季节性冻融期灌水对土壤温度与冻融特性的影响

通过季节性冻融期裸地、地膜覆膜地和秸秆覆盖地的田间系列灌水试验,研究了冻融期不同阶段灌水对土壤温度及冻融特性的影响.试验表明:不论何种地表条件,入冬后冻结期较早的灌水地块耕作层土壤温度在整个冻融期处于较低值.消融期,灌水对裸地和地膜覆盖地耕作层土壤温度的影响较小,灌水加速了地表冻层的融化;秸秆覆盖地灌水后土壤温度较低且变幅较小,秸秆覆盖不利于土壤的消融解冻.5 cm土壤累积负温快速增加阶段灌水对于降低土壤最大冻结深度影响非常明显.     

北疆地表覆盖对耕作层土壤冻融期温度影响的试验研究

为了揭示北疆季节性冻融期不同地表覆盖对土壤温度时空变异的影响,采用测坑试验方法,分析裸地对照和秸秆覆盖、活性炭覆盖、地膜覆盖3种不同地表覆盖下冻融期土壤温度变化规律,结果表明:气温对10cm土层温度影响较大,随土壤深度增加,气温的影响力呈递减趋势;在季节性冻融期,地膜覆盖、活性炭覆盖和秸秆覆盖相比裸地均有增温效应,但是秸秆覆盖和活性炭覆盖的增温效应大于地膜覆盖,且10~40cm土层土壤温度变幅远小于地膜覆盖和裸地,对调节耕作层土壤温度具有良好效果。研究结果对调节季节性冻土土壤温度变化,指导春播具有重要意义。     

不同地表条件下季节性冻融土壤入渗能力的预报模型研究

基于田闻入渗试验,以数理统计理论为基础,对5种不同地表条件下季节性冻融土壤入渗能力预报模型进行了探索研究.研究表明,不同地表条件下,不同影响因子对不同地表条件地块土壤入渗能力的影响显著性有所差异,0～10 cm土层土壤含水率对入渗能力的影响是最显著的;其次为5 cm土层深度处土壤温度,裸地土壤温度对入渗能力的影响不显著;冬小麦地和人工草地土壤入渗能力受气温的影响较显著,休闲裸地和玉米秸秆覆盖地次之,地膜覆盖地土壤入渗能力受气温的影响不显著.建立的0～10 cm土层土壤含水率、5 cm土层深度处土壤温度和气温三因子线性模型具有一定可行性,避免了考虑因素单一的缺点.     

季节性冻融期不同地表覆盖对土壤温度时空变化的影响

为了揭示季节性冻融期地表覆盖对土壤温度时空变化的影响,分别设置了裸地(LD)、秸秆覆盖(JG)和地膜覆盖(DM)3种处理,运用数理统计学法和灰色关联度法对冻融过程不同深度的土壤温度随时间的变化进行了统计分析。结果表明:地膜覆盖对土层具有显著的增温效应;秸秆覆盖对土壤温度的影响在不同的冻融阶段有所差异:冻结阶段,秸秆覆盖减少了土壤热量的散失,对土层具有增温作用;融化阶段,秸秆覆盖减弱了地气间的热交换,抑制了土层温度的增加。地膜和秸秆覆盖可以平抑土壤剖面地温的变幅。在整个冻融期,两种覆盖处理均对地温产生影响,0~20 cm对地温的影响较大,20~90 cm地温随土壤深度的加深,土壤温度的波动幅度逐渐减小。研究成果对于季节性冻土区地表覆盖措施的选取提供依据。     

