冀北坝上地区不同人工植被土壤水分变化特征

【目的】探讨不同人工植被对土壤水分的影响,为植被恢复与生态建设提供科学依据。【方法】选取冀北坝上地区退耕还林地为研究对象,以退耕封育草地为对照,采用土钻取样烘干法测定土壤水分,对比分析3种不同人工植被样地(沙棘林、柠条林、榆树林)0～100 cm的土壤水分变化特征。【结果】雨季(6、7、8月)3种退耕还林地0～100 cm土壤含水率高于封育草地,有利于土壤水分保持;旱季(5、9、10月)则低于封育草地,加剧土壤水分消耗。封育草地浅表层0～20 cm土层含水率下降明显,沙棘林地0～40 cm土层水分消耗明显,柠条林地30～60 cm土层水分消耗明显,榆树林地20～100 cm土层水分持续消耗。【结论】不同人工植被土壤水分随季节变化存在显著差异,随土层深度的变化具有明显趋势特征;人工恢复植被必须充分考虑区域降水、温度、土壤等环境条件,遵循自然地带性规律,因地制宜合理布局。     

乔木幼苗自动植树机机械结构设计

【目的】解决传统的人工植树方式效率低下、人工作业辛苦且树苗成活率低等问题。【方法】研究小组提出了一种乔木幼苗自动植树机构,主要对抓放苗装置、捧土覆土装置和植苗机驱动方式进行了设计,并通过计算选出了最优型号的传动液压马达,使得植苗机构达到了最佳运行状态。【结果】该乔木幼苗自动植树机具有投放精度高、幼苗存活率高、成本较低的优点,同时能保证较高的种植速度与效率。【结论】本研究对未来乔木幼苗自动植树机以及其他植树机械的设计和发展具有一定的指导作用。     

太行山低山丘陵区坡位对土壤渗透性能影响研究

【目的】探究太行山低山丘陵区坡位对土壤渗透性能的影响,模拟不同坡位土壤水分入渗过程并选择该研究区的最适模型。【方法】选择栓皮栎林、侧柏林及撂荒地的典型坡面,通过野外调查和室内分析相结合的方法,研究了该地区不同植被类型条件下土壤渗透性能的坡位差异,分析了Horton模型、Philip模型和Kostiakov模型对不同坡位水分入渗过程的拟合效果。【结果】3种林型不同坡位间的初渗率、稳渗率及平均入渗率总体均表现为坡上坡中坡下。在栓皮栎林坡上的稳渗率比坡中及坡下分别增加了29.41%和83.33%,在侧柏林分别增加了90.43%和67.29%,在撂荒地分别增加了20.00%和36.63%。Horton模型、Philip模型和Kostiakov模型对不同坡位水分入渗过程拟合的判定系数分别为0.90、0.74和0.96。【结论】不同植被类型下的土壤渗透性能具有显著的坡位差异。在整个入渗阶段,坡上的累积入渗量是最大的,体现了较好的入渗性能。Kostiakov模型和Horton入渗模型更适合研究太行山低山丘陵区坡面的土壤水分入渗过程。     

再生水及重金属Pb/Cd对种子萌发和成苗的影响

为了比较再生水及重金属铅(Pb)、镉(Cd)对作物种子萌发和成苗的影响,通过水培模拟实验,研究再生水,Pb、Cd单一和复合处理对小麦种子萌发和成苗的影响。结果表明,再生水对小麦种子萌发和根系生长具有显著促进作用。低浓度Pb和Cd可促进种子萌发和根系生长,而中、高浓度表现出抑制作用。根伸长抑制率与重金属浓度呈正相关,以复合处理最为明显。可以根伸长抑制率作为重金属Cd、Pb污染程度的评价指标。重金属复合污染对根伸长的生态毒性效应增强,可能因为重金属的协同作用。     

