躺滴法测量干湿循环条件下土壤固-液接触角的滞后特性

接触角滞后是使土壤的土水特征曲线产生滞后现象的主要因素之一,而土水特征曲线的滞后特性是土壤干湿循环的显著特征。该文采用混合制样法制备不同接触角的土样,通过躺滴法对干湿循环过程中土体的固-液接触角随时间的变化关系进行测量,结果表明:随着土样表面固滴的蒸发,其固-液接触角是不断减小的,且初始接触角越大,固滴完全蒸发所用的时间越长,黏土接触角随时间变化关系曲线呈线性,而砂土的则表现出一定的非线性。不论土体的初始接触角多大,临近固滴蒸发结束,接触角都会变为0,且整个蒸发过程中固-液-气三相接触线不发生移动,固-液接触面积保持不变。试验结果证实了土壤脱湿过程把固-液接触角假设为0是合理的,并且可以断定接触角滞后特性也可能是非饱和土土水特征曲线在反复干湿循环下滞回圈不断减小的原因之一。     

干湿循环对土壤斥水性的影响

处于地表的各类土壤总是处于不断的干湿循环过程,土壤性质也会因此而发生改变。本文通过试验对干湿循环过程中斥水性土壤的"斥水–亲水"特性展开研究,试验结果表明:干湿循环对斥水性土壤的接触角及斥水性有重要影响。在干湿循环过程中,增湿时的初始状态不同则其初始接触角会发生变化,土壤斥水性对初始状态的敏感性随着黏粒含量的增加而增大。干湿循环开始时,土壤越干则初始接触角越大。当黏土和黏壤土试样含水量减小时,增湿或脱湿过程中滴水穿透时间(waterdroppenetrationtime,WDPT)先增加后减小,在某一时刻达到峰值,试样含水量相同时,脱湿过程所对应的WDPT要明显小于增湿过程,两种类型的土样在干湿循环中均没有临界含水量。随着含水量的降低,壤质砂土的WDPT是不断增加的,且干湿循环过程中斥水性砂土并没有出现峰值,存在明显的临界含水量。     

河北省土壤温度与干湿状况的时空变化特征

土壤温度和干湿状况是表征土壤特性的重要参数,在土壤系统分类中作为诊断土壤某些亚纲、土类及亚类划分的参考依据。基于河北省142个气象观测站1951—2010年的日值气象数据,利用GIS空间分析技术,对河北省近60年的土壤温度和干湿状况的时空变化规律进行了分析。结果表明:(1)1951—2010年的平均土温和平均干燥度指数呈现上升趋势,且1981—2010年的上升速率均高于1951—1980年。(2)河北省主要有冷性和温性两种土壤温度状况,与1951—1980年相比,1981—2010年的温性土壤向北有所移动,移动的距离和面积大约为14.26 km和5 665 km2。(3)河北省的土壤干湿状况分布具有明显的地域差异,地表干湿状况可分为湿润、半湿润和半干旱三个等级;东部和北部区域气候湿润状况优于西部和南部,也间接表明了土壤的干湿分布状况。该研究结果为土壤系统分类定量化的诊断特性取代传统土壤分类中的地带性概念提供参考。     

模拟干湿交替对湿地土壤呼吸及有机碳含量的影响

土壤水分是影响湿地生态系统的主要因子,也是影响湿地土壤有机碳含量变化的主要因子之一。以天津滨海盐碱湿地为研究对象,采集盐地碱蓬群落土壤作为实验样品,设置过湿处理(饱和含水量,水面高过土壤10 cm);干湿交替处理(每隔20天浇水1次至过饱和,自然通风)和干处理(长期干旱)等3种土壤水分含量,研究干湿交替对盐碱湿地土壤有机碳含量的影响。结果表明:干湿交替对土壤呼吸有明显的激发效应。每次湿润后,都会有一个明显的呼吸高峰,随着过湿处理次数的增加,土壤呼吸的激发效应逐渐减弱;而且经过干旱期后,呼吸速率通常在一周后就会降到最低。水分的过度饱和及过度的干旱都会抑制土壤的呼吸,其中过度缺水对呼吸速率的抑制作用更强;在3种处理方式下,随着培养时间的增加,土壤有机碳含量呈现明显的下降趋势。干处理条件下土壤有机碳含量基本保持稳定,并在培养结束时,高于其他两种处理方式。除了土壤水分含量是造成土壤有机碳含量的主要因素外,在天津地区的滨海盐碱湿地土壤中,土壤质地和土壤p H成为土壤有机碳积累的主要影响因素。     

