秸秆覆盖对广西甘蔗地土壤水分与结构变化的影响

【目的】探讨秸秆覆盖对广西甘蔗地土壤孔隙结构、孔隙数量、连通性等性质的影响,分析土壤孔隙结构特点及水分运移通道特征,为广西地区甘蔗生产中的科学合理种植提供理论依据。【方法】设秸秆覆盖（SM）与无秸秆覆盖对照（CK）2种处理,利用CT扫描成像技术和ImageJ软件获取土壤孔隙结构数据并测定土壤有机质,结合原位监测获得的5、20、40 cm深度的土壤含水量数据,对比分析不同处理的孔隙结构特点及土壤水分运移通道特征。【结果】SM处理0~10 cm土层的有机质含量显著高于CK （P<0.05,下同）;相同深度下SM处理的土壤含水量均高于CK。0~40 cm土层中,SM处理的土壤孔隙面密度显著大于CK,而CK的土壤孔隙复杂度显著高于SM处理。SM处理的孔隙数量（19190个）、直径≥1 mm孔隙数量（952个）、孔隙度（0.07%）及比表面积（1.64 mm-1）均显著大于CK对应值（9415个,690个,0.06%,1.43 mm-1）。土壤孔隙三维结构显示,CK的总孔隙数量少且多分散在0~20 cm土层,空间分布呈明显的分层现象;而SM处理的总土壤孔隙数量多且均匀分布在整个空间,无明显孔隙分布分层现象,且其连通性孔隙发育较完善。【结论】秸秆覆盖处理可有效提高广西甘蔗地的土壤含水量,增加土壤孔隙数量,从而整体提高土壤孔隙连通性,对土壤孔隙结构改善有一定积极影响,有利于促进甘蔗根系的生长发育。     

基于工业CT扫描的不同类型土壤孔隙结构研究

本研究从3个土壤类型样地中采集11个原状土柱,进行CT断层扫描,结合结构方程模型定量分析土壤大孔隙特征参数与土壤含水量间关系。结果表明:不同土壤类型的大孔隙累积弯曲度可抑制土壤含水量的增加,褐土区的大孔隙垂直连续性强,喀斯特人工恢复林地区的大孔隙水平发育度高,且破碎程度高。不同植被类型条件下的林地总孔隙体积较大,乔木群落土壤大孔隙平均直径分别是灌木和草本的1.33倍和1.87倍,灌木的弯曲度高于林地;大孔隙的弯曲度可促进土壤大孔隙表面积的增加。本研究可为后续定量化分析大孔隙三维特征及其对水分运移的贡献等内容提供基础支撑,为不同地区人工林有效恢复及管理、林地土壤营养物质运移及滞留、土壤水分运移机制等提供参考。     

土壤大孔隙结构对饱和导水率的影响

[目的]探究土壤不同孔径大孔隙结构特征及数量对土壤饱和导水率的影响,为研究区域土壤水分-溶质迁移规律、水土流失治理与土壤污染防治提供理论参考.[方法]以京郊密云水库五座山林场水源涵养林为研究点,基于工业CT扫描技术,对土柱中土壤大孔隙三维空间结构重建后,探究不同孔径大孔隙结构特征参数密度及数量密度对土壤饱和导水率的影响...     

设施土壤优先流特征及其影响因素研究

为揭示设施土壤优先流路的发生、分布规律及驱动因子,通过原位染色示踪试验结合图像解析技术,提取6个优先流特征指标,对设施蔬菜大棚和棚外粮田2种土地利用方式下土壤优先流的分布特征进行了比较,并采用主成分分析方法探索了土壤理化性质和作物根系特性等因子对优先流的影响。结果表明:(1)设施土壤优先流染色面积比、最大染色深度和长度指数均大于棚外粮田土壤,其优先流现象更明显,由此产生的环境风险更不容忽视;(2)优先流主要发生在深层土壤中,且设施蔬菜土壤优先流发生较棚外粮田土壤更为复杂:垂直剖面染色形态变化程度分别经历相对稳定—次活跃—活跃—速变—活跃—速变(棚内)和次活跃—速变(棚外);(3)优先流受土壤孔隙结构、土壤水分状况和根系特性影响较大,棚内土壤优先流驱动因子从表层的由土壤孔隙结构和水分状况共同起决定性作用转向深层由根系特性所控制,棚外土壤则与之相反。研究结果可为设施土壤优先流模拟及其引起的面源污染防控提供理论依据。     

