容重对不同有机质含量土壤水分入渗特性的影响

通过不同有机质含量的土壤入渗试验,分析有机质含量及容重对土壤水分入渗特性的影响.结果表明:容重对质地相同而有机质含量不同的土壤表现出不同的影响程度,对高有机质含量的土壤影响显著,有机质含量高的土壤在容重递增的过程中,土壤累积入渗量、湿润深度显著下降,稳定入渗率以乘幂形式迅速下降;有机质含量较低的土壤,容重增加对土壤入渗过程影响相对较小,容重增加时,其累积入渗量、入渗率、湿润深度也有不同程度的减小,但其减小的幅度范围较小,稳定入渗率呈平缓线性降低.采用Green-Ampt模型与Philip模型模拟不同容重及有机质含量的土壤饱和导水率结果与实测值吻合较好.     

大田土壤冻融条件下入渗特性的试验研究

以冬小麦田冬季跟踪入渗试验为依据，揭示了冻融土壤水分入渗的基本特性，分析讨论了土壤累积入渗量，稳定入渗率在土壤冻结的解冻过程中的变化规律，并将薄层霜状冻层对土壤入渗特性的影响进行了讨论，其研究结果对于土壤水分入渗的研究和冬春灌溉水效果的研究具有理论意义，对冬春灌溉的用水管理具有实际意义。     

土壤有机质含量对土壤水动力学参数的影响

通过测定并分析不同有机质含量的壤质土样的饱和导水率,水分特征曲线,水分扩散率及几个水分常数,阐明了土壤有机质含量与水动力学参数的关系,从动力学角度探讨了有机质影响水分运动的机理。     

辽西低山丘陵区坡地砾石含量及粒径对土壤入渗性能的影响

基于室内土柱模拟试验对比分析辽西低山丘陵区坡地不同粒径及砾石含量的土壤入渗规律,并采用4种模型分析了含砾石土壤对传统土壤入渗模型的适用性。结果表明:粒径一定时,随砾石含量的增加土壤累积入渗量减少,随累积入渗量的增加土柱湿润锋变化速率由小变大;砾石含量小于20%时,湿润锋前进到一定深度下,土壤累积入渗量随粒径的增加而增大;当砾石含量增大到一定值时,砾石含量相同直径不同的土壤累积入渗量与湿润锋随时间的变化基本无差异。累积入渗量与湿润锋推进距离呈良好的线性关系。利用Green-Ampt模型、通用模型、Horton模型和Kostiakov模型对入渗率与入渗历时的关系进行拟合,其中砾石含量为5%时,Horton模型拟合效果最好,砾石含量为10%~30%时通用模型适用性更强,Horton模型拟合效果最差,其他模型拟合效果因砾石含量及粒径等因素的不同而异。     

土壤含水率对季节性冻土入渗特性影响的试验研究

基于季节性冻融期不同土壤含水率条件下的冬小麦田单点入渗试验,讨论了土壤含水率对冻融土壤水分入渗能力和入渗率的影响以及不同冻融阶段土壤入渗特性的变化。结果表明季节性冻融期土壤含水率对冻融土壤入渗特性的影响显著。土壤入渗能力随土壤含水率的升高而减小;冻融土壤累积入渗量随土壤含水率的变化符合幂函数规律;高土壤含水率导致的水力传导度减小是冻土入渗能力降低的主要原因。研究结果对于季节性冻土分布区农田冬春灌溉、确定合理灌水技术参数及水资源合理利用提供了参考。     

容重对土壤水分入渗能力影响模拟试验

通过人工改变土壤颗粒级配,配制典型砂壤、中壤、黏壤,并设置不同容重水平,用土柱积水入渗模拟了土壤容重对其入渗能力的影响,为土壤改良和促进天然降水转化利用提供理论依据。结果表明,容重对土壤入渗能力有较大影响。试验土壤入渗能力随容重增大递减,3种典型土壤稳定入渗速率与容重均呈对数负相关,砂壤120 min累积入渗量与容重呈幂函数负相关,中壤、黏壤则呈线性负相关。考斯加科夫入渗模型中,表征初始入渗速率的参数随容重增大递减,表征入渗能力衰减速度的参数则随容重增大递增,说明土壤初始入渗能力随容重增大递减,入渗能力衰减速度随容重增大递增。     

