸收^[1]。土壤硫形态转化规律室内培养和盆栽研究较多^[1,2],田间试验研究较少,国外探讨了油菜一休闲制中土壤硫形态转化规律^[3]。水一早轮作制是中国主要轮作制之一,该轮作制中土壤处于干一湿交替之中,土壤硫转化规律可能有其特异性。本研究选择油一稻轮作制为研究对象,研究土壤硫形态消长和分配规律。其结果将为评价土壤供硫能力和了解土壤硫肥力维持机制提供依据。     

塿土剖面CO2浓度的动态变化及其受环境因素的影响

CO₂是土壤空气的重要组成,土壤空气CO₂浓度一般高于大气几倍到数十倍,甚至上百倍^[1]。土壤空气中CO₂主要来源于土壤呼吸,其浓度主要决定于生物因素(植物根系、土壤微生物活性等)和环境因素(土壤温度、含水量等)^[2～4]。土壤空气CO₂浓度可以反映和影响土壤向大气释放CO₂的通量^[4,5],同时对植物根系生长发育、土壤微生物活动和各种养料物质转化也有很大影响^[1]。研究了解土壤空气CO₂浓度剖面分布、季节动态及其影响因素,有助于人们认识土壤中CO₂产生、累积、输运以及向大气排放的生物和物理过程,制定和实施合理的农作措施以改善作物生长环境和减少土壤向大气排放的CO₂。国外已在森林、草地和农田土壤上开展了较长时间的土壤空气CO₂浓度观测研究^[4~7],但我国的研究和报道很少^[8,9]。本文通过土壤剖面不同深度CO₂浓度的定位观测,初步揭示了土剖面CO₂浓度的分布特征、季节动态及其受水热条件的影响。     

华北平原瓦碱的特性和形成

华北平原广泛分布着一种具有灰白色紧实结壳的土壤,群众称为瓦碱(或岗瓦碱)。这种土壤在冀^[1]、鲁^[2]、豫^[3]、苏^[4,5]、皖^[6,7,8]五省都有分布,一般认为这是一种碱化土壤,但其性质及形成过程还不够清楚。根据国内外的研究资料,碱化土壤多分布于栗钙土、黑土及棕色荒漠草原土带,至于褐土带地区浅色草甸土发生碱化过程,在土壤学研究中还是一个新问题。因此,我们曾对山东、河南某些瓦碱进行了一些工作,今将初步结果报导如下。     

磷肥在土壤中的转化及其与土壤有效磷的关系

自从张守敬和Jeckson(1957年)提出土壤无机磷分级方法以来,国内外许多土壤农业化学家对土壤有效磷与各级无机磷之间的关系^[1],作物吸磷状况与土壤无机磷组成的相关性^[2],水稻生长期间土壤有效磷增加的机理^[3],以及磷肥对土壤无机磷组成的影响和转化等方面作了广泛的研究^[4]。     

水稻土的物理机械性质与机械化耕作的关系

土壤机械化耕作措施应当密切考虑土壤物理机械性质,这些性厦是随着土壤合水量而变化,从而影响耕作的难易。因此,从探求土壤适耕性出发,开展土壤物理机械性厦的研究是十分必要的。     

我国南方十三省市水田土壤参数调查

根据我国南方十三省、直辖市、自治区水田参数调查结果,著者对外附力系数、(法向)内聚力系数、软泥层深度、承载能力、(切向)内聚力系数、内摩擦角与粘粒含量、含水量之间的关系等进行了探讨。     

长期水耕植稻对水稻土耕层质地的影响

为了解长期水耕植稻对南方地区水田表土层颗粒组成的影响,以浙江省为研究区,采用历史资料分析、典型样区调查及定点观察相结合的方法,研究水稻土耕作层(包括犁底层)与心土层间黏粒含量的差异,分析植稻时间对水稻土不同土层颗粒组成的影响,比较植稻期间稻田排水中泥砂物质的颗粒组成与对应土壤间的差异,探讨了长期植稻对水稻土剖面质地分异的影响。对浙江省456个代表性剖面统计,与水稻土心土层比较,耕作层和犁底层黏粒含量平均下降了14%和10%。对植稻不同时间的浅海沉积物(从10～20年至80年)、第四纪红土(从5～20年至70年)和玄武岩风化物(从5～20年至35～70年)发育的水稻土比较发现,随植稻时间的增加,耕作层和犁底层土壤砂粒含量呈现增加趋势,黏粒含量明显下降,耕作层、犁底层与心土层黏粒含量的比值逐渐下降。农田排水中泥砂物质的黏粒和粉砂含量高于对应农田土壤,而砂粒含量则低于相应的土壤。分析认为,长期水耕植稻可导致耕作层土壤砂化(即砂粒含量增加,黏粒含量下降),其原因除与水耕过程中黏粒淋淀外,排水中黏粒和粉砂细颗粒的选择性流失对耕作层砂化也有较大的贡献。     

