利用热脉冲技术研究石子覆盖对土壤内部蒸发的影响

地表覆盖能够减少土壤蒸发,对土壤保水、保墒有重要意义.本文基于显热平衡原理,探究了石子覆盖对近表层土壤内部蒸发的影响.应用热脉冲技术测定的热参数和土壤温度得到土壤内部蒸发速率、显热通量、土层上下部显热通量差、潜在汽化热和显热贮藏量变化.与裸土相比,石子覆盖以后近表层显热贮藏量无明显变化,t检验3 ～9 mm、15 ～ 21 mm、27～33 mm p值分别为0.439、0.100和0.096,均大于0.05,显热通量减小,t检验3 mm、15 mm、27 mm p值分别为0、0、0.005,均小于0.05,土层上下部显热通量差明显减小,t检验3～9 mm、15 ～ 21 mm p值均为0＜0.05,27 ～ 33 mm p值为0.059＞0.05,潜在汽化热增加,t检验3 ～9 mm、15 ～ 21 mm、27 ～33 mm p值均为0＜0.05,因此用于土壤蒸发的能量减小,致使土壤蒸发速率降低,t检验3～9 mm、15～21 mm p值均为0＜0.05,27 ～ 33 mm p值均为0.100 ＞0.05.土壤蒸发速率变化趋势与土壤显热通量差变化趋势一致:与裸土相比,石子覆盖以后土壤蒸发速率和土层上下部土壤显热通量差的峰值出现的时间滞后,3～9 mm、15～21 mm峰值出现的时间均滞后两天.因此石子覆盖以后土壤蒸发的变化主要表现在土壤蒸发速率减小且蒸发速率峰值出现时间滞后.     

干旱半干旱区地表覆盖对土壤风蚀的影响

为了探究地表覆盖对干旱半干旱地区土壤侵蚀及表层特性的影响,探寻农业发展的新机遇,使用Meta分析的方法,通过搜集国内外干旱半干旱地区土壤覆盖已发表的研究数据,分析了3种地表覆盖方式：覆盖植物、秸秆覆盖和高留茬对土壤风蚀模数及表层干容重、含水量和有机碳含量的影响。结果表明：(1)地表覆盖使土壤年风蚀量降低77.96%,地表风蚀量与覆盖度密切相关,秸秆覆盖度最高,减轻风蚀效果最佳。(2)地表覆盖平均降低2.94%表层(0—20 cm)土壤干容重,从而提高孔隙度保水保肥,抑制土壤侵蚀;其中覆盖植物效果最好,能够降低5.26%。(3)地表覆盖能够增加6.26%年均表层土壤含水量,从而有效增大土壤颗粒间的黏聚力;在降水量≤450 mm的半干旱地区该值能达到10.62%。(4)地表覆盖能够提高23.54%表层土壤有机碳含量,增加土壤颗粒间的黏结性,从而提高土体的抗风蚀能力;高留茬的提升效果最好,为34.42%;覆盖植物中豆科作物的效果最好,平均提高30.76%。总之,3种地表覆盖措施均能不同程度地减轻风蚀,能够实现保土、保水和固碳的多重收益,是未来双碳背景下实现农业可持续发展的有效解决方案。     