四种入渗模型对斥水土壤入渗规律的适用性

土壤斥水性影响入渗,进而影响作物产量。国外学者进行了一定的研究,但在中国研究的还很少。该文基于实测资料探讨几种常规的入渗模型在斥水土壤中的适用性。采用室内土柱进行积水入渗试验,对比了不同积水高度和斥水度条件下的土壤入渗规律,并采用4种模型分析了土壤入渗率变化特征。结果表明,累积入渗量随入渗历时的变化可用幂函数描述,不斥水土壤累积入渗量明显大于斥水土壤;累积入渗量与湿润锋推进距离呈良好的线性关系;利用Green-Ampt模型、Philip模型、Kostiakov公式和指数公式对入渗率与入渗历时间的关系进行拟合,其中Kostiakov公式更接近于实测值,其他模型拟合效果因斥水程度等因素的不同而异。     

土壤表面电场对黄土母质发育土壤水分入渗特性的影响及模拟

水资源短缺是黄土高原地区农业生产和生态环境建设主要的限制因子。土壤水分入渗过程不仅决定着土壤对雨水和灌溉水等有限水源的利用程度,而且也深刻影响着地表径流和土壤侵蚀强度。土壤表面电场对团聚体稳定性具有重要影响,团聚体破碎后土壤孔隙将发生重要变化,并影响水分入渗过程。然而,目前关于土壤电场作用对黄土母质发育土壤水分入渗过程的影响尚不清楚,同时考虑表面电场作用后经典土壤水分入渗模型的适用性还有待进一步验证。因此,本研究采用室内一维定水头土柱模拟试验,通过定量调控土壤表面电场,研究了不同土壤电场强度对水分入渗速率、湿润锋运移、累积入渗量的影响,并采用Kostiakov模型和Philip模型对土壤水分入渗过程进行拟合。结果表明:(1)湿润锋运移速度、入渗速率和累积入渗量均随入渗电解质浓度的减小、表面电位(绝对值)和电场的增大而降低,这表明土壤表面电场对土壤水分入渗具有重要的、不可忽略的影响。(2)当电解质浓度0.01 mol·L赵世伟,塿土和褐土的电位绝对值大于233 mV和223 mV时,土壤水分入渗特性参数随时间的变化曲线较为接近,表明233 mV和223 mV分别是影响两种土壤水分入渗过程的临界电位值。(3)Kostiakov模型和Philip模型对于塿土和褐土入渗过程的模拟均有较好的适用性,但通过进一步分析其拟合统计特征值(决定系数R~2、残差平方和、均方根误差RMSE值),发现Kostiakov模型的拟合结果更优。该研究结果可为黄土高原土壤水分入渗的内部调控新技术提供理论参考。     

不同碎石含量及直径对土壤水分入渗过程的影响

由于成土原因或人类活动,一些土壤中含有不同含量及大小的碎石。碎石的存在改变了土壤的某些物理特性,入渗过程也因此受到影响。本研究采用定水头入渗试验装置,对7种不同碎石含量(0%,10%,20%,30%,40%,50%,60%)及4种不同碎石直径(0.2~0.5cm,0.5~1.0 cm,1.0~3.0 cm,3.0~4.0 cm)的土壤水分入渗过程进行室内研究,旨在分析碎石含量及直径对土壤入渗过程的影响及其原因,为土石混合介质的研究提供一些理论基础。     

