降雨条件下坡积土边坡暂态饱和区形成机理及分布规律

降雨是引起坡积土边坡失稳的最常见外部因素之一。雨水的入渗在引起土体抗剪强度参数降低的同时，还将导致土体重度的增加、基质吸力的降低，最终造成边坡的失稳。开展雨水在边坡内部的渗流过程研究已成为分析边坡在降雨条件下稳定性的前提。基于有限元数值模拟方法，进行了雨水在土体中渗流过程的模拟，着眼于降雨条件下边坡暂态饱和区的形成、分布及消散特征，描述了该过程中边坡内部含水率、基质吸力、水力梯度的变化规律。结果表明：暂态饱和区形成的主要原因是土体中向湿润锋下方渗出的雨水量小于降雨入渗补给量，从而使得土体中的含水率累积升高；暂态饱和区的形成与降雨强度、降雨时间具有十分密切的关系，暂态饱和区形成时间、雨水入渗深度、土体表面体积含水率大小分别与降雨强度存在函数关系；清晰描述了暂态饱和区形成发展消散地下水位升高的全过程，从该过程看，边坡排水措施的设计值得思考。     

不同农田管理措施旱地玉米土壤水分特征分析

试验研究了不同农田管理措施下旱地玉米的土壤水分特征。结果表明,秸秆整秆全覆盖、微孔地膜覆盖较秸秆粉碎还田和常规种植能提高土壤水分,增加降水的入渗深度,减少土壤耗水量,其顺序为秸秆整秆全覆盖>微孔地膜覆盖>秸秆粉碎还田>常规种植。受基础土壤水分不同和降雨较少的影响,玉米生育前期不同农田管理措施土壤水分差异不大,8月份充足的降水后,各措施充分显示了其蓄水保墒的作用,其中,9月份秸秆整秆全覆盖0~120 cm土壤贮水量为248.2 mm,较常规种植增加32.1 mm;降水入渗深度为120 cm,较常规种植增加25 cm。     

土壤砂砾覆盖对入渗和蒸发影响研究进展

砂砾覆盖能防止土壤表面受到雨滴侵蚀,切断土壤的毛细管的作用,从而对土壤入渗和蒸发规律产生影响。本文介绍了国内外砂砾覆盖对入渗和蒸发规律影响的研究成果,现有研究结果表明,降雨入渗与砾石覆盖度之间既有正相关关系, 又有负相关关系,入渗不仅与砂砾粒径有关,还与砂砾在土壤表面所处的位置有关;砂砾覆盖能够抑制蒸发,抑制效果与砂砾粒径大小、颜色和厚度等有关。另外,一些国外学者通过定量化模型来描述了砂砾覆盖条件下入渗和蒸发规律,但这些定量化模型还是最基本的简化模型,主要偏重于理论说明,直接应用于实践还存在一些问题。     

秸秆覆盖对土壤水热状况的影响

研究秸秆覆盖与传统耕作土壤水热变化规律及对次降雨的响应情况,以期为研发秸秆覆盖关键保护性利用技术提供水热理论基础。借助野外定位含水率温度监测仪,每60 min反馈一次监测数据,持续监测和记录秸秆覆盖后和传统耕作土壤含水量和温度的变化过程特征。结果表明：（1）土壤含水量受次降雨影响大,土壤温度受空气温度影响大。（2）与传统耕作相比,秸秆覆盖可提高土壤含水量和土壤温度。（3）秸秆覆盖土壤含水量呈现“几”字形变化趋势,次降雨对秸秆覆盖土壤含水量补给存在滞后期,含水量升高后可维持一段时间,且随着土层深度的加深,保持高含水量不变的时间越长。（4）秸秆覆盖与传统耕作土壤温度变化趋势基本一致,随着土层深度的加深,土壤温度逐渐降低,越接近地表,土壤温度浮动变化越剧烈,但秸秆覆盖后土壤温度浮动幅度小于传统耕作。秸秆覆盖有较好的保温保墒效果,使土壤受低温胁迫的影响减小。     

