有机材料结合集雨措施对山地果园理化性质的影响

为了解黄土丘陵区雨养条件下山地果园有机材料结合集雨措施(organic materials combined with rainwater collection measures,OMR)对苹果园土壤理化性质的影响,2016年4月在陕西延安山地苹果园,以果树树冠投影面反坡修建鱼鳞坑和集雨坑,研究了有机材料用量分别为5 250kg/hm2(OMR1),4 500kg/hm2(OMR2),3 750kg/hm2(OMR3),0kg/hm2(CK)以及传统处理T对苹果园土壤理化性质的影响,测定了0—300cm土层土壤含水率和土壤电导率,0—200cm土壤土层硝态氮含量和0—100cm土层土壤容重和饱和导水率。结果表明:有机材料结合集雨措施能够显著增加果园0—300cm土层土壤含水率,OMR2处理土壤平均含水率增加最显著,有机材料结合集雨措施处理(OMR1、OMR2、OMR3)的土壤根系湿润区主要集中在0—100cm土层。0—300cm土层OMR2处理土壤多次平均含水率值最高,为14.87%;OMR1、OMR3、CK和T处理的土壤多次平均含水率分别为14.74%,14.80%,12.79%和8.66%。有机材料结合集雨措施处理能够显著增加0—200cm土层土壤硝态氮含量,尤其增加40—100cm土层土壤的硝态氮含量;有机材料结合集雨措施能够显著降低土壤容重,尤其是20—60cm土层的土壤容重;有机材料结合集雨措施能够增加土壤饱和导水率,尤其增加0—40cm土层土壤的饱和导水率;有机材料结合集雨措施能够增大土壤的电导率,并且峰值出现在60—100cm土层中,0—300cm土层土壤电导率呈现OMR2OMR1OMR3CKT。总体而言,在陕西延安采用有机材料结合集雨措施能够显著提高山地苹果园土壤含水率和土壤硝态氮含量,降低土壤容重,增大饱和导水率和电导率,使果树在适宜的环境中生长,促进当地山地果业可持续发展。     

改良剂对盐化潮土饱和导水率的影响

土壤导水性是影响土壤水分入渗、淋溶等过程的重要性质,而饱和导水率是在土壤为水饱和后影响土壤渗透能力、地表径流发生程度、盐分淋洗状况的重要参数。以室内土柱试验为主要手段,以盐化潮土为研究对象,探究聚丙烯酰胺(PAM)、竹炭型土壤调理剂(BC)、菌型有机复合肥(BO)对盐化潮土饱和导水率的影响。(1)盐化潮土饱和导水率随着BC用量增加而增大,BC用量为20 g/kg时盐化潮土饱和导水率为0.041 cm/min,较CK增加32.3%;盐化潮土的饱和导水率随PAM用量的增加而减小,PAM施用量为1 g/kg土壤饱和导水率为0.0127 cm/min,较CK降低59.0%;文中选取的BO各处理对土壤饱和导水率的影响效果较小,各用量间无显著差异。(2)与CK相比,BC和BO各处理所需的渗透时间均较短,7 h的累计出流量较大;PAM各处理所需的渗透时间较长,7 h的累计出流量较小。不同改良剂对盐化潮土导水性能的作用效果不同,本研究可为改良剂的选择与用量提供数据支持。     

秸秆-膨润土-PAM改良材料对砂质土壤饱和导水率的影响

为改善砂质土壤持水状况,设计了由作物秸秆、膨润土和聚丙烯酰胺（PAM）配制的改良材料,以重庆市分布面积较大的冷沙黄泥为研究对象,采用恒定水头入渗双环法,研究了秸秆改良材料对砂质土壤饱和导水率的影响。结果表明,施用秸秆改良材料能增加砂质土壤的饱和导水率,并且随着施用剂量的增大,土壤饱和导水率逐渐增加;随土培时间的延长土样饱和导水率均出现了先增大后减小的趋势,当土培时间为60 d时土样饱和导水率达到最大值;添加麦秆改良材料（质量分数为10 g/kg,配方中PAM质量分数为2%）的土样,在培养60 d后其饱和导水率是对照组的4.97倍,对砂质土壤改良效果最明显。可见,秸秆改良材料可以改善砂质土壤持水状况,对砂质土壤具有改良作用。     

