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。     

黄土丘陵沟壑区沟道造地土壤水分时空变异特征

基于Van Genuchten模型测定土壤水动力学参数,采用定点监测方法,在沟道中不同位置以及对照坡面进行土壤水分观测,分析了延安市典型治沟造地项目沟道造地土壤水分的时空变异特征,阐明治沟造地工程对沟道土壤水分的影响。结果表明：（1）土壤水力学参数在沟道土层深度为40 cm附近发生了显著改变,0~40 cm土层土壤容重1.12 ~1.25 g·cm^-3,导水率达到40 mm·min^-1以上,入渗能力强,同时饱和含水率较大,40 cm以下土层土壤容重在1.5 g·cm^-3左右,导水率在1.25~1.41 mm·min^-1之间,入渗速率明显减小;（2）沟道土壤水分显著大于对照坡面,其季节变化稍滞后于降水的季节变化,整个生长季在15.76%~21.91%间波动,高出对照坡面5%左右,垂直分布随土层深度的增加而增加,表层最低,为15.07%,160 cm土层最高,为22.84% ,深层土壤含水量优势更加显著;沟道土壤水分变异系数在0.131~0.234之间,相比较坡面,沟道表层以下土壤水分存在较强的空间异质性,100 cm以下土层变异系数在0.2左右,土壤水分变化活跃;（3）沟口土壤含水量显著高于沟头,土层深度40 cm以下的土壤含水量长期达到甚至超过田间持水量。通过治沟造地工程水分综合调控体系,沟道能够为作物生长提供水分充足的生境条件,提高水资源利用效率的同时改善农业生态环境。     

开都河流域下游绿洲土壤盐分特征分析

以开都河流域下游绿洲为研究区,通过野外调查、采样与室内实验分析,采用数值统计方法与主成分分析方法对区域土壤盐分特征进行研究。研究结果表明：(1) 0～10 cm土层,土壤盐分含量为0.7348 g·kg^-1,10～30 cm土层为0.2070 g·kg^-1,30～50 cm土层为0.1852 g·kg^-1。随土层深度增加土壤盐分含盐量减少,土壤盐分含盐量的变异系数分别为319%、211%和193%,呈现强变异性。(2) 0～10 cm、 10～30 cm和30～50 cm土层中,随着土层深度的增加,Cl^-、SO₄^2-、Mg²⁺ 和K⁺+Na⁺离子的均值逐渐减少,总体上盐分分布具有较强的表聚性。(3）土壤盐渍化状况的特征因子是Cl^-与SO₄^2-。(4）未利用地土壤总盐分均值高于其它土地利用类型,耕地次之,林地的最小,分别为0.4420 g·kg^-1、0.0755 g·kg^-1和0.0414 g·kg^-1。     

水分对不同栽培年限日光温室土壤氮矿化的影响

采用室内短期（84 d）好气培养法评价了不同水分供应水平下（田间持水量的60%、80%及100%,分别用60FC、80FC和100FC表示）陕西杨凌地区不同栽培年限（种植前、种植第二年及种植第三年）日光温室土壤（0~20 cm及20~40 cm土层）氮素矿化特性。结果表明：随着日光温室栽培年限的延长,0~20 cm土层累积净矿化氮量显著增加,且随栽培年限的增加,20~40 cm 土层氮矿化势呈增加的趋势;土壤水分含量由60FC增加到80FC,土壤累积矿化氮量呈增加趋势,但当含水量达到100FC时,土壤累积矿化氮量降低。回归分析结果表明,土壤有机质含量每增加1 g·kg^-1, 60FC、80FC、100FC土壤含水量条件下土壤氮矿化势分别增加 1.62、1.88 mg·kg^-1和1.57 mg·kg^-1;土壤全氮含量每增加1 g·kg^-1,土壤氮矿化势分别增加28.93、33.42 mg·kg^-1和27.82 mg·kg^-1。因此,建议日光温室蔬菜栽培中应综合考虑温室年限及灌溉量对土壤氮素矿化过程的影响。     

