砂土斥水性与含水率关系的试验研究及理想模型分析

为了探究土壤斥水性与含水率的关系,采用滴水渗透时间法进行室内试验,基于理想土壤颗粒模型,通过接触角变化进行理论分析,研究了不同含水率下砂土斥水性质的变化规律。结果表明:砂土斥水性随含水率的增大表现出以1.5%~2%含水率范围为拐点的先增大后减小的单峰曲线变化趋势;砂土自身斥水强度越高,其斥水持续时间的峰值越大,对应的土壤含水率值越小,且表现出斥水性质的下阈值含水率也相对越小;滴水渗透时间法和接触角法对土壤斥水性的判定存在差异,其实质是二者分别从土壤的斥水持久性和斥水强度两个角度对斥水性质进行评价。以上研究结果可为斥水土壤的研究奠定基础。     

耕作土壤固有频率与含水率关系的测试分析

为明确耕作土壤固有频率与土壤含水量的关系,自制不同含水率的耕作土壤试样,根据模态分析方法,采用Vib'SYS振动信号采集、处理和分析软件(ForWindows V1.02版本)中的多点锤击模块进行振动信号的采集和处理,得到系统的传递函数,并用模态分析模块对传递函数进行模态分析得到土壤固有频率。实验结果表明:土壤固有频率随土壤含水量的增加而增加;当土壤含水量超过某一特定值,土壤的固有频率随土壤含水量的增加而极速增加;当土壤含水量超过另一特定值时,土壤的固有频率随土壤含水量的增加而缓慢增加。试验结果为新疆农用土壤的软路面谱形成机理和表达研究提供了数据参考。     

保水剂对土壤持水性影响及在不同土壤中效果比较

为分析保水剂对土壤持水性的影响以及对不同土壤持水效果进行比较,按保水剂质量占土壤质量百分比设计0.10%、0.30%、0.50%、1.00%、以及对照(土壤不加保水剂)5个处理进行室内试验。结果表明:保水剂可提高土壤的持水性,土壤保水率随保水剂用量增加而增大,3种土壤施用比例为0.10%~1.00%的保水剂,经过7h恒温蒸发后土壤平均保水率较对照提高103%~187%。但是,当保水剂达到一定用量后,保水率增幅效果不显著。综合3种土壤平均保水率,保水剂比例为0.10%时,恒温蒸发7h后与对照差异显著,当比例增大至0.30%时,虽然与对照相比存在显著差异,但与比例为0.10%时相比无显著差异,当比例逐渐增大至0.50%和1.00%时,与比例为0.30%时相比,相互间也无显著差异。保水剂对提高不同土壤持水性方面的功效存在差异,且差异的大小与水分蒸发时间及保水剂用量有关。土壤水分蒸发初期(1~2h),不同保水剂用量,3种土壤的保水率无明显差异;土壤水分蒸发后期(2h后),保水剂对提高不同土壤持水效果的差异逐渐显现,总体上在黏粒含量较低的壤沙土中的应用效果要好于黏粒含量较高的沙黏壤土和壤土。3种土壤施用比例为0.10%~1.00%,经过7h恒温蒸发后保水率较对照提高分别为:壤沙土293.08%~591.29%,沙黏壤土181.85%~249.78%,壤土29.53%~73.03%。针对本试验所测试的壤沙土、沙黏壤土和壤土3种土壤,保水剂更适宜在黏粒含量较低的壤沙土中使用,用量以保水剂占土壤质量百分比为0.10%为宜。     

不同灌水处理农田表层土壤密实度变化特征

通过3种不同灌水处理玉米膜下滴灌大田试验,对土壤密实度与含水率的9次监测数据进行统计分析和曲线拟合,揭示了玉米全生育期农田表层土壤密实度随时间的变化过程,分析了土壤密实度与含水率间的数量关系。结果表明:灌水过程对土壤密实度影响较大,灌水后表层土壤密实度明显增大;土壤密实度不随灌水定额增大而增大(或减小);表层土壤密实度与含水率之间存在一定的二次函数关系,且相关系数为0.89~0.93。因此,进一步深度分析研究土壤密实度随时间和含水率的变化特征,这将对农田合理精准灌溉和防治土壤板结具有重要意义。     