地表覆砂对季节性冻融土壤蒸发影响的试验研究

地表土壤的无效蒸发加剧了干旱半干旱地区农业用水短缺,为了揭示季节性冻融期地表覆砂对土壤蒸发的影响,进行了地表无覆盖(LD)、覆盖厚度均为1 cm覆砂粒径为0.5～1.5 mm(XS)和1.5～2 mm(CS) 3种地表处理条件下的大田土壤蒸发量、土壤温度和土壤含水率跟踪监测试验。结果表明:冻融期地表土壤覆砂可有效改变土壤蒸发的日变化幅度,不稳定冻结阶段覆砂处理抑制蒸发效果不明显,稳定冻结阶段地表覆砂可有效抑制土壤蒸发,消融解冻阶段地表覆砂加剧了表层土壤水分蒸发;冻融期LD、XS和CS累积土壤蒸发量分别为29.87、34.32和33.43mm,土壤累积蒸发量随时间较好地符合幂函数关系。研究成果可为冻融期制定科学合理的保墒措施和有效抑制土壤蒸发提供依据。     

冻融期不同地表覆盖模式对土壤水分的影响

为了探究不同地表覆盖模式下对冻融期土壤水分的影响,分别设置裸地、地膜覆盖和秸秆覆盖3种地表处理,对比分析3种地表处理下土壤水分动态变化特征。结果表明:随冻融期进程土壤水分呈现先减小后增加的趋势,浅层土壤水分受外界环境影响变化幅度高于深层。地表覆盖改变土壤外部环境,阻碍土壤水分与外界大气环境的能量交换,三个处理含水率变幅表现为裸地秸秆覆盖地膜覆盖。同时土壤水分变异系数浅层高于深层,浅层含水率变异性呈中等变异性,深层土壤含水率变异性呈中等变异性或弱变异性。     

季节性冻融期灌溉水量对土壤温度时空变化的影响

以位于山西省晋中盆地的农科院试验田为基地,运用灰色关联度和spss软件对2013-2014年季节性冻融期不同灌水量下土壤温度的时空变化规律进行了统计分析。结果表明:灌水量对土壤的冻融过程存在一定影响,有明显的增温效应,但在不同的冻融阶段有所差异:缓慢冻结阶段,灌水量高的地块土壤降温速度慢;快速冻结和拟稳定冻结阶段,20~50cm范围内土壤温度随着灌水量的增加而增加,呈现显著的正相关性;融化阶段中后期,不同灌水定额下土壤温度随时间线性增加,增温速率几乎相同。同一冻融阶段剖面地温随深度的变化规律为:土壤温度在10cm内出现极小值,当土壤深度大于30cm时,土壤温度与深度的线性相关性随着灌水量的增加而增加,同一时间剖面地温的增减速率随灌水量的增加而减少。     

秋耕对季节性冻融土壤水热盐运移规律的影响

为了探明秋耕处理模式对北疆季节性冻融土壤水热盐运移规律的影响,对比分析了翻耕(FG)、免耕(MG)、垄沟(LG)、翻耕秸秆覆盖(FJ)、翻耕活性炭覆盖(FH)5种秋耕处理下土壤温度、含水率和电导率时空变化规律的差异.结果表明:不同秋耕处理改变了土壤的冻结、融化过程,维持冻融期土壤温度序列稳定的能力FJ>FH>LG>MG>FG.冻融期前后,FJ、FH和LG处理明显增加了耕作层0～60 cm土层的含水率,同时土壤电导率也明显下降,蓄水能力FJ>FH>LG,抑盐能力FH>FJ>LG.冻结过程使各处理对土壤水热盐运移的影响趋于一致,土壤温度、含水率、电导率之间均呈显著或极显著的线性相关关系;融化期间,FJ和FH处理土壤温度、含水率、电导率相互之间均呈显著或极显著的正相关关系,而FG、MG和LG处理3者间无明显的线性关系.研究结果证明了通过秋耕处理调控冻融期土壤墒情的可行性.     

