晋西黄土区土壤水分有效性研究

在不同林地土壤水分特征曲线测定的基础上,进行土壤水分有效性的分级。通过分析不同林分的持水、供水能力,并结合生长季中土壤水分的测定,确定了不同林地土壤水分有效性水平。研究结果表明:不同立地条件下的各层土壤水分特征曲线几乎重合、形状基本相似,无显著差异;天然次生林地土壤持水能力最高,其余依次为油松×刺槐、侧柏×刺槐、侧柏、油松、灌草地、刺槐;土壤的供水能力侧柏×刺槐>次生林>刺槐>油松>侧柏>油松×刺槐>灌草地,同一立地条件下底层土>表层土;在7~10月期间,样地各土层均处于有效水范围内,0~80cm土层平均有效水储量为24.27~70.47 mm。     

土壤保墒性能与土壤水分有效性综述

土壤保墒性能与土壤水分有效性多年来一直是土壤物理学领域中最为活跃的研究课题之一,也是半干旱地区农业研究中迫切需要解决的问题.土壤水分是植物需水的主要来源,其保蓄和储存在一定程度上决定于土壤的保墒性能.而植物从土壤中吸水的容易程度决定于土壤水分有效性.随着SPAC理论的发展,土壤与植物水分关系的概念已发生了根本变化;本文拟将土壤保墒性能与土壤水分有效性研究进展做一综述.     

晋西黄土区土壤水分有效性分析的克立格法

以山西吉县蔡家川小流域土壤水分有效性分级为基础，通过对291个土壤水分监测点在旱季的土壤水分监测（TDR土壤水分测定法），以变异函数为主要工具，以普通克里格法和指示克立格法为基本方法，研究土壤水分空间分布及土壤水分有效性水平在空间上的概率分布。研究结果表明：试验区土壤有效水和无效水的分界为13．46％（0～30cm）、12．48％（30～60cm），速效水和迟效水的分界为15．20％（0～30cm）、14．20％（30～60cm）；通过克立格插值估计整个研究区坡面0～30cm、30～60cm土壤水分平均值为10．94％、11．88％，处于土壤无效水含量范围内的面积占总面积的75．7％、55．7％；土壤水分有效性的概率分布与坡向关系密切，土壤有效水的概率自东北向西南递减。30～60cm土层出现有效水区域及相对应的概率远大于0～30cm土层。     

基于RAGA的PPE模型在小流域土地适宜性评价中的应用

将高维降维技术—投影寻踪评价模型 (PPE)应用于水土保持学科领域 ,利用改进的加速遗传算法 (RAGA)优化投影方向 ,将多维数据指标转换为低维子空间 ,通过寻求最优投影方向及投影函数值来对克山县东大沟小流域进行土地适宜性评价 ,为水土保持小流域规划中土地适宜性评价提供了一条新的思路与方法     

区域农业生态环境质量综合评价投影寻踪模型研究

研究建立了区域农业生态环境质量综合评价的投影寻踪模型,利用该模型可将反映区域农业生态环境质量的多个指标转换为反映各指标综合信息的投影特征值,并根据投影特征值的大小对区域农业生态环境质量进行客观评价,方法可靠,结果合理,操作简便且易于生产应用。     

基于属性识别模型的退耕地土壤水分综合评价

运用基于熵权的属性识别模型,对延河流域不同退耕年限土壤水分进行综合评价.结果表明:从不同退耕年限土壤水分的变异趋势来看,受耕作和施肥影响,退耕初期,土壤水分含量相对较高,随着退耕年限的延长,土壤水分总体呈下降趋势,表层的土壤水分比深层的土壤水分更快地损失了,土壤水分变异系数随着土层深度的增加呈减小趋势;随着退耕年限的增加,各土层土壤水分指标权重变化程度有很大差别,变异程度相当的土层之间土壤水分权重大小会随着退耕年限的变化发生反转.不同退耕年限土壤水分属性测度值均未达到速效水平,大部分处于难效水平.说明研究区土壤水分贫乏,有必要提高该地区的土壤水分水平.属性识别模型评价方法在很大程度上减小了主观因素的影响,评价结果直观实用,能为土壤水分综合评价提供有力的技术支撑.     

