土壤含水率与土壤碱度对土壤抗剪强度的影响

土壤含水率和土壤碱度是表征土壤物理化学性质的两个重要参数。通过室内三轴不固结不排水试验,研究了土壤含水率和土壤碱度对土壤抗剪强度的影响。试验处理采用5种土壤碱度(土壤可交换钠百分比ESP=0、5、10、20、40)和4种土壤质量含水率(0.05、0.10、0.20以及饱和含水率0.34)水平。试验结果显示,土壤黏聚力随着土壤含水率的增加基本上呈先增大后减小之趋势;当土壤含水率在0.10附近时黏聚力达到其最大值。土壤内摩擦角随着土壤含水率的增加而线性减小。土壤碱度对土壤黏聚力的影响机理较为复杂,其影响效果随土壤含水率的增加而减小;但土壤碱度对土壤内摩擦角的影响较小。土壤碱度对土壤抗剪强度的影响程度明显地小于土壤含水率对其的影响程度。     

紫色土坡耕地埂坎土壤抗剪性能对含水率的响应

选取三峡库区典型紫色土坡耕地埂坎进行试验,通过室内三轴试验研究不同含水率(质量分数6%、11%、16%、21%、26%和31%)对埂坎土壤抗剪强度指标的影响,以深化紫色土坡耕地埂坎力学性质研究。结果表明:1)试验含水率范围内,紫色土坡耕地埂坎土壤黏聚力受含水率影响显著(P0.05),且随着含水率增加呈现出先增大后减小的趋势,明显的峰值出现在含水率质量分数11%左右,黏聚力为85.52 k Pa;2)埂坎土壤内摩擦角随含水率增加而减小,呈非线性衰减,符合一阶指数衰减规律。高含水率时,衰减缓慢;3)紫色土坡耕地埂坎抗剪强度受含水率变化影响显著(P0.05),埂坎土壤极限主应力差随含水率和围压的变化明显且具有规律性。相同围压下,埂坎土壤极限主应力差随含水率增大而迅速减小,即土体的抗剪强度降低。相同含水率下,极限主应力差随围压增大而增大,低含水率时增加明显,高含水率时增加缓慢。当含水率质量分数达到26%左右,埂坎土壤抗剪强度趋于低值;4)紫色土埂坎土壤的应力-应变曲线随含水率递增依次呈现应变软化型、硬化型和弱硬化型。研究结果可为三峡库区高标准基本农田等工程的埂坎建设提供依据和技术支撑。     

土壤持水力与盐含量的相关性

The soil moisture retention capability of Chao soil and coastal saline Chao soil in Shandong and Zhejiang provinces were measured by pressure membrane method. The main factors influencing soil moisture retention capability were studied by the methods of correlation and path analyses. The results indicated that < 0.02mm physical clay and soil salt content were the main factors influencing soil moisture retention capability. At soil suction of 30~50 kPa, the soil salt content would be the dominant factor.     

东北黑土区TDR测定农田土壤含水量的室内标定

土壤水分标定是利用TDR监测农田土壤水分过程中的必要环节.以东北黑土区农田土壤剖面深度上的4种典型介质（黑土层、母质层、过渡层、砂砾层）为试验对象,利用“由湿到干”的土柱试验方法,用烘干法对TDR进行室内标定研究.结果表明：1）TDR内置土壤标定曲线测定的含水量明显低于烘干法测量的含水量.在TDR法土壤含水量标定时,指数关系比线性关系具有更高的标定精度.2）单一介质的TDR法土壤含水量标定曲线对自身介质的标定精度高（最大绝对误差3.2％）.3）混合介质的TDR法土壤含水量标定曲线的标定精度较高（最大绝对误差6.6％）,可用于不同介质TDR法土壤含水量标定.本研究结果可用于研究区及类似区域修订TDR法含水量测定结果.     

扬州市土壤重金属含量的调查

对全市385个土样分析结果表明,扬州市耕地土壤总体是清洁的,全市89 35%的土壤属于清洁地范围(综合污染指数≤0 7),7 53%的土壤属尚清洁范围(综合污染指数0 7～1 0之间),3 12%的土壤属轻度污染(综合污染指数1 0～2 0之间)。全市土壤重金属污染的顺序是Hg>Cr>As>Cu>Pb>Cd,各地区中,以邗江区土壤重金属含量相对较高。     

基于多时相土壤线一致性修正的土壤含水率反演

传统上依赖改进型垂直干旱指数（modified perpendicular dryness index,MPDI）进行土壤水分反演时每个时期的影像反演都需要依赖于地面实测数据进行校准。为降低土壤含水率反演对实测数据的依赖,该研究利用2020—2021年间的哨兵2号卫星数据,分析了近红外与红光波段特征空间中土壤线斜率的变化及其影响因素。并推导了土壤线斜率变化对土壤含水率反演的影响,揭示了MPDI反演土壤含水率时每期都依赖实测数据校准的根本原因,最终提出了一种土壤线一致性修正方法。基于这种修正,该研究构建了一个能够多时相比较的再修正干旱指数（re-modified perpendicular drought index,RPDI）。结果表明,经过统一率定的RPDI与土壤含水率的回归方程在不同时相的影像上均适用,反演结果显示了良好的精度,率定集决定系数R²为0.49,无偏均方根误差为2.88%,验证集决定系数R²为0.54,无偏均方根误差为3.05%,与MPDI每期单独构建回归方程反演相比,RPDI基于统一方程反演与其保持了相近的精度水平,极大减少了在遥感土壤含水率估算中对地面实测数据的依赖,有效提升了遥感技术在土壤水分监测中的应用价值。研究可为光学遥感数据在大范围连续土壤水分反演领域的应用研究提供参考。     

