土壤孔隙结构定量化研究进展

土壤孔隙结构是土壤结构的重要方面,土壤大孔隙引起的优先流和溶质优先迁移与地下水污染、养分流失和灌溉水浪费都有着密切的关系;对土壤孔隙结构的研究具有重要的实践意义和指导作用。本文在综合国内外研究文献的基础上,对前人研究进行系统总结,介绍土壤孔隙结构的获取手段、孔隙结构的表征和模拟方法,并且对今后土壤孔隙结构研究的热点进行了展望,以期为今后进行土壤孔隙结构建模的深入研究提供帮助。     

不同提取方法对土壤中病毒回收率的比较

以MS2和X174作为指示病毒,系统比较了4种不同提取方法对4种不同性质土壤中的病毒回收率。最终选择含有0.04 mol L-1焦磷酸钠的3%牛肉浸膏(pH 9.4)作为最有效提取剂;提取剂与含有病毒的土壤充分混合后,离心前调节pH 7.2~7.4,然后测上清液病毒含量为最优操作步骤。该提取方法在红壤土、红黏土、潮土上的回收率达到62.9%~97.7%,但在黄泥土上的回收率为30%左右,这可能与黄泥土较高的无定形Fe、Al氧化物含量有关。病毒类型对回收率结果没有显著影响。因此,该方法为研究病毒在我国大部分土壤上的去向和行为提供了平台。     

基于GLUE的土壤溶质运移参数反演及不确定性

溶质运移模型参数的识别结果常存在较高的不确定性,制约了模型的实际应用。以土壤中Cu2+运移过程为例,采用广义似然不确定性估计(Generalized likelihood uncertainty estimation,GLUE)并引入最大似然值(MaximumNash-Sutcliffe,MNS)等三种定量指标,探讨了数值反演估计弥散系数等参数的不确定性。结果表明,非线性最小二乘法(Nonlinear least squares,NLLS)得到的唯一"最优"参数组合对Cu2+出流曲线拟合效果很好(R20.937),但因"异参同效",无法刻画预测结果的不确定性。GLUE则可明确溶质运移参数及其响应界面的不确定性,MNS对应的参数组合对Cu2+出流曲线拟合R20.937,效果与NLLS的拟合结果高度一致。GLUE计算的95%置信区间覆盖了80%以上的观测点(NLLS为46.3%),其反演参数的取值范围也远大于NLLS的结果。在模型参数及响应界面不确定性分析两方面GLUE方法均优于NLLS方法。     

无机离子的毛细管电泳分析及其在土壤上的应用

毛细管电泳用于溶液中无机离子的分析具有分离性能高、分离速度快、分析费用低、操作简单等优点,但精确性稍低。通过各种校准方法可部分地克服这一缺点。毛细管电泳极高的分离性能和极快的分离速度使土壤养分快速以至准实时分析成为可能,但其在土壤无机离子分析上的研究仍显不足,目前需要解决的问题之一是提高样品的前处理速度及对磷的提取能力。这些问题的解决将有利于提高土壤养分分析效率,促进毛细管电泳法在土壤养分分析方面的应用。     

CaCl_2和SrCl_2提取土壤氮钾的比较

为了探讨0.01mol L-1 CaCl2和0.02mol L-1 SrCl2提取土壤氮、钾能力的差异,用0.01mol L-1 CaCl2和0.02mol L-1 SrCl2提取14个土壤样品,再分别用流动分析和火焰光度法测定提取液中的硝态氮和亚硝态氮之和和钾的含量,以1mol L-1 KCl和1mol L-1中性醋酸铵提取液作为无机氮和钾的对照提取剂,同时选择部分土壤样品用盆栽试验测定提取数量与土壤氮、钾有效性的关系。结果表明,两种方法和对照方法提取氮和钾数量的相关性均达到p<0.01水平,对照提取剂、0.01mol L-1 CaCl2和0.02mol L-1 SrCl2对于14个土壤的硝态氮和亚硝态氮之和提取含量平均值分别为13.36、15.33和26.62mgkg-1,14个土样的提取钾含量的平均值分别为120.4、33.58和54.24mgkg-1。盆栽试验结果表明,对照提取剂和0.01molL-1CaCl2和0.02molL-1SrCl2提取氮的数量与植物吸氮量的相关性达到p<0.05显著水平,钾的相关性达到p<0.01显著水平。与对照提取剂的氮、钾分别提取相比,SrCl2和CaCl2提取剂均可大大降低样品提取中试剂费用。以上结果表明,0.01mol L-1 CaCl2和0.02mol L-1 SrCl2提取对土壤氮和钾的提取能力均可反映土壤硝态氮和亚硝态氮、有效钾的含量和供应能力,而提取能力以0.02mol L-1 SrCl2为高。     

