土壤收缩特征曲线的实验研究

对于含有粘粒的土壤 ,随着土壤含水量的改变 ,土壤容积也会随之改变 ,从而影响了容重—含水量的关系[1 ] 和土壤机械特性[2 ] ,同时从土壤干湿变化可以预测田间地表收缩与膨胀、计算含水量剖面和制定灌溉计划[3] 。土壤在饱和—干燥收缩过程中容易产生表面下陷和裂隙 ,使得水分     

石漠化区岩-土与非岩-土界面土壤孔隙变异及入渗对干湿变化的响应

全球气候变化下土壤水分暴涨骤减愈加频繁和强烈,这对生态系统脆弱的喀斯特区石漠化适应性治理产生了严峻挑战。因此,探究干湿变化下土壤孔隙变异及入渗响应对石漠化区土壤水分补给及降雨径流调节具有重要意义。该研究采用原位圆盘入渗法研究了干湿条件下不同露石岩面形状岩-土界面和非岩-土界面土壤孔隙结构变异及水分入渗的响应。结果表明： 1）干旱条件下土壤孔隙大小及数量均大于湿润条件;干湿条件下岩-土界面土壤小（＜0.2 mm）、中孔隙（0.2～1.0 mm）数及体积比均大于非岩-土界面,大孔隙（＞1.0 mm）数及体积比则小于非岩-土界面;干湿变化下土壤孔隙数及体积比的平均变化幅度从高到低为小孔隙、中孔隙、大孔隙,土壤孔隙各参数平均变化幅度从高到低为非毛管孔隙度、毛管孔隙度、通气度、总孔隙度。2）干旱条件下土壤稳定入渗率和饱和导水率均大于湿润条件;随着水头压力的增加,岩-土界面和非岩-土界面土壤导水率逐渐增加,土壤稳定入渗率则呈现先减小后增大的趋势。3）干湿条件下各级土壤孔隙对入渗水流的贡献率均随孔隙减小而降低;非毛管孔隙度和大孔隙数对土壤入渗能力的影响最大。4）岩-土界面土壤孔隙及水分入渗等参数在干湿变化下的平均变化幅度均大于非岩-土界面。研究结果可为干湿变化下土壤孔隙变异引起的土壤水分补给及降雨径流调节能力变化的认识及石漠化的适应性治理提供科学依据。     

裂隙膨胀土细观结构演化试验

为研究裂隙膨胀土的细观结构特征,对重塑膨胀土进行了干湿循环、三轴浸水和各向等压加载试验。利用CT(computerized tomography)机对试验过程中进行无损实时动态扫描,从细观上分析膨胀土裂隙的产生以及裂隙在水和外力作用下的闭合全过程。将细观扫描数据与宏观物理参数相联系,研究裂隙对膨胀土变形特征的影响。结果表明:无约束情况下对膨胀土进行干湿循环,试样边缘以及孔洞聚集区易形成裂隙;干湿循环造成膨胀土体积收缩存在一个稳定渐近线,体缩会趋于1个稳定值。裂隙膨胀土在浸水初期产生膨胀力并出现湿胀变形;随着浸水量的增加,软化效应产生且膨胀力逐渐减小,在围压和偏应力压缩作用下继而出现体缩现象;浸水后期,在偏应力作用下试样产生剪胀破坏,再次出现轻微剪胀变形。在水和荷载作用下,不规则裂隙和孔洞逐渐演化为较规则的圆形孔洞,且圆形孔洞趋于闭合;仅在外力作用时,裂隙较难完全闭合;水和外力的共同作用使得膨胀土裂隙的闭合效果要优于单纯施加荷载时的闭合效果。裂隙膨胀土在各向等压加载过程中存在明显屈服现象,以屈服点为分界,扫描数据和孔隙比随荷载的增大分为快速体缩段和缓慢体缩段,前者与裂隙在荷载作用下闭合并演化成孔洞有关;后者与加载后期孔洞较难闭合且形成的新结构具备抵御外部荷载的能力有关。研究成果可为进一步认识裂隙对膨胀土力学特性的影响提供参考。     

