滇西南不同土地利用方式坡地土壤大孔隙特征及与饱和导水率的关系

【目的】研究滇西南不同土地利用方式坡地土壤大孔隙特征与饱和导水率的变化,为控制滇西南地区坡地水土流失提供参考。【方法】以滇西南6种典型土地利用方式（荒草地、茶地、烤烟地、玉米地、甘蔗地、澳洲坚果地）坡地为研究对象,测定6种坡地不同坡位（坡上、坡下）和土层（0~15,15~30 cm）土壤的基本理化性质、水分穿透曲线、大孔隙特征及饱和导水率,分析不同土地利用方式坡地土壤大孔隙特征与饱和导水率的关系。【结果】（1）滇西南不同土地利用方式坡地土壤基本理化性质存在差异,坡位和土层深度对土壤的基本理化性质有明显影响。（2）滇西南不同土地利用方式坡地的土壤水分出流速率先增加,都在90 s之后基本趋于稳定。6种土地利用方式下0~30 cm土层土壤平均出流速率表现为玉米地＞荒草地＞澳洲坚果地＞茶地＞甘蔗地＞烤烟地。（3）不同土地利用方式坡地土壤大孔隙半径、面积比与平均体积存在明显差异。荒草地、茶地、玉米地、澳洲坚果地土壤大孔隙平均半径随土层深度的增加而减小,而甘蔗地、烤烟地土壤大孔隙平均半径变化则相反。不同土地利用方式坡地土壤大孔隙面积比与平均体积由大到小均表现为玉米地＞荒草地＞澳洲坚果地＞茶地＞甘蔗地＞烤烟地。（4）不同土地利用方式坡地土壤饱和导水率差异显著,其中玉米地和荒草地饱和导水率明显高于其他坡地。（5）相关性分析表明,不同土地利用方式坡地土壤大孔隙密度、平均体积与饱和导水率呈线性正相关关系,平均半径与饱和导水率之间呈指数函数关系。土壤大孔隙平均体积与稳定出流速率之间呈线性正相关关系。【结论】不同土地利用方式坡地表层（0~15 cm）和上坡位土壤大孔隙半径大、联通性好,更有利于土壤的滞水减流。     

耕作方式对表层土壤饱和导水率及紧实度的影响

通过模拟降雨对定西苜蓿-春小麦轮作土壤的饱和导水率和土壤紧实度进行了研究,试验结果表明:苜蓿不翻耕处理(T2)的土壤容重为1.35,显著高于苜蓿-春小麦轮作翻耕处理(T3)的土壤容重1.08;降雨前,各处理间表层土壤饱和导水率差异不显著,但以苜蓿不翻耕处理(T2)的最高,为92.6mm/h;降雨后,苜蓿不翻耕处理(T2)的饱和导水率为55.07mm/h,比苜蓿-春小麦轮作翻耕(T3)处理的几乎高2倍;随着土壤深度的增加,各处理的土壤紧实度逐渐增加,苜蓿地表层土壤的紧实度高于耕地。     

陕北山地苹果园土壤饱和导水率和植物导水率特征

为揭示陕北山地果园水分分布及运移规律,以陕北山地苹果园为研究对象,探究不同生育期土壤饱和导水率(K_s)和植物导水率(K_p)特征,分析土壤理化性质对其的影响。结果表明：①土壤饱和导水率在成熟期最高,为0.86 mm/min;幼果期、着色期和开花期土壤导水率次之,分别为0.77、0.72、0.65 mm/min;果实膨大期土壤饱和导水率最低为0.47 mm/min。②植物导水率在不同生育期表现为开花期>着色期>幼果期>成熟期>果实膨大期,它们的植物导水率分别为8.25×10^-5、6.12×10^-5、4.25×10^-5、3.38×10^-5、 3.34×10^-5 kg/（s·MPa）。③多元逐步回归分析得到K_s与K_p的传递函数,并对其进行检验发现预测值与实测值相差不大,R均在0.9左右,能较为准确地预测K_s与K_p,建立的函数模型状况良好;④通径分析可知有机质含量对土壤饱和导水率和植物导水率都有直接正效应,粉粒含量对土壤饱和导水率有间接正效应。     

