土壤系统分类中土壤水热状况的确定方法及应用研究——以山西省为例

土壤温度和水分状况作为表征土壤特性的重要参数,在土壤系统分类中是某些分类单元划分的重要依据。而现有的土壤水热状况估算方法存在数据不易获取、计算过程复杂等问题,在野外土壤调查及土壤系统分类工作中的适用性不强。本文提出一个基于气象数据的土壤水热状况快速估算方法,并结合山西省实地调查的75个剖面数据,对其在土壤系统分类中的应用进行探讨,以期为区域野外土壤调查及土壤系统分类工作提供借鉴和参考。结果表明:1基于气象数据的土壤温度估算方法在山西地区具有较好的适用性,其估算结果能代替土壤温度实测值来研究该区域的土壤温度状况;2基于气象数据的土壤水分状况估算结果仅适用于不受地下水影响的地带性土壤水分状况的确定,而对于受地下水影响的区域需根据土壤所处的实际水分环境状况进行分析和判定;3土壤水热状况在中国土壤系统分类中的分选性强,在野外土壤调查及土壤系统分类时,应特别注意区域土壤水热状况的差别。     

地表滴灌条件下水热耦合迁移数值模拟与验证

土壤水热分布状况是作物优质高产的关键环境条件之一,基于土壤水、热运动基本方程,结合地表滴灌水分运动特点,建立了地表滴灌水、热运移数学模型,利用HYDRUS-2D软件对构建的数学模型进行了数值求解,并对数值模拟得到的土壤水热值与田间实测数值进行了对比验证。结果表明, 所构建的数学模型对地表滴灌条件下的土壤水分运动和土壤温度变化及分布的动态变化具有较好的模拟效果;当土壤、气象以及灌水资料等可知时,利用该数学模型可以较准确地预测地表滴灌条件下水热耦合迁移与分布规律,模型可用来适时监测和调控地表滴灌条件下作物生长所需的土壤水、热环境条件。此外,数值模拟值和实测结果都显示,地表滴灌条件下上层土壤的水分和温度值较下层土壤易受到土壤蒸发和大气温度剧烈波动的影响。     

热脉冲法测定土壤热性质的研究进展

土壤热性质包括土壤热容量、热扩散率和导热率等,是决定土壤热状况的内在因素,与土壤水分状况之间关系密切。热脉冲—时域反射仪方法所用成本低,对土壤扰动小,测试时间短,具有很多优点,因此在测定土壤热性质方面具有很大的潜力。该方法在国外已得到了大量应用,在国内应用却很有限。本文综述了土壤热性质的计算模型及研究现状,重点针对近年来国内外研究土壤热性质的新方法———热脉冲法的理论和技术发展,及其在土壤水和其他物理性质应用方面的进展。该方法在国内相关研究领域里有进一步推广的意义。     

长江河口地区土壤水盐动态特点与区域土壤水盐调控研究

河口地区土壤水盐动态有丰水年份春秋季土壤积盐、枯水年份夏季土壤积盐的季节性特点,且各季节积盐的机理也不同。分析研究了河口地区不同水文年间不同季节的土壤水盐动态调控指标。分析河口区域土壤盐分的分布状况及近几年来河口区域秋冬季咸潮入侵加重和雨季土壤盐化程度加剧的状况,针对性的开展河口区域不同水文年各季节的土壤水盐调控,采取各种水利措施和农耕措施控制区域土壤水盐状况向有利于土壤改良和提高生产率的方向发展。     

冬灌对越冬期土壤水分状况影响的数值模拟

根据土壤水动力学、地表能量平衡、空气动力学理论建立了越冬期土壤冻融条件下土壤—大气连续体的水热传输模型，包括冻融条件下土壤水热迁移子模型、地气间水热交换子模型。在该模型的基础上，模拟了北京地区冬灌对越冬期土壤水分状况的影响，从理论上得到了冬灌具有贮水作用的结论，并分析了合理的冬灌定额。     

蒸发条件下土壤水盐热运移的实验研究

土壤水盐热的耦合运移研究是土壤水盐运移理论研究的重要组成部分.在模拟蒸发条件下,通过室内土柱实验,对土壤水盐热的迁移做了初步研究.结果表明:地下水位的高低直接影响土壤剖面盐分和水分分布;本实验一直处于稳定蒸发状态,今后需进一步研究不同蒸发条件下土壤水盐热的运移规律.     