不同煤矸石厚度及位置对土壤水分入渗过程的影响

矿区土壤煤矸石的存在能够改变土壤的某些物理特性,并影响土壤水分入渗过程。采用一维定水头垂直入渗室内土柱模拟试验,对5种不同煤矸石厚度(0,4,8,12,16cm)及3个位置(上层、中层、下层)的土壤水分入渗过程进行研究。结果表明,煤矸石覆盖土壤表层有利于土壤水分入渗,土壤水分累积入渗量和稳定入渗速率随着煤矸石厚度(0～16cm)的增加呈现增大的趋势,但煤矸石厚度较大(8,12,16cm)或较小(0,4,8cm)时土壤稳定入渗速率差异不显著。当煤矸石位于中层时,煤矸石的存在抑制了土壤水分入渗过程,土壤水分稳定入渗速率随着煤矸石厚度(4～16cm)的增加而变大,但煤矸石厚度为12,16cm时土壤稳定入渗速率差异不显著。煤矸石位于下层时,煤矸石厚度对土壤水分入渗过程影响较小。不同煤矸石厚度情况下,煤矸石位于上层时累积入渗量最大,而位于中层时累积入渗量最小。与Philip方程相比,Kostiakov入渗模型可以更好地反映含有煤矸石土壤的累积入渗量变化过程。     

On the determination of total heavy metal content in saline soils and soils rich in organic matter

Abstract

Methods of soil decomposition for determination of heavy metal total content were considered. Two saline soils (chloride and sulphate solonchak solonetz) and one rich in organic matter were uzed for investigation. It has been established that decomposition by using HF‐HCl with a preliminary ignition at 500°C is a very suitable method. The type of the studied soils and the results obtained allow for this method to be recommended for decomposition of various soils.

On the basis of experiments with modelled soils it has been proved that possibilities for heavy metal losses on ignition are created when NaCl content and the percentage of weakly bound heavy metals (water‐soluble, exchangeable, etc.) are high. Under the conditions of the experiment (acid soils ‐ pH 4.3 and 5.0) losses of Zn and Pb but not of Cu have been incurred. Although these cases are not typical, this requires the applicability of the method for such particular occasions to be checked.     

云南植烟土壤有机质与氮含量的研究

2004年在云南省91个烟叶主产县(区)采集683个植烟耕层土壤进行分析。结果表明,云南植烟土壤有机质和全氮含量变幅较大,平均含量分别为33.0 g.kg-1和1.9 g.kg-1,两者处于Ⅰ级和Ⅱ级高水平含量的土壤样本分别占54.3%和68.3%。碱解氮含量平均140.8 mg.kg-1,处于Ⅰ级和Ⅱ级高水平含量的土壤样本占63.1%。不同植烟土壤类型有机质和全氮含量差异较大,其中水稻土含量较高,紫色土次之,红壤及黄壤含量相对较低。     

田块尺度顺坡垄作改等高垄作提高黑土有机质含量

为了明晰等高垄作后对坡耕地土壤有机质的恢复作用,选取一块面积为1.4 hm2的典型黑土坡耕地,采用标准栅格法,同位大样点取样调查了改垄前和改垄10 a后土壤有机质和含水率等性状的变化。结果表明:1)与经典统计学相比,地统计学通过变程、块金值与基台值的比值以及插值绘制空间分布图,能够从全坡面更好地反映改垄前后性状的空间变化;2)等高改垄10 a后,垄台土壤含水率变程由510.7 m降低到193.2 m,块金值与基台值的比值由11.7%升至46.9%,空间相关性强度由强烈变为中等,水分再分配降低;3)耕层土壤有机质总体增加了2.61 g/kg,提升了8.4%,只在坡中上部西侧小区的部分区域降低了3.7%;4)土壤全氮含量减少了0.04 g/kg,降低了2.8%。上述结果表明,对于严重侵蚀的坡耕地,改顺坡垄为等高垄作,可弱化性状空间相关性,对土壤有机质具有恢复作用,但应适当增加化肥氮素的施用量,对东北黑土区坡耕地水土流失治理具有指导意义。     