非充填复垦土壤饱和导水率预报的岭回归模型

运用统计软件SAS9．0,运用岭回归技术,对非充填复垦土壤的饱和导水率与土壤紧实度、土壤有机质含量、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、容重、水稳性团聚体含量间的关系作了详细研究,并建立了饱和导水率的岭回归预测模型。结果表明,土壤饱和导水率与容重、紧实度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、有机质含量、水稳性团聚体含量之间存在着严重的多重共线性问题,各因子对饱和导水率的作用依次为非毛管孔隙度〉紧实度〉容重〉有机质含量〉毛管孔隙度〉水稳性团聚体含量。该模型对研究充填复垦土壤的饱和导水率具有重要意义。     

南亚热带典型人工林土壤饱和导水率特征及其影响因素研究

【目的】分析南亚热带典型人工林土壤饱和导水率的变化特征及其影响因素,了解水分在土壤中的运动规律,为进一步研究人工林土壤水分运动规律提供基础科学理论支持。【方法】以广西国有高峰林场内的马尾松、杉木、尾巨桉、米老排、红锥等人工林土壤为研究对象,采用恒定水头法测定5种人工林地的土壤饱和导水率,利用相关性分析和灰色关联分析法等数学分析方法,探讨南亚热带人工林土壤饱和导水率的变化特征及其影响因素。【结果】(1)杉木和马尾松2种人工林土壤的平均饱和导水率相对较高,尾巨桉人工林土壤的平均饱和导水率最低。不同人工林土壤饱和导水率随土壤深度均具有先减小后增加的变化规律,且土壤表层(0～10 cm)的饱和导水率均显著高于土壤下层(10～50 cm)。(2)相关性分析结果表明,有机质含量、大于0.2 mm的水稳性团聚体含量、总孔隙度、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、饱和含水量和黏粒含量均与饱和导水率呈正相关关系,土壤密度与饱和导水率呈显著的负相关关系。(3)灰色关联分析结果表明,有机质含量、大于0.2 mm的水稳性团聚体含量、土壤密度、总孔隙度、饱和含水量、非毛管孔隙度和毛管孔隙度是土壤饱和导水率的重要影响因素,...     

土壤因素对根系导水率影响的研究进展

根系导水率研究在SPAC系统水分传输应用中有重要意义。通过对土壤水分、盐分、养分、温度、质地和寄生生物等多种土壤因素影响根系导水率研究现状的论述与分析,对相关研究进行了总结,认为今后在研究多种环境因素对根系导水率影响的同时,还应考虑时间(包括天、月、年等不同时间尺度)对根系导水率的影响;为推动根系导水率研究的发展,还需要对现有的测定手段进行改进和创新,以方便、快捷、准确地测定根系导水率。     

农田土壤饱和导水率与物理性质的尺度关系

研究土壤水力特性的尺度效应,在农业水肥精准管理等方面具有重大意义,采用Pearson相关和多重分形方法分析土壤饱和导水率与物理性质(砂、粉、粘粒、有机碳含量)基于单一尺度和多重尺度上的相关关系。Pearson相关分析表明,在单一尺度上,饱和导水率与土壤机械组成、有机碳含量均呈显著相关;多重分形表明,砂粒和粘粒含量可反映导水率在多重尺度上的空间变异性,而粉粒和有机碳含量在多重尺度上与导水率的相关性降低,这主要是由于尺度的变化,影响它们之间关系的因素亦不同。     

长白山区泥炭地泥炭饱和导水率特征研究

旨在以长白山区泥炭地为研究对象,初步探讨泥炭饱和导水率(K_(sat))的基本特征、影响因素和空间分异性,并对比排水区和自然区泥炭饱和导水率的差异性。结果表明,垂直方向饱和导水率均值在41.00 m/d左右,与其他研究区相比处于中等偏上水平。泥炭的饱和导水率(K_(sat))与容重呈负相关,与孔隙度呈正相关,与最小持水量、饱和含水量、有机质含量呈显著正相关。在表层0～50 cm处,排水区的K_(sat)小于自然区的K_(sat)。自然状态的泥炭地随着深度的增加,导水能力减弱,K_(sat)减小。K_(sat)存在各向异性,63%的样品K_(satH)大于K_(satV),但相差不大,K_(satH)约为K_(satV)的1.07倍,二者相关性极高。     