不同生育阶段土壤含水率对番茄果实维生素C含量的影响

为实现番茄的优质生产及水资源高效利用,探求不同生育阶段土壤含水率与番茄果实维生素C含量之间的关系。以番茄苗期、始花结果期、果实生长初期、膨大期和品质形成期5个阶段的土壤含水率为试验因素,每个因素设5个水平,采取五元二次通用旋转组合设计,进行盆栽试验。建立维生素C含量与不同阶段土壤含水率的数学模型,分析因子主效应、单因子效应及两因素的耦合效应,并对模型模拟寻优。结果表明,品质形成期土壤含水率对番茄果实维生素C含量的影响最大,苗期次之,始花结果期最小。控制其它阶段土壤水分为(70%~80%)θf时,果实维生素C含量随苗期、始花结果期土壤含水率变化不大(变异系数分别为2.46%、3.08%);随果实生长初期、膨大期和品质形成期土壤含水率呈抛物线变化,且影响程度依次增大(变异系数分别为5.79%、8.09%、17.25%),且这3个阶段土壤含水率分别为(67.79%~77.79%)θf、(65.58%~75.58%)θf、(68.86%~78.86%)θf时,维生素C含量有最大值,分别为24.10、24.21、24.10 mg/(100 g)。耦合效应表明,苗期与始花结果期和果实生长初期、始花结果期与膨大期、膨大期与品质形成期土壤含水率对番茄果实维生素C含量的交互作用均呈正效应;苗期与膨大期和品质形成期、始花结果期与果实生长初期和品质形成期、果实生长初期与膨大期和品质形成期土壤含水率间的交互作用均呈负效应。在5个阶段土壤含水率分别为(50%~60%)θf、(90%~100%)θf、(50%~60%)θf、(80%~90%)θf、(70%~80%)θf时,番茄果实维生素C含量达最高30.10 mg/(100 g),但不利于产量的形成。当5个阶段土壤含水率分别为(90%~99.9%)θf、(90%~99.8%)θf、(90%~99.6%)θf、(74.0%~81.8%)θf、(74.3%~82.5%)θf时,可以同时获得较高的番茄单株产量(996.75~1 037.99 g)和维生素C含量(25.40~26.02 mg/(100 g))。     

不同水头和土壤容重下微润灌湿润体内水盐分布特性

为探明微润灌溉施肥的湿润体内水盐分布规律,开展不同压力水头和土壤容重下室内微润灌溉入渗试验。设置3个水头(H1.0:1.0 m、H1.5:1.5 m和H2.0:2.0 m)和3个土壤容重(D1.00:1.00 g/cm~3、D1.15:1.15 g/cm~3和D1.30:1.30 g/cm~3),以质量分数0.3%的硝酸钾溶液为入渗溶液,研究微润灌湿润体内水盐空间分布规律和变异特征。结果表明:微润管入口水头和土壤容重对湿润体内含水率、NO_3~--N与K~+含量均值影响显著。同一土壤容重下,H1.5和H2.0与H1.0相比,湿润体剖面面积增大13.50%~21.61%,湿润体内含水率、NO_3~--N与K~+含量均值分别增大3.69%~10.71%、7.80%~10.95%和7.29%~17.49%,均匀系数分别增大7.65%~18.63%、5.22%~13.63%和9.34%~21.89%;同一水头下,D1.15和D1.30与D1.00相比,湿润体剖面面积减小5.76%~9.21%,含水率、NO_3~--N含量均值分别减小15.73%~21.54%、8.08%~10.97%,而K~+含量均值增大34.89%~64.79%,三者均匀系数分别减小9.02%~11.45%、4.04%~7.25%和7.09%~11.54%。K~+在微润管周围分布较集中,K~+聚集分布面积约占湿润体剖面面积的40.80%~61.41%。微润灌湿润体内含水率、NO_3~--N和K~+含量均值与至微润管的水平距离符合四参数Log-logistic模型。     