黄土高原植被恢复过程中土壤水分有效性评价

【目的】探究土壤持水性与土壤水分有效性对不同植被(草地、灌木林地和乔木林地)的响应。【方法】在位于黄土高原腹地的子午岭林区,利用土壤水分特征曲线测定了植被恢复过程中3种不同恢复年限的植被下的土壤持水性和土壤水分有效性。【结果】植被恢复过程中的土壤持水性和土壤水分有效性从草地到灌木林地再到乔木林地呈上升趋势。【结论】影响土壤水分特征的关键因子是土壤颗粒组成、土壤体积质量和土壤孔隙度。该结果可为植被恢复过程中土地利用类型的规划提供理论参考。     

不同基质及灌水量对番茄幼苗生长的影响

【目的】筛选适合番茄幼苗生长的育苗基质以及适宜的灌水量。【方法】于2018年8―9月在河北农业大学城乡建设学院农业水土工程实验室温室大棚内进行番茄育苗,研究了3种基质配方(原状土、沙子与蛭石体积比8∶1∶1的S1基质;购买于河北省保定市莲池区保育栽培厂的S2基质;草炭土、珍珠岩与蛭石体积比3∶1∶1的S3基质)、2种不同灌水量(W1为40mm、W2为30mm)情况下番茄的出苗率与幼苗形态生长情况。【结果】S3基质出苗率最大,能够较好地满足番茄种子发芽,低灌水量W2能够更好促进番茄种子萌发出苗,播种第8天出苗率达64.58%。S2基质有利于番茄幼苗地上部的生长,高灌水量W1有利于S1、S2与S3基质茎粗、叶片数、叶面积及地上部鲜质量的增加,S2W1处理分别日均增长0.02 mm、0.19个、11.66 mm2、6.42 mg;而低灌水量W2则有利于S1、S2与S3基质株高的增加,S2W2处理日均增长0.18 cm。S1基质有利于番茄地下部的生长,但灌水量对S1、S2与S3基质地下部生长指标的表现不同,S1W2处理根长日均增长2.27 mm,S1W1处理根径、根表面积、根体积日均增长0.03 mm、6.57 mm2、1.30 mm3。【结论】S3基质低灌水量W2有利于番茄种子萌发出苗,S1与S2基质高灌水量W1分别有利于番茄幼苗地下部与地上部的生长。     

黄土区人工林地土壤水分对气候特征的响应

选取南小河沟流域油松、刺槐、侧柏人工林地覆盖为研究对象,对2003—2012年作物生长季土壤含水率进行连续观测,利用Duncan法对比分析土壤含水率在不同年份、月份、深度的差异性,同时研究不同人工林地土壤含水率与标准化降水蒸散指数（SPEI）、温度、降水量之间的响应特征.结果表明：土壤水分随着土层深度的增加而逐渐降低,并长期维持在较为稳定的范围内,3种树种在不同深度差异性上体现出不同,油松林地体现在20,60 cm,呈现3个等级变化趋势,〖JP2〗刺槐林地的差异性表现为0~20 cm与40~100 cm,侧柏林地的不同土层含水率在40 cm深度时出现了差异;土壤含水率与气温、降水量、SPEI的相关性随土壤深度的增加而变弱,其中与气温呈负相关,与降水量、SPEI为正相关,并且温度、降水量和SPEI对刺槐林地土壤含水率影响最大.     

偏心文丘里流量计的试验与数值模拟

【目的】克服传统的文丘里流量计用于低压管道输水灌溉系统测流时上游侧容易产生淤积的问题。【方法】以直管段管径DN100、缩径比为0.35的偏心文丘里管为例,分别进行了实际测流试验及基于FLOW-3D的数值模拟研究,并对偏心文丘里管压力差及流出系数进行了对比分析。【结果】数值模拟的流出系数与试验流出系数基本一致,利用FLOW-3D进行偏心文丘里流量计模拟分析是可行的;偏心文丘里流量计流出系数的相对误差小于5%,能满足低压管道输水灌溉量水要求。【结论】偏心文丘里流量计在低压管道输水灌溉量水领域有较好的应用前景。     

棉种色选机在棉种加工中的应用

由于地理环境、气候条件、栽培管理条件和自然灾害等因素的影响,棉种的内在质量和外在质量也千差万别.有的造成棉种成熟度较差,未成熟的红籽,不孕的秕籽及不发芽的死种子增多,导致种子发芽率严重下降.133中心团加工厂为了提高棉种质量,提高棉种的发芽率,2004年从美国定做了一台棉种色选机,解决了人工粒选棉种中的红籽、白籽、黄籽及破籽的问题,对提高种子质量效果十分显著.     