黄淮海平原集约化种植条件下的土壤剖面硝态氮变化

通过田间试验研究玉米-冬小麦轮作系统下,两种不同水平的N肥施用量对NO3--N在黄淮海平原土壤剖面的分布及其动态变化规律的影响,并评估其对环境的潜在污染能力.土壤NO3--N监测为每间隔20 cm至剖面深180 cm.结果表示:作物收获后土壤剖面0～180 cm的残留NO3--N含量为107～443 kg/hm2,年际间和不同作物间的变异性较大.土壤剖面NO3--N含量随着施肥量的增加有增加的趋势,但差异不显著.当前当地农民常规施肥量处理和为常规施肥量2倍处理在试验期间出现的土壤剖面NO3--N含量峰值均在2003年的玉米生长季节,分别为688 kg/hm2和881 kg/hm2,但该玉米生长季节出现的大雨导致占0～180 cm土层50%左右的NO3--N积累在100～180 cm土层深处,该深度的NO3--N比较容易通过淋洗迁移出作物-土壤系统,也有可能是潜在的作物N素来源.由于类似大雨在当地出现的频率比较高,因此,即使在当前当地农民的传统耕作管理措施下,土壤NO3--N可能存在对环境的污染威胁,但程度如何,尚需进一步研究.     

冬小麦特征光谱对其全氮和硝态氮的响应

通过田间试验,测定了不同施氮水平下冬小麦冠层在6个典型生育期地上部分全氮和硝态氮含量以及冠层光谱,系统分析了单波段反射率、可见光和近红外波段组合而成的归一化植被指数(NDVI)、比值植被指数(RVI)等8种常见植被指数与相应时期地上部分全氮和硝态氮含量的相关性。结果表明,施氮量增加,全氮、硝态氮含量、冠层近红外波段反射率都随之增加,但当施氮量增加到300 kg/hm2(一次性施入)时,上述各项指标均降低;整个生长期中孕穗期在近红外区域反射率最高,与可见光波段反射率相差最大;6个生育期单波段510~1 100 nm反射率、NDVI、RVI等8种植被指数与全氮和硝态氮含量呈显著或极显著相关,植被指数的相关性较单波段高,且与全氮的相关性明显大于与硝态氮的相关性。选择NDVI(560 nm,760 nm)和NDVI(660 nm,760 nm)可以准确拟合冬小麦地上部分全氮和硝态氮含量,对前者的拟合度0.80,对后者的拟合度0.53。     

不同施氮量和施氮方式下田间氨挥发损失及其影响因素

为明确干旱、半干旱区农田氨挥发损失规律及其影响因素,采用通气法研究黄淮海平原地区河南封丘国家农业生态实验站冬小麦季不同施氮量与不同施氮方式下基、追肥施用后的土壤氨挥发损失情况,同时测定了表层土壤(0~5 cm)的NH+4-N浓度、pH值和温度等氨挥发影响因素的动态变化。结果表明:肥料氮素的氨挥发损失主要发生在施肥后的1周内。不同施氮方式下土壤氨挥发速率、氨挥发累积量及其占施氮量的比率均随施氮量的增大而增大。氮肥在土壤中的深度对氨挥发有显著影响,基肥时期除150 kg/hm2施N量外,氨挥发累积量沟施法明显大于传统施氮法;追肥期不同施氮量均为传统施氮法大于沟施法。传统施氮法在整个冬小麦季节氨挥发损失累积量占施N量的4.78%~6.72%,沟施法为4.31%~11.24%。相关分析显示,施肥后表层土壤NH+4-N浓度与氨挥发速率呈正相关关系,而pH值则与其呈负相关关系。另外,气温、降雨气候条件对氨挥发速率也有一定程度的影响。     

土壤湿度测量两种常用方法的对比及中子探测过程的标定

介绍土壤湿度测量中常用的两种方法，即土壤水吸力传感测量法和中子探测法的对比，以及中子探测过程的标定。     

沙漠腹地人工种植草坪耗水变化的初步研究

利用田间水量平衡方程,本文对塔克拉玛干沙漠腹地人工草坪水分蒸散进行了初步研究。蒸散总量数据显示,部分覆盖(60％)>全裸地>全覆盖(100％)。从日变化数据来看,植物蒸腾由于能消耗更深层次的水分,其强度的减弱要迟于土壤蒸发。由于特殊的自然条件与灌溉方式,本区草坪的蒸散具有自己的特点,部分覆盖草坪的蒸散量最大。水量平衡分析的数据则表明,渗漏水占灌溉水量中相当大的部分,这说明,提高土壤表层的持水能力,可以有效地提高水分利用效率。