干湿交替条件下稻田土壤裂隙开闭规律

为研究江汉平原稻田土壤在干湿交替过程下的裂隙发育规律,利用室内试验和数字图像处理方法对典型稻田耕作层和犁底层土壤裂隙特征进行了定量研究。结果表明:在干燥过程中,土壤裂隙形成初期裂隙长而窄,随着土壤含水量的降低,裂隙面积率和当量宽度逐渐增大;在增湿过程中,随着土壤含水量的增加,裂隙面积率和当量宽度逐渐减小,但裂隙长度密度降幅较小。干湿交替条件下的裂隙形成和闭合过程不可逆,且干燥形成的土壤裂隙并不能通过增湿完全闭合。土壤有机质含量和容重差异影响了耕作层和犁底层裂隙开闭特征。在干燥过程中,耕作层土壤裂隙面积率、长度密度和当量宽度分别为16.1%,0.076 mm/mm~2,2.13 mm,约为犁底层的1.63倍、1.09倍和1.54倍。而增湿结束后,犁底层裂隙闭合程度高于耕作层。耕作层和犁底层的裂隙面积闭合率为39.8%,61.6%,裂隙长度密度降幅为7.9%,20.0%,当量宽度降幅为35.7%,53.6%。为减少裂隙发育造成的稻田水肥渗漏,需合理控制土壤水分含量,特别应避免冬春季节长期干旱造成犁底层裂隙无法闭合的现象。     

公路石质边坡喷播绿化植被的降雨、灌溉水分分配特征

为提高边坡水分利用效率,通过客土喷播的方式人工模拟公路石质边坡,观测坡体表面土壤裂隙发育情况及地表径流、底层渗漏及土壤储存等水分分配过程,分析灌溉及降雨条件下的坡面水分分配特征。结果表明:坡体表面形成的土壤裂隙分布不均匀,呈现由坡顶至坡底逐渐减少的趋势,且阳坡不同坡位的裂隙总面积均大于阴坡;不同坡向坡体灌溉水分分配特征存在一定差异,阳坡0.02%的水分通过坡上植被蒸散消耗,7.00%的灌溉用水沿着坡面运动形成地表径流,10.00%的灌溉水分转化为底层渗漏量,53.00%的灌溉水分被土壤储存;阴坡植物蒸散、地表径流、底层渗漏及土壤储存水分的比例分别为0.01%,35.00%,0.25%和39.00%;随着植被覆盖度的增加,灌溉产生的地表径流减少,土壤储存水分增大;降雨强度对坡面水分分配特征具有显著影响,在小雨强条件下,约95.00%的降雨被土壤储存,底层渗漏量、地表径流分别在中雨强及大雨强条件下达到最大值;在不同雨强下,阴坡的地表径流是阳坡的1.1~3.0倍,阳坡的底层渗漏量大于阴坡且阳坡较阴坡具有更高的水分利用效率。该结果可为公路边坡植被恢复过程中水分的有效利用提供依据。     

灌淤土裂隙成因及其研究方法述评

灌淤土是干旱和半干旱地区灌溉农业的产物,主要分布于河套地区及辽西平原,当地独特的气候条件使得灌淤土成为水稻种植的优良土地资源,而频繁的干湿交替及独特的水分管理模式使灌淤土容易产生裂隙。裂隙作为优先流的路径,加速了稻田水分和养分的损失,降低了水分利用效率,同时也增加了地下水污染的风险。对裂隙形成机制及其影响因素做了详尽的总结,认为黏土矿物的种类、含量和土壤含水量对裂隙的开阖尤为重要。此外,就裂隙产生优先流的测定与模拟进行了述评,认为CT扫描技术是定量分析土壤裂隙几何形态的最佳方法;并可借用大孔隙流常用的技术和方法研究裂隙对入渗的贡献,根据裂隙和其他大孔隙与土壤水分不同的关系,为单独评价裂隙对优先流的影响提供可能。     