基于鼹鼠多趾结构特征的仿生切土刀片设计与试验

为降低土壤耕作阻力,分析了鼹鼠前肢手掌的多趾组合结构特征,得到鼹鼠多趾组合结构是一种多窄齿组合结构,且相邻齿间间距可调整,最终确定了多趾组合结构的数学模型。基于该模型,设计了具有仿生结构特征的切土刀片。通过土槽试验,采用四因素三水平的二次正交回归试验方法,分析仿生结构元素m和n、土壤含水率和切土倾角对水平阻力的影响,得到土壤含水率和切土倾角对水平阻力的影响更显著,最优仿生结构元素m为5、n为1.75。通过比较传统和仿生刀片在切土倾角10°~90°和土壤含水率10%~30%下的水平阻力,得到仿生几何结构对刀片切土的临界倾角无显著影响,但土壤含水率对其有显著影响：当土壤含水率为10%和20%时,临界倾角均为30°左右;当土壤含水率为30%时,临界倾角均在40°~50°之间。然而,仿生几何结构对刀片所受的水平阻力有显著影响,在相同的土壤含水率下,仿生刀片的水平阻力总小于传统刀片的水平阻力：当土壤含水率为10%、20%、30%时,仿生刀片的水平阻力分别减小11.48%~39.16%、17.81%~28.00%和11.19%~33.26%。此外,水平阻力的变化与土壤内聚力具有极大的相关性,研究表明土壤含水率为10%~20%时,仿生刀片具有更好的切土性能。     

滴灌下不同灌水处理对马铃薯水氮运移及产量的影响

通过大田膜下滴灌试验,研究了不同灌水处理下马铃薯根区水分和硝态氮的运移规律以及不同灌水处理对马铃薯产量的影响,为宁夏干旱地区防止土壤中硝态氮淋移渗漏、提高土壤水肥利用效率提供理论依据。该试验以灌溉定额900、1 260、1 620 m^3/hm^2为变量,采用随机区组试验方法,试验结果表明:土壤含水率随着灌溉定额的增大而增加且随着土层深度的增加不断减少;随着灌水后天数的推移,各个处理不同深度土壤含水率不断降低;表层土壤(0～20 cm)含水率随着灌溉定额的增加而增大,30～40 cm土壤含水率不断降低,50～100 cm土壤含水率不断降低的幅度随着灌溉定额的增加而降低; 30～50 cm土层硝态氮含量低于0～20 cm土层的,60～100 cm土层硝态氮的含量在0.2 mg/kg基础上以0～0.11 mg/kg上下浮动;在该试验中,灌溉定额在一定范围内可以促进马铃薯产量的增加,但是当灌水量超过1 620 m^3/hm^2时,产量与灌水量呈负相关关系。试验条件下,灌溉定额为1 260 m^3/hm^2时,马铃薯产量最高,高达25.88 t/hm^2,不同深度土层含水率和硝态氮含量均为马铃薯生长发育对水分的最优需求。     

非饱和冻土不同条件下孔隙度变化规律分析

以东北季节性冻土区为参考区,探究非饱和冻土在不同条件下对孔隙度的影响。首先在-5、-10、-15、-20℃时测定出10%含水率下非饱和冻土的孔隙度,探究不同温度对孔隙度的影响;然后在-10℃时分别测定出5%、10%、15%、20%含水率下非饱和冻土的孔隙度,探究不同含水率对孔隙度的影响。得出不同温度下冻土孔隙度基本不发生变化,但是随着含水率的增大冻土孔隙度逐渐减小的规律。     