斥水剂作用下非饱和土壤抗剪强度测定及其变化规律

为获得斥水性土壤抗剪强度的变化规律,采用二甲基二氯硅烷(dimethyldichlorosilane,DMDCS)作为斥水剂,获得了不同斥水程度的改性砂土。在此基础上配制了不同斥水剂体质比和不同含水率的改性砂土及不同亲水黏土质量分数的改性混合土,并采用非饱和土直剪仪开展了不固结不排水剪强度试验。结果表明:1)不同DMDCS体质比下的5种改性砂土斥水等级均为极度。改性混合土的斥水等级受DMDCS和黏土含量的共同影响。相同DMDCS体质比下,随着黏土含量的增加,改性混合土的斥水性能不断减弱;相同黏土含量下,随着DMDCS体质比的增加,改性混合土的斥水性能不断增大。2)不同DMDCS体质比、含水率及黏土含量下的改性土壤抗剪强度均可用摩尔-库仑强度准则描述。DMDCS体质比从0增至1%时,黏聚力从19.6陡降至10.4 kPa,随后缓慢降低,最终趋于稳定。内摩擦角则随着DMDCS体质比的增加缓慢减小,从0时的16.2o降至3%时的11.8o;随着含水率的增加,改性砂土黏聚力逐渐减小,而内摩擦角呈先升后降形态;随着黏土含量的增加,改性混合土黏聚力显著增大,内摩擦角表现为先升后降,变幅不大。纯改性砂土的黏聚力仅为9.3 kPa,而掺入5%的黏土时,其黏聚力骤升至27.2 kPa;当黏土质量分数为50%时,混合土黏聚力为55.1 kPa;内摩擦角最大值为16.2°(黏土质量分数15%),最小值为9.7°(黏土质量分数50%)。该成果可为深入研究斥水性土壤力学性能及工程应用提供参考。     

紫色土区水稻土抗剪强度的水敏性特征

土的抗剪强度是工程设计中重要的依据指标,同时也是土壤精准耕作,大型农业器具设计的一个基本参数。紫色水稻土长期处于淹水状态,为研究其抗剪强度的水敏感性特征,该文以重庆市合川区钱塘镇大柱村国土整治项目区内紫色水稻土为试样,采用调控含水率变化,通过三轴不固结不排水试验研究其抗剪强度的水敏感性特征,并为实际工程中处理紫色水稻土提出建议。结果表明:1)同一围压下,紫色水稻土的最大主应力差随着含水率的增加而减小;相同含水率下,随着围压的升高最大主应力差增加,但这种增加趋势随土壤含水率的增加而减小。2)当含水率处于界限含水率附近时,抗剪强度随含水率的增减变化较为缓慢;含水率大于某一值后紫色水稻土抗剪强度随含水率增加而减小。3)紫色水稻土的粘聚力随含水率的变化具有明显的峰值,呈先增大后减小的趋势。4)紫色水稻土内摩擦角与含水率之间具有明显的线性负相关性。该研究可为地区农业基础工程的设计到施工,以及工后更好地控制路基路堑的稳定性等提供参考。     

Hu Xin, Hong Baoning, Du Qiang, et al. Influence of water contents on shear strength of coal-bearing soil[J]. Rock and Soil Mechanics, 2009, 38(8): 2291－2294. (in Chinese with English abstract)[30]

土的抗剪强度是工程设计中重要的依据指标,同时也是土壤精准耕作,大型农业器具设计的一个基本参数。紫色水稻土长期处于淹水状态,为研究其抗剪强度的水敏感性特征,该文以重庆市合川区钱塘镇大柱村国土整治项目区内紫色水稻土为试样,采用调控含水率变化,通过三轴不固结不排水试验研究其抗剪强度的水敏感性特征,并为实际工程中处理紫色水稻土提出建议。结果表明：1）同一围压下,紫色水稻土的最大主应力差随着含水率的增加而减小;相同含水率下,随着围压的升高最大主应力差增加,但这种增加趋势随土壤含水率的增加而减小。2）当含水率处于界限含水率附近时,抗剪强度随含水率的增减变化较为缓慢;含水率大于某一值后紫色水稻土抗剪强度随含水率增加而减小。3）紫色水稻土的粘聚力随含水率的变化具有明显的峰值,呈先增大后减小的趋势。4）紫色水稻土内摩擦角与含水率之间具有明显的线性负相关性。该研究可为地区农业基础工程的设计到施工,以及工后更好地控制路基路堑的稳定性等提供参考。     

Management-induced structural dynamics in paddy soils of south east China simulated in microcosms