基于PLC的乌榄育苗养护系统的研究

【目的】传统人工乌榄育苗存在时间长、成本高、难出芽等难题,严重影响了乌榄幼苗的出苗、成苗。【方法】笔者根据乌榄育苗特点和PLC工作原理,设计了一种以PLC为控制核心的乌榄育苗养护系统。详细阐述了该系统的软硬件设计,硬件系统主要由PLC、上位机、传感检测元件、人机交互界面以及外围执行电器组成;软件系统包括自动、手动控制软件与监控报警系统等。将该养护系统应用于广东省清远市连州镇乌榄育苗工作中,与以往人工育苗的效率和成本进行了对比。【结果】与人工育苗的乌榄苗成活率相比,该育苗系统的乌榄苗成活率显著提升,生产成本降低33.33%。【结论】该养护系统能自动调节棚内温湿度、自动进行水肥管理、自动调整棚内光照强度,在降本增效、提高幼苗成活率方面起到了一定的作用,可应用于一般的乌榄育苗场景,具备一定的应用价值。     

添加生物炭对降低冬小麦幼苗盐害并促进其生长的效果研究

黄河三角洲盐碱农田具有"盐、板、瘦"的特点,以NaCl为主要成分的盐渍危害直接影响着滨海土壤质量。生物炭添加可改善土壤性质,促进作物生长。【目的】明晰炭添加对盐渍土盐分离子和冬小麦幼苗生长的影响。【方法】研究依托田间试验探究了低剂量(0～4 g/kg)的芦苇炭添加对盐渍土盐离子、麦苗体内钾钠比、钾素利用率及幼苗生物量的影响。【结果】施用生物炭可降低土壤溶液中的盐离子、增加冬小麦幼苗体内钾钠比和麦苗钾素利用率,有助于提升幼苗生物量;以4 g/kg炭添加量下的降盐、增量效果最为明显。土壤溶液中的Na+较CK降低了9.43%,幼苗K/Na和钾素利用率分别提升了56.80%和25.48%,麦苗生物量增加了15.72%。【结论】炭添加可通过固持土壤溶液中的Na+、提升麦苗K/Na和钾素利用率来促进其生物量的增加。研究可为生物炭用于盐渍土改良的降盐培肥和增效增产的过程机理提供理论依据,为生物炭用于盐渍化土壤改良的可行性提供初步指导。     

香蕉种苗耗水规律及适宜节水灌溉制度研究

【目的】探讨香蕉育苗期的耗水规律,制定科学合理的节水灌溉制度。【方法】以‘巴西蕉’一级组培苗为材料,以椰糠为育苗基质,采用盆栽试验,设置6个水分上限(占田间持水率的百分比)处理:90%、80%、70%、60%、50%和40%(T90、T80、T70、T60、T50、T40处理),以100%相对含水率为对照(CK),每3天补水1次,测定了不同处理试验苗在苗期的日耗水量和生长生理指标。【结果】不同控水条件下的试验苗在整个苗期内单株日耗水量均呈上升趋势,各处理试验苗苗期总耗水量表现为:CK>T90处理>T80处理>T70处理=T60处理>T50处理>T40处理。在生长前期,T70处理的地上部指标的PCA得分最高,其叶片数和鲜质量分别较CK提高了16.67%和4.95%;在生长中期和后期,T80处理的得分最高,在生长中期,T80处理的茎粗和鲜质量分别较CK提高了15.64%和14.27%,在后期,茎粗和鲜质量分别较CK提高了34.62%和32.16%。根系的生长活跃度与基质相对含水率正相关,在生长前中期T80处理根系生长活力最强,而在生长后期T90处理根系生长活力最强。地上部与地下部异速生长模型为Y=0.1386·(x/r)0.7,R²=0.8076,模型评价的结果表明模型具有预测能力。【结论】香蕉苗期的最优节水灌溉制度为:在生长前期控制基质相对含水率为70%,中期和后期为80%。     

