地表滴灌条件下滴头流量对土壤水分入渗过程的影响

在新疆林业科学院枣树示范基地进行原状土的滴灌入渗试验，研究砂壤土在不同滴头流量条件下地表滴灌湿润体特征值的变化规律。结果表明：地表滴灌条件下，当滴头流量增加时，湿润体的形状大小会随着滴头流量的增大而增大，水平、垂直方向上湿润锋的运移距离随着滴头流量的增加而不断增大；湿润锋的运移速率、入渗距离比值与水分入渗时间符合幂函数关系；湿润锋水平方向的运移速率比垂直方向上的要大，但是持续的运移时间没有垂直方向上的长；土壤含水率的变化随着滴头流量的增加而增加，距离滴头距离越近含水率变化幅度也越大，当q≥8 L·h^-1时，滴头正下方约40 cm左右的土层含水率达到最大值。     

施氮对关中地区冬小麦农田土壤呼吸的影响及基于植被指数的估算模型

为探寻不同施氮量对农田土壤呼吸（R_S）的影响并快速准确估算R_S，以关中地区冬小麦为研究对象，观测了5种施氮量下冬小麦农田R_S的变化，研究了环境因子（土壤温度、土壤湿度）及作物因素（叶面积指数、地上部生物量、SPAD值）对于R_S的影响，建立了适用于关中地区土壤温度与植被指数下的农田土壤呼吸估算模型。设置秸秆还田下的5种施氮量处理，分别为传统施氮量SN200（200 kg·hm^-2）、优化施氮量SN150（150 kg·hm^-2）、60%优化施氮量SN120（120 kg·hm^-2）、50%优化施氮量SN100（100 kg·hm^-2）以及不施氮肥SN0（0 kg·hm^-2）。结果表明：不同施氮量下R_S随生育期推进均表现为先升高再降低的趋势，同时添加氮肥促进了R_S排放。各处理观测期内R_S的均值为：SN200（3.68 μmol·m^-2·s^-1）>SN150（3.40 μmol·m^-2·s^-1）>SN120（3.06 μmol·m^-2·s^-1）>SN100（2.70 μmol·m^-2·s^-1）>SN0（2.21 μmol·m^-2·s^-1）。不同施氮量下冬小麦冠层近红外波段反射率在拔节期和抽穗期差异明显，反射率从高到低依次为SN200>SN150>SN120>SN100>SN0，而在灌浆期和成熟期差异不大。土壤温度显著影响了R_S（P<0.01），土壤湿度与R_S没有显著相关关系（P0.05）。叶面积指数、地上部生物量、SPAD值和植被指数均与R_S呈显著相关关系（P<0.05）。通过多种模型评估，建立基于植被指数和土壤温度的最佳农田土壤呼吸估算模型，显著高于基于土壤温度的单因子模型，模型精度可达到0.6以上（n=120）。     

蕾期和花铃期不同灌水下限对滴灌棉花产量的影响

为探究棉花生长关键时期灌溉预警线，2017年在新疆呼图壁县开展了蕾期和花铃期灌水下限分别为55%（仅蕾期）、65%和75%田间持水量（θ_f）及其不同组合的大田试验，研究了不同滴灌条件下棉花的生长及产量状况。结果表明：灌水下限的提升对株高和生物量有明显的促进作用，在蕾期灌水下限从55%θ_f增至75θ_f，棉花株高和生物量分别增加了0.18~0.19 cm·d^-1和11.58~20.44 g；在花铃期灌水下限从65%θ_f增至75θ_f，棉花株高和生物量分别增加了0.04~0.10 cm·d^-1和3.47~4.04 g；蕾期和花铃期灌水下限分别为65%θ_f和75%θ_f时单铃重和单株成铃数分别为5.58 g和7.79个·株^-1，显著高于其他处理；蕾期和花铃期灌水下限均为75%θ_f时耗水量最大，为517.05 mm；蕾期和花铃期灌水下限分别为55%θ_f和65%θ_f时籽棉产量显著低于其他处理；蕾期和花铃期灌水下限分别为65%θ_f和75%θ_f时与均为75%θ_f时产量无显著性差异。综上，棉花蕾期和花铃期灌水下限分别为65%θ_f和75%θ_f为适宜的灌溉预警线。以播后天数为自变量，Logistic模型可以很好地模拟棉花的株高和生物量，以耗水量和株高为自变量预测棉花生物量变化情况的模型可为滴灌棉花灌水量及生长状况预测提供指导。     