土壤含水率与像素颜色之间关系的BP人工神经网络模型

建立像素颜色RGB值与土壤含水率之间的数学关系,是染色入渗法的应用基础。结合沟灌染色入渗试验。研究了染色入渗过程中土壤含水率与像素颜色分量之间关系的BP人工神经网络模型。分析土壤含水率与像素颜色分量之间的关系,确定BP人工神经网络的拓扑结构,以像素颜色分量的相对值作为输入因子。土壤含水率作为输出因子,建立了包含1个隐层的BP人工神经网络。结果表明,该模型具有较高的拟合精度和验证精度,优于二次多项式模型。     

饱和渗透系数空间变异性对边坡稳定性的影响

研究了降雨雨型、雨强和持时对边坡孔隙水压力分布的影响以及降雨入渗条件下饱和渗透系数的空间变异性对孔隙水压力、含水率、抗剪强度参数、局部安全系数等参数空间分布的影响。研究结果表明，降雨特性对边坡孔隙水压力的影响较大；受渗流主方向影响，降雨条件下饱和渗透系数的水平波动尺度对孔隙水压力及含水率的变异性影响小于竖向波动尺度，降雨致滑坡的临界滑面基本与坡面平行且深度较浅；随着饱和渗透系数水平波动尺度的增加，滑坡深度随之增大，从总体上坡体上部局部安全系数随饱和渗透系数竖向波动尺度的增加而减小。     

添加γ-聚谷氨酸对膜孔灌自由入渗特性的影响

为揭示γ-PGA施量配比对膜孔灌单点源自由入渗条件下土壤水分入渗特性的影响,通过对不同γ-PGA施量配比(0%、0.1%、0.5%、1%)的膜孔单点源自由入渗试验,研究了γ-PGA施量配比对入渗率、稳定入渗率、累积入渗量、土壤含水率分布、入渗湿润体的影响。研究结果表明,不同γ-PGA施量配比的膜孔灌自由入渗仍符合Kostiakov土壤水分入渗模型,且入渗速率明显降低,稳定入渗率从0.47 cm/min递减到0.15 cm/min,减小率达68%;γ-PGA施量配比对垂直湿润锋的运移特性影响最为明显,且垂直湿润锋入渗时间t与运移距离Rx符合R_X=D/2+Et_F模型;γ-PGA施量配比对湿润体的含水率分布影响显著,处理组在距离膜孔中心10cm范围内土壤湿润体相应层位的含水率明显高于对照组,且随着γ-PGA施量的增加土壤含水率明显增大;但是在10cm以下区域,湿润体各层的含水率变化则与之呈相反趋势。该研究成果可以作为以后研究入渗规律和膜孔灌技术的参考。     

不同覆盖方式对土壤温湿度及烟草生长发育的影响

为明确不同覆盖方式的烟田生态效应,采用田间试验研究无覆盖、地膜覆盖、立体覆盖和稻草覆盖4种覆盖方式对垄体土壤温湿度及烟草生长发育的影响。结果表明,不同覆盖方式下各土层土壤温度具有相似的变化趋势,均随着土层深度的增加呈下降趋势,且同一覆盖方式不同土层温度变化具有一致性。地膜覆盖对土壤温度的提升效果最好,能促进烟苗早发快长,但团棵期膜内地表温度过高可能影响根系生长;稻草覆盖对生育期内土壤的保温效果较好;立体覆盖处理在烤烟生育内的土壤温度最低。地膜覆盖不利于根系土壤接纳降雨,土壤含水量最低;稻草覆盖对蓄积土壤水分的效果最优;立体覆盖次之。从团棵期烤烟生物量及农艺性状看,地膜覆盖在烤烟团棵期可明显提高烤烟的长势,稻草覆盖次之但烟叶根冠比最高,立体覆盖再次,无覆盖处理的烟叶长势最差。试验表明立体覆盖对烟田土壤温湿度及团棵期烤烟的生长发育的影响效果比地膜覆盖低,后续应对烤烟整个生长发育时期、产质量特征及其覆盖的成本效益和环境影响等进行进一步研究。     

塔里木灌区不同含盐土壤点源入渗湿润体特征研究

探寻塔里木灌区2种典型农田含盐土壤膜下滴灌后水分运移规律,采用室内土箱试验观测土壤湿润锋特征值,以垂直入渗深度、水平湿润半径及滴头下土壤含水量为基础,分析了点源滴灌过程中,不同滴头流量及不同含盐土壤,在相同持续时间下的滴灌后,地表湿润半径及垂直入渗深度的变化.得出2种含盐土壤点源滴灌后,重盐受到土壤阻力较大,水分运移较...     