层状土壤中一维非饱和土壤水分运动的随机模拟

在田块尺度条件下的层状土壤中，土壤水力特性及土壤水分变量在空间上的分布可以看作是一维随机空间函数的实现。利用AR（1），MVAR（1）和NNM等3种随机生成模型分别生成饱和水力传导度、孔隙大小分布参数和容水度的随机样本，在此基础上利用随机模拟法对一维非饱和土壤水分运动进行了随机模拟。结果表明：不同的土壤参数的空间变异对非饱和土壤水分运动的影响是不同的，土壤参数的方差越大，对非饱和土壤水分运动的影响越大；土壤参数的空间变异尺度越大，对非饱和土壤水分运动的影响越大；随机模拟计算所得的水分变量的一阶矩与大尺度模型计算结果甚相一致。     

基于CT技术的甘蔗地不同耕作措施下土壤孔隙结构研究

【目的】开展不同耕作措施下土壤孔隙结构研究,为土地合理耕作及耕地水土保持提供参考。【方法】以广西甘蔗地为研究对象,在常规耕作和三年免耕条件下,利用CT(Computed tomography)扫描技术,通过相关插件计算获得甘蔗地土壤孔隙数量、孔隙体积和表面积,土壤弯曲度、孔隙连通性和水力半径等孔隙结构,并进行三维重建和可视化。【结果】耕作区的孔隙面密度大于免耕作区;耕作区的孔隙度均值(1.069%)和孔隙数均值(1194个)都小于免耕区的孔隙度均值(1.195%)和孔隙数均值(1519个);由弯曲度和连通性的均值数据可知,耕作区(1.374、0.512)大于免耕作区(1.333、0.299)。翻耕破坏土壤原有结构,导致土壤中的大孔隙数量和孔隙度减少,但增加中小孔隙的数量。使得在二维分布中耕作区的孔隙面密度大于免耕区,而在土壤表层三维形态特征中免耕区土壤孔隙较耕作区分布更密集;翻耕破除了土壤孔隙之间的孤立性,增加了土壤的连通性,使得耕作区的弯曲度、连通性大于免耕区。【结论】适当耕作比免耕有助于土壤内部的连通和导水,促进作物吸水以减少土壤水分流失。     

北京市昌平区农地土壤大孔隙形成的影响因素分析

【目的】探讨影响土壤大孔隙形成的主要因素。【方法】利用土壤水分穿透曲线法对北京市昌平区农地的土壤大孔隙数量特征进行分析,确定了大孔隙数量的潜在影响因素,包括根系密度、土壤质地、土壤结构(水稳性团聚体)、有机质含量,并利用典型相关分析,研究了各因素对大孔隙率的影响。【结果】根系密度、土壤质地和水稳性团聚体对大孔隙的形成均存在显著影响;根系密度与大孔隙率呈极显著正相关关系(P<0.01),根系密度对大孔隙的影响主要在于根对土壤的机械力作用以及环形根孔本身作为大孔隙的一部分对大孔隙率的直接贡献;土壤质地对大孔隙形成的影响主要在于粉粒含量的变化,粉粒含量与大孔隙率呈显著负相关关系(P<0.05),砂粒和黏粒含量对大孔隙率的影响不显著;土壤水稳性团聚体含量与大孔隙率呈显著正相关关系(P<0.05),但二者之间的关系又主要受有机质含量的影响。【结论】土壤大孔隙形成的主要影响因素为植物根系密度、粉粒含量和有机质含量。     