地埋式橡塑渗灌滴头的研制及其性能测试

针对橡塑渗灌管变异系数高、在线源式灌溉过程中水头损失大等问题,本文以橡塑渗灌管为柱状出流面,再结合迷宫流道技术设计了一种点源式灌溉的地埋式橡塑渗灌滴头。通过水力性能测试、短周期抗堵塞试验以及土壤入渗试验对滴头性能进行了分析。结果表明,滴头流量变异系数为4.17%,压力-流量关系式为q=0.6435h^0.4161,符合国家生产标准,并具备一定的压力补偿性能;在3种泥沙浓度(W1=0.5 g·L^-1,W2=0.1 g·L^-1,W3=1.5 g·L^-1)、100 kPa工作压力下,滴头有效灌溉次数分别为15、11、5次,达到灌水器抗堵塞性能平均标准;将滴头深埋30 cm进行土壤入渗试验,在100 kPa工作压力下,未出现深层渗漏现象,湿润锋在580 min后到达土壤表面,可有效减少灌溉水蒸发,节约水资源。该地埋式橡塑渗灌滴头水力性能优秀,抗堵塞性能良好,湿润体体积大,土壤含水率分布均匀,可广泛适用于果园灌溉以及科研试验等。     

不同灌水处理对滨海盐碱地土壤阳离子组成及玉米干物质累积的影响

采用田间试验对不同灌水处理灌水后玉米地（天津滨海盐碱地）0~60 cm土层土壤K⁺/Na⁺、Ca²⁺/Na⁺及玉米干物质累积量进行研究，共设计4个处理，分别为LI₁₀（常规滴灌，灌水10 mm）、LI₂₀（常规滴灌，灌水20 mm）、FI₁₀（膜下滴灌，灌水10 mm）和FI₂₀（膜下滴灌，灌水20 mm）。结果表明：灌水后不同灌水方式下灌水量较大的处理0~60 cm各土层K⁺/Na⁺均大于灌水量较小的处理，且均表现出0~20 cm土层K⁺/Na⁺较大，40~60 cm土层K⁺/Na⁺较小；相同灌水量下膜下滴灌处理0~60 cm各土层Ca²⁺/Na⁺均较大，灌水后不同灌水处理0~60 cm各土层Ca²⁺/Na⁺差异较小，变化范围为0.10~0.22；FI₂₀处理0~20 cm土层K⁺/Na⁺和Ca²⁺/Na⁺大于其他处理，分别达到0.78和0.22；随着灌水次数的增多，LI₂₀和FI₁₀处理0~20 cm土层K⁺/Na⁺和Ca²⁺/Na⁺均逐渐增大，LI₁₀处理则均逐渐减小；灌水后各处理之间0~60 cm各土层K⁺/Na⁺和Ca²⁺/Na⁺差异均达显著水平；全生育期干物质累积量与其对应的0~20 cm土层（K⁺/Na⁺）/Ca²⁺二次拟合相关系数均达0.90以上，相同（K⁺/Na⁺）/Ca²⁺下，FI₂₀处理干物质累积量始终最大，LI₁₀处理始终最小；（K⁺/Na⁺）/Ca²⁺>1.72时，各处理干物质累积量均随（K⁺/Na⁺）/Ca²⁺的增大而增大。     