基于核磁共振技术的孔隙水形态及土壤渗透性分析

干湿循环过程会影响土壤孔隙水储存形态,导致土壤渗透性增大、养分流失。该文基于核磁共振技术,探究不同含水率和经历0~4次干湿循环后土壤孔隙水储存形态的变化规律,研究干湿循环对土壤渗透性的影响。结果表明:依据"饱和-吸力"联测方法可将孔隙水分为束缚水和可动水,二者的横向弛豫时间(T2)阈值为1.96 ms。土壤湿润过程中,孔隙水主要以可动水的形态存在;土壤含水率较低时,束缚水(T2<1.96 ms)和可动水(T2≥1.96 ms)占比接近;当含水率超过13%时,可动水的含量迅速增大,而束缚水量增加较少。经历多次干湿循环后,土壤束缚水含量几乎不变,而可动水含量随着循环次数增加而线性增加;将干湿循环作用引入Coope渗透率模型可知,0~4次循环内,土壤渗透率与循环次数的6次方成正比;干湿循环作用会显著增加农田土渗透性、降低土壤肥力。研究可为农田土水分、肥力保持方案的制定提供理论支持。     

模拟水田的土壤磷素溶解特征及其流失机制

磷素在农业生产中是不可缺少的。包括土壤成土矿物、氧化物等在内的土壤固磷介质对磷有明显的固定作用。但越来越多的研究发现：土壤磷素以地表径流、明渠或暗渠等排水途径流失进入环境，引发水体富营养化［1，2］。从地表径流［3～5］和地下暗管［2，6］排水发现土壤磷素的流失主要归因于低能量吸附点位占优势的富磷土壤。土壤磷素流失又受到多种因子的影响，当旱作土壤改为淹灌土壤时，土壤磷素的有效性显著提高［7］；干-湿交替的土壤磷素有效性及溶解特性又受到土壤水分状况和干湿交替时间的限制［8，9］；在厌氧条件下的湿地环境能降低土壤对磷的固定能力，提高磷素的溶解活性［10］。因此，对于这种受水分影响的情形不能简单地判断土壤磷素的流失潜能。由于土壤磷素的溶解特性与土壤当时的氧化还原状况直接相关［8］，水稻田的磷素溶解及淋溶特征规律可能与上述旱地的情况有所不同，也可能与水旱轮作或干-湿交替下的土壤不同。鉴于此，我们采取了三种典型浙北水稻土进行室内模拟水田环境，探讨磷素的溶解及其流失规律。     

利用植被指数-地表温度特征空间反演干旱区土壤干湿状况

土壤干湿状况是监测土地退化的重要指标之一,是植物物生长发育的关键因素;准确地估计土壤湿度在时空上的分布状况对理解生态系统有着重要的意义,且对干旱区农业生产及生态重建也具有重要价值。研究分析了两种植被指数(NDVI,MSAVI)构建的特征空间参数的特征;同时,在考察点尺度上,分析了旱情指数TVDI与土壤含水量的关系;并揭示了研究区TVDI的空间分布规律;结果表明:Ts/MSAVI空间和Ts/NDVI空间干边的拟合系数均大于0.90,湿边拟合的效果稍差,而Ts/MSAVI构成的特征空间其拟合的干湿边更易相交,与地表温度结合,更能表示地表湿度的变化情况;TVDIM与TVDIN同土壤含水量表现为极显著负相关,且TVDIM与土壤含水量的相关性大于TVDIN与土壤含水量的相关性;Ts/MSAVI特征空间和Ts/NDVI特征空间反演的旱情指数TVDI,在空间分布上是较为相似的。     

中国干湿指标和干湿状况的分析

干与湿是主要的气候特征量,也是进行气候区划的重要依据。同时,干湿状况的研究,对于粮食生产,作物布局,排灌措施和水利工程等方面有很大的实用价值。表示干湿状况最简明的气候指标是降水量,各气象站和水文站都有观测资料,使用方便。但是,一个地方的降水量只表示了这     