火电厂烟气脱硫石膏对重度苏打盐化土饱和导水率的影响

以大同盆地重度苏打盐化土为研究对象,采用土柱模拟的方法,研究火电厂烟气脱硫石膏3种用量(15、30、60 t·hm^-2)下土壤饱和导水率的变化规律,分析了脱硫石膏不同施用量和土壤饱和导水率的关系,旨在为大同盆地苏打盐化土改良提供理论支持和借鉴.结果表明:脱硫石膏对3个土层的土壤的饱和导水率均有提高作用,其中表层土壤(0~10 cm)提高的幅度最大,其次是10~20 cm,20~40 cm底层土壤提高幅度最小;脱硫石膏对表层(0~10 cm)土壤的饱和导水率提高速率以及效率最高,随着土层深度的增加,脱硫石膏对土壤饱和导水率的提高速率及效率逐渐降低;脱硫石膏的经济用量应为30 t·hm^-2;重度苏打盐化土饱和导水率与脱硫石膏施用量无显着正相关关系(P>0.05).     

保水剂对土壤的物理性质与水分入渗的动态影响

保水剂在农业上的应用对于缓解干旱具有重要的意义,但其应用后会发生降解而最终失去保水作用,因此了解其在降解过程中引起的土壤物理性质的动态变化及水分运动的机理,是其能否正确应用的关键,本试验以保水剂在农业应用中的典型用量为基础,研究了保水剂对土壤的物理性质动态影响及一维土壤水分。结果表明,保水剂施入土壤后其性能不断衰减是导致土壤物理性质不断变化的最根本原因;土壤中施用保水剂后土壤的质量饱和含水率明显增加,饱和导水率降低,但随着保水剂性能的逐渐衰减,饱和含水率呈现下降趋势,饱和导水率呈现上升趋势;施入保水剂后土壤的扩散率是一个曲面,并且随着保水剂自身性能的衰减,呈现逐渐扩展的趋势;施用保水剂后土壤入渗的湿润锋前进速度下降,这主要是由于施用保水剂土壤的饱和含水量增加和保水剂膨胀堵塞土壤孔隙造成的;通过对施用保水剂土壤的扩散率和导水率的分时段研究,最终建立施用保水剂土壤的一维水分运动方程,试验证明其可行,且精度在允许的范围内。     

黄土高原风蚀水蚀交错区农田生物结皮对土壤渗透性的影响

为了明确黄土高原风蚀水蚀交错区农田生物结皮的分布状况及其对土壤渗透性的影响,本文以该区农田（春玉米）土壤自然发育的生物结皮为对象,通过野外调查,探索了该区农田生物结皮盖度及组成。并在此基础上,以裸土为对照,采用环刀法和双环法测定了土壤水分入渗参数,研究了农田藻结皮及藓结皮对土壤渗透性的影响。结果表明：风蚀水蚀交错区水浇地和旱地中均有生物结皮分布,平均盖度为42.11%,其中藻结皮盖度为33.74%,藓结皮盖度为8.37%。生物结皮显著降低了农田土壤饱和导水率,与裸土相比,藓结皮和藻结皮覆盖下土壤0~5 cm土层土壤饱和导水率分别降低55.14%和23.54%;藓结皮使土壤的稳定入渗速率、平均入渗速率及累积入渗量分别显著降低了51.11%、47.71%和46.50%,藻结皮使土壤的稳定入渗速率、平均入渗速率及累积入渗量分别降低了 25.56%、21.10%和 20.91%,但与裸土差异不显著。藓结皮的形成能够降低农田土壤砂粒含量,提高土壤黏粒含量,进而降低农田土壤渗透性。综上,生物结皮的形成导致了农田土壤渗透性的降低,这可能会进一步影响农作物对土壤水分的有效利用。     

Calculation of soil electrical conductivity using a genetic algorithm

The aim of this paper is to present an optimization methodology based on a genetic algorithm to obtain the soil electrical conductivity and its respective thicknesses. The method uses an experimental conductivity curve generated from the measurements made in the soil. This experimental curve is compared with a theoretical electrical conductivity curve produced by a genetic algorithm. The theoretical curve is based on Sunde’s algorithm and is exactly the inverse process of soil horizontal stratification into multi layers. The comparison between the two curves provides the error produced by the soil stratification process. Using the obtained values of electrical conductivity, the method intends to estimate characteristics such as water content, texture and salinity of the subsoil layers.     