煤矿复垦区沙棘人工林土壤水分时空分布特征研究

【目的】探明煤矿复垦区沙棘人工林土壤水分时空分布特征,促进人工林培育过程中的水分管理。【方法】以鄂尔多斯市煤矿复垦区沙棘人工林为研究对象,开展了不同林龄的中国沙棘和大果沙棘人工林土壤水分时空分布特征研究。【结果】①随着林龄的增加,中国沙棘和大果沙棘林地土壤水分呈"减小-增加-减小"趋势;不同林龄中国沙棘和大果沙棘林地土壤水分存在显著差异(P<0.05),其中6 a林龄的中国沙棘林地土壤水分显著高于其他林龄林地土壤水分(P<0.05),3 a林龄的大果沙棘林地土壤水分显著高于其他林龄林地土壤水分(P<0.05)。②在0～100 cm土层中,6 a林龄的中国沙棘各土层之间土壤水分差异不显著,其余林龄中国沙棘和大果沙棘林地各土层之间土壤水分均存在显著差异(P<0.05)。③中国沙棘林地随着距树干距离的增加土壤水分呈增加趋势,大果沙棘林地随着距树干距离的增加土壤水分呈减小趋势。【结论】煤矿复垦区沙棘林地土壤水分差异较大,生产中需要根据具体的林龄、树木品种和土壤空间差异,采取适宜的水分管理措施。     

温度与土壤水分对玉米种子活力和贮藏物质转运的影响

为探究适宜的玉米田间管理,以玉米种子先玉335、良玉99为试验材料,置于人工气候箱中,研究了不同温度(15、20、25℃)和土壤质量含水率(20%、25%、30%、35%)对玉米种子活力及贮藏物质转运率的影响。结果表明,当土壤湿度相同时,随温度的下降,发芽率、发芽指数、活力指数、幼苗叶长、幼苗质量、贮藏物质运转率均呈降低趋势;当温度相同时,随土壤湿度升高各指标呈先增加后降低的趋势。25℃条件下,土壤质量含水率25%时各指标均达最大值,最适于种子萌发生长。当温度降到15℃,土壤质量含水率35%时种子不能正常发芽,幼苗生长受到抑制。持续低温、高土壤水分条件不利于玉米种子的正常萌发和生长。     

微润灌水头压力对温室番茄生长及水分利用效率的影响

【目的】探明微润灌条件下温室番茄适宜的水头压力,提高水分利用效率。【方法】以滴灌灌溉为对照(CK),设置水头压力1 m(T_1)、1.5 m(T_2)、2 m(T_3)、2.5 m(T_4)4种试验处理,研究了微润灌条件下不同水头压力对土壤水分分布、番茄生长、耗水规律、产量及水分利用效率的影响。【结果】微润灌水头压力显著影响土壤含水率和湿润区范围,与滴灌处理相比,微润灌处理土壤含水率始终处于较高状态,形成持续稳定的水分环境;T_1、T_2、T_3、T_4处理定植100 d的土壤含水率较定植20 d的下降24.9%、21.54%、19.18%和16.93%,水头压力越高,下降幅度越小,土壤水分环境越稳定;定植初期,滴灌土壤水分环境对植株生长有利,番茄生长较好,随着生育期的延长,微润灌地埋优势充分发挥,后期微润灌番茄生长明显优于滴灌处理;在整个生育期内,番茄株高及茎粗的生长量、生长速率均随着水头压力的提高逐渐增大;番茄在开花坐果期和结果盛期耗水量较大,苗期和结果末期耗水量相对较低,全生育期T_1、T_2、T_3、T_4处理耗水量分别为192.3、216.4、235.8、262.3 mm,水头压力越高,耗水量越大;各处理水分利用效率表现为CK相似文献   