滇西南宿根甘蔗地土壤大孔隙特征

【目的】准确掌握宿根甘蔗土壤孔隙的变化特征,为甘蔗种植中的土壤管理、土壤水文预测预报等提供依据。【方法】采用空间代替时间法结合土壤水分穿透曲线法测定了不同坡度、不同宿根年限、不同土层的甘蔗地土壤大孔隙。【结果】宿根甘蔗地40 cm深土壤大孔隙半径分布在0.3～3.6 mm,随着孔径的增大,土层深度的增加,大孔隙数量显著减少;随着坡度和年限的增加,小于0.6 mm的大孔隙数量减少得更显著;土壤大孔隙平均半径最大为种植后第4年,且年限间差异主要出现在坡地上;坡地大孔隙面积比和平均体积呈现出随着宿根年限增加其值减小的趋势。【结论】甘蔗地宿根管理下,深层及小孔径大孔隙数量减少是主要趋势,应加强深施肥或原位松土管理。     

梨园覆草综合效益分析

探讨了梨园多年连续覆草对土壤养分含量、土壤理化性质及梨树根系的影响。结果表明，覆草能有效地稳定土壤温度，保持和提高土壤水分，降低土壤容重，增加土壤孔隙度，增加土壤有机质和养分含量，覆草后梨树根系数量增加，改善果树营养，提高产量和品质。     

长期施肥对砂姜黑土大孔隙形态和数量特征的影响

为探明长期施肥对砂姜黑土大孔隙结构的影响,本研究选取37 a田间定位试验的5个处理：不施肥（CK）、单施化肥（NPK）、单施有机肥（M）、等氮条件下有机肥与化肥配施（MNPK）和高氮条件下有机肥与化肥配施（HMNPK）,通过X射线CT扫描原状土柱（直径7.4 cm,高20 cm）,利用图像处理技术进行土壤孔隙三维结构重建。结果表明,各处理下土壤团聚体结构内部以及团聚体之间均存在大孔隙,尤以M处理数量最多;分形维数和各向异性由大到小次序分别为HMNPK>M>MNPK>NPK>CK和MNPK>CK>M>NPK>HMNPK。与CK相比,有机肥配施处理（M、MNPK、HMNPK）的大孔隙度分别增加7、6、10个百分点,大孔隙数量分别增加41.5%、33.3%、26.8%。HMNPK处理孔径分布呈剧烈的双峰曲线波动,第一和第二峰值分别出现在395~577 μm和1 545~1 701 μm处。主成分分析表明,<126 μm孔径主要受粉粒含量影响,126~500 μm孔径受容重影响,500~2 500 μm孔径则受砂粒含量、黏粒含量、连通性和分形维数等多因素综合影响。研究表明,有机肥和无机肥长期配施,可显著改善砂姜黑土大孔隙数量和形态特征,尤以HMNPK处理效果最佳,而NPK处理效果不明显。分形维数和连通性可作为砂姜黑土结构改良的定量评价指标。     

聚氯乙烯微塑料对土壤水分特征曲线的影响及模拟研究

为探究不同丰度（土壤干质量的0.5％、1％、2％）及不同粒径（150、550、950 μm）微塑料对土壤水分特征曲线的影响,设置10组不同处理,通过压力薄膜仪测定各处理的土壤水分特征曲线,并应用RETC软件结合各曲线模拟值对van Genuchten模型、Brooks-Corey模型等常用土壤水分特征曲线模型进行适用性评价。结果表明：相比于微塑料丰度为0.5％的处理,丰度为1.0％和2.0％的微塑料赋存条件下,随着土壤水吸力的增大,对应的土壤含水率减小的程度也增大;微塑料丰度为2.0％时的3组不同粒径处理的土壤含水率下降趋势最为明显,当土壤水吸力达到1 500 kPa时,微塑料粒径为950 μm的T9处理的含水率减小幅度最大,是未加入微塑料的T0处理的49.71％;微塑料丰度及粒径的增大会提高土壤大孔隙比例,降低土壤中小孔隙比例;适用性评价结果表明,在大粒径微塑料赋存情况下土壤残余含水量（θ_r）和形状参数（n）随着微塑料丰度的增加而增大,饱和含水率（θ_s）和进气值倒数（ɑ）随着微塑料丰度的增加而减小。研究发现,随着微塑料丰度及粒径的增大,土壤的持水能力下降,土壤大孔隙比例增加,小孔隙比例减小;van Genuchten模型比Brooks-Corey模型更适合模拟微塑料赋存下的土壤水分特征曲线,大粒径的微塑料丰度增加可能更容易影响土壤孔隙结构的变化。     