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。     

六盘山华北落叶松坡面土壤饱和导水率空间异质性及其影响因素

为深入理解森林坡面土壤饱和导水率的空间变异,利用经典统计学和地统计学的方法研究六盘山华北落叶松人工林坡面不同土层土壤饱和导水率的空间异质性,并基于相关性分析揭示其空间变异的主要因素。结果表明:(1)随土层的加深,土壤饱和导水率逐渐增加,不同土层土壤饱和导水率的空间变异程度存在差异,表现为40—60 cm土层土壤饱和导水率为强变异,其他土层均为中等变异。(2)不同土层土壤饱和导水率的空间结构也存在差异,20—40,40—60,60—80 cm土层土壤饱和导水率表现为强烈的空间自相关性,0—20,80—100 cm土层土壤饱和导水率表现为中等空间自相关性。(3)坡面土壤饱和导水率与石砾含量、非毛管孔隙度、毛管持水量、田间持水量和毛管孔隙度显著相关。综上,研究坡面土壤饱和导水率具有较强的空间变异,石砾含量和土壤物理性质是影响研究坡面土壤饱和导水率空间分布的主要因素。     

水质和体积质量对碱土饱和导水率和盐分淋洗的影响

以松嫩平原典型碱土为研宄对象,采用承压水、潜水及蒸馏水模拟的雨水3种水源,分别在6种体积质量(容重)下测定了土壤饱和导水率和淋洗液的电导率及pH,分析了水质和体积质量对碱土饱和导水率和盐分淋洗的影响以及饱和导水率与淋洗液电导率和pH值间的关系.结果表明:碱土饱和导水率随测定用水电导率的增加而升高;采用承压水和潜水测定时,碱土饱和导水率随土壤体积质量的增加而降低;采用蒸馏水测定时,饱和导水率在1.08～1.33 g/cm~3体积质量范围内均为0.11mm/d,而当体积质量>1.42g/cm~3时,饱和导水率均为0 mm/d;淋洗液的电导率和pH值随着测定用水电导率的逐渐增加而不断降低;采用潜水和承压水测定时,淋洗液的电导率和pH值随体积质量的增加而升高,用蒸馏水测定时,淋洗液的电导率和pH值不随体积质量的变化而改变;淋洗液电导率和pH均随饱和导水率增加而降低,且二者与饱和导水率均呈指数关系,碱土饱和导水率越高其盐分淋洗效果越好.     

鹫峰地区土壤结构及水分运移能力随海拔梯度的变化

[目的]分析土壤性质及饱和导水率与海拔之间的关系,为该地区的土壤性质及土壤导水性能的空间异质性提供参考。[方法]用环刀分层取样对北京市鹫峰低海拔地区不同海拔的6块样地进行土壤性质测定,并进行水分穿透试验。[结果]鹫峰低海拔地区土壤密度、总孔隙度及0.25水稳性团聚体与海拔之间无相关关系;土壤含水率及石砾含量均表现出与海拔极显著的相关关系,其中土壤含水率随海拔的升高而升高,石砾含量随着海拔的升高而降低;大孔隙密度及饱和导水率与海拔呈现较显著的相关性,其中0—20cm土层土壤大孔隙密度与导水率随着海拔的升高而升高,40—60cm土层土壤则表现出土壤大孔隙密度及饱和导水率随着海拔的升高而降低的规律。[结论]海拔梯度与土壤性质密切相关,在今后对土壤结构及水分运移能力的研究中不能忽略海拔对其的影响。     

添加PAM对城市绿地换填介质性质的影响

以土+砂+腐熟秸秆(SSJ)以及土+砂+生物质炭(SSS)为城市绿地换填介质,研究其在添加PAM质量浓度为0~1.5%时的理化性质变化,探寻PAM的适宜用量,以期为城市绿地土壤换填提供一定的理论和技术支撑。结果表明:添加PAM能够降低换填介质的容重,提高其饱和导水率和饱和含水量,且容重和饱和导水率随PAM用量的变化可以用二次曲线来描述。当PAM用量为1.5%时,换填介质的饱和导水率较PAM用量为1.0%时有下降的趋势,而容重则有上升的趋势。添加PAM可降低介质的COD解吸量。SSJ换填介质随PAM用量的增加,其氮、磷解吸量表现出增加趋势,而SSS换填介质随PAM用量的增加其氮、磷解吸量呈现出先减小后增大的变化趋势。综合来看,在PAM添加浓度为0~1.5%时,SSS介质优于SSJ介质。PAM在用量为1.0%时可以最大程度提高介质的保水和导水能力,降低COD解吸量。     

