秋灌定额对越冬期土壤水盐运移分布的影响

通过盐渍化冻融土壤秋灌试验,研究了不同秋灌定额下越冬期间土壤含水率、盐分的变化情况。结果表明,秋灌定额为150～200 mm时,春播期土壤含水率基本适宜。秋灌定额对土壤盐分的动态影响较大,秋灌能够起到冲洗压盐的作用。但是秋灌定额不宜过大,秋灌前不实施耕作措施更有利于储水保墒。     

季节性冻融土壤盐分离子组成与冻结层盐分运移规律研究

该文对冻融过程中土壤盐分离子组成及冻结层盐分运移规律进行研究,在内蒙古河套灌区永联试验站开展了冻融期土壤水盐及其离子成分监测试验,分析了冻融期地温、冻结层深度、地下水埋深与水质、土壤含水率、土壤盐分及离子组成的变化规律,通过离子相关性分析确定了土壤盐分运移的主控离子成分和盐分类型,进一步利用二元水盐体系相图探讨了冻融期主控盐分的运移规律。结果表明:冻融期地温梯度变化主要发生在0～1.0 m范围土层中,地下水埋深在冻融期变化趋势为快速增大-缓慢增大-减少,地下水矿化度均值在融化期显著降低;研究区地下水中变异性最大的离子为Na~+、Cl~–和SO_4~(2–),土壤盐分运移和扩散是地下水矿化度变化的主要原因;土壤中Na~+、Cl~–与SO_4~(2–)与含盐量相关系数高于0.9,冻融期土壤盐分浓度变化的主控盐分类型为氯化钠和硫酸钠;冻结层积盐或者脱盐取决于土壤盐分梯度和不同盐分的共饱和点,研究区最大氯化钠浓度(质量分数1.55%)和最大硫酸钠浓度(2.01%)均低于各自的共饱和点,当冻结前土壤溶液浓度梯度为正(从上到下浓度增大)时,冻结层易积盐,反之冻结层主要表现为脱盐。研究对阐明冻融期冻结层盐分累积规律的成因具有重要意义。     

覆盖物对冻融土壤热量空间分布与传递效率的影响

为了明确覆盖物对冻融土壤热量传递阻碍作用的机理和特性,基于冬季大田试验(2016年11月1日—2017年4月30日),设置裸地、自然降雪覆盖、5 cm秸秆覆盖+自然降雪、10 cm秸秆覆盖+自然降雪4种处理,分别测定了不同处理条件下10、20、30、40、50、60、70、80、90、100 cm深度的土壤总含水率、液态含水率和温度等数据,计算了不同处理条件下冻融土壤的热容量、相变热量和热量变化量等相关参数,进而分析了覆盖物对冻融土壤热量空间分布和传递效率的影响。结果表明:试验期30 cm深度范围内土壤热量交换量占比较大,不同时期内热量变化占比可达54.57%~81.17%;在冻结期4种处理条件下,土壤热量传递整体呈现出热量散失的趋势,在融化期4种处理条件下,土壤热量传递整体呈现出热量吸收的趋势;自然降雪覆盖、5 cm秸秆覆盖和10 cm秸秆覆盖对于热量传递的影响率分别为17%、8%和17%;4种处理条件下土壤热量无变化时间段均较长,分别为29.17%、39.41%、43.33%、50.88%。     

基于CAR-SVM模型的季节性冻融区地下水埋深预测

准确预测地下水埋深是灌区水资源管理的重要依据.考虑到地下水埋深在时间序列上呈现滞后性和非线性,耦合了多变量时间序列CAR与支持向量机SVM,构建了CAR-SVM地下水埋深预测模型.为了提高模型在冻融期的模拟效果,构建了季节性冻融灌区地下水埋深拟合模型--CAR-SVM(T-TF)模型.模拟结果显示,只考虑冻融期气温的CAR-SVM(T-TF)模型优于考虑全年气温的CAR-SVM(T)模型及不考虑气温的CAR-SVM模型.CAR-SVM(T-TF)模型在全灌区地下水埋深的模拟结果:在验证期模型决定系数R^{2为0.954,冻融期R2为0.973;RMSE均小于0.090 m,模型精度较高.将全灌区得到的3阶CAR-SVM(T-TF)模型结构用于灌区内5个灌域地下水埋深模拟,模型在各灌域均有较好的适用性.}     

干旱寒冷地区冻融期土壤水分和盐分的时空变异分析

在我国西北干旱、寒冷地区,降雨稀少、土壤蒸发强烈、土壤母质含盐、地下水位较高,冻融作用是土壤盐碱化独特的形成机制。利用经典统计分析方法对内蒙古河套灌区1994—2006年度冻融期不同土层(0～200cm)水分、盐分的均值、方差、标准差、峰度、偏度、变异系数等统计特征值进行计算,分析其时间、空间变异特征。     