转移矩阵法评价土壤团聚体的稳定性

团聚体稳定性是土壤的基本性质,反映了土壤肥力的高低。在3个合理假设的基础上,通过建立干筛和Yoder法湿筛结果之间的转移矩阵,并通过不同径级团聚体的保存率构造了团聚体稳定性指数。该稳定性指数与文献结果具有良好的一致性,说明了转移矩阵方法可用于土壤团聚体稳定性的评价。同时利用该方法分析了不同径级团聚体抗破裂能力大小,发现降雨模拟、干湿循环(1次)、干湿循环(10次)和Yoder湿筛法影响的团聚体粒径并不相同。>0.25 mm水稳性团聚体含量虽然在整体上与团聚体的稳定性具有良好的相关性,但并不是随着>0.25 mm水稳性团聚体含量的增高,每个径级范围的团聚体稳定性增强。该方法可充分利用团聚体分析所得的信息,为进一步认识土壤团聚体的稳定性提供方法支撑。     

干湿循环下云南非饱和红土土—水特性研究

以云南红土为研究对象,以脱湿、吸湿引起的干湿循环作为控制条件,考虑初始干密度(1.20,1.25,1.30g/cm3)、初始含水率(30.0%,33.0%,36.0%)、预固结压力(0,50,100,200kPa)、过筛粒径(0.5,1.0,2.0mm)等影响因素,通过压力板仪法,研究干湿循环下云南非饱和红土的土—水作用特性。结果表明:干湿循环过程中,不同影响因素下红土的基质吸力随含水率的增大而减小,其土—水特征曲线呈直线型或"倒J"形,其脱湿变化过程可以分为快速脱湿、缓慢脱湿、稳定脱湿3个阶段,对应的吸湿变化过程也可以分为快速吸湿、缓慢吸湿、稳定吸湿3个阶段。相同基质吸力下,随初始干密度、初始含水率、预固结压力的增大,红土的含水率增大;随粒径的增大,红土的含水率减小。初始干密度、预固结压力、粒径(0.5mm除外)影响下的红土的土—水特征曲线可采用幂函数关系进行拟合,不同初始含水率、粒径0.5mm时的土—水特征曲线可采用线性函数关系进行拟合。红土脱湿过程的含水率高于吸湿过程的含水率,脱湿—吸湿过程中的土—水特征曲线存在滞后现象,其实质在于干湿循环作用下红土具有孔隙效应、瓶颈效应、角度效应的综合结果。     

不同土壤大气湿度组合下玉米生长及水分光合特性反应

通过对不同土壤大气湿度组合下玉米生长,水分及光合特性的研究,认为土壤水分亏缺对玉米的影响要超过大气干旱,玉米的水分状况及生理活性主要决定土壤的水分条件,短期干旱使气干土干,气湿土干处理净光合率下降的主要原因是非气孔限制,而气干土湿处理前期光合速率下降主要是由于气孔限制,后期则为非气孔限制。短期干旱过程中各处理的干物质仍持续增加。     

激光法与湿筛－吸管法测定土壤颗粒组成的转换及质地确定

湿筛-吸管法是测定土壤颗粒组成(PSD)的传统方法,而激光法则是新兴的土壤颗粒测定方法,为了明确二者测定数据间的转换关系,应用两种方法分别测定了中国6个主要土纲的265个土壤样品。结果表明,激光法测定的土壤黏粒含量明显地小于湿筛-吸管法测定的数据,激光法测定的土壤粉粒含量明显地大于湿筛-吸管法测定的数据,而对于土壤砂粒含量的测定结果二者互有高低。两种方法测定的黏粒、粉粒和砂粒间均分别具有很好的相关性,甚至按照美国的7级分类标准,每个粒度级别在两种方法间均具有很好的相关性。按照激光法和吸管法测定数据间的转换关系式得出了用激光法测定数据的砂土、壤土和黏土质地划分界限,从而能够应用激光法测定的数据直接进行质地划分,这对于推动激光法在土壤学中的进一步应用和推动土壤科学的发展均具有重要意义。     