荒漠土壤有机质含量高光谱估算模型

为解决荒漠土壤有机质含量高光谱估算存在的困难,提高土壤有机质含量估算的精准性,该文对准噶尔盆地东部荒漠土壤进行采样、化验分析和光谱测量、处理,分析土壤光谱与有机质含量的相关性,确定敏感光谱波段,建立荒漠土壤有机质含量多种高光谱估算模型,旨在通过模型精度的比较,确定最优模型。结果表明：反射率、倒数对数光谱与荒漠土壤有机质含量相关性低,而经过一阶微分、二阶微分变换后,相关系数有所提高,部分波段的相关系数通过0.01显著水平的检验,可以用来荒漠土壤有机质含量的估算;一元线性回归建立的估算模型的精度低,不适用荒漠土壤有机质含量高光谱的估算。荒漠土壤有机质多元逐步回归模型的二阶微分、倒数对数二阶微分修正决定系数得到了较大提高,分别提高了0.22和0.31,均方根误差下降了0.66和0.80,建模精度高于一元线性回归模型。荒漠土壤有机质一阶微分、二阶微分光谱的最小偏二乘回归模型的决定系数比其多元逐步回归模型提高了0.07、0.04,一阶微分、二阶微分均方根误差都下降了0.11,二阶微分偏最小二乘法回归模型是该研究所建12个模型的最优估算模型。在多元逐步、偏最小二乘回归模型中,最优估算模型是二阶微分模型,因而用偏最小二乘法回归估算荒漠土壤有机质含量是个可行的方法。该研究的成果为荒漠土壤有机质高光谱遥感分析提供了支撑,实现荒漠土壤有机质监测的时效性、准确性,为区域生态环境的修复提供依据。     

Soil organic matter and sorption capacity under different soil management practices in a productive vineyard

The effect of soil organic matter (SOM) on sorptive parameters under different soil management practices in Rendzic Leptosol was studied. In 2006, an experiment of different management practices in a productive vineyard was established in the locality of Nitra-Dra?ovce (Slovakia). The following treatments were established: (1) control (grass without fertilization), (2) T (tillage), (3) T + FYM (tillage + farmyard manure), (4) G + NPK3 (grass + 3rd intensity of fertilization for vineyards), (5) G + NPK1 (grass + 1st intensity of fertilization for vineyards). Soil samples were collected every month during the year 2010. Obtained results showed increased hydrolytic acidity (by 23%), sum of basic cations (by 37%) and decreased total cation exchange capacity (CEC) (by 36%) with higher doses of fertilization in comparison to control. Application of farmyard manure had a positive effect on the increase in the SOM cation sorption capacity. Positive correlations between pH and sum of basic cations (SBC) (r = 0.493, p ≤ 0.001), CEC (r = 0.498, p ≤ 0.001) and cation sorption capacity of SOM (r = 0.391, p ≤ 0.01) were observed. Higher values of labile carbon:potentially mineralizable nitrogen (C_L:N_pot) ratio corresponded with lesser CEC, SBC and base saturation values in the soil. With increased humus quality (higher values of humic acid:fulvic acid (C_HA:C_FA) ratio), cation sorption capacity of SOM significantly increased (r = 0.329, p ≤ 0.01). The results of this study proved that the application of farmyard manure had a positive effect on the increase of SOM sorption capacity, but higher doses of mineral fertilizers added to soil had a negative effect.     

