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。     

小麦秸秆生物炭对休耕期黄土农田土壤热性质的影响

为了研究小麦秸秆生物炭输入对休耕期农田土壤热性质的影响,共设置了3个小麦秸秆生物炭施用量水平进行田间小区试验,分别为0 kg·m-2(BC0)、1 kg·m-2(BC1)、4 kg·m-2(BC4),每个处理3个重复.对各小区土壤含水率、热容量、导热率、热扩散率和温度等指标进行了测定.结果表明:生物炭施加能显著降低土壤...     

不同质地和容重对Cl-在土壤中运移规律的影响

土壤的水分含量，质地，均一性，温度等因素都会影响化学物质在土壤中的运移，在室内条件下，采用垂直土柱易混置换法，就不同质地及不同容重对Cl^-在土壤中运移规律的影响进行了初步研究，研究结果表明，Cl^-在黏粒含量高的土壤中的水动力弥散系数（D）大于在黏粒含量低的土壤中的水动力弥散系数，而延迟因子（R）则小于黏粒含量低的土壤，在同一质地不同容重条件下，D值随容重的下降而减小，R值则增大。     

热激处理对鲜切莴笋色泽和质地的影响

为探究热激处理对鲜切莴笋色泽和质地的影响,以鲜切莴笋为材料,通过两因素三水平旋转中心组合试验,研究热激处理温度、处理时间对鲜切莴笋a*值、b*值、硬度、脆度、咀嚼性的影响,并在统计分析后,建立二次多项数学模型。结果表明,a*值、硬度、脆度、咀嚼性的回归模型都极显著,b*值不显著;热激处理温度是鲜切莴笋a*值的主要影响因素,处理时间是硬度、脆度、咀嚼性的主要影响因素;鲜切莴笋最佳热激处理条件为:温度49.52℃,时间13.14 min。在此条件下,鲜切莴笋达到最小a*值-12.97,最大硬度40.86 N,最大脆度44.69 N,最大咀嚼性17.96 m J。由此可见,实际应用中可采用处理温度50℃,处理时间14 min得到莴笋净菜良好的色泽和质构。本研究结果为鲜切莴笋热激处理提供了一定的技术依据。     

煤矸石组分与表土质地对充填重构土壤导气率的影响

研究煤矸石组分及表土质地对煤矸石重构土壤导气率的影响,探讨重构土壤这种差异显著的非均质土壤导气内在机理,为进一步研究复杂的非均质土壤导气特性提供理论基础。通过在煤矸石中掺杂不同粒径碎石来改变其组分,并利用3种不同质地的土壤在土柱内进行土壤剖面重构,采用一维瞬态法测量其导气率。结果表明:(1)不同碎石粒径和质量分数对混合基质饱和含水量影响不同,掺杂2~5mm粒径碎石,随着质量分数的增加,饱和含水量逐渐增加,从7.29%增加到12.9%;掺杂5~10mm粒径碎石,饱和含水量随着质量分数的增加先增加后减少,分别为7.28%,8.5%,6.9%。(2)煤矸石的导气率远大于土壤,并且煤矸石的导气率对水分的敏感度随质量含水量的增加而增加,而土壤的导气率对水分变化的敏感度均随质量含水量的增加而降低。(3)碎石的存在为大孔隙的产生创造条件的同时也会减少了土壤通气断面,阻隔空气传输的通道。(4)重构土壤导气率受表土质地和底部填充介质的共同影响,覆土土壤导气率决定了重构土壤的导气率大小,而充填基质导气率决定了充填介质对重构土壤导气率影响的系数(Ska)。Ska与充填介质导气率呈显著相关,可以通过指数函数进行拟合(R2=0.93)。通过充填介质及覆土土壤的导气率可以对重构土壤导气率进行估算,简化了重构土壤导气率的测定过程。     

镁对土壤某些理化性质的影响

本文研究了镁离子在土壤中的吸附特性和交换性镁对土壤某些物理性质的影响。试验结果表明:镁盐阴离子对镁离子侵入土壤吸收复合体能力的影响为:CO₃^2->SO₄^2->Cl^-。在低浓度下,Mg²+在Na⁺陪伴下较其单独存在时更易被含MgCO₃的石灰性土壤吸附。在混合盐溶液中,当盐渍度和SAR一定时,Na⁺在Na⁺-Mg²⁺体系中比在Na⁺-Ca²⁺体系中更易被土壤吸附。当ESP一定时,随着土壤吸收复合体中交换性镁百分率(EMP)的增加,分散系数逐渐增加,饱和导水率和毛管水上升高度逐渐降低,当EMP>60%时,不再发生变化。随着ESP的增加,交换性镁的不良影响逐渐变小。     