不同干湿条件下中等膨胀土裂隙发展及作用机理分析

为深入研究膨胀土在干湿循环作用下的裂隙发展规律,该研究以宿连航道工程中富含的中等膨胀土为研究对象,按照不同温度、干燥方式、干湿范围进行干湿循环试验,基于图像处理技术并结合SEM扫描电镜微观形貌,定量分析了膨胀土裂隙发展的温度与干湿效应。结果表明:裂隙发展受温度影响显著,从自然风干条件到烘箱干燥50℃,随着温度增加,裂隙指标逐渐增长;高温条件下裂隙的发育模式为先增长后拓宽,裂隙长度更早趋于稳定,而裂隙平均宽度仍会继续增长,并在含水率低于15%后出现0.08～0.17 mm的下降趋势;干湿循环是土体内部结构逐渐劣化,微观损伤不断累积的过程。虽然干湿前期试样的裂隙平均宽度受体缩效应影响,随干湿范围扩大出现部分下降趋势,而裂隙长度彼此接近,但随着干湿次数增加,裂隙指标极大值对应的干湿范围将逐渐由22%～33%向9%～33%转移;各温度、干湿范围作用下,试样裂隙指标的增加主要集中在前5次干湿循环,裂隙率、裂隙长度与平均宽度相较于未经过干湿循环的土体,分别增加了2.63%～11.56%,210.32～445.34 mm,0.39～0.83 mm;单位宽度分形维数相较于整体分形维数简化了干湿范围对于...     

粒度组成对红黏土干缩裂隙影响

为了探讨粒度组成对红黏土干缩裂隙发育的影响,从而给红黏土地区的工程建设及减灾防灾提供理论依据。通过室内干燥试验,研究了粒度组成对昆明呈贡红黏土饱和泥浆样的水分蒸发、干缩裂隙的形成和演化、表面干缩裂隙结构形态的影响。结果表明:(1)蒸发曲线分为4个阶段,常速率阶段是最重要阶段;(2)常速率阶段历时随粒径减小而增长,随粒径分布范围变大而减短;(3)蒸发速率与粒径、粒径分布范围的关系不明显;(4)干缩裂隙形成与演化过程分为5个阶段,受粒度组成影响最显著的是裂隙形成阶段;(5)粒度组成影响裂隙形成阶段历时、不同等级裂隙先后衍生关系、开裂曲线的分段性、裂隙网络结构和土块分布;(6)天然粒组样的干缩裂隙产生向上卷曲现象;(7)粒径分布范围越大,分布非均匀性越强,表面裂隙率越大,而粒径的影响不明显;(8)表面裂隙的分形维数随粒径减小而减小。综上,粒径分布范围和分布非均匀性显著影响红黏土的水分蒸发过程,干缩裂隙的形成和演化,表面干缩裂隙结构形态。     

湿地土壤微生物碳源代谢活性对不同水分条件的动态响应 ——以鄱阳湖为例

为深入了解湿地土壤微生物群落代谢特征对不同水分条件的响应变化,本研究以鄱阳湖湿地表层土壤为研究材料,采用室内控制试验,运用Biolog技术探讨土壤微生物碳源代谢活性在不同水分条件(干燥、湿润、淹水)下连续处理132 d的变化特征。结果表明:湿润组土壤微生物代谢活性最高,其平均光密度值(AWCD)在处理的第72天分别是淹水组和干燥组的1.34倍和3.95倍;同时土壤微生物对不同碳源类型的利用能力也发生了显著的差异性变化,其中干燥组利用的主要碳源为多聚物类和碳水化合物类(占总碳源利用率的39.25%和36.53%),而淹水组对氨基酸类碳源有较高的利用能力(占总碳源利用率的36.33%)。土壤微生物碳源代谢特征在处理的第21天达到稳定状态,而土壤理化性质和土壤微生物群落结构在处理的第72天发生显著变化,同时研究发现淹水条件升高了土壤pH和铵态氮含量,降低了微生物群落多样性。由此可知,水分条件不仅会影响湿地土壤微生物总体碳源代谢活性强度,还会改变对不同碳源的相对利用能力,最终导致土壤环境发生改变。     

水分状况对红壤水稻土中有机物料碳分解和分布的影响

以室内模拟的方法研究了好气、淹水和干湿交替3种水分条件下有机物料碳在红壤水稻土中分解和分布的差异。试验结果表明,干湿交替条件下有机物料的分解速率最高,好气条件下次之,淹水条件下较低。好气和淹水条件下添加物料促进土壤原有有机碳的矿化,产生正激发效应,而干湿交替条件显著抑制了土壤原有有机碳的矿化,呈负激发效应,随着培养时间的延长激发效应减弱。干湿交替条件下添加有机物料处理的土壤胡敏酸(Humic acid,HA)色调系数和E4/E6比值显著低于淹水和好气条件,淹水培养使土壤胡敏酸的结构简单化,干湿交替使胡敏酸芳构化和腐殖化程度增加,结构复杂化。有机物料碳在土壤腐殖质组分中的分配比例显示,干湿交替和好气条件促进了胡敏酸的形成,提高了土壤原有富里酸(Fulvic acid,FA)组分的转化和胡敏酸组分的分解;淹水条件下物料碳在富里酸组分中分布比例较高,且抑制了土壤原有胡敏酸组分的分解。有机物料碳在0.053 mm粒级团聚体中分布比例较大,干湿交替和淹水条件下更为明显。     