民勤沙区生态防护林根灌节水效应研究

为研究直插式根灌条件下的土壤水分分布和根灌节水效率,在民勤荒漠区3种立地类型进行根灌和滴灌试验比较。结果表明:(1)生态林渗水性比较好,沙生植物次之,最小的是枣树试验区;(2)随着土壤深度的加深,阴阳离子浓度也不平衡,所以当土壤深度在0~60 cm时,土壤呈碱性,而当土壤深度在60~120 cm时,土壤偏酸性;(3)根灌与滴灌的土壤水分入渗率相比较,根灌更有利于提高土壤含水率;(4)试验地直插式根灌比地表滴灌节水效率高。综上所述,根灌的节水效应比滴灌高,所以在民勤干旱荒漠区可以采用根灌供水,同时也为荒漠地区的节水灌溉提供了新的思路。     

砾石覆盖层截留降雨的模拟实验研究

砾石覆盖技术可减少土壤水分蒸发,在世界的一些干旱半干旱地区得到了不同程度的应用。但在降雨时,雨水通过覆盖层进入土壤的过程中,覆盖层也会截留一定的降雨量。此文通过模拟降雨实验,表明：在降雨强度、降雨历时和铺设方式等相同的条件下,烘干砾石的吸水量随着降雨历时的延长而增大,并逐渐达到饱和吸水量;烘干砾石达到吸水饱和所需的降雨历时随着砾石平均等效粒径的减小而缩短;随着砾石平均等效粒径的增加,覆盖层砾石颗粒间的滞留水量逐渐减少;饱和砾石覆盖层的截留水量也逐渐减小,用指数衰减拟合模型进行拟合,具有高度的显著性。     

偏旱年休闲期施肥覆盖对旱地小麦播前土壤水分的影响及其与产量的相关分析

为了改善旱地小麦的土壤水分状况,提高旱地小麦的产量,采用大田试验,研究了休闲期施肥覆盖对播前土壤水分含量的影响及其与产量的关系。结果表明：休闲期施有机肥提高了休闲期降雨补给率,但不显著,休闲期地膜覆盖与纸覆盖均可显著提高休闲期降雨补给率。休闲期施有机肥、覆盖均可提高播前0~100 cm、100~200 cm、0~300 cm土层土壤含水量,施肥与覆盖对播前200~300 cm土层土壤含水量的影响较小。结果还表明：地膜覆盖对播前不同土层土壤含水量的增加效果均大于纸覆盖,施肥可增大地膜覆盖对土壤水分的影响范围,在有机肥条件下地膜覆盖可增加40~160 cm各土层土壤含水量,不施肥条件下可增加40~140 cm各土层土壤含水量。休闲期施肥、覆盖均可显著增产。相关分析表明：播前0~100 cm、100~200 cm、0~300 cm土壤含水量与旱地小麦穗粒数、产量均显著正相关,在20~ 140 cm各土层土壤含水量与产量和穗粒数的相关性均达到显著或极显著水平。总之,休闲期施肥与覆盖均有利于旱地小麦播前土壤水分状况的改善和产量的提高,且以有机肥条件下地膜覆盖效果最好。     

免耕不同处理对土壤养分、土壤酶活性及燕麦产量的影响

通过设置免耕高留茬高覆盖、免耕低留茬高覆盖、免耕高留茬低覆盖、免耕低留茬低覆盖和常规耕作5个处理,研究旱作免耕不同留茬覆盖处理对燕麦田土壤养分、土壤酶活性及燕麦产量的影响,以期为当地燕麦生产实施免耕技术提供理论依据。结果表明,免耕留茬覆盖各处理均能显著提高土壤耕层中有机质、全量养分及速效养分含量;随燕麦生育时期的推进,土壤酶活性呈先升后降的变化趋势,免耕留茬覆盖能显著提高土壤脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性,其活性大小均表现为：免耕留茬覆盖处理显著高于常规耕作,免耕高覆盖处理显著高于低覆盖,免耕高留茬高于低留茬;免耕留茬覆盖处理对提高燕麦产量作用显著,其中免耕高留茬高覆盖产量最高,为2 111.4kg/hm ²,较常规耕作增产18.6%,其产量表现为：高留茬高覆盖>低留茬高覆盖>高留茬低覆盖>低留茬低覆盖>常规耕作。     