黄河三角洲海水灌溉对土壤性质的影响研究

通过2年在黄河三角洲进行海水灌溉对土壤性质的影响研究．结果表明：海水灌溉后土壤剖面中盐分含量有所上升,并在0～100cm土层中有盐分积累现象;土壤中存在的盐分主要以NaCI为主,Na^ 和Cl^-与土壤全盐含量呈直线线性相关,且达到极显著水平;海水灌溉后土壤的钠吸附比(SAR)在0～60crn土层内有所升高;土壤的pH值在海水灌溉前后基本没有什么变化;残余碳酸钠(RSC)都为负值。因此,在黄河三角洲地区运用海水灌溉不会引起土壤的碱化,并使土壤性质变差,但在海水灌溉过程中必须防治次生盐渍化的发生。     

土壤侵蚀与恢复重建对土壤性质的影响

研究结果表明,随着土壤侵蚀程度的加剧,＞2mm和＞0．25mm的团聚,人砂减少,砂粒增多,土壤变得紧实,持水性能减弱,交换性盐基减少,土壤酸化,养分减少,经过恢复与重建后,土壤物理结构得到改善,土壤肥力得到逐步恢复,随着治理年限的延长,土壤逐步正向演替。     

设施土壤次生盐渍化及其对土壤性质的影响

设施土壤次生盐渍化是我国设施农业生产中的一个重要限制因子。本文根据近年来的相关研究进展,综述了设施土壤次生盐渍化的基本特征、形成原因及其影响因素,并阐述了设施土壤次生盐渍化对土壤理化性质以及土壤微生物状况的影响。     

土壤热参数确定方法比较与修正

土壤热参数是分析研究土壤热传递的基本参数,寻求确定热参数简单方法是研究的热点问题.该文利用自行研制的土壤热特性试验系统,测定了4种质地土壤热特性,计算了不同质地土壤在不同含水率、不同容重情况下的热扩散率,进一步推导出不同情况下的导热率,并与Campbell经验公式计算的导热率进行比较,发现计算值与实测值相差较大,并对Campbell经验公式进行修正,同时对修正经验公式进行分析、检验,并讨论此经验公式的适用范围.结果显示在体积含水率小于20%的时候,修正经验公式可以用于计算导热率.     

原状土与装填土热特性的比较

土壤热特性是研究土壤—植物—大气系统中能量传输的必要参数。目前的研究集中在室内装填土柱上热特性与含水率、质地、温度和体积质量(容重)等因素的关系,田间条件下土壤结构对热特性影响的报道很少。该研究通过比较2种质地土壤田间原状土和室内装填土热特性的差异,初步探讨了不同含水率范围内结构形成对土壤热特性的影响。采集田间原状土,在室内利用热脉冲技术测定其热容量、热导率和热扩散率;然后将样品磨碎、过2mm土筛,填装后得到相同体积质量和含水率的装填土壤样品,并测定其热特性。结果表明,装填土和原状土的热容量基本一致;在中等含水率区域(砂壤土:0.07～0.24m3/m3;壤土:0.15～0.31m3/m3),重新装填后砂壤土和壤土的热导率分别降低了9.7%和9.8%。另外,结构形成增加了土壤热扩散率,在中等含水率区域尤其明显;在接近饱和区域,原状土与装填土的热扩散率趋于一致。因此,土壤结构形成对土壤热容量没有显著影响,但提高了中等含水率区域土壤的热导率和热扩散率。     

双氰胺对不同质地红壤中尿素的硝化抑制作用研究

试验研究双氰胺(DCD)对不同质地红壤中尿素的硝化抑制作用影响结果表明,尿素在壤土、粘土中水解快于砂壤土;双氰胺抑制了壤土、粘土中尿素水解的铵硝化作用,但促进了砂壤土中硝化作用。砂壤土中加与未加双氰胺的尿素转化需49d,粘土中未加双氰胺的尿素转化仅需35d,加双氰胺后则延长14d,而壤土中尿素水解产生的铵硝化时间则需进一步研究。     