基于改进的HYDRUS-2D模型暗管排水过程模拟

为了提高HYDRUS-2D模型在暗管排水中的模拟精度，提出了虚拟土层(VSL)和实际开孔面积(AHA)两种方法来代替HYDRUS-2D在暗管排水中的暗管原有渗透边界(PSB)。研究表明:VSL和AHA模型的模拟值与实测值具有较好的一致性;土壤含盐量平方根误差（RMSE）分别为0.757、0.966 g·kg^-1，决定系数(R²)分别为0.977和0.964；土壤含水率的RMSE分别为0.007、0.008 cm³·cm^-3,R²分别为0.885和0.794。此外，VSL在模拟排水方面(RMSE=9.48L，R²=0.93)和模拟排盐方面(RMSE=0.225 kg，R²=0.922)的模拟精度均高于AHA和PSB，可见，VSL更适用于暗管边界。进一步建立了VSL的环宽（RW）与其饱和导水率（K_s）之间的经验公式(R²=0.99，P<0.01)，当模拟区域和暗管布局变化时，该经验公式可用于确定VSL的模型参数,其模拟结果可用于指导相关地区的暗管布局。     

沼液穴灌入渗特征及Philip入渗模型拟合

为探求沼液穴灌条件下土壤入渗特征及适宜入渗模型，通过室内试验研究了沼液配比（沼液∶水，体积比，1∶4、1∶6、1∶8及纯水）、穴孔直径（3、5、7 cm）和土壤容重（1.35、1.45 g·cm-3）对土壤入渗特征的影响，利用数理统计方法分析影响沼液穴灌入渗的因素和湿润体变化规律，同时应用Philip入渗模型对沼液穴灌累积入渗量进行了拟合分析。结果表明：沼液穴灌累积入渗量均随沼液配比和土壤容重的增大而降低，随着穴孔直径的增加而增大，当入渗历时180 min时，土壤容重1.35 g·cm^-3和1.45 g·cm^-3的CK处理累积入渗量分别是沼液配比为1∶4、1∶6、1∶8处理的3.62、3.12、2.77倍和3.47、2.64、2.16倍；湿润体形状随穴孔直径的增加逐渐由水平轴大于垂直轴的椭球体趋向于水平轴小于垂直轴的椭球体，土壤容重1.35 g·cm^-3和1.45 g·cm^-3对应各穴孔直径（3、5、7 cm）的垂向最大湿润距离（V）与水平最大湿润距离（H）的比值(V/H)分别为0.929、1.081、1.111和0.957、1.048、1.064；幂函数能够准确描述湿润锋最大湿润距离与时间的函数关系；建立的多元线性方程能够较好描述累积入渗量与土壤容重、穴孔直径和沼液配比的关系，偏回归系数检验均达到显著或极显著水平；Philip入渗模型能够准确描述沼液穴灌累积入渗量随时间的变化规律，决定系数（R²）在0.98以上；Philip入渗模型中的土壤吸渗率(S)随穴孔直径的增大而增加，随沼液配比和土壤容重的增加而降低；土壤稳定入渗率（A）为负值与沼液的粘性及所含有的有机悬浮颗粒有关。基于以上分析，在农业生产中建议实施方案为：土壤容重1.35 g·cm^-3、穴孔直径5 cm、沼液配比1∶6和土壤容重1.45 g·cm^-3、穴孔直径7 cm、沼液配比1∶8。     

基于Hydrus-2D的红壤区涌泉根灌自由入渗土壤水分运移数值模拟

针对Hydrus-2D软件在红壤区涌泉根灌土壤水分运移模拟的适用性问题，依据非饱和土壤水动力学理论，并结合红壤区涌泉根灌土壤水分运动特征建立了涌泉根灌土壤水分的入渗模型，利用Hydrus-2D软件对模型进行求解，并对湿润锋运移距离以及土壤含水率的模拟值和实测值进行了对比验证。结果表明：在灌水结束时，Hydrus-2D软件对竖直向下方向湿润锋的模拟值和实测值之间相对误差为5.21%，水平方向湿润锋的模拟值和实测值之间相对误差为-7.28%，且湿润锋模拟值和实测值的相关系数(R²)均大于0.980，RMSE均在1.300 cm以内，F检验P值也均大于0.05；在灌水结束时，距离灌水器不同距离处土壤含水率剖面分布的模拟值和实测值基本一致，均表现为随着土层深度的增加而先增大后减小，在距离灌水器不同位置处，Hydrus-2D软件对剖面土壤含水率的模拟值和实测值之间的相对误差均在±10%以内，且土壤含水率的模拟值和实测值相关系数（R²）均大于0.990，RMSE在0.030 cm³·cm^-3以内，F检验P值也均大于0.05。说明模拟值和实测值具有较好的一致性，模拟结果可为红壤区涌泉根灌系统的合理设计及运行提供依据。     