排土场土体裂缝特征对土壤物理性质的影响

以内蒙古胜利东二号露天煤矿南排土场为研究对象,研究排土场不同土体裂缝区土壤机械组成、孔隙状况、水分空间分布以及饱和导水率的特征和差异。结果表明：3个样地土壤机械组成以砂粒为主,土壤质地为砂质土壤,具有质地疏松、通气透水能力强、蓄水能力差等特点;3个样地土壤容重为1.22~1.45 g·cm^-3,且随着土层深度的增加先增大后减小;3个样地土壤含水率偏低,且随着土层深度的增加而减小;土壤饱和含水量、田间持水量和土壤有效水含量呈先减小后增大的变化规律,凋萎系数呈先增大后减小的变化规律,且不同土层之间存在差异。随着土层深度的增加,3个样地各个土层（0~10、10~20、20~30、30~40、40~50、50~60 cm）土壤饱和导水率平均值依次为1.16、1.02、0.95、0.71、0.47、0.27 mm·min^-1;土壤饱和导水率与土层深度之间具有较好的幂函数关系。土体裂缝的出现改变土壤容重、孔隙状况和土壤水分空间分布等土壤物理性质,进而影响排土场水分入渗、地表径流及产流产沙等水土流失过程。     

基于HYDRUS模型的暗管排水水盐运移模拟

为了探索暗管排水条件下膜下滴灌农田的水盐运移规律,本文设计了埋深1 m,间距4 m的暗管排水模型试验,研究分析灌水淋洗过程中土壤水分和盐分的动态变化规律,并利用HYDRUS模型对暗管排水条件下的水盐运移规律进行数值模拟分析与验证。结果表明：经过3次灌水淋洗后,表层0~20 cm土层内盐分含量下降至2 g·kg^-1,达到了非盐化土水平,20~60 cm土体内上层土壤脱盐效果高于下层,总盐分含量下降至8 g·kg^-1以下;经过实测值与模拟值的验证,土壤盐分和水分的均方根误差RMSE最大分别为0.632和1.324,决定系数R²最小分别为0.992和0.906,说明模拟结果与实测结果吻合度较好,HYDRUS模型能够较好地模拟暗管排水过程中水盐运移规律。通过模型模拟6次灌水（共90 d）后暗管排水条件下不同土层深度的水盐动态变化特征,模拟结果表明,0~40 cm土层内盐分含量下降至2 g·kg^-1,40~80 cm土层内盐分含量下降至4 g·kg^-1左右,基本达到轻度盐化水平;距离暗管不同间距处的土壤剖面盐分含量呈波动变化,距离暗管越远,土壤剖面含盐量越大,盐分含量在0~8 g·kg^-1范围内变化。     

种植年限对渭北旱塬苹果园土壤孔隙结构及水力特征的影响

为研究不同种植年限对苹果园土壤孔隙结构及其土壤水力特性的影响,采用时空转换的方法,选取渭北旱塬2 a、13 a及33 a苹果园开展土壤结构与水力特征测定,利用压汞法获取原状土壤孔隙结构特征。以20 cm及40 cm为界将果园0～100 cm土壤划分为耕作表土扰动层、潜在犁底层与心土层。结果表明：渭北旱塬苹果园20～40 cm土壤容重较高、导水能力差且水分对作物有效性较低,有形成犁底层的可能,且随植果年龄增加果园土壤容重呈增加趋势;同一果园中大孔隙（>75 μm）与中孔隙(30～75 μm)土壤百分含量最大值出现在表土层,占比分别为7.63%~10.32%及10.94%~13.14%;微孔隙(5～30 μm)土壤最大百分含量出现在心土层,占比为30.60%~47.85%;极微孔隙(0.1～5 μm)与超微孔隙(<0.1 μm)土壤含量最高值出现在潜在犁底层,占比分别达37.36%~52.55%及13.15%~19.08%。在频繁受到耕作扰动的表土层,2 a、13 a及33 a果园土壤之间各级孔隙占比非常接近;在不易受到耕作扰动的心土层,大孔隙与中孔隙土壤都表现出随耕作种植年限的增加而增加的趋势。土壤容重与其大孔隙含量呈显著负相关,与超微、极微孔隙土壤含量呈正相关,饱和导水率与容重呈显著负相关;5～30 μm微孔在土壤的导水及持水方面均有重要作用,其比表面积与田间持水量呈显著正相关,其孔体积分数与饱和导水率呈显著正相关;VG模型参数n与土壤大孔隙及中孔隙含量呈显著负相关。随耕作种植年限增加,果园土壤有机质含量每5 a降低0.425 g·kg^-1,田间持水量每5 a降低0.8% cm³·cm^-3。研究建立的土壤水力参数回归预测模型可为苹果园高效用水提供参考。     