气候因子和地表覆盖对沿海滩涂土壤盐分动态的影响

为探明气候因子对沿海滩涂表层土壤盐分季节性变化规律的影响,并探讨植被和秸秆覆盖对滩涂土壤脱盐效果及控盐的作用。2014年5月—2015年5月,在江苏沿海滩涂盐碱地(中重度盐分),设置4种处理进行田间试验,分别为对照(裸地,CK)、秸秆覆盖(覆盖量为15 t·hm-2,SM)、植被覆盖(PC)和植被+秸秆覆盖(覆盖量为7.5 t·hm-2,PC+1/2SM),监测了气候因子和表层土壤盐分的季节性动态变化。结果表明:1)在沿海滩涂裸地中,土壤盐分具有一定程度的季节性规律,表现为在10—12月具有明显的积盐效果,且在10月EC1︰5达到最大值为3.90 d S·m-1。2)相关分析表明:采样前7 d降雨累积量与土壤盐分变化有着极密切负相关关系;气候因子的多因子及互作逐步分析表明:降雨量增加可以促进土壤脱盐作用,大气温度升高可加剧土壤盐分表聚,降雨量和大气温度的互作效应增加会对土壤盐分累积产生正效应。3)地表覆盖(包括PC和SM)显著地改变了气候因子对土壤盐分动态变化的影响,累积降雨量和大气平均温度与土壤盐分无显著相关性,且大量秸秆覆盖对滩涂表层土壤脱盐具有更明显的效果。因此,在沿海气候向暖湿方向发展的趋势下,综合考虑脱盐及控盐作用,选择适量秸秆覆盖(如覆盖量15 t·hm-2)或适量秸秆覆盖结合植被种植覆盖,同时充分利用沿海地区降雨量集中的特点,可能是未来滩涂盐碱盐渍土快速脱盐和土壤改良的重要措施。     

有机地表覆盖材料对树穴土壤理化性质的影响

通过大田试验,研究有机地表覆盖材料对土壤理化性质的影响。以圆明园公园内的桑葚林(Morus alba L.)树穴土壤为研究对象设置6种处理,即水性聚氨酯胶黏剂有机覆盖垫(A)、水性聚氨酯与淀粉胶黏剂混合比9∶1有机覆盖垫(B)、水性聚氨酯与淀粉胶黏剂混合比8∶2有机覆盖垫(C)、水性聚氨酯与淀粉胶黏剂混合比7∶3有机覆盖垫(D)、木片覆盖(M)和无覆盖处理(CK),对不同地表覆盖材料的覆盖效果进行评价。结果表明:(1)总体来看,1年后不同有机地表覆盖材料覆盖下树穴土壤的容重、孔隙度、持水量等物理指标以及不同土层土壤pH变化不大。(2)与CK相比,不同有机地表覆盖材料可增加土壤中有机质、碱解氮、有效磷、速效钾的含量,覆盖后0-10 cm土层比10-20 cm土层的效果更为明显。综合考虑,不同有机地表覆盖材料能够改善土壤养分含量,水性聚氨酯与淀粉胶黏剂混合比8∶2有机覆盖垫(C)为5种有机地表覆盖材料中最适合裸露树穴的覆盖材料。     

翻耕和覆盖对我国黄土区麦田土壤水分的影响

Effects of different methods of tillage and mulch on soil moisture at fallow stage were studied in rainy and rain-deficient years.Soil moisture content per 20 cm was measured vertically within 0-300 cm soil layers in an experiment with five treatments:deep-loosening tillage(DLT),traditional tillage(TT),plastic mulch(PM),straw mulch(SM) and plastic plus straw mulch(PSM),All mulch treatments were under no tillage conditions.Total storage of precipitation in soil from 0 to 300cm was determined before sowing,Results showed that the new methods of tillage and mulch were the basic ways to improve water condition in dryland wheat fields.In a rainy year,PM with no tillage played a significant role in storing and conserving precipitation.while in a rain-deficient year,the role was not significant,Due to evaporation.DLT did not promote the storage of soil moisture,SM was the best way to store and conserve soil moisture,In SM treatment the wheat yields increased by more than 20%.     

不同地表覆盖下冻融土壤入渗能力及入渗参数（英）

为了研究不同地表覆盖下冻融土壤入渗能力的差异和入渗参数的变化规律,进行了一系列裸地、地膜覆盖地和秸秆覆盖地土壤田间入渗试验。研究表明,冻土的入渗能力主要受冻层的控制,冻层是入渗水分的控制界面,土壤冻融特征差异是影响不同地表覆盖下土壤入渗能力大小的主导因素。冻融土壤的水分入渗过程可用三参数考斯加科夫土壤入渗经验模型描述。水分入渗开始 1 min内的累积入渗量大小随着冻层厚度和密实度的增加而减小,随着土壤冻融循环次数增加而增大;入渗能力的衰减率随着冻层厚度和密实度的增加而减小;稳定入渗率大小主要取决于土壤冻结状态和入渗锋面处的水力特性。三入渗参数均与土壤含水率和冻结深度有关,不同地表覆盖下的土壤入渗参数随着冻层深度的增加而减小,随着土壤的消融解冻而增大。该研究成果对农业生产实际和水土保持具有重要的指导意义。     