The puddling of paddy soils is the most common method of lowland rice cultivation in Asian countries and results in a complete distortion of the soil structure of the puddled layer and the formation of a distinct plough pan. In addition, the soil structure and the interrelated chemical and biological parameters in these soils are influenced by the alternating of flooding and drying stages. Since physical properties are basic features for the availability of water and nutrients characteristics such as soil structure and soil moisture have been recorded at the different stages of rice growth in detail. For a better understanding these results have been compared with micropedological investigations. For these purposes undisturbed microcosms filled with paddy soils of three different sites from south east China were taken and planted with rice in a climate chamber.Management-induced dynamics have been reflected very prominently as far as bulk density, pore size distribution and soil moisture of the puddled layer are concerned. The properties of the undisturbed plough pan did not change during all stages of the experiment. Most significant effects of soil puddling have been found in the soil with a clay content of more than 40%. Comparing the different sampling stages after puddling the soils with high clay contents have shown the greatest variety in pore size distribution.Micropedological investigations demonstrated the different texture-influenced aspects of pore size distribution and the arrangement of soil structure in the topsoil in detail. Micrographs verified the changes of microhabitats caused by soil structure dynamics. The structural alteration consequences different living-conditions of microorganisms and, therefore, population dynamics related to the management of paddy soils which has been reflected in this study.     

太湖地区水稻土的物理特性与少免耕法的关系

本文从土壤物理特性和作物生长的关系探讨了耕作的要求.土壤水分能量特性可被机械扰动改变,这是导致土壤粘闭的重要原因.水稻土的含水量和有效水均以表土高,而下层低,含水量和容重成线性负相关(n=62,r=-0.909^**).土壤扰动可提高持水量,长年免耕在干旱年份可能会出现水分不足问题.土壤含水量、气容量和机械强度三者的变化相互联系.由三个因素决定的小麦生长最佳范围是在水分吸力0.02-0.5巴内,而田间持水量大于塑性限,所以秋季耕作必然导致土壤粘闭.免耕土壤的容重一般在1-1.25g/cm₃之间,是稻麦生长的较佳环境,所以水稻土本身存在适合稻麦免耕生产的条件.根据水稻和三麦分别52和23组次对比试验,水稻免耕增产19斤/亩,三麦49斤/亩,均达到极显著水平(p=0.01).平田地区连续三年免耕土壤不恶化,囊水型土壤第二年开始有变差趋势,但产量不减低.免耕有保护土壤结构的作用,但不利于结构发展.     

旱改水对水稻幼苗生长的影响及秸秆的改良作用

本研究以江汉平原旱改水为研究背景,采用土壤盆栽试验和室内淹水培养相结合的方法,以多年水稻土为对照,研究了多年棉田土旱改水及添加秸秆(9 g·kg-1)对水稻幼苗生长和矿质元素吸收的影响以及土壤氧化还原电位和有效态铁、锰、铜、锌含量变化,为旱改水水稻的种植提供参考。结果表明,棉田土旱改水后,水稻幼苗生长缓慢并出现失绿黄化症状,其地上部干重和叶绿素含量仅分别约为水稻土处理的30%和20%。旱改水处理水稻植株Fe含量显著低于、而Cu和Zn含量则显著高于水稻土处理。棉田土旱改水土壤氧化还原电位(Eh)显著高于水稻土;淹水处理10 d,土壤DTPA-Fe含量仅为水稻土的7%左右,而DTPA-Cu和DTPA-Zn含量则分别是水稻土的1.4~2.5倍和1.6~1.8倍。随着淹水时间的延长,棉田土旱改水土壤有效态铁含量逐渐增加,有效态锰、铜和锌含量呈先升高后降低趋势;到淹水处理的第28 d,棉田土旱改水土壤有效态铁、锰、铜和锌含量与水稻土之间的差异逐渐缩小。Fe不足及Cu过量可能是导致旱改水水稻幼苗生长缓慢、失绿黄化的主要原因。旱改水条件下添加秸秆可以降低土壤的Eh值,提高土壤DTPA-Fe含量及降低土壤DTPA-Cu和DTPA-Zn含量,显著提高旱改水初期水稻幼苗叶绿素含量,但对水稻生物量无显著影响。添加秸秆并不能完全消除旱改水对水稻幼苗生长的抑制作用。     

陕南坡改梯填筑土的击实特性与抗剪强度试验研究

陕南梯地建设中存在的主要问题是土坎梯地垮坎严重,为了从土性方面探索梯地垮坎防治的途径与措施,该文按土工试验规程规定的方法测定了土料的主要物性物态指标,研究了修地筑坎土料的击实特性和抗剪强度与主要物性物态指标之间的关系。研究表明,陕南几种典型筑坎土料的最大干密度和相应的最优含水量与土粒平均粒径d₅₀、小于0.005mm土粒含量P、塑性指数I_p、塑限含水量ω_p之间存在显著的相关关系:填筑土的抗剪强度主要受含水量控制,其强度指标与填筑含水量之间存在显著的线性负相关关系。分析表明,含水量对抗剪强度的削弱效应远大于干密度对抗剪强度的加强度效应