不同覆膜连作年限对玛纳斯县棉田土壤质量的影响

为研究不同覆膜连作年限对玛纳斯县棉田土壤质量的影响,以新疆玛纳斯县覆膜连作0、5、10、20、30 a的棉田为研究对象,分别采集0~10、10~20、20~30 cm土层土壤,测定其土壤理化性质、土壤酶活性、土壤微生物量碳、氮含量等指标,并对不同覆膜连作年限玛纳斯县棉田的土壤质量进行综合评价。结果表明：（1）随覆膜连作年限的增加,土壤含水率和有机质含量逐渐增加,以覆膜连作30 a时最高,分别为11.52%和21.60 g·kg^-1,土壤速效磷呈先升高后降低趋势,在覆膜连作10 a时含量最高（49.60 mg·kg^-1）,土壤电导率、总盐、速效钾和碱解氮总体呈降低趋势,在覆膜连作年限30 a时含量最低,分别为0.50 mS·cm^-1、0.69 g·kg^-1、148.28 mg·kg^-1和25.27 mg·kg^-1;同一覆膜连作年限下,随着土层深度的增加,土壤含水率、电导率和总盐逐渐增加,pH值、有机质、速效磷、速效钾和碱解氮含量逐渐降低。（2）在不同覆膜连作年限下,土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性随覆膜连作年限的增加呈先升高后降低趋势,在覆膜连作10 a时活性最高,分别为10.57 mg·g^-1·d^-1、0.86 mg·g^-1·d^-1、0.40 mg·g^-1·d^-1,土壤过氧化氢酶活性随不同覆膜连作年限并无显著变化,为1.80~2.20 mL·g^-1;在同一覆膜连作年限下,土壤脲酶、碱性磷酸酶活性均表现为表层>深层,且差异显著。随覆膜连作年限的增加,土壤微生物量碳含量呈现先增加后减少的趋势,最高为205.26 mg·kg^-1,微生物量氮含量逐渐降低,最低在覆膜连作30 a时为11.40 mg·kg^-1,且不同土层土壤微生物量碳、氮表现为表层>深层。（3）土壤速效磷与过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶活性和微生物量碳呈极显著正相关关系,与蔗糖酶活性呈显著正相关关系,表明土壤速效磷是影响土壤酶活性和微生物量碳、氮的主要因素。土壤质量综合评价表明,以覆膜连作10 a的土壤质量最佳,0 a和30 a的土壤质量相对较低。     

不同种植模式下苹果园土壤氮磷养分的分布特征

为研究不同苹果种植模式下土壤养分变化情况,在陕西省千阳县2种不同种植模式(矮化和乔化种植)的苹果园区采集土样,通过测定0~100 cm土层土壤中的全氮、全磷和有效磷含量,分析和比较其土壤氮磷养分含量差异及剖面分布特征。结果表明：在0~100 cm深度的土层中,除全磷外,矮化苹果园土壤各养分含量显著低于乔化苹果园(P<0.05),矮化富士、嘎啦苹果园和乔化富士苹果园全氮含量分别为0.60、0.63、0.76 g·kg^-1,全磷含量分别为0.58、0.56、0.63 g·kg^-1,有效磷含量分别为6.98、3.48、51.00 mg·kg^-1;矮化苹果园全氮、全磷以及有效磷含量主要在0~10 cm的表层土壤中聚集显著(P<0.05);土壤养分含量与土层深度相关性显著(P<0.05),矮化苹果园和乔化苹果园土壤养分含量与土层深度的变化过程分别符合幂函数和对数函数的变化趋势。     