红壤旱地棉田覆盖种植对棉花生长和农田环境的影响

近年来,覆盖种植作为红壤旱地保护性耕作措施之一,在农业生产上日渐得到广泛应用。目前,地膜覆盖和秸秆覆盖是南方红壤旱地保护性耕作中的两种主要覆盖方式。本研究通过分析不同覆盖方式对棉花生长发育的影响,对红壤旱地土壤温度、水分的变化,以及对土壤碳氮比的影响待,以期探讨不同覆盖方式下的生态环境效应,从而为红壤旱地推广适宜的覆盖种植措施提供理论依据和参考模式。     

膜下滴灌条件下不同灌水量对玉米产量及土壤水分的影响

为建立赤峰地区膜下滴灌玉米灌溉制度,指导农业生产,通过连续两年的田间试验,研究不同灌水定额对玉米产量的影响,分析了不同灌水定额的土壤水分动态变化规律,进而讨论了在不同灌水定额条件下玉米的产量、总耗水量、以及水分利用效率的差异。结果表明：膜下滴灌条件下玉米土壤水分运移变化多在60cm土层以上,尤其以0~20cm土层变化最为明显。膜下滴灌玉米产量和全生育期耗水量与灌水定额大小成正比,随灌水量的增加而增加,水分利用效率与之相反。综合连续两年的产量、耗水量及水分利用效率对比分析,认为赤峰地区膜下滴灌玉米的灌水量为150~180mm是较为适宜的,为指导赤峰地区玉米膜下滴灌合理灌溉及增产节水提供理论依据。     

玉米秸秆覆盖量对农田土壤动物群落结构的影响

2008年7月和9月,文章基于对中国科学院东北地理与农业生态研究所德惠农业试验示范基地5种不同秸秆覆盖量处理农田土壤动物调查的基础上,研究了玉米秸秆覆盖量差异对农田土壤动物群落结构的影响。大型土壤动物采用手拣法,中小型土壤动物采用改良干漏斗分离法(Modified Tullgren),显微镜下分析鉴定,研究区共捕获土壤动物44科5336只,优势类群为棘跳科(Onychiuridae)、球角跳科(Hypogastruridae)和摇蚊科(Chironomidae)幼虫,占总捕获个体数量的59.51%。结果表明：随着玉米秸秆覆盖量的增加,农田土壤动物类群多样性与丰富度相应增加,类群分布更均匀。玉米秸秆覆盖量的不同对农田土壤动物群落结构有着显著的影响,秸秆覆盖量的多少直接影响的农田土壤动物群落的多样性。     

不同覆盖方式对大棚滴灌番茄水分利用和经济效益的影响

为了探明不同覆盖方式对黄土高原东部大棚滴灌番茄水分利用及经济效益的影响,在黄土高原东部进行了4种覆盖方式试验——地膜半覆盖（FH）、地膜全覆盖（FW）、秸秆全覆盖（SW）、秸秆地膜覆盖（SF）,以不覆盖（CK）为对照。结果表明,SW和SF处理可分别显著提高番茄收获后0~120cm土层贮水量13.67%和28.49%,分别显著降低耗水量5.39%和14.84%。FH处理可显著降低番茄收获后0~120cm土层贮水量21.34%,显著提高耗水量8.35%。不同覆盖方式可显著增加番茄产量22.83%~50.35%,显著提高水分利用效率29.83%~67.65%,显著增加番茄产量收入和纯收益。SF处理比其他处理显著提高番茄水分利用效率15.19%~29.13%。FH处理较其他覆盖处理显著提高了番茄产量收入和纯收益。     

地膜覆盖下土壤水分效应的模拟研究

通过分析地膜覆盖后土壤水分平衡的变化特点,建立了地膜覆盖前后农田土壤湿度变化的模拟方程.系统阐述了地膜覆盖土壤水分效应的形成机制及其变化规律.指出了地膜因子、气象因子及植物因子等在土壤水分效应形成中的作用,为地膜覆盖在农业生产中的优化利用提供了理论依据.