植被群落演替对土壤饱和导水率的影响

土壤饱和导水率是表征土壤入渗能力的重要参数,对不同土地利用类型反应敏感。为了揭示植被演替对土壤剖面上饱和导水率的影响规律,采用恒定水头法测定了天童林区155 a植物群落演替序列60 cm深土壤剖面上的饱和导水率。结果表明,不同演替阶段饱和导水率均随土壤深度增加迅速降低,在0～20 cm土层内,各演替阶段饱和导水率均存在极显著差异,0～60 cm土层内饱和导水率的平均值从裸地、石栎+檵木灌丛、马尾松林、木荷+马尾松林、木荷林到栲树林升高极为显著,植物群落演替到灌丛阶段,平均饱和导水率已与裸地存在显著差异,演     

添加γ-聚谷氨酸减少土壤水分深层渗漏提高持水能力

γ-聚谷氨酸(Poly-γ-glutamic acid,γ-PGA)是一种高分子聚合物,具有超强的吸水能力和生物降解性。为探明γ-PGA在土壤改良方面的应用及对土壤水分运动的影响,该文基于室内垂直一维入渗土柱试验,研究了不同γ-PGA施量配比(0、0.5%、1%、2%、4%)对土壤水分入渗及持水特性的影响。结果表明:与对照组相比,添加4%的γ-PGA的累积入渗量、入渗率和湿润锋分别减少了57.95%、53.89%、59.58%;四种入渗模型参数的模拟结果显示,与对照组相比,随着γ-PGA施量的增加,Kostiakov公式中的经验系数从0.808减小到0.538,经验指数从0.530增大到0.623;Philip入渗公式中的吸渗率从0.704减小到0.292;Green-Ampt公式中,饱和导水率从0.0043减小到0.0011 cm/min,湿润区有效的土壤水扩散率从1.19减小到0.16 cm~2/min,湿润锋处的土壤水吸力无明显变化;垂直一维入渗代数模型中,饱和导水率从0.0044减小到0.001 cm/min,非饱和土壤吸力分配系数和土壤水分特征曲线和非饱和导水率综合形状系数均无明显变化趋势。土壤的持水特性结果表明:随着γ-PGA施量的增加,土壤饱和含水率增加,且与对照相比,表层土壤(0~10 cm土层)的含水率呈显著增加趋势,深层土壤(≥10~40 cm土层)的含水率则呈减小趋势。同时,湿润土层的厚度逐渐减小,说明γ-PGA不仅可增强土壤的持水能力,而且还可改变土壤剖面水分的分布形态,使更多水分蓄积在作物根区土层区域。该研究为γ-PGA的田间土壤改良及应用提供了理论支撑。     

黄土高原生态工程区土壤容重及饱和导水率的分布特征

土壤水力性质是影响水分运动、溶质运移以及流域水文模型模拟的重要参数。近年来,黄土高原实施的退耕还林(草)工程、治沟造地工程等重大生态工程,影响了该区域的地形地貌、土壤水力性质等。深入研究流域尺度土壤容重(Bulk Density,BD)与饱和导水率(Ks)的动态变化特征,对于理解重大生态工程影响下的水文过程演变规律具有重要意义。本研究以黄土高原重大生态工程影响的典型小流域为对象,采用80m×80m的网格布点(89个样点),分别于2016年9月(夏末)、11月(初冬)和2017年3月(初春)采集土壤表层(0～5 cm)环刀样品,分析BD和Ks的动态分布特征及其影响因素。结果表明:BD在0.93～1.61 g/cm3之间变动,Ks介于0.01～7.30 cm/min;BD呈弱变异性,变异系数(Coefficient of Variation,CV)为10%,而Ks呈强变异性(CV=166%)。坡面BD显著小于沟底(P0.05),而Ks则显著大于沟底(P0.05)。坡面林地和草地BD表现出显著的季节性差异(P0.05),而Ks在林地、灌木和草地之间均表现出显著的季节性差异(P0.05)。地形对流域内的土壤水力参数分布有显著影响,外界环境(温度)变化是决定BD和Ks呈季节性动态变化的重要因素。多因素方差分析表明土地利用类型对BD与Ks均有显著影响;采样时间对Ks有显著影响,对BD无显著影响。相关结果可为揭示重大生态工程区小流域土壤水力参数的动态变化规律及其主控因素提供数据支撑和理论参考,有助于小流域水文过程的模型模拟研究与精细调控。     

太湖地区农田生态环境中土壤饱和导水率研究

对太湖地区主要水稻土类型的饱和导水率进行了研究.结果表明,该土壤的饱和导水率变化于7.20×10-5～6.33×10-4 cm/s, 并随着深度的增加饱和导水率迅速下降;原状土和扰动土的饱和导水率相差很大, 土壤的质地、有机质含量、容重、孔隙度和结构系数等均对饱和导水率有一定的影响.原状土的饱和导水率能反映田间的实际情况, 对研究土壤水分平衡和水土保持有极其重要的意义. 而扰动土的饱和导水率只能作为一种农业工程的参考数据被运用.     