应用^15N示踪技术土壤水分对氮素有效性的影响

在有防雨设施的试验田里,设置不同的土壤水分处理,应用＾１５Ｎ示踪技术研究土壤水分对氮素有效性的影响。试验结果表明：冬小麦对肥料氮素的利用率随土壤水分提高而提高;土壤供应的有效性氮素（Ａ值）在土壤水分由田间持水量的５０％提高到６０％时出现“跃迁”,土壤水分超过田间持水量的６０％以后,Ａ值差异不显著,表明土壤氮素有效性对土壤水分存在一个阈值反映。节水、节肥高效的土壤水分下限应控制在土壤田间持水量的６０     

基于投影寻踪模型的河南省耕地生态安全评价

耕地生态安全关系到粮食供给、社会稳定和经济社会可持续发展,对河南省2006—2015年的耕地生态安全状况从时空角度进行了分析评价,为指导区域耕地合理、可持续利用提供科学依据。运用PSR模型构建了耕地生态安全评价指标体系,运用准确度较高的投影寻踪模型进行了评价指数的测算。结果表明:（1）人均耕地面积、单位耕地面积化肥负荷、第一产业占GDP比重、耕地垦殖率、城镇化水平已经成为影响河南省耕地生态安全状况的主要因素;（2）研究期间,河南省耕地生态安全综合评价值从0.893 7增加至0.941 9,呈现出“快速上升—缓慢下降—波动上升”的阶段性发展态势;（3）根据耕地生态安全综合评价值的变化规律,将18个评价单元从时间维上分为快速上升区、慢速上升区和基本稳定区3种类型,在空间维上分为安全级别、良好级别、敏感级别、风险级别、危险级别5种划分类型;（4）2006—2015年,除了郑州,其他17个省辖市耕地生态安全综合评价值均呈上升态势,城镇化水平、人口密度、人均耕地面积、第一产业占GDP比重是影响郑州耕地生态安全的主要因素。     

基于根系加权土壤水分有效性的冬小麦水分生产函数

为了准确评估作物水分亏缺程度及其敏感性动态对作物产量的影响,该研究结合基于根系加权土壤水分有效性的植物水分亏缺指数（Plant Water Deficit Index,PWDI）与基于归一化热单元指数的S型累积水分敏感指数,建立了3种不同形式的作物水分生产函数（Crop Water Production Function,CWPF）,即Blank加法模型（PWDI-B）、Jensen（PWDI-J）和Rao（PWDI-R）乘法模型。通过2 a冬小麦栽培田间蒸渗仪试验（北京昌平）和1 a冬小麦栽培田间滴灌试验（山东黄河三角洲）,优化了土壤水分胁迫修正系数中参数,进而对PWDI估算精度及CWPF产量估算效果进行检验与评价。结果表明：蒸渗仪试验基于根系加权估算的PWDI与实测值吻合良好,决定系数R2为0.78,标准化均方根误差（Normalized Root Mean Squared Error,NRMSE）为0.16;滴灌试验PWDI均值与作物株高（r=?0.95）、生物量及产量（r≤?0.79）均具有较好的相关性,表明根系加权PWDI能较准确地反映不同试验条件下冬小麦的水分亏缺程度及其对作物生长的影响;此外,无论是蒸渗仪试验还是滴灌试验,所建的3个CWPF对冬小麦产量的估算精度均在可接受范围内（R2≥0.78,NRMSE≤0.11）,且PWDI-R估算精度依次高于PWDI-J、PWDI-B、以及线性回归模型（即PWDI均值与产量的线性拟合模型）。因此,根系加权PWDI与S型水分敏感指数累积函数融合可用于合理构建冬小麦水分生产函数,其中PWDI-R乘法模型可优先推荐用于研究区冬小麦产量估算和灌溉制度优化,从而为当地冬小麦田间水分管理提供理论依据。     

基于改进投影寻踪法的水土保持综合效益评价

针对水土保持综合治理效益分析评价中存在的不确定性以及各相关因素的联系与制约,研究提出了应用改进投影寻踪法进行水土保持综合效益评价的新方法。详细论述了建立改进投影寻踪评价模型的方法步骤,并应用模型具体分析评价了大沙河、叆河、鸭绿江支流、大洋河、黄海支流等5条流域的水土保持效益。实例应用分析表明,该方法模型简单可行,结果可靠,具有较强的适用性。     

应用基于加速基因的算法的真实代码的目标追踪评估模型对三江平原水田质量变化进行评价

A new technique of dimension reduction named projection pursuit is applied to model and evaluate wetland soil quality variations in the Sanjiang Plain, Helongjiang Province, China. By adopting the im-proved real-coded accelerating genetic algorithm (RAGA), the projection direction is optimiT~d and multi-dimensional indexes are converted into low-dimensional space. Classification of wetland soils and evaluation of wetland soil quality variations are realized by pursuing optimum projection direction and projection func-tion value. Therefore, by adopting this new method, any poesible human interference can be avoided and sound results can be achieved in researching quality changes and classitlcation of wetland soils.     