模拟降雨下前期含水量对冻融坡面产流产沙过程的影响

为了探究不同前期含水量条件下冻融作用对坡面降雨侵蚀的影响,采用室内冻融和人工模拟降雨方法研究了不同含水量条件下冻融坡面与未冻融坡面的降雨侵蚀特征。结果表明:黄土坡面的产流时间随前期含水量增大呈先增大后减小的规律,冻融作用使黄土坡面产流时间滞后,其中含水量为20%的坡面经过冻融作用滞后62.50%,最为明显。在产流过程中,20%含水量的冻融坡面比未冻融坡面产流总量低9.14%存在极显著性差异(P0.01)。在产沙过程中,20%和25%含水量的冻融坡面比未冻融坡面产沙总量减小28%,存在极显著性差异(P0.01);20%和25%含水量的冻融坡面与未冻融坡面的可蚀性相差最明显。综上可以得出含水量为20%时冻融作用对坡面产流时间和产流过程影响最显著;含水量为20%和25%时冻融作用对坡面产沙过程和可蚀性K值影响最显著。含水量为20%时产沙量最小,可蚀性最低,可将20%作为黄土最优含水量。     

冻融交替对复配土壤团粒结构和有机质的交互作用

为了研究冻融交替作用下复配土壤团粒结构和有机质之间的关系,采用室内模拟冻融试验方法,分析冻融周期以及团粒结构含量对复配土壤有机质的影响。结果表明,冻融交替经过1,2,5,10周期时各个粒级团粒结构的分配比例有明显变化,0.5mm的小粒径团粒结构含量增加,1mm的大粒径团粒结构含量减少;冻融循环对复配土壤有机质含量产生极显著影响,1∶1,1∶2,1∶5复配土壤有机质含量均表现为随冻融周期先增加后减少的趋势,2周期时达到峰值,与冻融前相比,分别增加68%,55%,59%;冻融循环与土壤团粒结构的交互作用显著影响复配土壤有机质含量,冻融交替作用下3种比例复配土壤小团粒结构(粒径0.5mm)与有机质呈现出较为明显的正相关关系。因此,利用冻融交替作用对砒砂岩与沙复配土壤的团粒结构形成、有机质的影响以及二者之间的交互作用,进行改良土壤结构,提高土壤有机质含量,使土壤结构和有机质得到持续不断的改善和发展。     

盐溶液浸泡养护固化土的耐久性分析

基于改善固化土养护环境的思路,提出了用硅酸钠、硫酸钠和氢氧化钠的混合溶液以及饱和石灰水养护固化土,以期达到提高固化土的耐久性,延长固化土使用寿命的目的。通过无侧限抗压强度试验、干湿循环试验、冻融循环试验以及扫描电子显微镜试验对两种盐溶液养护进行了对比研究。试验结果表明,硅酸钠、硫酸钠和氢氧化钠的混合溶液养护与饱和石灰水养护均可提高固化土的强度、抗干湿循环以及抗冻融循环的耐久性;硅酸钠、硫酸钠和氢氧化钠的混合溶液养护对强度和耐久性的提高优于饱和石灰水养护;微观结构分析表明,两种溶液养护固化土生成了较多致密的凝胶物质,增加了黏聚力,降低了孔隙率,减少了大孔隙。     

宁夏青铜峡灌区冬灌对冻融期土壤水热盐分布及作物生长影响

[目的] 研究冬灌和冻融条件下土壤水热盐的再分布规律及其对作物生长的影响,为防治土壤盐渍化和保障粮食安全提供科学依据。[方法] 基于宁夏青铜峡灌区2018年10月25日至2020年10月3日试验田实测气象、土壤理化指标和作物生长数据,采用统计分析及可视化方法对冬灌与非冬灌区农田水热盐的运移规律及作物生长情况进行对比分析。[结果] 青铜峡灌区土壤温度变化滞后于气温变化,土壤浅表层温度受气温变化影响更显著。土壤从表面开始逐渐向下冻结,冻结深度随着气温的降低不断加深,消融期土壤冻结层从表层和底部同时进行消融,整个土壤冻融期共历时98 d。农田灌溉后含水率显著增高,冻结期灌溉降低各土层土壤温度0.1~1.1 ℃。冬灌农田不同深度土层土壤温度变化趋势和含水率变化特征与非冬灌区农田基本一致。冬灌后各土层盐分含量均下降,其中0—30 cm土层土壤盐分显著下降,但冻融期后冬灌农田土壤出现返盐现象。冬灌农田相较于非冬灌农田,小麦植株较高,玉米生长发育速度较快,小麦增产20.64%,玉米增产4.20%。[结论] 青铜峡灌区冬灌明显改变了土壤水热盐的分布规律,可以有效降低土壤盐分,促进作物生长和增产,特别是明显提高小麦产量。     

以冻融法快速纯化高活力基因工程Taq DNA聚合酶

用含有TaqDNA聚合酶基因的pTaq表达质粒转化E.coli DH5α菌株，IPTG诱导表达Taq DNA聚合酶，利用该酶的热稳定性，反复2次－70℃，75℃交替冻融以裂解细胞释放胞浆；以高速离心除去冻融变性的细胞碎片及核酸蛋白的复合物以达到快速纯化Taq DNA聚合酶的目的。PCR扩增反应和SDS－PAGE分析表明所制备的Tap DNA聚合酶的纯度，活力，敏感性，特异性均达到试验要求。该方法具有快速简便的优点。