聚丙烯酰胺改良盐渍土壤的适宜用量研究

盐渍土的改良一般采用物理、化学、生物及工程措施,其中化学改良剂应用广泛。聚丙烯酰胺(PAM)作为高分子聚合物,能溶于水,并且有良好的凝聚作用,能够改良土壤物理结构,但是其用量的选择至关重要。本研究设计了不同的PAM浓度梯度(0.01、0.03、0.09、0.27、0.81 g/kg)进行盆栽试验,以得到改良中度盐渍障碍土壤的较适宜PAM用量。试验结果表明:PAM在盐渍土改良中较适宜的施用量为0.09 g/kg,在此施用量下,土壤电导率为最低值,为1.63 d S/m,较对照(不施PAM)下降13.42%;土壤毛管孔隙度为45.38%,较对照增加5.35%;总孔隙度为48.44%,较对照增加5%;土壤容重为1.35 g/cm~3,较对照降低5.71%;饱和导水率为0.052 mm/min,较对照提升76.7%。而施用量为0.81 g/kg时,改良效果下降。该结果对使用PAM改良中度盐渍土具有一定的指导意义。     

渭北果园土壤物理退化特征及其机理研究

【目的】针对我国渭北苹果主产区出现的随植果年限增加,果园土壤质量严重退化,树势衰弱、树体过早衰老、抗性降低、腐烂病及早期落叶病频繁发生,果品产量与品质下降等问题,开展了渭北苹果园土壤物理质量退化特征、退化机理及危害程度等问题的研究,以期查明制约果业可持续发展的因素,为果园土壤科学管理提供依据。【方法】在渭北黄土塬区选取了10 a、10 20 a、20 a 3个园龄段果园各4个,并以土壤条件相同的农田作对照,在果树冠层投影范围内距树干2/3处采取土样,测定土壤剖面不同层次容重、紧实度、孔隙度、饱和导水率、粘粒含量等物理性指标。【结果】渭北果园土壤容重和紧实度随园龄和土层深度的增加而增大,尤其在表层(20 cm)以下,土壤容重已经达到了1.45 1.61 g/cm3,紧实度达到933 2433 k Pa,严重超出果树健康生长的阈值。土壤孔隙度仅在0—20 cm土层能够保持在50%以上,属于良好状态,而20—60 cm土层维持在40%46%,已处于紧实和严重紧实状态。土壤饱和导水率在果园表层和紧实层均表现出随植果园龄的增大而减小的趋势,尤其是10 20 a和20 a的果园亚表层土壤饱和导水率低至46.88 cm/d和20.89 cm/d,制约着降水入渗和土壤蓄墒。3个园龄段果园土壤剖面上粘粒含量随土层深度呈递增趋势,且在0—30 cm土层随园龄的增加而明显减少,而在30 cm以下则随园龄的增加而呈递增趋势。进一步分析发现,粘粒含量与土壤容重、紧实度以及孔隙度之间呈极显著的相关关系。以压实密度(PD)为指标,对渭北果园土壤压实程度进行评估,发现渭北果园20 cm土层以下的土壤压实密度都在1.40 g/cm3以上,均达到了中度压实的程度,严重影响果树根系的健康生长及对养分的吸收。【结论】渭北果园20 cm以下的亚表层土壤孔隙密实、容重和紧实度增大,土壤饱和导水率递减是其土壤物理性质退化的主要特征,表层土壤粘粒的深层移动与淀积是土壤物理退化的主要过程和机理,果园土壤翻耕扰动少、对物理退化干预少是其土壤物理退化程度逐渐加剧的外在原因,土壤团聚体稳定性差是土壤物理状态退化的根本原因。     

灰色关联及非线性规划法构建传递函数估算黑土水力参数

土壤水分特征曲线和饱和导水率是重要的水力参数,为了简便准确获取这些参数,以松嫩平原黑土区南部为研究区域,采集136个采样点土样用于测定不同土层土壤水分特征曲线、饱和导水率以及土壤理化性质,并运用灰色关联分析确定影响土壤水力参数的主要土壤理化性质,采用非线性规划构建土壤分形维数、有机质、干容重、土壤颗粒组成与土壤水分特征曲线、饱和导水率之间的土壤传递函数,并通过与现有土壤传递函数对比分析进行精度验证。结果表明:1)土壤分形维数是估算土壤水分特征曲线模型参数和饱和导水率的主要参数之一,同时,干容重和有机质含量也在不同土层土壤传递函数中起到重要的作用;2)通过验证分析,不同土层各参数平均绝对误差接近于0,均方根误差值也都较小,其中在不同土层土壤传递函数估算的土壤含水率均方根误差分别为0.022、0.017cm~3/cm~3;3)对比分析其他已存的土壤水分特征曲线和饱和导水率的土壤传递函数,该文构建的土壤传递函数均方根误差值均较小,决定系数值都在0.66以上,表明估算精度较高,均好于其他方法估算精度,具有良好的区域适应性。综上,所构建的土壤水分特征曲线和饱和导水率土壤传递函数可以用于松嫩平原黑土区土壤水力参数估算。     