树盘覆草对果园生态环境的影响

苹果树盘覆草具有灭草、免耕、保墒、蓄水、增肥、防冻的作用，覆草改善了土壤水、肥、气、热状况，从而优化了土壤生态环境，促进土壤营养物质积累、分解、转化、更新，有利果树生长发育，从而显著提高果品的产量和质量。     

东北大豆农田保护性耕作水热效应的Meta分析

摘要：基于公开发表文章中有关东北地区保护性耕作下大豆农田土壤温度和湿度数据，以传统耕作（CT）为对照，免耕（NT）、少耕（RT）、秸秆覆盖（SM）、免耕秸秆覆盖（NTSM）为处理，应用Meta分析方法定量评估保护性耕作措施对东北大豆农田土壤水热状况的影响程度。结果表明：与CT相比，保护性耕作总体上使东北大豆农田0-170cm土层的土壤体积含水量增加了9.2%，使浅层土壤（0-30cm）温度降低了8.2%；不同气候条件下4种保护性耕作措施均能提高土壤湿度；秸秆覆盖可以提高大豆整个生育时期土壤含水量，且在营养生长期对土壤水热的影响最大，土壤温度随秸秆覆盖量的增加而增加；保护性耕作措施降低土壤温度的幅度随着土壤黏粒减少而降低，提高土壤湿度的幅度随土壤深度增加而降低；免耕秸秆覆盖在不同土壤深度的蓄水保墒效果最明显，在0-20cm土层提高了32.9%的土壤湿度。综上，保护性耕作措施较传统耕作具有增湿降温效应，气温、降水、生育时期、秸秆覆盖量、土壤类型及土壤深度均对保护性耕作下大豆农田的土壤水热状况产生影响。     

垄作免耕下稻田土壤团聚体和水热状况变化的研究

本文研究了垄作免耕下稻田土壤团聚体和水热状况的变化.结果表明:垄作免耕下的稻田土壤,<0.01mm土粒团聚度有增大的趋势,其中>0.01mm无机微团聚体和>0.01mm级铁、铝-有机微团聚体所占的比例表现为不同程度的提高,而>0.01mm级钙、镁-有机微团聚体显著下降;土壤水热状况处于新的协调状况促进了土壤潜在肥力的发挥.     

不同覆盖方式对土壤水热分布的影响

[目的]覆盖会影响土壤水、热分布,研究不同覆盖方式对土壤水热分布的影响,可为不同作物选择合适的覆盖方式控制土壤水热状态提供参考.[方法]用田间试验测定不同覆盖方式下玉米农田土壤的温度、含水率与蒸发量,比较测定数据探究不同覆盖方式对土壤水、热分布影响的特征.共设5个试验处理,无覆盖、地膜覆盖、1.5 cm落叶覆盖、3.0...     

加热光纤法同步测定土壤水热参数误差分析

土壤水热参数是研究土壤水热传输的基本物理参数。当前热脉冲探针法（HPP）可同步测定土壤水热参数,但该方法仅限于在点尺度下测定。与其具有相同理论基础的加热光纤法（SPHP-DTS）,可将测定尺度增大至田间千米尺度,但其测定精度尚未得到有效验证。为了探知SPHP-DTS法的误差,本研究进行了SPHP-DTS法与HPP法测定土壤水热参数的对比试验。结果表明,以HPP为标准,加热光纤法测定热导率的精度RMSE为0.13 W?m-1?℃-1。SPHP-DTS法测定的热导率显著高于HPP法,主要原因在于加热光纤时产生的温度效应。通过热导率法测定土壤含水率时,在热导率测定误差的影响下,SPHP-DTS法的测定精度明显低于HPP法。SPHP-DTS法测定土壤水热参数的其他误差来源包括光纤与土壤之间多个界面的接触热阻、光纤的温度敏感性、噪音干扰以及温度梯度驱动下的水分迁移。本研究可为SPHP-DTS法提升土壤水热参数测定精度提供理论参考。     

耦合干空气机制的黄土水热运移过程模拟 ——以山地苹果园为例

黄土疏松多孔,气相占比较高,但是土壤干空气过程如何影响黄土水热运移尚不清楚.采用考虑土壤水-汽-热-气耦合的STEMMUS(Simultaneous Transfer of Energy,Mass and Momentum in Unsaturated Soil)模型,以黄土丘陵区苹果园为例,探讨土壤干空气对黄土土壤水...     