不同积雪覆盖条件下冻融土壤水分运动规律研究

积雪覆盖作为中国北方高寒黑土区土壤冻融期最普遍的上边界条件,直接影响土壤水分分布、迁移过程及土壤温度、冻结深度、冻结速率等。通过野外试验,对哈尔滨地区的季节性冻融黑土在裸地、自然积雪、压实积雪、加厚积雪4种不同覆盖条件下的土壤水分迁移规律进行动态观测。从时间、空间角度分析土壤含水率变化,结果表明:积雪厚度和密度都可以很大程度上影响积雪对土壤的保护作用,在仅考虑积雪自身沉降造成密度增大的情况下,积雪厚度越大保护效果越好,土壤含水率对气温变化的响应及土壤解冻时间依次延后,延后程度随土壤深度增加而增大;当人为改变积雪密度时,相较于单纯增加积雪厚度,密度大的积雪可以更好地保护土壤,使气温对土壤的直接影响更小。当遇到冬季降雪量较小的情况时,可以考虑采用人为压实积雪的方法,加强对土壤的保护作用。     

水氮量组合下冻融期土壤温度的时空变化特征

为了探求不同水氮量组合下非饱和冻融土壤介质中土壤温度的时空变化规律,设置了3个施肥水平(100、300和500 kg/hm2)、两个灌水量(375和750 m3/hm2)组成6种水肥灌溉组合。结果表明:冻融期灌水施肥地块地表处土壤温度较不灌水地块低,地温在土壤剖面上呈"高-低-高"分布趋势,不稳定冻结期灌水施肥地块0~10 cm地温处于较低值。稳定冻结前期,0~30 cm地温升降明显且变化大,30~150 cm地温变化较小;稳定冻结后期土壤比热容量增加,地温变化较稳定冻结前期平缓。消融期地温对外界气温敏感程度增大,0~30 cm地温变异性增加。整个冻融期,0~20cm地温波动幅度较大,30~90 cm地温变化平缓;整个冻融期0~30 cm土壤平均温度在W750下高于N0W0,而W375对土壤温度影响不明显;30~150 cm地温并非随水肥量单调增加而升高,N300W375和N500W750对30~150 cm土壤増温效果较佳,且灌水量愈高増温效果愈明显。灌水施肥地块0~20 cm土壤温度与N0W0绝对灰色关联度(0.791~0.977)高于30~90cm(0.960~0.995),水氮量组合对0~20 cm土壤温度影响较大,对30 cm以下影响微弱。     

季节性冻土的水热作用机制研究——以古尔班通古特沙漠南缘为例

【目的】阐明新疆干旱区冻融土壤的水热耦合关系,建立在冻结融化过程中土壤水热耦合模型。【方法】以土壤水动力学、冻土物理学和统计学为理论基础,利用土壤水分与温度测量系统对不同土层深度土壤的温度和湿度进行测量,比较土壤含水率和温度随时间与深度的变化情况,研究了新疆典型干旱区细土平原区与沙漠交错带的冻融土壤水热迁移规律,分析不同土层深度土壤在冻结期、融化期的水热变化特征。【结果】土壤冻结融化过程中,各层土壤的液态含水率、温度均与环境温度的变化趋势基本一致,但随着土层深度增加,土壤温度和含水率的变化趋势均在逐渐减弱;深层土壤的液态含水率在冻结融化过程中基本不随环境温度升降发生变化,浅层5、20 cm土层的温度和含水率之间具有耦合效应。【结论】季节性冻土的水分和温度之间具有耦合效应。     

夹心结构水盐运移及分布规律

为探究滴灌条件下地膜覆盖—耕作层—犁底层形成的夹心结构水盐运移及时空分布特征,采用土柱试验,设计耕作层深度为30 cm,设置入渗和蒸发条件下3个灌水量处理(SW1:2 L,SW2:3 L,SW3:5 L)和相同灌水量下3种土体构型处理(SW3:夹心结构;LW3:不覆膜有犁底层;CK:均质土壤).结果表明:入渗过程中,采...     