初始含水率对土壤中原油入渗的影响

为确定土壤初始含水率对原油在土壤中入渗的影响,该文利用3种土壤,根据设定不同初始含水率进行配置,开展土柱模拟试验,研究了不同初始含水率条件下原油在土壤中的入渗。试验结果表明：对于同一质地土壤,随着初始含水率的增加,原油在土壤中入渗的湿润距离和湿润推进速率均增加。原油在土壤中的入渗与土壤粉粒含量密切相关,当土壤初始含水率较低时,不同质地土壤,粉粒含量越高,原油在土壤中入渗越慢;随土壤深度增加,土壤中原油残留物的含量呈波动递减趋势;原油在土壤中入渗的湿润距离随时间的变化可用对数函数拟合,湿润推进速率与时间的关系可用Kostiakov公式拟合。     

基于热分析技术的土壤有机质含量和稳定性分析

土壤有机质(soil organic matter,SOM)含量及其稳定性是评价土壤质量的重要指标。传统的化学氧化技术测定SOM时可能氧化不完全,费时费力,容易污染实验室环境;干烧法(例如,元素分析法)分析成本高,而且化学氧化法和干烧法都难以提供SOM稳定性的信息。该文探讨应用热分析技术测定SOM含量及热稳定性的可行性。土壤样品采自位于湖南省宁乡县的稻田施肥长期定位试验,采用湿筛法将耕层土壤样品分为2、0.25~2、0.05~0.25以及≤0.05 mm 4个粒级团聚体,利用热重分析(thermogravimetry,TG)和差示扫描量热分析(differential scanning calorimetry,DSC)技术测定土体及团聚体中SOM含量和稳定性。结果表明:1)土壤中存在2类热稳定性不同的SOM:一类为热易分解型,分解温度为200~350℃;另一类为热稳定性型,分解温度为350~550℃;2)热分析技术测定的土体和团聚体中SOM质量分数范围为4%~8%,而元素分析仪得到的SOM质量分数范围约为3%~6%,热分析法结果比元素分析法的结果平均高估2.10百分点,但二者存在显著线性相关(r=0.88,P=0)。因此,可以利用该系数(2.10%)将热分析技术测定的SOM含量校正为元素分析法测定的结果;3)SOM的热稳定性可以用热易分解SOM占总SOM的比例(Exo1/Exot)和SOM分解一半时的温度(TG-T50)来表征,Exo1/Exot和TGT50呈良好的负相关(r=-0.95,P=0),但Exo1/Exot对SOM的热稳定性更加敏感,因此用Exo1/Exot表征SOM的热稳定性可能更为合理;4)Exo1/Exot与碳水化合物、烷烃类、芳香族的傅立叶转换红外线光谱吸光度以及土壤基础呼吸和微生物代谢熵q CO2呈显著正相关,说明SOM的热稳定性与化学稳定性、生物稳定性存在良好的一致性;5)长期有机肥和化肥配施显著提高了土体及各粒级团聚体的SOM含量,秸秆还田也具有较好的效果,但单施化肥无明显效果;0.25~2 mm粒级的团聚体是贮藏SOM的优势粒级,其次为2和≤0.05 mm的团聚体;6)对于同一粒级团聚体或土体,与单施化肥和不施肥相比,有机肥配施化肥和秸秆还田下的SOM热稳定性有降低趋势;尽管SOM热稳定性在各粒级团聚体和土体中存在一定差异,但是各施肥处理中没有一致规律。利用热分析技术测定SOM含量和热稳定性具有可行性,可以应用于研究农田管理措施对SOM含量和稳定性的影响和综合评价土壤质量。     

Estimating cation exchange capacity using soil textural data and soil organic matter content: A case study for the south of Iran

Cation exchange capacity (CEC) is an important soil property that is used as an input data in soil and environmental models. Although CEC can be measured directly, its measurement is expensive and time-consuming, therefore pedotransfer functions can be used for estimating it from more readily available soil data. As CEC is highly dependent on soil texture, it may be successfully estimated from the soil textural data. In this study, 20 soils were selected from Fars province, in the south of Iran, and the values of CEC, soil organic matter content, and soil particle size distribution curve of each soil were measured and the geometric mean particle-size diameter (d _g ), and the summation of the number of spherical particles for whole parts of the soil particle-size distribution (N) were determined for each soil. Then, five multiple linear regressions were derived between CEC and mentioned soil properties. The results showed that more applicable equation for the study area was based on the percentages of clay, sand and soil organic matter content.