基于最大有效持水率的区域土壤墒情监测点布设方法

【目的】准确获取区域土壤墒情,有效提升农业用水管理水平,支撑现代农业发展。【方法】基于经典统计学和地统计学方法,以土壤最大有效持水率为关键参数,构建土壤墒情监测点的优化布设方法,并以北京市大兴区冬小麦田为例进行验证。【结果】试验区土壤最大有效持水率在土层深度为0～20、20～40、40～60、60～80 cm以及0～40、0～80 cm的均值都表现为中等程度变异;0～40、0～80 cm土层深度的空间区域合理监测数分别为6个和4个,且确定了监测点的位置坐标;优化布设点监测值与全区域61个监测点实测平均土壤墒情相比,误差均在10%以内。【结论】基于最大有效持水率的区域土壤墒情监测点布设方法能够在保证区域土壤墒情监测精度的情况下,大幅减少监测点布设数量。     

河套灌区渠道水深对渠床土壤入渗特性的影响

【目的】探究渠道水深对渠床土壤入渗特性的影响及其变化规律。【方法】以河套灌区典型斗渠规模的渠道水深对渠床土壤入渗特性的影响为对象,采用水位下降静水法入渗试验,分析了渠道水深对累积入渗量、入渗率、渗漏强度的影响。【结果】(1)在同一渠道水深条件下,土壤累积入渗量随着渗漏用时的延长而增加;土壤入渗率和渠道渗漏强度均随渗漏用时逐渐减小并最终趋于稳定。(2)不同渠道水深条件下土壤累积入渗量、土壤入渗率和渠道渗漏强度均呈现出随水深的增加而增大的趋势。(3)在渠道水深作用下渠床土壤含水率动态分布受基质势梯度、土壤导水率及湿周的影响较大。【结论】渠道水深对渠床土壤入渗特性中的累积入渗量、入渗率、渗漏强度及渠床土壤含水率动态分布均有较大影响,且前三者均随水深的增加而呈现指数规律增大,并且在不同渠道水深的相近入渗特性下最优水深为70 cm。     

基于混合象元分解的Landsat8与MODIS数据融合反演土壤墒情方法研究

【目的】及时准确地获取灌区土壤墒情信息。【方法】以河南省焦作市广利灌区为研究对象,利用Landsat8及MODIS遥感数据分别以表观热惯量及植被供水指数法反演土壤墒情,以混合象元分解的植被和土壤的丰度作为权重因子,对2种方法反演的土壤墒情进行了融合计算。【结果】利用植被供水指数法和表观热惯量反演的土壤含水率与实测含水率相关系数分别为0.47和0.51,同时将2种方法相结合得到的反演结果精度更高,实测含水率与计算的土壤含水率相关系数达到0.73。【结论】融合方法可以更好地计算灌区非均匀覆盖区的土壤墒情。     

季节性冻土的水热作用机制研究——以古尔班通古特沙漠南缘为例

【目的】阐明新疆干旱区冻融土壤的水热耦合关系,建立在冻结融化过程中土壤水热耦合模型。【方法】以土壤水动力学、冻土物理学和统计学为理论基础,利用土壤水分与温度测量系统对不同土层深度土壤的温度和湿度进行测量,比较土壤含水率和温度随时间与深度的变化情况,研究了新疆典型干旱区细土平原区与沙漠交错带的冻融土壤水热迁移规律,分析不同土层深度土壤在冻结期、融化期的水热变化特征。【结果】土壤冻结融化过程中,各层土壤的液态含水率、温度均与环境温度的变化趋势基本一致,但随着土层深度增加,土壤温度和含水率的变化趋势均在逐渐减弱;深层土壤的液态含水率在冻结融化过程中基本不随环境温度升降发生变化,浅层5、20 cm土层的温度和含水率之间具有耦合效应。【结论】季节性冻土的水分和温度之间具有耦合效应。