灌溉方式对土壤水分与灌水量影响的模拟研究

为明确灌溉方式对土壤水分和灌水量的影响，采用土壤水分概率模型分析了传统灌溉和连续灌溉的土壤水分概率分布特征与土壤平均水分变化规律，研究了灌溉方式对灌水量的影响效应。结果表明：不同灌溉方式的土壤水分概率分布特征差异明显，连续灌溉的土壤水分概率密度极大值出现在s=s^*处，传统灌溉的土壤水分概率密度极大值出现在s=s_fc处；与传统灌溉方式相比，连续灌溉使土壤平均水分含量保持在相对较低的水平，当降雨发生时，其土壤能够容纳更多的入渗水量。连续灌溉明显减少了土壤水分深层渗漏和地表径流损失水量，显著提高了降雨利用率并降低了灌溉水量，从而提高了农业水资源利用率。     

加气灌溉对温室番茄生长、产量及品质的影响

本试验目地是探明加气灌溉不同灌水量和加气灌水频率对温室番茄生长、产量和品质的影响，为实际生产应用奠定基础。采用温室小区对照试验，设置3个不同作物-皿系数K_cp（K_cp=0.8、K_cp=1.0、K_cp=1.2）和2个加气灌水频率（1次/3d、1次/6d）共组成6个处理，均以对应的不加气灌溉为对照，比较不同处理对番茄植株生长及果实产量和品质的影响。结果表明,在相同的灌溉频率及灌水量下，加气灌溉可以提高番茄的生长量、产量及品质，加气灌溉的番茄株高较不加气灌溉增加1.44%、茎粗增加3.02%、产量增加19.49%；加气灌溉有利于温室番茄茎粗、株高的生长，并且对番茄的产量和品质均有利。加气灌溉处理时，在相同的灌水量条件下，1次/6d较1次/3d的加气灌水频率，株高增加了8.08%，茎粗增加了6.33%，产量增加了26.01%。由此得出：加气灌溉对植株生长量及果实产量和品质的影响明显优于不加气处理；灌水频率为1次/6d且K_cp=1.0的处理最有利于番茄生长量的积累、产量的提高和品质的改善。     

有机质对黄土善土持水性与水肥效应的影响

黄土高原南部台塬地区有机质对土壤含水量的影响试验研究表明土壤水势相等时,随着土壤有机质含量提高,土壤水分含量增加。土壤水分能量(土壤水势)水平不同,有机质对土壤水分含量的效应值不同,在土壤水势为-40～-50kPa时,有机质对土壤水分含量的效应值最大,土壤水势大于-40kPa小于-50kPa,有机质对土壤水分含量的效应值逐渐变小;在不同土壤含水量条件下,土壤肥力(土壤有机质含量)与水势呈显著负相关,其直线斜率值能更好反映土壤水肥效应状况,并随着土壤含水量的降低,土壤水肥效应值增大,在低肥力土壤中,增施有机肥土壤水肥效应值增加最为显著。     

聚丙烯酰胺的理化特征及在黄土区减流减蚀应用前景

在阐述聚丙烯酰胺(polyacrylamide,简称PAM)的合成工艺、理化特征及在土壤改良中的应用基础上,详细描述了PAM和土壤粘粒及团聚体间的相互作用,并深入探讨了PAM增加团聚体稳定性、减少土壤结皮形成、增加降雨入渗、减少径流和土壤侵蚀的机理。从机理上概括了PAM的特性、土壤特征及施放方法对其改良效果的影响。     