土壤导热率测定及其计算模型的对比分析

土壤导热率是重要的热参数之一,为了获得预测导热率的准确方法,该文对比分析了确定土壤导热率的热脉冲直接测定法和模型间接推求法。根据热脉冲原理在相同体积质量下,测定了不同质地和含水率土壤的导热率值。结果表明在相同含水率条件下,砂粒含量越高,土壤的导热率越大,土壤导热能力越强。利用Horton经验公式对实测值进行了拟合,结果显示Horton经验模型基本可以反映土壤导热率变化特征,并得到了Horton公式经验系数。利用实测值与Campbell模型计算值进行了比较,结果显示Campbell模型计算结果偏差较大,并对其进行了修正。并且用实测值与Johansen模型及其2种改进模型(Coté-Konrad模型和Lu-Ren模型)的计算值进行了对比分析,结果表明Johansen模型计算结果与实测值偏差较大,2种改进型模型的计算结果与实测值更接近。该研究表明土壤导热率可以利用土壤质地、含水率、孔隙度和体积质量进行计算,3种理论模型的计算值与实测值的相关系数均值分别为:0.643、0.937、0.943,推荐使用Coté-Konrad模型和Lu-Ren模型计算土壤导热率,Lu-Ren模型比Coté-Konrad模型的适用范围更广。     

土壤质地和灌水器材料对负压灌溉出水流量及土壤水运移的影响

负压灌溉法是一种新近提出的节水灌溉技术,灌溉时供水水头为“负值”,即灌溉水源高程低于灌水器高程。不同材料灌水器和土壤质地是影响灌溉系统出水流量及土壤水运移的重要因素。该文研究了在高程差H为-0.5 m情况下两种灌水器及两种质地土壤对两者的影响。结果表明：灌水器相同时,累计入渗量、水平和垂直最大湿润距离随时间呈幂函数关系变化;在历时相同时黏壤土较砂壤土大;湿润体近似为六分之一的竖直椭球体,但黏壤土水平与垂直最大湿润距离之比大于砂壤土。土壤质地相同时,纤维灌水器较陶土灌水器出水流量高。试验结果进一步证明了负压灌溉的可行性,并为确定负压灌溉系统应用范围及规划设计过程中灌水器选择提供了依据。     

不同质地土壤上玉米养分吸收和分配特征

采用池栽试验在4种质地土壤和2种施肥水平下,研究了玉米植株氮、磷、钾的吸收和分配特征。结果表明,不同质地土壤上玉米植株养分累积量为氮钾磷;不同处理玉米氮、磷、钾的累积量表现为中壤轻壤粘壤砂壤,且各处理间差异达显著水平。不同处理叶片和茎鞘中三元素累积量的变化与单株一致,氮、磷、钾分配以叶片中的比例略高于茎鞘。从后期氮、磷、钾的转移率看,不同质地土壤表现为砂壤轻壤中壤粘壤;不同处理中子粒中氮、磷、钾的含量与产量变化一致,且处理间达显著水平。施肥增加了各种质地土壤上玉米植株及器官氮、磷、钾的累积量和子粒产量,其中砂壤增加幅度最大,轻壤和中壤次之,粘壤最小。同时施肥使得叶片和茎鞘中的氮、磷、钾转移率略有降低。     

地表覆盖对土壤热参数变化的影响

覆盖条件下土壤热性质的研究对于包气带水热运移及覆盖技术的应用均有重要意义。使用11针热脉冲探头对沙黄土不同深度(6 mm、18 mm、30 mm)的土壤热扩散率、热容量和热导率三个热参数进行测定,并进行地表覆盖(石子覆盖、秸秆覆盖)处理,旨在探究覆盖条件下表层土壤热性质动态变化过程及土壤热参数与水分的内在联系。结果表明:(1)相对于裸土,石子和秸秆覆盖条件下土壤热参数增大,且覆盖对于靠近表层土壤热参数的影响更加明显;(2)随降雨的发生,土壤热参数均增大,在两次降雨期间,土壤热参数逐渐减小,覆盖与裸土热参数差异逐渐增大;(3)三个热参数随降雨的发生,其动态变化过程表现不同,热容量对降雨的响应最为敏感,热导率次之,热扩散率开始减小的时间较热导率和热容量滞后,三个深度滞后时间均在48 h以上,而且覆盖以后热扩散开始减小的时间较裸土推迟(48 h以上)。土壤容重不变的情况下,在频繁干湿交替的过程中土壤水分为土壤热参数变化的最主要影响因素。覆盖条件下土壤热参数与土壤含水量关系研究表明:石子和秸秆覆盖条件下土壤热参数与土壤含水量的变化关系与裸土条件下一致,热导率与含水量呈幂函数增加的趋势,热容量随含水量线性增加,热扩散率随含水量增加先增后减,本研究所用沙黄土热扩散率峰值对应的含水量在0.20 cm3cm-3左右。由以上结果可以发现覆盖对近表层土壤热参数的动态变化有显著的影响,覆盖的保水效应直接影响土壤热参数的变化。     