THE MEASUREMENT AND PREDICTION OF AVAILABLE WATER CAPACITY OF FERRALLITIC SOILS IN UGANDA

Field capacity was measured directly, and soil moisture characteristics were determined on undisturbed cores, for a wide textural range of ferrallitic soils in Uganda. The initial moisture conditions of the soils were shown to affect results and thus standardized procedures were adopted for field and laboratory determinations. Laboratory estimates of field capacity for undisturbed and disturbed samples were shown to be unreliable, but a correction factor was found which improved them. There was no single moisture tension for undisturbed core samples that corresponded to field capacity. Particle-size composition could be related to field capacity, permanent wilting-point, and available water capacity by multiple regression equations having correlation coefficients of 0.96, 0.98, and 0.88 respectively. The relationships predicting available water capacity were different from those found for soils in England, but those for field capacity and permanent wilting-point were similar. Particle-size analyses were carried out using three methods of dispersion of different efficiencies. Particle-size composition following gentle dispersion by shaking soil with distilled water was poorly correlated with moisture-holding properties. There was little advantage in using vigorous ultrasonic dispersion compared with overnight shaking with sodium hexametaphosphate. Two soils formed on alluvial deposits with kaolinite the only clay mineral, and one soil with montmorillonite the dominant clay mineral, showed markedly different relationships between moisture-holding properties and particle-size composition.     

海南岛土壤粘粒矿物特征与土壤系统分类

研究了海南岛不同母质土壤的粘粒矿物特征:都含有较多的高岭石,其中玄武岩发育土壤粘粒中高岭石最多,但其结晶最差。片岩和紫色砂岩发育土壤含相当多的水云母,粘粒部分水云母含量高达40％～45％,石灰岩发育土壤水云母含量亦较高,达20％～37％,此类水云母属二八面体型的水化白云母。玄武岩和花岗岩发育的“湿润”土壤粘粒中针铁矿与赤铁矿的含量之比为（3～4）:1,而花岗岩发育的“常湿”土壤粘粒中只有针铁矿,不见赤铁矿存在,证明土壤中氧化铁矿物的类型是土壤湿润状况的反应,在中国土壤系统分类中可以用来区分“湿润”和“常湿”土壤的一个指标。     

水旱轮作条件下土壤有机无机复合状况的研究

在黄棕壤和灰潮土上进行水旱轮作条件下土壤有机无机复合状况变化的研究表明:1.水改旱有利于促进土壤有机质与土壤矿质部分的复合,增加土壤有机无机复合量,旱改水则使游离态有机质增多。2.水改旱后,土壤所复合的腐殖质中紧结态的相对较多,同时松结态和紧结态腐殖质的易氧化部分增多,能促使结合态腐殖质的氧化更新;旱改水后,松结态腐殖质相对增多,以及松结态和紧结态腐殖质的难氧化部分增多。3.水改旱后可导致土壤腐殖质组分上的差异,即HA-B/FA-B的比值升高;HA-A/FA-A的比值下降。4.水改旱后土壤碳、氮含量除细粘粒复合体中有增加外,其他粒径复合体中的都减少了,而磷、硫含量在粗粘粒和细粘粒复合体中均有明显增加,说明水改旱有利于缩短土壤有机质以及氮、磷、硫养分的循环周期,促进其易矿化性。     

A REAPPRAISAL OF SOIL MAPPING IN AN AREA OF SOUTHERN SCOTLAND. PART II THE USEFULNESS OF SOME MORPHOLOGICAL PROPERTIES AND OF A DISCRIMINANT ANALYSIS IN DISTINGUISHING BETWEEN THE DOMINANT TAXA OF FOUR MAPPING UNITS