滇西南不同土地利用方式坡地土壤大孔隙特征及与饱和导水率的关系

【目的】研究滇西南不同土地利用方式坡地土壤大孔隙特征与饱和导水率的变化,为控制滇西南地区坡地水土流失提供参考。【方法】以滇西南6种典型土地利用方式（荒草地、茶地、烤烟地、玉米地、甘蔗地、澳洲坚果地）坡地为研究对象,测定6种坡地不同坡位（坡上、坡下）和土层（0~15,15~30 cm）土壤的基本理化性质、水分穿透曲线、大孔隙特征及饱和导水率,分析不同土地利用方式坡地土壤大孔隙特征与饱和导水率的关系。【结果】（1）滇西南不同土地利用方式坡地土壤基本理化性质存在差异,坡位和土层深度对土壤的基本理化性质有明显影响。（2）滇西南不同土地利用方式坡地的土壤水分出流速率先增加,都在90 s之后基本趋于稳定。6种土地利用方式下0~30 cm土层土壤平均出流速率表现为玉米地＞荒草地＞澳洲坚果地＞茶地＞甘蔗地＞烤烟地。（3）不同土地利用方式坡地土壤大孔隙半径、面积比与平均体积存在明显差异。荒草地、茶地、玉米地、澳洲坚果地土壤大孔隙平均半径随土层深度的增加而减小,而甘蔗地、烤烟地土壤大孔隙平均半径变化则相反。不同土地利用方式坡地土壤大孔隙面积比与平均体积由大到小均表现为玉米地＞荒草地＞澳洲坚果地＞茶地＞甘蔗地＞烤烟地。（4）不同土地利用方式坡地土壤饱和导水率差异显著,其中玉米地和荒草地饱和导水率明显高于其他坡地。（5）相关性分析表明,不同土地利用方式坡地土壤大孔隙密度、平均体积与饱和导水率呈线性正相关关系,平均半径与饱和导水率之间呈指数函数关系。土壤大孔隙平均体积与稳定出流速率之间呈线性正相关关系。【结论】不同土地利用方式坡地表层（0~15 cm）和上坡位土壤大孔隙半径大、联通性好,更有利于土壤的滞水减流。     

基于分形分析的干热河谷区典型地类土壤优先路径分布特征

【目的】定量分析土壤优先路径的分布特征,为探究土壤优先流运动及土壤水资源管理提供参考。【方法】基于分形理论,以云南省楚雄市元谋县老城乡苴那小流域4种典型地类(林地、荒草地、农地、园地)为研究对象,在各地类区域内依据地形分别设置4个10 m×10 m或10 m×15 m的样方,利用染色示踪法提取和分析土壤染色特征参数,将染色影响半径分为≤1 mm、1～≤2.5 mm、2.5～≤5 mm、5～≤10 mm和10 mm等5个等级,研究各典型地类土壤优先路径分布特征及其与大孔隙的关系。【结果】4种地类各个土壤剖面的计盒维数基本均随土壤深度的增加而逐渐减少,不同影响半径的优先路径连通性以林地发育程度最好,其次是农地,园地最差;同一地类不同半径范围的优先路径连通性从大到小排列,园地依次为1～≤2.5 mm、5～≤10 mm、10 mm、≤1 mm和2.5～≤5 mm;荒草地和林地均为1～≤2.5 mm、2.5～≤5 mm、≤1 mm、10 mm和5～≤10 mm;农地为2.5～≤5 mm、1～≤2.5 mm、≤1 mm、10 mm和5～≤10 mm。4种地类中,荒草地优先路径数量最多,其次是林地和农地,园地最少;荒草地和园地在同一土壤深度上优先路径数量由大到小依次为≤1 mm、1～≤2.5 mm、2.5～≤5 mm、5～≤10 mm和10 mm,林地为1～≤2.5 mm、≤1 mm、2.5～≤5 mm、5～≤10 mm和10 mm,农地为1～≤2.5 mm、2.5～≤5 mm、≤1 mm、5～≤10 mm和10 mm。土壤中大孔隙数量随土壤深度的增加而逐渐减少,且孔隙半径为1.5～≤2.0 mm和2.0～≤3.7 mm的大孔隙数量与稳定出流速率具有极显著相关性(P0.01)。【结论】优先路径分布具有自相似性,可用分形分析中的计盒维数对优先路径在土壤中的分布特征进行表征;优先流的发生与土壤中大孔隙的分布和数量关系密切,大孔隙分布密集区更易发生优先流。     