基于工业CT扫描研究喀斯特地区土壤大孔隙结构特征

以云南省建水县喀斯特地区的天然次生林、人工云南松纯林、灌木及天然草本共4种植被类型为研究对象,利用拓扑原理及工业CT扫描技术,识别研究区4种植被类型条件下的土壤大孔隙网络结构,并结合VG Studio MAX软件,定量分析大孔隙的弯曲度、扭曲度、趋向性等特征。结果表明：4种植被类型的土壤持水量依次为天然草地>灌木>天然次生林>人工云南松纯林,土壤毛管孔隙度依次为灌木>草地>人工云南松纯林>天然次生林,天然草地无深层根系但破碎程度高,人工林20～30 cm深的土壤破碎程度更低,且人工林的累积扭曲度接近天然次生林和天然草地的1.30倍,因此人工恢复后的土壤结构复杂,可有效延长土壤水分的滞留时间。坡下大孔隙在有、无根系的条件下,均具有明显的偏向性,且不对称。4种植被类型的大孔隙偏向性依次为天然次生林>人工云南松纯林>灌木>天然草地。     

黄土高原生物结皮覆盖对土壤积水入渗特征的影响及其模型模拟

【目的】探讨生物结皮层覆盖后对土壤水分入渗特征的影响。【方法】于2018年7-8月,以位于陕北黄土高原神木市六道沟小流域的生物结皮覆盖的黄绵土和风沙土为研究对象,以相邻的无结皮黄绵土和风沙土为对照(距离在10 m以内),采用双环法和土柱法分别对其水分入渗特征进行测定,计算饱和导水率(K_s)、土壤水分入渗速率及土壤水分入渗参数(稳定入渗速率、平均入渗速率和累积入渗量),并采用Philip模型、Kostiakov模型和Horton模型对水分入渗过程进行模拟。【结果】(1)无论是黄绵土还是风沙土,生物结皮均能降低不同土层土壤的K_s,且生物结皮对黄绵土的影响高于风沙土。在0～20 cm土层,与无结皮对照相比,生物结皮覆盖的黄绵土和风沙土上K_s平均分别下降了42.1%和25.6%。(2)基于双环法和土柱法的测定结果显示,在积水入渗条件下,生物结皮覆盖黄绵土的稳定入渗速率(0.29～0.55 mm/min)、平均入渗速率(0.57～0.58 mm/min)和累积入渗量(3.63～3.69 cm)与无结皮黄绵土相比分别减少了27.5%～45.0%,32.6%～58.4%和31.8%～61.0%;生物结皮覆盖风沙土的稳定入渗速率(3.30～4.13 mm/min)、平均入渗速率(3.06～4.25 mm/min)和累积入渗量(19.22～26.76 cm)与无结皮风沙土相比分别减少了2.4%～11.3%,1.6%～27.8%和5.5%～26.3%,且基于双环法测定的土壤水分入渗参数整体上略高于土柱法。相对黄绵土,生物结皮对风沙土水分入渗参数的影响较小。(3)不同模型的模拟结果表明,Horton模型对生物结皮覆盖土壤水分入渗过程的拟合效果整体优于Philip模型和Kostiakov模型。【结论】生物结皮层的覆盖降低了0～20 cm土层的渗透性,土壤水分入渗过程可以使用Horton模型进行拟合。     