覆盖对果园土壤氨化细菌数量年变化的影响

本试验结果表明 ,在整个果树生长期内 ,覆盖可明显增加各土层中氨化细菌的数量 .不同土层氨化细菌数量年变化曲线 ,无论覆盖与对照 ,均呈单峰曲线变化 ,高峰出现在 8月或 9月     

牧场养猪对地表覆盖、土壤养分分布和密度的影响

通过对养猪牧场喂食、饮水和遮阳等基础设施位置变换、固定和不放养猪(对照)对土壤无机N、P、地表覆盖及土壤压实程度的研究表明,第一批猪放养(试验1)结束后,小区周边土壤无机N含量高于小区中部,但第二批猪放养(试验2)结束后,没有这种现象;土壤P不受养猪的影响;不养猪区域的植被覆盖率高于养猪区域,但移动基础设施和固定基础设施对覆盖率没有影响;固定基础设施会压实土壤,第二批猪放养结束后,移动基础设施与对照土壤体积密度没有差异.因为牧场养猪会影响土壤养分的分布,可能会限制其发展,但是,将来研究出可以最大程度地减少营养负荷和草场退化的技术,牧场养猪前景看好.     

黄土高原区果园生草覆盖对土壤物理性状、水分及产量的影响

通过试验证明果园生草制是黄土高原地区果园土壤管理的一个行之有效的模式。果园生草覆盖区与对照相比土壤物理性状、水分及产量均有明显提高，直径1．0mm以上的土壤团粒增加了10．2％一12．2％，提高60．4％一72．2％；土壤容重下降0．05—0．13g/cm^3，降低4．2％一10．0％；土壤孔隙度增加2．5％一5．5％，提高4．6％一10．9％；有机质增加0．19％一0．57％，提高24．4％一73．1％；0—20cm土壤水分增加1．7％一3．0％，提高16．7％一29．4％；苹果产量和经济效益，提高幅度分别为12．73％一31．57％和15．17％一36．22％。     

秸秆和植被覆盖对江苏滨海盐土土壤盐分变化的影响

研究秸秆覆盖和植被(田菁)覆盖条件下滨海盐土土壤水盐的动态变化规律,为沿海滩涂盐碱地脱盐改良提供依据。本研究以含盐量6.98 g·kg~(-1)的滨海盐土为研究对象,设置秸秆覆盖和种植田菁2种覆盖处理,以裸地为对照,研究不同覆盖处理对滨海盐土土壤含水量和土壤盐分动态变化的影响。结果表明:秸秆覆盖下的土壤含水量(27.58%)显著高于田菁覆盖(26.70%)和裸地(26.61%),后两者差异未达显著水平。处理1年后0~20、20~40 cm土层的秸秆覆盖、田菁覆盖和裸地不同处理间土壤含盐量的差异均达显著或极显著水平;秸秆覆盖处理的脱盐率为田菁覆盖处理的2倍。回归分析表明裸地和田菁覆盖下土壤盐分含量与累积降雨量的关系可用二次多项式拟合,田菁覆盖下的淋洗方程(EC_a/EC_i与D_w/D_s间的关系)可用三次多项式拟合;而秸秆覆盖条件下土壤盐分含量与累积降雨量的关系、淋洗方程均表现为指数函数关系y=ae~(bx)(P0.01)。秸秆覆盖条件下滨海滩涂0~40 cm土层脱盐80%需要386.8 mm的累积降雨量。结果表明秸秆和植被覆盖技术在江苏滨海盐土可获得较好的脱盐效果,具有较好的应用前景。     