紫色土坡耕地生物埂土壤抗剪强度对干湿作用的响应

生物埂土壤水分在次降雨中存在"干-湿-干"变化过程,这对生物埂土壤抗剪强度具有削弱作用。该文以紫色丘陵区花椒埂(HJ)和桑树埂(SS)为研究对象,通过根系现场挖掘法和土壤物理、力学性质测定等综合方法,研究生物埂土壤水分及抗剪强度在天然降雨干湿作用下的衰减-恢复效应。结果表明:1)生物埂土壤含水率随干湿作用表现出"急剧增加-急剧降低-稳定波动"趋势,小雨条件下生物埂0~20 cm土壤含水率变化明显;而在大雨和暴雨条件下,生物埂0~30 cm土壤含水率均变化明显,且分别在3种降雨发生后第5、7、9天土壤含水率趋于稳定;2)生物埂土壤黏聚力和内摩擦角均呈现"急剧衰减—相对稳定—逐渐恢复"趋势,小雨条件下生物埂对土壤黏聚力和内摩擦角具有增强效应且随垂直深度呈降低趋势;3)花椒埂、桑树埂在暴雨条件下能显著削弱干湿作用对土壤抗剪强度的劣化效应,2种生物埂的土壤黏聚力劣化率较对照埂分别降低44.03%、65.05%,而内摩擦角劣化率分别降低42.47%、45.70%。研究结果可为紫色丘陵区坡耕地生物埂措施设计和坡耕地耕层水土资源保护利用提供技术支持。     

不同筛分方式对土壤团聚体及土壤微生物群落的影响

探究土壤团聚体组成、稳定性、有机碳含量及微生物数量在不同土壤筛分方式下的变化,对团聚体筛分方式进行优化。以黑土为研究对象,设置不同筛分方式处理,比较干土干筛、干土湿筛、润土干筛、润土湿筛4种筛分方式的优缺点。结果表明,润土干筛比干土湿筛处理≥2 mm粒径的土壤团聚体高出约85.97%,而在2～0.25、≤0.25 mm粒级中团聚体所占比例最高的干土湿筛比最低的润土干筛分别高出约80.90%、91.82%。>0.25 mm水稳性团聚体含量(R_0.25)在润土干筛下达到最高,为99.35%,该指标与土壤团聚体稳定性成正相关,其值越高则表示土壤抗蚀能力越强。干土湿筛处理下各粒级团聚体土壤有机碳分布平均。干土湿筛处理下,土壤细菌和放线菌的数量最高。而润土干筛处理下土壤真菌数量较高,与润土湿筛、干土干筛、干土湿筛3个处理方式相比有显著性差异。综上发现,干土湿筛处理下土壤团聚体稳定性更好,土壤微生物数量较高,在一定程度上对土壤结构、土壤质量起到优化的作用。     

不同配水周期人工土快滤系统对城市污水的净化效果

在土柱内装填人工土滤料,利用中国农业大学排放的混合污水进行了３种配水时间４种湿干比污水处理试验。结果表明,在人工土运行过程中,短的配水周期和干化时间可恢复较大的渗透率,而较长时间淹灌,需要相应地延长其干化时间;春、夏、秋、冬４个季节人工土滤出水ＣＯＤ、ＢＯＤ５和ＳＳ值均以配水８ｈ去除率最高。全磷含量的配水８ｈ最低,去降率一般在４０％～６８％。对氮的去除能力,湿干比越小,干化时间越长,则越有利于氮的     

不同灌溉施肥模式下土壤湿胀干缩特征曲线及其滞后效应

采用淹灌、间歇灌2种灌溉模式与不施氮肥、含氮复合肥、缓控释氮肥、有机无机氮肥4种施肥模式配成8个处理开展水稻种植田间试验,研究了不同灌溉施肥模式下土壤湿胀干缩特征曲线及其滞后效应。结果表明:指数模型能较好地描述不同灌溉施肥模式下的土壤收缩过程与土壤膨胀过程;各模式下土壤干缩特征曲线与湿胀特征曲线指数模型中的a值(干土的比容积,即干土体积质量的倒数)和b值(单位含水量变化时土壤比容积变化的自然对数单位值)存在差异;土壤干缩曲线与湿胀曲线不完全重合,二者的b值及其差异也不同,存在滞后现象;土壤湿胀干缩效应受多种土壤性质的影响,其中主要通过土壤孔隙结构与持水性质的影响体现。     