不同含水率苜蓿干草的高密压缩成型特性的试验研究

为探究含水率对苜蓿干草高密压缩成型特性的影响,基于封闭状态下的干草压缩成型原理,利用压缩装置,以不同含水率8%~20%的苜蓿干草为研究对象,在相同的初始密度、压缩方向和压缩速度条件下进行二次高密压缩试验,获得了不同含水率苜蓿干草的高密压缩特性曲线,并将干草高密压缩过程分为压紧、成型和蠕变3个阶段。试验结果表明:对应相同压缩量的干草成型密度小于300kg/m³时,随着干草含水率的增加干草压力的增幅较小,最大干草压力为1.05MPa;当干草成型密度大于400kg/m³时,含水率对干草压力的影响非常显著,干草压力的最大增幅为120%。     

土壤水分含量对加工番茄产量和品质影响的研究

试验从加工番茄开花期开始，设4个水分处理（分别以0～60cm土层灌前土壤田间持水量的40％～45％、55％～60％、70％～75％和85％～90％作为各处理的灌溉下限含水量临界值，灌溉上限为田间持水量的90％），分析不同水分状况下加工番茄的产量和果实品质。试验结果表明，加工番茄的产量、品质与土壤含水量密切相关，灌前过高或过低的土壤含水量会影响产量及茄红素、可溶性固形物、可溶性糖、可溶性酸等品质指标，灌前土壤相对田间持水量为70％～75％处理的加工番茄产量最高，品质较好，水分利用效率最高，既能实现高产高效，又可达到节水灌溉的目的。     

宁夏黄灌区灌淤土水力参数研究

对宁夏黄灌区灌淤土水力参数进行了较为系统的研究.研究结果表明,原状土与扰动土饱和导水率变化范围分别为10～100 cm/d和3～50 cm/d.原状土饱和导水率随土壤剖面变化规律与扰动土一致:随着土壤深度的增加,饱和导水率呈现高低往复变化.原状土和扰动土的饱和导水率受粘粒含量、密度、孔隙度影响较大,受有机质含量影响较小...     

负水头环境土壤水分湿润锋运移三维模拟

【目的】更加有效地控制土壤含水率,指导节水灌溉。【方法】采用负水头土壤水分湿润锋运移试验和Hydrus-3D三维土壤水分运移数值模型,研究了山西榆次砂土、壤土在负水头高度(0、-0.5、-1.0m)时的土壤水分湿润锋运移规律和模型的有效性。【结果】水分累积入渗量随着时间的增加逐渐增大,与时间呈良好的幂函数关系;湿润锋随着时间的增加逐渐向水平、垂直方向扩大,曲线呈1/4椭囿状,最大湿润距离与时间的平方根呈良好的线性关系;湿润锋入渗速度随着负水头高度的增加逐渐减小,与时间呈良好的幂函数关系。实测湿润锋包络面积与模型计算值的偏差,砂土为0.51%~7.21%,壤土为0.22%~16.03%。【结论】所建三维模型可以用于描述负水头环境下土壤水分湿润锋的运移特征,并用于预测各种条件改变下的湿润锋运移和含水率分布。     

不同水分条件下温室番茄土壤呼吸变异性分析

利用日光温室田间试验的方法,研究了不同时期不同土壤相对含水率对樱桃番茄土壤呼吸的影响。结果表明,土壤含水率为90％～100％田持时,番茄在生长季大部分时间的土壤呼吸速率较高,当土壤温度下降到20℃后,水分处理土壤呼吸速率差异不显著;变水处理对土壤呼吸存在后效应,高水变低水处理的土壤呼吸速率与恒水处理和低水变高水处理差异...     