豫北潮土灌区土壤肥力特征与作物产量的关系研究

【目的】了解豫北潮土水浇地土壤肥力特征及其与作物产量的关系,为建立豫北潮土区水浇地合理耕层评价指标提供基础数据支撑。【方法】本研究对豫北潮土区62个样点进行了抽样调查,调查指标包括:耕层深度、犁底层厚度、土壤体积质量、紧实度、土壤p H值、土壤电导率、土壤有机质、速效磷、速效钾以及耕作方式、播种、灌水、施肥。【结果】豫北潮土区田整体耕层深度16.8 cm,犁底层厚度11.2 cm;低产田耕层深度在15.2 cm,犁底层厚度11.9 cm,高产田耕层深度20.0 cm,犁底层厚度9.8 cm;高、中、低3种产田耕层土壤的平均紧实度分别为1 725、1 449、1 831 kPa,土壤的平均土壤体积质量分别为1.46、1.51、1.53 g/cm~3,pH值分别为8.47、8.39、8.39,有机质量分别为12.34、11.81、10.67 g/kg,速效磷量分别为16.05、12.84、10.89 mg/kg,速效钾量分别为156.69、157.20、120.56 mg/kg,养分主要分布于0～40 cm土层土壤;产量与耕层深度及耕层土壤速效钾、有机质、速效磷均呈显著正相关关系,与犁底层厚度、土壤紧实度及耕层土壤体积质量均呈显著负相关关系;产量与深层土壤pH值显著负相关,与深层土壤速效钾、有机质显著正相关。【结论】豫北潮土区影响作物产量的主要因素为耕层深度、犁底层厚度以及耕层土壤速效钾、有机质量,对作物产量的贡献大小为耕层深度>犁底层厚度>速效钾>有机质。     

保护地栽培条件下灌水方法对土壤温度的影响

对塑料大棚内渗灌、滴灌和沟灌条件下土壤温度的变化规律进行研究,结果表明,在早春和秋冬低温期,保护地内采用渗灌、滴灌可以比沟灌更能保持较高的土温,灌水方法对上层土壤温度的影响大于对深层土壤温度的影响。不同灌水方法对0~30 cm土层平均温度的影响差异极显著,其中渗灌比沟灌高1.79℃,滴灌比沟灌高2.70℃。灌水后1 d内保护地0~20 cm土层温度的日变化规律是:10:00~18:00各层土壤温度为渗灌和滴灌高于沟灌,而06:00~08:00和18:00~22:00沟灌高于滴灌和渗灌;这种变化趋势以5~15 cm土层最明显,该层土壤温度日较差以渗灌为最大,其次是滴灌,而以沟灌最小,且温度最大值出现时间依次延后2 h左右。20 cm及其以下层次3种灌水方式土壤温度的日变化平缓,而且不同处理之间温度差异也逐渐减小。     

南疆膜下滴灌棉田土壤温度时空变化规律研究

为了研究南疆免冬春灌“干播湿出”膜下滴灌棉花生育期土壤温度时空变化特征,测定了棉花宽行、窄行和膜间不同深度(地表下5、10、15、20、30、40、60 cm)土壤温度的变化情况。试验结果表明:浅层土壤温度受气温影响变化剧烈程度高于深层,太阳辐射变化对40 cm以下土壤温度日变化影响微弱,地膜覆盖可明显提高棉花播种-出苗阶段浅层土壤温度,具有增温效应,增温效应为宽行窄行膜间;蕾期和花铃期具有平抑土壤温度变化的作用;而在吐絮期后地膜覆盖出现保温效应。各层土壤日均地温均与气温呈线性关系。     

不同灌溉方式对覆膜棉田土壤温度的影响

为探讨不同灌溉方式（地下滴灌和膜下滴灌）对覆膜棉田地温的影响,利用曲管水银地温计和插入式地温计观测了新疆高产棉田膜下宽行、膜下窄行、膜边内侧和膜外裸地不同深度（地表下0、5、10、15、20、40、60和80cm）处地温在全生育期内的动态变化过程。试验结果表明,表层地温的变化滞后于气温的变化,滞后时间随着土壤深度的增加...     