浅谈土壤大孔隙及其体积估算方法

土壤大孔隙的存在可导致土壤水流和溶质优先迁移的发生,是水分和化学物质快速、远距离运移的主要甚至可能是唯一的通道。因此,加强土壤大孔隙和优势流运动规律的研究,对田间土壤水分和溶质迁移实用模型的建立、水分利用率的提高、地下水污染防治措施的选择具有关键作用。而我国在这一领域的研究则刚刚起步,因此,对土壤大孔隙的定义和体积估算方法进行了初步探索,以期为以后的相关研究奠定基础。     

植烟土壤生态因子研究进展

本文从土壤类型、土壤水分、土壤温度、土壤养分等方面综述了植烟土壤不同生态因子的特征及其对烟株生长发育的影响,旨在今后为研究土壤与烟草的相互关系提供参考。     

人工桉林土壤孔隙状况及水分变化分析

【目的】探明人工桉林的土壤孔隙状况及水分含量变化影响因子,为华南红壤丘陵区桉树种植生产中土壤水分利用提供参考依据。【方法】在相同气候区内,按上中下不同坡位,采集表土层（A）、淀积层（B）和母质层（C）3个不同剖面发生层的土壤,测定人工桉林、天然林、松林的土壤孔隙度和水分,并在垂直和水平方向分析土壤水分含量的差异状况及影响因子。【结果】A、B、C三层的人工桉林、天然林与松林的土壤孔隙度平均值分别为45.9%和41.4%、55.3%,水分平均值分别为13.3%、13.4%和15.5%,这3种林分的土壤水分在剖面上和坡位上不存在显著差异（P＞0.05）,但不同林分间的表层土壤水分存在显著差异（P＜0.05）;在水平方向上,总盖度与土壤水分存在极显著正相关。【结论】冠层及草本、落叶层的总盖度是林分表层土壤水分变化的主控因素之一。     

人工桉林土壤孔隙状况及水分变化分析

[目的]探明人工桉林的土壤孔隙状况及水分含量变化影响因子,为华南红壤丘陵区桉树种植生产中土壤水分利用提供参考依据。[方法]在相同气候区内,按上中下不同坡位,采集表土层（ A）、淀积层（ B）和母质层（ C）3个不同剖面发生层的土壤,测定人工桉林、天然林、松林的土壤孔隙度和水分,并在垂直和水平方向分析土壤水分含量的差异状况及影响因子。[结果]A、B、C 3层的人工桉林、天然林与松林的土壤孔隙度平均值分别为45.9%和41.4%、55.3%,水分平均值分别为13.3%、13.4%和15.5%,这3种林分的土壤水分在剖面上和坡位上不存在显著差异（P＞0.05）,但不同林分间的表层土壤水分存在显著差异（P＜0.05）;在水平方向上,总盖度与土壤水分存在极显著正相关。[结论]冠层及草本、落叶层的总盖度是林分表层土壤水分变化的主控因素之一。     