微咸水水质对压砂地土壤入渗性能的影响

为研究土壤容重以及供水水质对土壤水分垂直入渗性能的影响,以香山地区不同容重(1.35、1.45 g/cm^3)的土壤为研究对象,通过室内土柱一维垂直入渗试验,选择供水水质为影响因子,设置4种不同电导率的供水水质(0、2.5、5.0、7.5 mS/cm)对土壤入渗时间、入渗率,盐分分布特征以及含水率分布特征进行研究,并用Philip、Kostiakov和通用经验模型来模拟土壤水分入渗过程。结果表明:微咸水入渗可以增大两种土壤的入渗性能,对土壤容重为1.35 g/cm^3的土壤影响更为明显,利用Kostiakov入渗方程能更好地拟合不同容重的土壤水分的入渗过程,且模型对土壤容重为1.45 g/cm^3的土壤入渗过程的拟合精度更高。土壤含水率与盐分再分布的过程中,在土壤上层,电导率为0 mS/cm入渗条件下,两种容重土壤的土层的含盐量均小于土壤初始含盐量,说明其在不同程度上可以淋洗盐分,在供水水质电导率为2.5、5.0、7.5 mS/cm条件下,两种容重土壤的土柱剖面均出现明显积盐的情况;在4种供水水质的入渗条件下,在土壤上层,两种容重的土壤含水率均出现急剧下降的趋势,这是由于随着电导率的增加,土壤的导水性能随之增加,但是在同一深度,土壤容重为1.35 g/cm^3的土壤含水率略高于压砂地土壤容重为1.45 g/cm^3的土壤含水率,这是由于在一定的范围内,随着土壤容重的增加导致土壤孔隙率的减小,水分的运动过程受到阻碍,进而影响到土壤的含水率。     

施入保水剂土壤吸水膨胀试验

以施入保水剂的土壤为研究对象,建立了施入保水剂土壤吸水后的空隙变化模型,并对不同含水率条件下土壤孔隙进行了测定,对模型进行了求参和验证,表明此模型具有较好的模拟效果,并以此为基础对施入保水剂条件下的土体吸水膨胀和孔隙度变化进行了分析,结果表明,保水剂施入量越高,膨胀量增加越大,孔隙度的增加也越大.     

土壤残膜对水分入渗过程的影响

地膜残留会改变土壤的湿润过程,进而影响土壤水分分布及有效性。通过四元二次正交旋转组合试验,分析土壤湿润锋运行时间与土壤初始含水率、土壤干容重、残膜含量、残膜埋深的相关关系。结果表明:初始含水率、土壤干容重和残膜含量是显著影响湿润锋运移时间的主要因素,因素影响大小顺序依次为:初始含水率>土壤干容重>残膜含量;湿润锋运移时间随土壤干容重和残膜量的增加而增加,随初始含水率的增加直线减小。交互效应分析显示:当残膜量大于150 kg/hm2时,随着土壤容重的增加,湿润锋运移时间保持稳定趋势;当土壤干容重大于1.41 g/cm3时,湿润锋运移时间随残膜含量的增加逐渐减小。可见,残膜对土壤湿润锋下移具有一定的阻塞作用,在一定条件还具有导流作用。     

施用不同剂量的聚丙烯酰胺对土壤含水量的影响

通过在分析不同植被恢复区里施用不同聚丙烯酰胺剂量下土壤含水量变化的基础上,应用方差分析及LSD多重比较法进行了研究,研究结果表明:各种不同剂量的聚丙烯酰胺处理在水平度为0.05上和0.01上分别呈显著水平和极显著水平。而且,不同植被恢复区随聚丙烯酰胺剂量的加大土壤含水量规律性变化较强。     

承德围场地区土壤水分扩散率的研究

通过试验研究了承德围场地区的土壤水分扩散率,结果表明:土壤剖面的水分扩散率在1.0×10-2~1.6×10 cm2/min变化,尤以第2层即耕作层土壤水分扩散率最大,第3层最小。扩散率与含水量符合经验公式D()θ=aebθ,呈指数函数变化,经统计分析均达到显著水平;土壤容重、孔隙大小、孔隙类型及土壤颗粒组成中粘粒含量对土壤水分扩散率都有一定的影响。