玉米线辣椒套作对线辣椒根际、非根际土壤微生物、酶活性和土壤养分的影响

实验旨在研究不同种植模式、作物种间不同的根部隔离处理对线辣椒根际与非根际土壤微生物数量、土壤酶活性及土壤养分有效含量的影响.结果表明:套作栽培的线辣椒根际、非根际土壤微生物数量、酶活性均高于单作栽培.与膜隔处理相比,网隔与无隔处理的根际、非根际土壤微生物数量及酶活性均有提高,其中以网隔处理最高.各处理根际土壤有机质、有效磷、有效钾含量均低于非根际土壤,但碱解氮含量表现为根际土壤高于非根际土壤.网隔处理中尼龙网减缓了玉米根系对线辣椒根系营养的直接竞争,同时玉米根系根际效应使其根际、非根际土壤养分含量在所有处理中最高.土壤微生物主要类群数量是影响土壤酶活性主要因子,与土壤酶活性显著相关.有机质、碱解氮含量与土壤酶活性、微生物数量呈极显著相关,有效磷含量与土壤酶活性、微生物数量呈正相关.土壤真菌数量、脲酶活性与有效钾含量呈负相关.     

旱作农业区土壤水分保蓄状态及其能量特征

在渭北旱地农田设置覆盖、耕翻等不同保蓄土壤水分处理,测不同层次土壤水分保蓄状况。结果表明:土壤含水量耕翻覆盖地>覆盖地>耕翻地>裸露休闲地。耕作层水分保蓄差异最为明显,但是在土层深度40~50cm处,耕翻过土壤含水量稍大于覆盖过土壤。同一土层土壤水分能量变化规律是土壤水势耕翻覆盖地>覆盖地>耕翻地>裸露休闲地,而同一土层土壤温度变化规律恰好与土壤水势相反,证明在影响土壤水势因素中,土壤水分的正效应>土壤温度;土壤温度日变幅明显是裸露休闲地和耕翻地大于覆盖地。     

Investigation the Efficiency of Soil Stabilizers against Soil Loss and their Effects on Chemical Properties of Soil

Soil erosion and dust storms are the main causes of air pollution in regions where there are dust emitting centers and in their adjacent locations. In recent years, various methods have been considered for stabilizing soil surface against wind erosion. In this study, the effects of two stabilizers (anionic polyacrylamide polymer and vegetable-based mulch) for reducing soil loss at four levels of concentration (0, 15%, 30%, and 60%) on three kinds of soils in western Khuzestan, Iran have been studied. The study was conducted in natural and laboratory-based conditions in four, time intervals (0, 3, 6, and 12 months). Moreover, the study covered the persistence and influence of stabilizers on soil chemical properties. The results showed that wind erosion in no treatment was between of 16.36?kg/m²/hand 26.73?kg/m²/^?h. The statistical results showed that there was a significant difference between the no treatment and soils treated with stabilizers. The polymer reduced soil loss by more than 90%. Mulch efficiency reduced in natural conditions after 6?months; however, there were no changes in laboratory conditions. There was no significant difference between polymer efficiency in the laboratory and natural conditions and the polymer was resistant in natural and laboratory conditions. Polymer increased EC, pH, and SAR in the soil after 1 year. Mulch decreased pH and SAR but did not change EC.     

玉米线辣椒套作对线辣椒根际、非根际土壤微生物、酶活性和土壤养分的影响

实验旨在研究不同种植模式、作物种间不同的根部隔离处理对线辣椒根际与非根际土壤微生物数量、土壤酶活性及土壤养分有效含量的影响。结果表明：套作栽培的线辣椒根际、非根际土壤微生物数量、酶活性均高于单作栽培。与膜隔处理相比,网隔与无隔处理的根际、非根际土壤微生物数量及酶活性均有提高,其中以网隔处理最高。各处理根际土壤有机质、有效磷、有效钾含量均低于非根际土壤,但碱解氮含量表现为根际土壤高于非根际土壤。网隔处理中尼龙网减缓了玉米根系对线辣椒根系营养的直接竞争,同时玉米根系根际效应使其根际、非根际土壤养分含量在所有处理中最高。土壤微生物主要类群数量是影响土壤酶活性主要因子,与土壤酶活性显著相关。有机质、碱解氮含量与土壤酶活性、微生物数量呈极显著相关,有效磷含量与土壤酶活性、微生物数量呈正相关。土壤真菌数量、脲酶活性与有效钾含量呈负相关。     