加气灌溉下气候因子和土壤参数对土壤呼吸的影响

为揭示温室内气候因子和加气灌溉下土壤温度、氧气含量和水分对土壤呼吸的影响,对比研究了加气灌溉和地下滴灌(对照)下,各因子与土壤呼吸速率的关系。结果表明:5 cm处土壤温度与土壤呼吸呈极显著正相关关系,加气灌溉和对照处理下相关系数分别为0.615和0.564,且两处理下5 cm处土壤温度分别解释了土壤呼吸变化的46.6%和32.4%。大气相对湿度和土壤氧气含量也影响着土壤呼吸的变化。加气灌溉和对照处理下,大气相对湿度解释了土壤呼吸速率变化的35.2%和23.7%。两处理下土壤氧气含量分别解释了20%左右的土壤呼吸变化。各因子交叉混合影响了76.8%(加气灌溉)和42.5%(对照)的土壤呼吸变化。由此可知,土壤温度是影响土壤呼吸变化的控制性因子,大气相对湿度和土壤氧气含量也是影响土壤呼吸变化的重要因子。各因子对土壤呼吸速率存在交叉影响,且加气灌溉下的拟合效果明显优于对照。加气灌溉下土壤含水率略有下降,土壤呼吸速率和土壤氧气含量与对照差异显著,分别提高了33.16%和16.61%。加气灌溉明显改善了根区土壤环境,土壤呼吸的其他限制因素减少,因此加气灌溉下土壤温度、大气相对湿度、土壤含水率和土壤氧气含量对土壤呼吸的交叉影响更明显,对土壤呼吸变化的拟合效果更优。     

猪场废水灌溉区农田土壤养分的空间变异

为了了解长期灌溉猪场废水对农田土壤pH值和土壤养分的影响,采集了河北省京安猪场区域农田清灌区和灌溉8年猪场废水污灌区的耕层(0~20 cm)共52个土壤样品,测定了样品的pH值和土壤养分,应用GIS结合地统计学方法对pH值和养分进行空间结构和分布特征分析。结果表明,研究区pH值和养分的空间分布主要与污灌的猪场废水量和水质有关,与微域地形、土壤质地和种植制度关系不大。     

基于土壤分层的木薯块根拔起系统动力学仿真模型

针对土壤采用整体建模方法建模,木薯块根拔起过程动力学仿真精度受限及耕作层表土材料建模参数测定困难的问题,采用物理试验、FEM和光滑粒子流体动力学方法 (Smoothed particle hydrodynamics,SPH)的耦合方法,建立土壤硬度测试系统动力学仿真模型,对木薯种植地耕作层土壤建模材料参数弹性模量进行了反求。同时,建立了基于土壤分层的木薯块根拔起系统动力学仿真模型,且和采用整体建模方法建立的木薯块根拔起系统动力学仿真模型进行了精度比较。结果表明:建模材料参数弹性模量的反求方法有效,基于土壤分层的木薯块根拔起系统动力学仿真模型精度高。     

自然降雨条件下结皮层团聚体稳定性变化特征研究

通过野外定位监测和室内分析相结合的方法,以三峡库区典型黄壤为研究对象,结合Le Bissonnais(LB)法中快速湿润(FW)、慢速湿润(SW)和预湿润振荡(WS)3种处理方法定量分析结皮层与表土层团聚体稳定性的差异。研究结果表明:在降雨作用下土壤团聚体稳定性存在较大的动态变化,结皮层团聚体稳定性在自然降雨作用下呈现波动式上升的趋势。FW、SW、WS处理下,结皮层土壤团聚体平均质量直径变化范围分别为0.73~2.13 mm、1.70~2.90 mm和2.27~3.16 mm,下层土壤在FW处理下团聚体稳定性呈波动式上升趋势,平均质量直径变化范围为0.70~1.27 mm,在SW和WS处理下呈略微下降趋势,其变化范围分别为1.69~2.83 mm和2.53~2.95 mm。在降雨影响下,土壤结皮与下层土壤团聚体稳定性存在较大的差异,随着降雨场次的增加,结皮层团聚体稳定性逐渐高于下层土壤,且两者差值逐渐增大。在土壤有机质、阳离子交换量、pH值等理化性质基本不变的情况下,土壤团聚体稳定性在自然降雨影响下也存在较大的动态变化。