二月兰不同翻压量对土壤肥力的影响

通过室内土壤培养试验,研究了绿肥二月兰（Orychophragmus violaceus）不同翻压量对土壤肥力的影响。结果表明,翻压二月兰可有效降低石灰性土壤pH值,45 000 kg·hm^-2（处理Ⅰ）和90 000 kg·hm^-2（处理Ⅱ）翻压量的土壤pH值在培养结束时（120 d）分别比对照降低了0.24和0.41个单位;翻压二月兰可显著提高土壤全氮、速效磷和速效钾含量,培养结束时处理Ⅰ、Ⅱ的土壤全氮、速效磷和速效钾含量分别比对照增加了0.06 g·kg^-1、2.00 mg·kg^-1、26.28 mg·kg^-1和0.09 g·kg^-1、3.32 mg·kg^-1、63.00 mg·kg^-1;土壤有效氮含量在翻压15天时达到峰值,此时处理Ⅰ、Ⅱ的有效氮含量分别比对照增加了12.95 mg·kg^-1和21.70 mg·kg^-1,但培养60天后各处理有效氮含量相近;翻压二月兰可在培养前期（22 d）较大幅度提高土壤有机碳含量,但22天后处理间差异缩小,培养结束时处理Ⅰ、Ⅱ的有机碳含量分别比对照增加了-0.06 g·kg^-1和0.33 g·kg^-1;翻压二月兰可降低土壤碳氮比,培养结束时处理Ⅰ、Ⅱ的碳氮比分别比对照下降了2.02和1.51个单位,降幅分别达到20.82%和15.58%。     

民勤退耕区不同年限退耕地土壤理化性质及酶活性

以民勤不同年限(1、2、4、8、13 a)退耕地为研究对象,以当年耕地作为对照,采用时空替代法及通径分析法研究不同年限退耕地土壤理化性质、土壤酶活性变化特征及二者的相关关系.结果表明:(1)随着退耕年限的增加土壤速效钾含量表现为缓慢上升趋势,在退耕13 a达到峰值(411 mg·kg-1);其余理化指标均在退耕13 a...     

灌溉和生草对猕猴桃园土壤质量的影响

为探明灌溉和生草对猕猴桃园土壤质量的影响,于2016—2017年在陕西省眉县猕猴桃园试验地分别布设地面灌溉+除草(Ⅰ)、地面灌溉+自然生草(Ⅱ)、滴灌+除草(Ⅲ)和滴灌+自然生草(Ⅳ)4种处理,对试验地0～50 cm土层的土壤机械组成、物理和化学性质进行了统计分析,并利用土壤质量综合指数对土壤质量进行了评价,结果表明:与其他处理相比,Ⅲ处理使0～30 cm土层土壤容重和砂粒质量分数分别降低了0.02～0.24g·cm~(-3)和0.36%～5.25%,使土壤孔隙度、田间持水量、黏粒质量分数和土壤粒径分形维数分别增大了0.17%～7.17%、0.59%～2.53%、0.99%～7.15%和0.01～0.13;Ⅳ处理在0～30 cm土层中的速效磷和碱解氮与Ⅰ、Ⅱ处理无差异,显著高于Ⅲ处理10.75～109.55 mg·kg~(-1)和20.74～78.91 mg·kg~(-1)(P0.05),可使0～50 cm土层的速效钾、速效磷和碱解氮分别达到猕猴桃施肥标准的丰富、中等及中等水平;与其他处理相比,Ⅳ处理可使0～50 cm土层土壤黏粒质量分数增加了1.21%～2.66%,土壤粉粒质量分数减少了0.81%～1.41%,使土壤分形维数显著增加(P0.05),土壤质量综合指数最大,达0.619。因此,滴灌+自然生草(Ⅳ)的管理方式是猕猴桃园土地可持续性利用的有效措施。     

猕猴桃园和小麦—玉米轮作田两种土地利用方式对土壤养分状况的影响

为深入了解不同土地利用方式下土壤养分水平的差异及施肥和管理中存在的问题,选取陕西省周至县农耕区为研究区域,采用地统计分析和GIS相结合的方法,研究了猕猴桃园和小麦—玉米轮作田两种不同土地利用类型下土壤养分含量、养分相关性、空间变异特征及其分布格局。结果表明:猕猴桃园有机质、碱解氮、有效磷和速效钾4种养分含量分别为:(19.55±3.13)g·kg~(~(-1)),(80.58±14.69)mg·kg~(~(-1)),(23.37±6.09)mg·kg~(~(-1)),(102.79±12.74)mg·kg~(~(-1)),pH值为7.32±0.49;小麦—玉米农田有机质、碱解氮、有效磷和速效钾4种养分含量分别为:(19.43±2.63)g·kg~(~(-1)),(78.80±11.39)mg·kg~(~(-1)),(24.83±6.06)mg·kg~(~(-1)),(95.03±11.75)mg·kg~(~(-1)),pH值为7.41±0.58。猕猴桃园土壤有机质、碱解氮和速效钾含量均高于小麦—玉米农田,仅有效磷含量比小麦—玉米农田偏低。研究区主要养分要素的变异系数都处于10%~100%,属于中等空间变异性。在猕猴桃园中,有机质、碱解氮、有效磷、速效钾两两之间均呈极显著或显著正相关;在小麦—玉米农田,pH值与有机质表现出显著负相关。研究区土壤有效磷含量较为丰富,碱解氮含量处于中等偏高水平,有机质含量处于中等偏低水平,而速效钾含量总体缺乏。整体上猕猴桃园比小麦—玉米农田养分水平高,这主要与不同的田间管理和施肥状况有关。因此,今后应采取维持氮肥、控制磷肥、增加钾肥的措施,并十分重视有机肥的使用。此外,针对不同土地利用类型和土壤肥力状况进行分区培肥管理,普及科学施肥,提高肥料利用效率也是提升土壤肥力水平的重要措施。     