Influence of soil moisture on short-term adsorption of diuron and isoproturon by soil

The adsorption of diuron and isoproturon by a clay loam soil at 35% (3-16 kPa) and 62% (1 kPa) soil moisture content was studied by means of glass microfibre filters capable of sampling soil solution for herbicide analysis. Adsorption was rapid, with 40–80% of the final (24 h) sorption being achieved within 2 min. These equilibria were achieved more rapidly for diuron, which was also the more highly adsorbed. Adsorption of both herbicides was favoured by low soil moisture initially, but was enhanced by higher soil moistures at sorption times greater than 30 min. However, increasing the soil moisture from 31% (10 kPa) to 62% (1 kPa) had little effect on the final soil sorption capacity. Regarding the water status in the soil, it is thought that adsorption took place in small pores (<3 μm). Herbicides diffused rapidly into small pores and adsorption by wet soil was delayed for a short period of time (about 30 min).     

大青山不同植被土壤物理特征及有效水的研究

在2007年,本文采用环刀法和烘干恒重法对大青山不同植被类型土壤物理特性和旱、雨季土壤含水量进行了研究。结果表明:林地土壤物理特性明显好于荒草坡,白桦天然次生林要好于人工林;土壤旱雨季的含水量的变化与各时期内土壤有效水的排序有很大的不同,旱季土壤含水量大小排序为落叶松人工林、白桦天然次生林、灌木林、油松人工林、荒草坡,而土壤水分的有效性排序为落叶松人工林、荒草坡、白桦天然次生林、油松人工林、灌木林。在雨季的时候有林地的贮水能力要好于荒草坡和灌木林,雨季土壤含水量于其土壤理化性质排序一致,并且有显著的相关性,在土壤有效水和含水量方面降雨对油松和荒草坡的水分变化影响最大。     

耕作方式对土壤理化性状及夏大豆产量的影响分析

为探讨不同耕作方式对土壤理化性状及夏大豆产量的影响,评价出最适宜伊犁河谷地区滴灌条件下复播大豆农田的耕作方式,2012—2014年开展了冬小麦收获后土壤翻耕覆膜(TP)、翻耕(T)、旋耕(RT)和免耕(NT)四种不同耕作方式的复播大豆田间试验。结果表明,各处理土壤容重、孔隙度、含水量、养分和产量均表现出差异性。0~60 cm的平均容重以NT处理最大,达1.4 g·cm-3,分别比RT、T、TP处理高出2.2%、4.5%、5.3%。0~30 cm土层的土壤总孔隙度均以TP处理的最高,其平均值分别比T、NT、RT高出1.4%、3.8%、5.7%。30 cm以下各处理的土壤总孔隙度虽有减少,但差异不显著。各处理各个生育时期土壤含水量基本均表现为TPTRTNT。SOC、全N、全P含量表现为在0~20 cm土层以NT处理最高,20~40 cm土层以TP最高,T处理次之。TP和T处理显著提高0~40 cm土层土壤速效N、速效P含量。大豆产量均表现为翻耕覆膜处理最高,分别比T、RT和NT处理高出15.2%、30.8%和31.9%。本试验条件下,虽然免耕能够增加土壤养分含量,但翻耕覆膜措施不仅有效改善了土壤物理环境,而且更有利于提高复播大豆产量。     

不同土壤改良剂对碱积盐成土改良效果研究

大田试验结合玉米室内模拟盆栽,研究宁夏回族自治区石嘴山市平罗县姚伏镇大兴墩村的盐碱土在施用硫磺、石膏、有机肥、PAM等不同改良剂后,土壤水分及相关性质的变化。结果表明:(1)4种改良剂均有效降低了土壤容重,土壤空隙度随之增加,土壤物理结构的改善与水分利用相互配合,共同促进了盐碱土的改良;(2)硫磺的最佳用量在675~900 kg/hm2之间;(3)就4种改良剂综合而言,PAM表现出最佳效果。