土壤干湿交替对玉米生长速度及其耗水量的影响

在盆栽条件下研究了干湿交替对玉米生长速率、叶片水势、渗透势、气孔导度、相对生长速率和耗水量的影响。结果表明玉米在3～7叶期经历土壤水分缓慢亏缺,再进行复水的干湿交替后玉米叶片渗透调节能力明显增加,叶片生长表现出补偿效应,每次干湿交替后生长速率迅速下降的叶水势趋于下降,气孔导度对土壤水分变化非常敏感,并在干旱—复水过程中具有后效作用,蒸腾耗水量随干—湿交替而具有下降趋势,初步证明可在节水灌溉条件下人为控制不同生育时期的供水时间形成干湿交替,促进渗透调节能力增强和补偿生长来实现作物高产、高效、优质的目的     

浙南易蚀土壤的团聚体稳定性及其稳定机理

土壤团聚体的数量和稳定性是衡量土壤质量和可蚀性的重要指标。应用常规湿筛法和Le Bissonnais法测定了紫砂岩母质发育的柑橘园土壤团聚体稳定性,分析了土壤团聚体稳定性与胶结物质组成的关系。结果表明,供试土壤团聚体稳定性差异较大,湿筛法测定的水稳性团聚体MWD在0.75～3.49mm,MWD干筛-湿筛为0.15～2.89mm;Le Bissonnais法测定的水稳性团聚体平均MWD为1.57～3.12mm,其平均MWD与湿筛法测定的0.25mm团聚体含量、MWD、5～2mm团聚体破坏率和MWD干筛-湿筛呈极显著相关,表明两种方法测定的结果具有可比性;5～2mm土壤团聚体经快速湿润(FW)、慢速湿润(SW)和预湿后扰动(WS)3种处理后,团聚体崩解产物的MWD表现为FWSWWS,团聚体崩解产物的粒级分布随处理方式不同而不同,经快速湿润处理后,大多数团聚体崩解,崩解成较小粒径的水稳性团聚体,表明崩解的主要机制是由于团聚体内部的闭塞空气产生的压力引起的;土壤团聚体的稳定性指标与黏粒和游离氧化铁含量呈显著正相关,而有机质主要影响水稳定性团聚体的数量,它与土壤中MWD呈极显著正相关。     

日光温室蔬菜栽培对土壤团聚体稳定性的影响——以陕西省泾阳县日光温室土壤为例

土壤的团聚状况是土壤重要的物理性质之一,团聚体的数量是衡量和评价土壤肥力的重要指标。用干筛法、湿筛法及带水振荡法对日光温室土壤和露地土壤的团聚体含量进行了测定,并进行了比较。根据干筛法测得的各级团聚体含量及平均重量直径(MWD)的评判,日光温室土壤大于10 mm团聚体的机械稳定性低于露地土壤。根据大于0.25 mm水稳性团聚体含量、水稳性团聚体的MWD值、团聚体的破坏率及团聚体的原始稳定系数和崩解速率等指标评判,日光温室土壤团聚体的水稳性高于露地土壤。日光温室蔬菜栽培年限长于5 a后,土壤中团聚体的机械稳定性显著降低,水稳性显著提高。     

干湿交替对黄土崩解速度的影响

耕作土壤在降雨、灌溉之后,其由翻耕后的疏松状态逐渐变得较为紧实,土粒之间会重新结合,土壤结构得到重组。土壤抗侵蚀能力发生了一定变化。通过土盒模拟土壤干湿交替过程,研究耕作土壤干湿交替过程中土壤容重和静水崩解变化。采用Richards模型对土壤崩解过程进行了模拟,分析干湿交替对土壤崩解速度的影响.结果表明:随土壤干湿交替次数的增加,土壤容重增长缓慢,土壤的固结从快变慢。随干湿交替次数的增加,土壤崩解速度逐渐降低。其崩解过程可划分为缓慢崩解阶段、指数崩解阶段和崩解完成阶段。随干湿交替次数的增加,缓慢崩解阶段延长,指数崩解阶段推迟出现。经3次干湿交替后,土壤崩解速度显著降低,土壤抗蚀性增强。