关中农田土壤剖面的主要物理性状研究

为了探明现代长期集约化生产和耕作管理模式下土壤物理状态的变化特征,对关中地区农田0～60 cm剖面范围内的土壤物理特性进行了研究。结果显示：(1) 土壤剖面容重呈现先增大后减小的变化趋势,表层0～10 cm土壤容重最小,为1.34 g·cm^-3,20～40 cm土层容重高达1.67 g·cm^-3,达到了制约根系延伸的极限容重;(2) 土壤紧实度随着剖面深度增加逐渐增大,0～15 cm、15～25 cm、25～45 cm土层范围内的平均值分别为482 kPa、1 647 kPa、2 268 kPa;(3) 土壤饱和导水率随着土层深度增加而逐渐减小,其中0～10 cm土层的饱和导水率最高,平均为0.968 mm·min^-1,且各土层之间的差异达到显著水平。研究表明只有0～10 cm土层土壤结构性较好,而10 cm以下土壤的物理状态具有明显的退化趋势,制约着作物根系的延伸、气体交换和水分的入渗,应予以足够的重视。     

不同沙土配比根系层导水特性研究

采用定水头法研究了不同沙土配比根系层的渗透特性,探讨沙土组成比例对土壤渗透特性的影响规律,并结合运动场草坪根系层饱和导水率推荐标准及处理间的差异显著性,对各处理土壤的渗透性进行综合分析。结果表明:随着含沙量增加,无论是原状土还是压实的扰动土,土壤饱和导水率均增加,增加趋势先缓后快,m(沙)∶m(土)=7∶3时(沙粒含量80%)增幅明显,与沙粒含量拟合均呈显著的指数函数关系;土壤稳定入渗率在草坪成坪前和成坪2个月后的变化趋势与室内测定饱和导水率基本一致,呈极显著的线性关系;按照处理间导水率的差异显著性,11个处理的饱和导水率基本可分为3类,即m(沙)∶m(土)3∶7(沙粒含量60%)、m(沙)∶m(土)为3∶7～7∶3(沙粒含量60%～80%)、m(沙)∶m(土)7∶3(沙粒含量80%)。      

局部水分胁迫对玉米根系导水率的影响

【目的】研究局部水分胁迫对玉米根系导水率的影响,为局部灌溉在农业生产中的利用提供理论依据。【方法】采用分根法对奥玉3007玉米进行水培试验,设4个水分胁迫处理(渗透势分别为0(CK),-0.2,-0.4,-0.6MPa),在所有根系经受6d水分胁迫后,对一侧根系恢复正常水分供应,对另一侧根系持续进行水分胁迫,用压力室法测定处理0,6,12,24,72,120,168,216h后两侧根系的导水率。【结果】水分胁迫越严重,玉米的根系导水率越低。经受水分胁迫后再恢复正常水分供应的玉米根系导水率12h后出现了明显的增长,且始终明显大于持续水分胁迫处理。经水分胁迫再恢复正常水分供应的玉米根系导水率的增幅,与水分胁迫强度呈负相关,与恢复水分供应时间呈正相关。【结论】轻度水分胁迫处理后对局部根系恢复正常水分供应,可明显刺激根系产生水分传导的补偿效应,且这种补偿效应的大小与水分胁迫强度呈负相关。     

土壤电导率对土壤含盐量及施肥浓度的响应试验研究

为探索土壤含盐量及施肥量对土壤溶液养分供给的影响,以土壤电导率为研究对象,通过设置3种土壤含盐量、4种设计含水率和4种浓度K₂SO₄溶液共48种工况下土柱试验(S1~S48),采用5TE传感器连续观测土壤含水量和电导率,分析土壤含盐量、施肥浓度对不同含水率时土壤电导率的影响。结果表明:土壤含盐量较高时,高盐度会影响介电常数ε和含水率θ的关系,造成5TE测得含水率偏高;定义盐度指数为土壤电导率σ_b随体积含水率θ的变化率,可通过盐度指数X′_s修正含水率θ,修正后含水率的精度可达±2%;当土壤被电导率为0 mS/cm的溶液润湿时(未施肥),初始盐度指数X′_si并不为零,这说明土壤自身会溶解出来一部分养分,且当土壤养分充足时,不可忽略土壤自身本底值对电导率的贡献。因此,在施肥过程中,应充分考虑土壤的含盐量差异,进行合理施肥,避免因盲目施肥造成土壤养分利用率低下以及肥料的浪费。