Influence of selected soil properties,soil management practices and socio‐economic variables on relative weed density in a hand hoe‐based conservation agriculture system

Weeds are problematic to the smallholder farmers, who practise conservation agriculture (CA) in sub‐Saharan Africa, owing to an apparent lack of appropriate weed management strategies. We investigated weed dynamics under the planting basin (PB) system (hand hoe‐based CA) to assist the design of appropriate weed management options. On‐farm experiments were conducted under semi‐arid conditions in Zimbabwe to determine the effects of 11 selected soil properties, four socio‐economic variables and two soil management practices on relative weed density. Weed counts were made according to species at 3, 6 and 9 weeks after crop emergence. Multivariate ordination techniques and a quadratic model, developed with partial least squares, showed that Richardia scabra increased with sand content in the soil. Density of R. scabra and Melinis repens also increased with topsoil potassium content. When ranked according to importance, relative weed density was most dependent on sand content followed by topsoil potassium, nitrate, clay and silt content, and training related to crop production. Soil physico‐chemical properties, therefore, had greater influence on relative weed density than socio‐economic variables and soil management practices. We concluded that variability in weed density under the PB system was not necessarily determined by tillage alone, but was also a consequence of soil properties and to a lesser extent of socio‐economic variables and soil management practices. Understanding soil properties and management practices, which determine weed variability, helps in the design of general weed management recommendations that can be used by smallholders, most of whom do not have access to field‐specific advice.     

Effects of wastewater application on saturated hydraulic conductivity of different soil textures

As metropolitan areas expand, the municipal and industrial uses of freshwater increase. Therefore, water resources for irrigation become limited and wastewater reuse for irrigation becomes a good alternative. For this purpose, the effects of suspended solids in wastewater on the soil physical properties, i.e., saturated hydraulic conductivity, K_s, have to be considered. The objectives of this research were to study the effects of applying freshwater and differently treated wastewater on K_s in the surface and subsurface layers of sandy‐loam, loam, and clay‐loam soils. This effect was studied by investigating the ratio of K_s for wastewater to K_s for fresh water in soil surface as K_r1 and in soil subsurface as K_r2. The results showed that the application of freshwater did not reduce the K_r1 considerably. However, the reduction in K_r1 mainly occurred in soil depth of 0–50 mm due to the application of wastewater. This effect is more pronounced in clay‐loam soil than in loam and sandy‐loam soils. It is concluded that application of wastewater with TSS (total suspended solid) of ≥ 40 mg L^–1 resulted in K_r1 reduction of >50% in different soil textures. However, the K_r2 reduction at soil depth of 100–300 mm is not considerable by application of wastewater for different soil textures. Further, it is concluded that less purified wastewater can be used in light‐texture soils resulting in less reduction in K_r1. Empirical models were developed for predicting the value of K_r1 as a function of amounts of wastewater application and TSS for different soil textures that can be used in management of wastewater application for preventing deterioration of soil hydraulic conductivity.     

土壤调节剂对土壤物理性质的改善

Effects of non-ionic polyacrylamide(PAM),anionic polyacrylamide(PHP),cationic polyacrylamide(PCAM),non-ionic polyvinylalcohol(PVA),anionic hydrolyzed polyacrylonitrile(HPAN)and polyethleneoxide(PEO)on the physical properties of three different soil stpes were studied.content of water-stable aggregates larger than 0.25mm increased to varying extents for different soils and soil conditioners,Among the six kinds of condiftioners,non-ionic polyacrylamide(PAM) was the most effective for red soil while polyethyleneoxide(PEO)the least effective for Chao soil,red soil and yellow-brown soil.Water-stable aggregates with the molecular weight of PEO within a certain range.Only evaporation rate of Chao soil decreased after aplication of PAM and HPAN to Chao soil and red soil.