探针有限特性对热脉冲技术测定土壤热特性的影响

在利用热脉冲方法测定热特性时,通常对探针形状做理想化处理,即假设探针为线性热源,热导率无限大而热容量为零。在实际应用中,探针本身的有限特性(有限半径以及有限热容量)会导致热特性测定误差。为了研究探针有限特性对热脉冲技术测定土壤热特性的影响,该研究采用改进的热脉冲探针(直径2 mm、长度40 mm、间距8 mm)测定土壤热特性,并分别使用PILS(pulsed infinite line source,无限长线性脉冲热源)和ICPC(identical cylindrical perfect conductors,近似圆柱形完美导体)2种理论估计土壤热特性,比较分析了探针有限特性对热脉冲技术测定热特性结果的影响。结果表明:1)与PILS理论相比,利用ICPC理论拟合得到的温度升高曲线,可以有效减少探针有限半径和热容量对土壤热特性测定结果的影响。与ICPC理论相比,在0.03~0.25 m3/m3的含水率范围内,用PILS理论得到的砂土热扩散率和热导率分别偏低11.8%和5.2%;与模拟热容量相比,PILS和ICPC理论分别将热容量高估16.1%和7.9%;2)探针有限特性对土壤热特性的影响与含水率有关:在干土上最大;随着土壤含水率的增加,其影响逐渐降低。该研究对提高热脉冲技术测定土壤热特性的准确性具有指导意义。     

Effects of grazing on soil physical properties and soil erodibility in semiarid grassland of the Northern Loess Plateau (China)

Grazing animals provide a livelihood for farmers, but they may also produce adverse environmental effects. We investigated whether grazing leads to deterioration of soil physical properties that subsequently increases topsoil erodibility. We sampled three sites (an ungrazed grassland, a continuously grazed grassland, and a track trampled by stock) on the northern Loess Plateau of China. The bulk density, water content, proportion of stable aggregates, infiltration rate, and resistance to scouring were determined for each soil sample. The results showed that the track had the highest soil bulk density and the lowest soil water content, proportion of stable aggregates, infiltration rate, and ability to resist scouring. The ungrazed plots had the best results for these parameters, in terms of reduced erosion. Soil bulk density and the proportion of stable aggregates differed significantly with depth beneath the track. However, the effect of depth on water content, infiltration rate, and the soil resistance to scouring was not significant at any sampling site. The ability of the soil to resist scouring was negatively correlated with the soil's bulk density and positively correlated with the soil's water content, infiltration rate, and proportion of stable aggregates. Thus, soil physical properties played an important role in determining soil erodibility. Grazing and trampling by livestock therefore appear to cause deterioration of soil physical properties and to increase soil erodibility.     

用土壤温度估算表层土壤导温率与热通量的研究

对比研究了6种用土壤湿度计算表层土壤导温率的方法结果表明，振幅法、相位法、反正切法、对数法虽需较少观测值，计算简单，但结果却不太稳定；谐波法计算过程虽较复杂，但导温度的估算值较稳定，是最可靠的方法之一。利用计算的土壤导温率估算近地表土壤热通量，结果与由温度积分法决定的土壤热通量值非常一致。     

不同覆盖材料土壤生态效应与玉米增产效应研究

田间试验研究不同覆盖材料土壤生态效应与玉米增产效应结果表明,小麦秸秆、地膜、高粱秆片和纸板覆盖均有显著保水作用及明显水分表聚现象,即0～10cm表层土壤含水量明显高于下层土壤,地膜覆盖兼有显著增温效应,而小麦秸秆、高粱秆片和纸板覆盖土壤温度却明显低于对照。除纸板外其他覆盖材料均不同程度增加0～2 0cm土层土壤细菌、真菌和放线菌数量,且以秸秆覆盖增幅最大。各覆盖处理均显著增加玉米株高、茎粗和叶面积指数,不同程度提高玉米生育前期倒1、2、3叶净光合速率。小麦秸秆、地膜、高粱秆片、纸板覆盖处理分别比对照增产19.4 %、17.2 %、16 .1%和13.3% ,其增产原因主要是由于穗长和穗粒数的增加所致     