不同改良剂对滨海盐渍土水盐特性的影响

针对滨海盐渍土盐分含量高和土壤导水性能差的问题,采用禾康盐碱土改良剂、康地宝盐碱土改良剂、金满田生物菌剂、腐殖酸和石膏5种土壤改良剂,通过田间小区试验,分析测定了土壤含水量、土壤盐分含量、pH值、容重和饱和导水率等指标,并测定了作物收获产量,筛选适宜于改良研究区滨海盐渍土水盐特性的改良剂.试验结果表明:(1)土壤水分含量变化极大地影响着土壤的含盐量,土壤含水量与土壤含盐量呈极显著线性负相关关系.(2)腐殖酸在抑制滨海盐渍土盐分和降低土壤容重方面效果最佳,经腐殖酸(300 kg/hm2)处理后,0-5,5-20和20-40 cm土层盐分含量较CK分别减少了29.2％,32.6％和25.9％,土壤容重较CK减少了10.2％,土壤孔隙度和饱和导水率较CK也相对提高.(3)5种改良剂不同程度提高了作物的产量,以腐殖酸处理作物增产效果最为明显,玉米和油菜产量较CK分别增加了104.8％和41.6％.     

耕作与覆盖措施对黄土塬区春玉米田土壤水气传输的影响

  【目的】  良好的土壤物理和水力学性质是土壤肥力可持续的基础。研究黄土高原旱作农业区长期不同耕作、覆盖措施对土壤水气传输性质的影响,为黄土塬区可持续的农田管理提供参考。  【方法】  基于设在渭北旱塬始于2002年的田间定位试验,选取传统耕作 (CT)、传统耕作+秸秆覆盖 (TS)、传统耕作+地膜覆盖 (TP)、传统耕作+全膜覆盖 (TWP)、免耕 (NT)、免耕+秸秆覆盖 (NS)、免耕+地膜覆盖 (NP)、免耕+生草覆盖 (NG) 共8个处理。于2019年春玉米收获期采集剖面土样,对0—10、10—20、20—30和30—40 cm土层土壤质量含水量、容重、导气率、相对气体扩散率和饱和导水率进行测定与分析。  【结果】  与CT处理相比,TS处理显著增加了0—40 cm土壤平均质量含水量,降低了0—40 cm各层土壤导气率,增加了各层土壤相对气体扩散率,表层 (0—10 cm) 土壤饱和导水率显著降低了75.9%;TP处理收获期耕层 (0—20 cm) 土壤容重增加,土壤总孔隙度显著降低,在0—10 cm土层,土壤导气率显著提高了54.1%;TWP处理耕层土壤容重显著增加,土壤总孔隙度显著降低,剖面0—40 cm土壤导气率和饱和导水率分别平均增加了64.8%和111.2%,尤其是表层土壤导气率显著提高了99.5%。与NT处理相比,NS处理耕层土壤容重降低,总孔隙度增加,表层土壤质量含水量、相对气体扩散率和饱和导水率分别显著提高了14.8%、25.3%和446.4%;NP处理耕层土壤容重增加,总孔隙度降低,表层土壤质量含水量和饱和导水率分别显著增加3.5%和145.2%,土壤导气率显著降低33.7%;NG处理耕层土壤容重降低,总孔隙度增加,表层土壤质量含水量显著提高了11.3%,土壤相对气体扩散率显著降低了42.1%。相同覆盖条件下与传统耕作比较,免耕处理能够降低下层20—40 cm土壤容重,增加土壤总孔隙度,提高土壤持水性,虽然降低了表层0—10 cm土壤导气率,但提高了土壤相对气体扩散率和饱和导水率。  【结论】  免耕秸秆覆盖可降低耕层土壤容重,增加总孔隙度,并且显著提高耕层土壤相对气体扩散率和饱和导水率,增加下层土壤导气率,是免耕处理组中最佳处理。传统耕作全膜覆盖可提高耕层土壤导气率、相对气体扩散率和饱和导水率,是传统耕作组中最佳处理,可有效保持渭北旱塬良好的土壤水气传输能力。