体积置换法测量土石混合物组分含量

土石混合物组分含量测量在农业生产、建筑施工及水利工程等方面都有重要的意义。该文根据体积置换原理测量土石混合物比例、土壤含水率、容重、孔隙度/孔隙比等一系列土壤物理参数。给出了测量原理、设备、试验方法与过程。采用陕西杨凌的黏黄土、吉林黑土以及粒径为5~10 mm的石砾,预制不同体积含水率(10%、15%、20%)、石砾体积比例(10%、15%、20%)和土壤颗粒体积比例(40%、45%、50%)的土样。首先采用体积置换法测得土样中石砾、土壤颗粒和土壤水的总体积,随后取出土样中的石砾,用体积置换法测得石砾体积,进而得到土壤颗粒和土壤水的体积,并据此得到土壤含水率、土壤容重、土中气体含量、土壤孔隙度和孔隙比。用烘干法测量得到土壤容重和含水率,将2种方法测得的结果对比分析表明,使用体积置换法测得的土壤含水率比烘干法测量的结果大,相对误差在5%左右,测量的土壤容重偏小约1%,土壤气体含量的测量相对误差约为2%。测量土壤孔隙度的相对误差约为1%,土壤孔隙比的测量误差为1%~1.5%。表明体积置换法可以较为准确地测量土石混合物中各组分的相对含量,具有操作便捷、测量精度高、有普遍适用性等优点,可以为相关研究和测量提供参考。     

墒情监测取样方法的研究

该文对北京通州区辖800多km²范围内3 022点的土壤墒情测量数据进行了统计分析，验证了土壤墒情符合对数正态分布，给出了计算类似区域合理取样数目时的估值方法，目的是以合理的取样数目和适合的取样方法指导区域性墒情（旱情）监测站点的建设。同样，以北京昌平一个农场的墒情分布，给出了计算类似地块合理取样数目时的估值方法，以此来指导节水灌溉。     

大田地下滴灌土壤水分分布均匀度评价方法

灌水均匀度是评价灌水质量的重要指标,灌水后的土壤水分分布均匀度是灌水均匀与否的最终体现。选择最佳的土壤水分取样点数是进行经济、准确评价灌水后土壤水分分布均匀度的基础。在新疆地下滴灌棉田中,灌水后2 d（土壤水分相对稳定）进行取样,实测田间土壤水分分布,抽样分析了样本数与土壤水分分布特征及均匀度之间的关系。结果表明,随样本数的增加,对应的土壤水分布均匀系数（克里斯琴森均匀系数Cu）的变幅缩小,并向其均值集中。从样本数量上分析,样本数在15到60之间,其Cu的均值变化并不明显;在试验条件下,进行大田土壤水分监测评价时,均匀分布的取样点个数应不少于24个。Cu和配水均匀度（Du）之间存在较好的相关性,但用实测结果得出的系数与相关手册的推荐值之间存在一定的偏差,互算时需加以考虑。采用均匀25点取样,对大田棉花地下滴灌的土壤水分分布状况进行了评价。结果表明,地下滴灌条件下,毛管附近的土层土壤含水率变幅最大;与上、下土层相比,灌水前毛管附近（20～40 cm）处的土壤水分均匀度较低,灌水后其均匀度大幅提高。     

不同供水条件下土壤水分与烤烟蒸腾耗水的关系

采用旱棚人工控水试验,研究了不同供水条件下烤烟的生理需水规律及蒸腾耗水与土壤水分的关系。结果表明,在充分供水条件下,烤烟全生育期蒸腾耗水量的变化呈单峰曲线,以旺长期蒸腾耗水量最大,成熟期次之,伸根期最小,各时期蒸腾耗水模系数分别为45.23%,34.8％和19.97％。烤烟的蒸腾耗水量与土壤供水量成正比,各生育期供水不足均影响烟株的蒸腾耗水,尤其以旺长期干旱的影响最大。根据本试验结果,计算出了不同供水条件下烤烟蒸腾耗水的土壤水分胁迫系数,建立了非充分供水条件下土壤水分胁迫系数的订正函数和烤烟实际蒸腾耗水的时间－水分函数模型。     

基于投影寻踪的土壤养分综合评价及影响因素研究

客观、精准研究土壤综合养分及影响因素,可为农作物科学施肥提供参考依据。以陕西省旬邑县苹果种植区为研究区,选取有机质、碱解氮、速效钾和有效磷为评价指标,将投影寻踪综合评价法运用到土壤养分评价中,根据最佳投影方向,计算土壤养分综合投影指数(comprehensive projection index, CPI),并依据经验等级对应投影值,从而评价土壤养分等级,基于普通克里格和GIS绘制土壤养分综合指数等级分布图,并利用随机森林的importance()函数分析影响因素对养分含量的重要性。结果表明:研究区CPI的变幅为0.653～1.516,平均值1.022,变异系数为14.746%,呈中等程度变异,同时CPI属于Ⅲ级和Ⅳ级;基于80%训练集和20%验证集的精度交叉验证,球面函数为最优理论模型;土壤综合养分的总体空间分布格局:除土桥、职田和湫坡头镇东部的养分等级高,土壤养分等级从西部向东部递减,从高到低的面积比例为:14.415︰28.522︰35.450︰20.115︰1.498,土壤综合养分属于中等及偏下水平,且主要分布在东部;高程、气温和坡度等因子是影响区域土壤养分的主导因子,且每项影...     