多针热脉冲技术测定土壤热导率误差分析

土壤热导率是研究土壤热传输、水热耦合运移的基本物理参数。为了探知多针热脉冲技术的误差,该研究以能够准确测定热导率的单针法作为参比,在4种质地土壤上,对多针热脉冲技术在不同体积质量、含水率和气压条件下测定的热导率进行了分析。结果表明,多针热脉冲技术的热导率结果与单针法总体符合较好,其热导率测定值的平均误差为0.074 W/(m·K)。干土热导率随气压增大呈现对数增长,这是由于气体分子平均自由程下降的原因。多针热脉冲技术的测定误差主要出现在中等含水率区域,关键问题是加热针的温度升高偏大,促进了水汽潜热传输。另外,土壤与探针之间的热接触阻力、探针导致的土壤体积质量改变、温度梯度引起的液水流也影响测定结果的准确性。该研究可为农业水土工程中的土壤热导率模拟提供依据。     

黄土高原丘陵沟壑区土壤水分变化规律的研究

对黄土高原丘陵沟壑区土壤水分变化规律研究结果表明 ,该区土壤水分随时间变化主要受控于降水量 ,表现为与降水量变化同步。土壤水分垂直分布变化 0～ 30cm土层土壤含水量随深度增加而减少 ,30～ 1 2 0cm土层土壤含水量随深度增加而增加 ,总体变化趋势平缓。裸地和农田土壤水分空间变异范围分别为 3.1 7m和 7.2 5m。     

黄土高原丘陵区不同土地利用方式对土壤理化性质的影响

对晋西北黄土高原丘陵区持续利用30年的小叶锦鸡儿人工林、农田、杨树林、小叶锦鸡儿和杨树的混交林地以及撂荒地的土壤理化性状进行了研究。结果表明,不同土地利用方式对土壤理化性质影响很大。小叶锦鸡儿和杨树的混交林以及小叶锦鸡儿人工林可以降低土壤容重,提高土壤酶活性、有机质和全N含量,从而改善土壤肥力。混交林和小叶锦鸡儿人工林的土壤培肥作用高于杨树纯林。粗放的农业耕作措施提高土壤容重,降低土壤养分含量,使土壤退化。撂荒地一定程度上可以起到培肥土壤的作用。在黄土高原丘陵区,种植小叶锦鸡儿人工林以及小叶锦鸡儿和杨树的混交林是较好的生态重建和植被恢复方式。     

质地对土壤热性质的影响研究

土壤热性质是水热迁移研究中的重要参数之一。根据非稳态条件下热流方程的差分解和实测土壤温度资料计算了不同质地土壤的热扩散率，并得出了质地影响下的土壤导热率关系式。研究结果表明，对特定土壤而言，土壤导热率与含水率之间可建立幂函数关系；砂粒、粉粒和粘粒含量对土壤热性质有不同程度的影响；不同质地土壤的热性质与土壤水吸力之间存在良好的定量关系；此外，含盐土壤的导热率可表示为浓度的幂函数关系。     

退耕驱动的近地表特性变化对土壤侵蚀的潜在影响

黄土高原是我国、乃至全球土壤侵蚀最严重的区域之一,侵蚀强度及时空分布特征受近地表特性的显著影响.退耕还林(草)工程大面积的有效实施,势必会引起近地表特性(土壤理化性质、植被茎秆、枯落物、生物结皮、根系系统)的显著变化,进而对坡面径流的水动力学特性及侵蚀过程产生影响.本文从退耕驱动的近地表特性变化、近地表特性变化对坡面径流水动力学特性的影响、近地表特性变化对土壤侵蚀过程(土壤分离、泥沙输移、泥沙沉积)的影响及其机制、区域土壤侵蚀对退耕的响应4个方面较为系统地总结近几十年国内外的研究成果,并提出了目前亟待强化的研究领域.这对理解退耕坡面土壤侵蚀过程及其动力机制、建立植被覆盖坡面的土壤侵蚀过程模型、评价退耕坡面的水土保持效益,具有重要的理论意义.