沟灌条件下土壤水热传输与转换研究进展

沟灌地表的不均匀结构使土壤水热运动具有空间性,地表水汽交换与光温条件随之改变。该文概述了近年来国内外沟灌土壤的水热传输与转换的研究进展,主要包括地-气界面的水汽交换、沟垄表面的光温分布和沟灌土壤的水热传输。深入阐明沟灌土壤的水热传输机制,是沟灌条件下土壤水热资源高效利用的基础。     

冬灌对冻融期干旱区荒漠绿洲农田土壤水热状况的影响

冬灌可显著改善土壤水热状况,对缓解"春旱"和促进农作物生长发育具有积极的影响。文章通过探究冻融期干旱荒漠区不同开垦年限的农田土壤水热变化特征,揭示冬灌对土壤水热变化及农田水量平衡的影响,为荒漠绿洲农田水分管理提供理论借鉴。研究选取了黑河中游荒漠绿洲过渡带新垦绿洲农田土壤和老绿洲农田土壤(灌耕风沙土和灌耕灰棕漠土),利用土壤温湿度监测仪(ECH_2O)测定的土壤含水量和土壤温度及模拟土柱测定的渗漏损失量,分析了冻融期土壤水热动态变化过程及冬灌对深层渗漏损失的影响。结果表明:老绿洲农田消融历时(26 d)显著长于新垦绿洲农田(12 d),新垦绿洲农田消融历时短不利于春季土壤水分的保持;且翌年土壤完全融化后,新垦绿洲农田浅层(0～40 cm)贮水量低于老绿洲农田;此外,160 mm的冬灌事件导致新垦绿洲农田深层渗漏量为老绿洲农田的4.1倍。新垦绿洲农田需考虑补充灌溉以保证春播作物正常出苗,老绿洲农田"蓄水保墒"生态效应优于新垦绿洲农田。因此,在干旱区荒漠绿洲过渡带农田水分管理中,需综合考虑深层渗漏和"冻后聚墒"效应,针对土壤质地差异实施动态的冬灌策略以保证灌溉水资源优化利用。     

土壤水吸力对控释尿素养分释放特征的影响

为探究不同土壤水吸力对控释尿素养分释放的影响,根据供试壤质砂土的水分特征曲线设置了6种不同土壤水吸力的处理,采用25℃恒温土壤模拟实验,测定土壤中控释尿素的养分释放特征。结果表明,土壤水吸力为0 k Pa时恒温土壤培养法与静水浸提法测得的控释尿素养分释放特征无显著差异。土壤水吸力为75 k Pa、30 k Pa和0 k Pa的3个处理,测定的土壤孔隙中空气相对湿度均为95%以上,土壤水汽饱和,释放期基本相同,表明在不考虑水分流动及养分扩散状况影响时,土壤水分条件已不再是影响控释尿素养分释放的主要因素。土壤水吸力525 k Pa和260 k Pa(土壤孔隙中空气相对湿度分别为84%和91%)时释放期分别为416.4 d和120.0 d,相对于土壤水饱和时释放期(63.6 d)的相对相差分别为146.8%和59.1%,远超过《控释肥料》行业标准规定的允许差(20%),表明控释尿素的释放率和释放期受到土壤水吸力过高的抑制。土壤水吸力大小直接影响土壤孔隙空气湿度的饱和与否,土壤水吸力对控释尿素养分释放的影响通过土壤水汽作用于肥料颗粒实现。     

新疆包头湖灌区农田土壤水盐热特性空间变异特征

土壤作为高度变异体,其大尺度下的土壤水盐热分布特征具有空间变异性。为了探究大尺度下的土壤水、盐、热的空间分布特征及空间变异性,以新疆包头湖区域为例,采用经典统计学和地统计学相结合的方法,对土壤水盐热参数的空间分布特征进行分析。结果表明:土壤含水率、导热率及热容量均属于中等偏弱变异程度,土壤含盐量为强变异程度;土壤含水率、含盐量、导热率的半方差函数均可用高斯模型进行拟合,热容量的半方差函数可用指数函数进行拟合;含水率、含盐量、导热率、热容量同一深度各自变量之间均具有较强的空间依赖性,随机因素占总变异程度较低,最大相关距离在2 600~3 900 m。该研究为当地农业灌溉及精细农业的生产提供一定参考。     