Results of a two-stage random sample survey were used to give information about the usefulness of some soil morphological properties for distinguishing between the four taxonomic units, all gley or gleyed soils. A multivariate logistic method of discriminant analysis was used. The classifications by soil surveyors and by the statistical analysis were mainly in good agreement, but many generally accepted B horizon criteria used for assessing hydromorphism were of little value in discriminating between the soils under study. Depth to gleying and secondary lithology, were valuable distinguishing properties while the matrix colour value, texture and structure of the B horizons were useful in some instances. Serious consideration of the role of statistical techniques, such as discriminant analysis, is advocated both as a guide to those who design soil taxonomies and as an aid to field identification.     

绿萍的增产和改土作用

扩大有机肥源是夺取当季作物高产和改良土壤的重要一环.绿萍是一种水生绿肥,具有固氮(通过体内共生蓝藻的作用)及繁殖力强的特性.我国稻田养萍的历史相传已有两个世纪(浙江省农科院土壤肥料研究所编,1976),浙江、福建、四川、广东、广西部分地区早有利用绿萍作为肥料的习惯.     

RATE-CONTROLLING PROCESSES IN THE RELEASE OF SOIL PHOSPHATE

The isotopic exchange of phosphate ions in a deep river gravel soil, maintained at different pHs from 3.5 to 6.7 in a field experiment, established by the N.A.A.S. at Shardlow, was governed initially (<20 h) by simultaneous ‘first-order’ and ‘bulk diffusion’ kinetics, but later by ‘bulk-diffusion’ kinetics only. The ‘bulk-’ or ‘intracrumb-’ diffusion coefficient was independent of phosphate manuring, was least at pH 5.5 and increased on either side of this critical pH. The rate constant for the phosphate component exchanging initially with ‘first-order’ kinetics increased significantly with phosphate manuring at pH 3.5, 4.4, and 5.5, although the constants for unmanured and manured soils did not change with soil pH. But at pH 6.7, the rate constants for the unmanured and phosphate-treated soils were greater than those in the more acid soils, although the constant for the manured soil was just significantly greater than that of the unmanured soil. Residual phosphate (i.e. the difference between manured and unmanured soils) adsorbed on the soil was greatest in the more acid soils but water-soluble residual phosphate increased with soil pH to a maximum at pH 5.5. Residual phosphate, exchanging initially, decreased to nothing above pH 6.5.     

上海土壤磷素状况的研究

根据几年来的调查研究,上海地区土壤中全磷含量一般在0.13-0.18%,主要几种土壤的全磷量如表1。不同土壤的有效磷量(0.5M NaHCO₃溶性磷)。根据56个标本的测定结果,>22ppm(P₂O₅)占35.7%,12-22ppm为44.6%,<12ppm是19.7%。所以一般来说,约有三分之二的土壤有效磷含量在中等水平以下,作物对磷肥反应较明显,五分之一的土壤严重缺磷。因此近年来上海郊区,特别是一些高产单位对施用磷肥非常重视。     

《中国土壤磷素养分潜力概图》及其说明

《中国土壤磷素养分潜力概图》是以一千万分之一的《中国土壤图》为底图,收集国内有关单位的资料^1-5)(中国科学院南京土壤研究所,1978;熊毅等,1965)整理后编制而成。又缩影成一千八百万分之一。解放以来,我国土壤化学和农业化学工作者,在土壤磷素养分和磷肥方面进行了大量的工作,积累了一定的资料,为编制本图奠定了基础。但由于资料的平衡性和系统性不够,所以编制过程中仍有不少困难,尤其是西部和西北部地区,收集的资料较少,有待进一步补充和修改。     

南疆土壤的属性分类及其类间界限指标的初步研究

本文通过大量剖面资料,应用综合数值分析法分类,取得了南疆各类土壤的主成份方程、散点图和类间界限指标等结果,为南疆例行分类系统的修订,提供了较充分依据。经32个剖面验证表明,其结果可供今后南疆土壤调查制图参考。这样的属性分类,还有利于野外识别土壤和确定其改良的难易程度,使调查成果发挥实效。着重讨论了南疆盐土与盐化土壤的分类(级)的界限指标。其划分盐土的指标主要有五项,关键是整盐、Na⁺和3.43%的表盐。