洪泽湖湿地杨树林土壤水分变化及其与气象因子的关系

在洪泽湖调蓄灌溉与南水北调常态化调水影响下,湖区水位显著波动对湿地土壤水分及植被生长产生深刻影响。以江苏洪泽湖湿地典型杨树林为对象,借助涡度相关及土壤水分监测系统,研究湿地土壤-杨树系统水分的时空动态变化特征,解析气象因子的影响,为洪泽湖湿地杨树林的水分管理和科学经营与保护提供理论依据。结果表明:湿地杨树林土壤水分的年内变化可以大致分为稳定期（10-2月,31.36%~36.07%）,消耗期（3-4月,36.64%~37.46%）,积累期（5-7月,39.22%~53.92%）和消退期（8-9月,40.38%~32.92%）等4个阶段;春、夏和冬3季的土壤含水量的日变化曲线呈单峰型特征,而秋季表现为不对称双峰曲线特征。土壤水分随着土壤深度（0~40 cm）的增加而逐渐增加。土壤水分变化与日降水量、日平均气温、日平均相对湿度、日平均土壤温度呈极显著正相关（P < 0.01）,与日平均感热通量、平均风速呈极显著负相关（P < 0.01）。气象因子中,日平均土壤温度和日平均相对湿度对土壤水分的影响最为明显,其贡献率分别为10.73%~57.97%和18.62%~25.12%。     

深松结合秸秆还田对黑土孔隙结构的影响

【目的】东北黑土实施深松结合秸秆还田对土壤孔隙结构影响的研究缺乏明确性结论，为此开展本研究，旨在研究深松结合秸秆还田对黑土结构的影响机制，为合理耕层创建提供科学依据。【方法】利用在东北典型黑土区——黑龙江省绥化市青冈县开展的5年田间定位试验为平台，设置农民常规耕作（FP）、单独深松25 cm(T2)、深松25 cm结合秸秆还田（T3）和深松35 cm结合秸秆还田（T4）等处理，采用CT扫描技术开展土壤孔隙结构可视化和定量化研究，并结合田间持水量和容重等指标，探究深松结合秸秆还田对黑土孔隙结构的影响。【结果】通过土壤孔隙二维和三维图像可以清晰看出，各处理0—20 cm土层孔隙分布均明显少于20—40 cm土层，深松结合秸秆还田（T3、T4）的孔隙分布明显多于FP，增加了结构更为复杂的大孔隙。定量化分析表明，相较于FP，单独深松25 cm(T2)显著提高20—30 cm土层总孔隙度103.0%(P<0.05)，主要通过显著提高小孔隙（孔隙直径d≤0.50 mm）孔隙度91.3%和中孔隙（0.50 mm相似文献   

黑土区坡耕地土壤水分时空分布特征及对降雨的响应

为了揭示坡耕地不同土层、不同点位的土壤水分时空分布特征及其对大气降雨的响应,以典型黑土区坡耕地为研究对象,利用原位监测法,获取玉米生长期内坡上、西线坡中及坡下、东线坡中及坡下5个点位0～100 cm土壤含水量与大气降水数据,探究降雨后田块尺度内不同坡位的降雨响应特征。结果表明,坡耕地土壤水分分布不均。水平分布上,西线坡下位剖面平均土壤含水量最高（34.63%）,而坡上位最低（30.00%）,且坡上位剖面平均土壤水分变异系数最大（20.38%）;垂直分布上,随土层加深土壤含水量上升,变异系数降低。受季节性干旱与玉米生长影响,监测期内田间土壤蓄水量呈下降趋势,不同点位之间、干旱前期与后期土壤蓄水量响应特征存在差异,干旱后期土壤蓄水量对降雨响应更强烈。10 cm土层土壤含水量变化趋势与降雨量一致,响应时间最早,随着土层加深,响应时间出现滞后。土壤水分对降雨的响应受优势流影响,即土壤侧向流动补给以及玉米根系形成的大孔隙迅速下渗。不同点位土壤水分对降雨响应存在差异,坡上位由于处于坡顶且坡度大,对降雨响应不显著;西线坡中位由于降雨侵蚀引起土壤物理性质改变,对降雨响应强烈;坡下位受坡上水分补给影响,...