基于改进的HYDRUS-2D模型暗管排水过程模拟

为了提高HYDRUS-2D模型在暗管排水中的模拟精度,提出了虚拟土层(VSL)和实际开孔面积(AHA)两种方法来代替HYDRUS-2D在暗管排水中的暗管原有渗透边界(PSB)。研究表明:VSL和AHA模型的模拟值与实测值具有较好的一致性;土壤含盐量平方根误差(RMSE)分别为0.757、0.966 g·kg^-1,决定系数(R²)分别为0.977和0.964;土壤含水率的RMSE分别为0.007、0.008 cm³·cm^-3,R²分别为0.885和0.794。此外,VSL在模拟排水方面(RMSE=9.48L,R²=0.93)和模拟排盐方面(RMSE=0.225 kg,R²=0.922)的模拟精度均高于AHA和PSB,可见,VSL更适用于暗管边界。进一步建立了VSL的环宽(RW)与其饱和导水率(K_s)之间的经验公式(R²=0.99,P<0.01),当模拟区域和暗管布局变化时,该经验公式可用...     

陕西省农田土壤物理障碍评价

为了探明陕西省农田土壤物理障碍状况,2013年在全省选取了228个调查点,对1100多块地的农田土壤紧实度进行了调查,从土层厚度、土壤容重和紧实度几方面评价了农田土壤物理障碍状况。结果表明:(1)陕西省农田土壤耕层厚度平均为17.3 cm,其中陕北地区耕层较薄,平均为14.4 cm;全省犁底层平均厚度接近20 cm,其中陕北、关中和陕南犁底层厚度平均为14.5、18.1 cm和20.1 cm。(2)全省耕层土壤容重平均为1.25 g·cm-3,其中陕北耕层土壤容重平均为1.35 g·cm-3,容重偏大;全省犁底层土壤容重平均为1.49 g·cm-3,陕北、关中和陕南地区犁底层容重都明显偏大,影响作物根系生长。(3)陕西省农田耕层土壤紧实度平均为781 k Pa,犁底层紧实度平均为2901 k Pa。全省耕层土壤紧实度尚合适,但犁底层土壤紧实度过大,形成明显的障碍层。     

塔里木河上游棉区土壤盐分与速效养分的空间分布及相关关系

土壤盐渍化已成为制约塔里木河上游棉田生产的主要障碍因子。为查明塔里木河上游棉田土壤盐分现状以及盐分与土壤速效养分之间的关系,建立盐渍化土壤合理施肥理论标准,提高盐渍化土壤棉花生产能力,采用克里金插值、相关性分析等方法对研究区棉田土壤盐分与速效养分的累积量、分布规律及其相关关系进行研究。结果表明：塔里木河上游棉区棉田0~200 cm土层土壤全盐、硝态氮、速效磷、速效钾含量分别为1.17~2.44 g·kg^-1、18.9~65.1 mg·kg^-1、1.3~31.2 mg·kg^-1、64.9~107.9 mg·kg^-1。其中,盐分离子主要以Ca²⁺、Na⁺和SO^2-₄为主,0~40 cm土壤硝态氮、速效钾含量与全盐含量呈显著正相关关系,且0~40 cm土壤硝态氮、速效钾含量与全盐含量空间分布较为一致,说明施肥可以影响塔里木河上游棉田土壤盐分含量。因此,建议在生产过程中应合理施肥,以避免加重土壤盐渍化问题。