梭梭和沙拐枣对风沙土壤水热盐动态的影响

为揭示塔克拉玛干沙漠公路防护林不同植物类型下土壤水热盐运移规律,于2015年5—9月采用CS656土壤水热盐三参数传感器对防护林内梭梭和沙拐枣根区土壤水分、盐分和温度进行实时监测,分析了气温与土壤温度的相互关系和土壤水盐动态变化规律。结果表明:(1)梭梭和沙拐枣根区土壤温度基本一致,气温与土壤温度呈极显著相关(p0.01),各土层间土壤温度相关性随深度的增加逐渐减弱;(2)受灌溉制度影响,防护林土壤水盐呈现出明显的周期性变化规律,梭梭和沙拐枣根区土壤水盐动态变化趋势相似。在垂直方向上呈单峰曲线,其峰值分别位于30,10cm土层处。其中,梭梭林下土壤可分为水分速变层、弱变层和稳定层3个土壤层次,而沙拐枣林下土壤可分为水分速变层和弱变层2个土壤层次;(3)灌溉后土壤湿润体均呈"半椭球形"分布,梭梭和沙拐枣根区土壤灌溉水影响深度分别为60,150cm,而土壤盐分呈"表聚型"分布,但尚未造成土壤盐渍化(1.0 mS/cm);(4)6—9月份梭梭根区土壤平均贮水量(116.34mm)略大于沙拐枣(100.99mm),土壤水分亏缺明显,都大于270mm。     

黑河中游绿洲麦田土壤水气热参数田间尺度空间分布特征

为了明确黑河中游绿洲麦田土壤水气热传输动力学特征的空间变异性,该文采用地理信息系统和地统计学相结合的方法,以黑河中游临泽县麦田的水气热参数的空间分布特征为基础进行相关研究。结果表明地统计学方法可以较好地模拟土壤水气热参数的空间结构和变异特征;水气热参数的拱高与基态值之比均高于75%,采样间隔距离设为10m可以达到较为理想的研究目标;Kringing插值研究结果表明,该区域土壤水气参数变化具有良好的一致性;总的来说,研究区域的土壤导热率具有中间高,南北两侧低的马鞍形变化趋势。该研究将为当地土壤水气热参数田间尺度空间变异研究提供一定的参考。     

农田土壤N2O和NO排放的影响因素及其作用机制

农田土壤作为N2O和NO的重要排放源而备受关注。硝化和反硝化是土壤N2O和NO产生的两个主要微生物过程,环境因子和农田管理措施等因素强烈影响着这两个过程以及N2O和NO的排放。本文重点论述了土壤水热状况、土壤质地、pH、肥料施用、耕作措施变更等关键性影响因素对农田土壤N2O和NO排放的影响及其影响机制。     

秸秆覆盖对黑土区侵蚀沟植被恢复和固土的作用

[目的]评估东北黑土区秸秆覆盖技术对侵蚀沟的防护作用,旨在为该区侵蚀沟植被恢复、水土流失防治提供数据支撑。[方法]通过野外试验,观测了秸秆覆盖和无秸秆覆盖条件下侵蚀沟不同坡向土壤水热状况、苜蓿生长状况和水土流失状况的变化。[结果]①秸秆覆盖能够显著改善侵蚀沟土壤水热状况,即提高土壤水分含量,降低14:00土壤温度,阴坡秸秆覆盖提高土壤含水量1.8%～6.8%,阳坡秸秆覆盖提高土壤含水量1.1%～4.0%,阴坡秸秆覆盖降低14:00土温0.6～3.1℃,阳坡降低14:00土温0.9～3.6℃;②秸秆覆盖显著改善了侵蚀沟不同坡向苜蓿的生长及生物量积累状况,有利于侵蚀沟岸植被恢复;③秸秆覆盖可有效拦蓄径流、减少泥沙侵蚀量,全年平均保水率为57.34%,全年平均保沙率为67.60%。[结论]秸秆覆盖是一种有效的侵蚀沟治理措施,该技术的推广将有助于减缓黑土区水土流失,保障国家粮食全。