烟草栽培中土壤适宜含水率及施肥模型

该研究以提供优质烟叶生产的量化施肥模型,防止化肥的过量使用从而造成的环境污染及烟叶品质下降为目的,通过盆栽试验建立了氮磷钾肥及水分这4因子与产值的关系模型,对各因子之间的交互作用进行了分析,对模型进行了优化,并对供试土壤基础肥力的贡献率进行了计算,以此为基础建立了氮磷钾的施肥模型,并对所建模型进行了大田试验的验证。结果表明,盆栽试验适宜的施氮量为每株4.85～5.45 g纯氮,施磷量为P2O5每株7.68～8.64 g,施钾量为K2O每株16.17～17.95 g,土壤相对含水率为75.8%～80.5%。施肥模型推荐的氮磷钾肥施用量分别为39.30～44.16 kg/hm²,64.30～72.34 kg/hm²,232.77～258.41 kg/hm²,与大田试验的最佳施肥量纯氮（42.86±7.49）kg/hm²,P2O5为（65.09± 12.58）kg/hm²,K2O为（242.68±8.69）kg/hm²的结果大致相同。     

五花山水库主体工程设计水土保持评价

 工程设计的水土保持评价是编制水土保持方案的基础,其目的是从水土保持角度进一步论证工程选址、布局和施工组织设计是否合理,掌握工程建设可能造成的水土流失危害和对生态环境破坏程度,为项目水土流失防治科学布局提供依据。根据五花山水库工程的特征从下列5个方面进行评价:1)论证推荐方案的可行性、工程布局的合理性;2)论证取料场、堆料场选址的合理性;3)论证土石方利用的合理性,计算工程竣工后弃土弃渣量,提出排渣计划;4)对施工时序进行分析,掌握可能产生水土流失的区位、时段和施工环节,论证主体工程布设的措施是否能全面控制水土流失;5)评价主体工程设计中水土保持项目是否符合水土保持工程设计规范要求。     

PROSAIL模型和水云模型耦合反演农田土壤水分

土壤水分的实时、动态监测对农业生产及作物估产有着非常重要的意义。该文提出一种光学和雷达遥感半经验耦合模型,该模型通过引入植被覆盖度将作物覆盖下的散射贡献与裸露地表的直接散射贡献区分开,结合水云模型和PROSAIL模型对农田区域土壤水分进行反演研究。结果表明：该耦合模型模拟得到的后向散射系数与实测值之间具有较好的线性关系,在HH和VV极化下决定系数R2分别为0.792和0.723,RMSE分别为0.600和0.837 dB。同时该模型对农田区域土壤水分的反演精度也较高,其R2为0.809,RMSE为0.043 cm3/cm3。因此该模型可以有效分离农田作物及裸露土壤对雷达信号的影响,准确建立地表直接后向散射贡献与土壤水分的关系,为大面积复杂地表类型覆盖区域的土壤水分反演提供研究思路和理论支持。     

施肥水平对冬小麦田土壤水分影响的模拟

在模拟精度验证基础上,应用WinEPIC模型模拟研究了黄土高原长武早塬地1957～2001年期间不同肥力水平下连作冬小麦田的土壤干燥化效应.结果表明:4种肥力处理下连作冬小麦逐月土壤有效含水量均呈现波动性降低趋势,平均每年分别减少8.6、8.6、11.1和13.7 mm,无肥和低肥与中肥和高肥处理间土壤有效含水量差异十分显著,但无肥和低肥处理间无明显差异;在模拟初期出现了土壤湿度逐年降低、土壤干层逐年加厚的干燥化过程,在连作第5～8年以后均出现了稳定的土壤干层,无肥和低肥处理土壤干层均分布于2～3 m土层,中肥和高肥肥处理分别分布于2～4 m和2～5 m土层,随肥力和作物产量水平的提高,土壤干层厚度增厚;4种肥力处理麦田生产年度耗水量接近且呈现波动性缓慢降低趋势,但前1～4年中肥和高肥处理麦田共计较无肥处理麦田多耗水91和203 mm,长武旱塬地麦田土壤水分承载力为1.422～2.405 t/hm2,相应的肥力水平为N45～90 kg/hm2和P 15～30 kg/hm2.