典型红壤丘陵区土壤氮素含量及其分布的演变规律

通过对湖南省桃源县典型区域高密度采样分析和历史资料调研,探明了红壤丘陵区不同土地利用类型13年来(19902～2003)土壤氮素含量及其分布的变化:1)典型区域2003年的稻田氮素含量为1.94±0.02.g/kg,比1990年提高4.9%,主要分布区间由1990年的1.25～2.00.g/kg(分布频率为59.1%,下同)上升到2003年的1.50～2.25g/kg(77.1%),曲线图上呈近似正态分布向右偏态分布的演变趋势;2)旱土2003年的氮素含量为1.57±0.14.g/kg,比1990年提高18.0%,1990和2003年主要分布区间都为0.75～1.50.g/kg(58.2%～58.8%),但2003年分布在1.50～2.00.g/kg区间的频率为33.6%,比1990年的高出12.7个百分点,曲线图上由呈现左偏态分布向正态分布的演变趋势;3)以坡地橘园为主的林果地,2003年的氮素含量为1.15±0.02.g/kg,比1990年提高9.5%,两者的主要分布区间虽然均在0.75～1.50.g/kg之间,但2003年在此区间的分布频率为88.0%,比1990年的高出10.2个百分点,其演变趋势与稻田的基本一致;4)整个采样调研区域农业用地的土壤氮素含量,2003年的为1.58±0.03g/kg,比1990年提高3.3%。这表明在当前的施肥方式与经营管理条件下,红壤丘陵区农业用地的土壤氮素含量稳定并有增加的趋势。     

Estimation of clay content from easily measurable water content of air‐dried soil

Soil texture is one of the main factors controlling soil organic carbon (SOC) storage. Accurate soil‐texture analysis is costly and time‐consuming. Therefore, the clay content is frequently not determined within the scope of regional and plot‐scale studies with high sample numbers. Yet it is well known that the clay content strongly affects soil water content. The objective of our study was to evaluate if the clay content can be estimated by a simple and fast measure like the water content of air‐dried soil. The soil samples used for this study originated from four different European regions (Hainich‐Dün, Germany; Schwäbische Alb, Germany; Hesse, France; Bugac, Hungary) and were collected from topsoils and subsoils in forests, grasslands, and croplands. Clay content, water content of air‐dried soil, and SOC content were measured. Clay content was determined either by the Pipette method or by the Sedigraph method. The water content of air‐dried soil samples ranged from 2.8 g kg^–1 to 63.3 g kg^–1 and the corresponding clay contents from 60.0 g kg^–1 to 815.7 g kg^–1. A significant linear relationship was found between clay content and water content. The scaled mean absolute error (SMAE) of the clay estimation from the water content of air‐dried soil was 20% for the dataset using the Pipette method and 28% for the Sedigraph method. The estimation of the clay content was more accurate in fine‐textured than in coarse‐textured soils. In this study, organic‐C content played a subordinate role next to the clay content in explaining the variance of the water content. The water retention of coarse‐textured soils was more sensitive to the amount of organic C than that of fine‐textured soils. The results indicate that in our study the water content of air‐dried soil samples was a good quantitative proxy of clay contents, especially useful for fine‐textured soils.     

Shear strength of surface soil as affected by soil bulk density and soil water content

This paper proposes a new method to measure the soil strength parameters at soil surface in order to explain the processes of soil erosion and sealing formation. To simulate the interlocks between aggregates or particles within top 2 mm of the soil, a piece of sandpaper (30 particles cm⁻²) was stuck on the bottom face of a plastic box of diameter of 6.8 cm with stiffening glue and used as shear media. The soil strength for the soils from sandy loam to clayey loam was measured with penetrometer and the new shear device at soil surface at different bulk density and soil water content. The normal stresses of 2, 5, 8, 10 and 20 hPa were applied for the new shear device. The results indicated that significant effect of bulk density on soil strength was detected in most cases though the difference in bulk density was small, ranging from 0.01 to 0.09 g cm⁻³. It was also indicated that the measurement with the new shear device at soil surface was reproducible. The changes in soil shear strength parameters due to changes in bulk density and soil moisture were explainable with the Mohr–Coulomb’s failure equation and the principles of the effective stress for the unsaturated soils. The implications of the method were later discussed.     

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.     

贵州土壤养分含量的变化与施肥管理

为了解近年来化肥施用量倍增后 ,贵州农田土壤养分含量的变化 ,在 1985年土壤调查的基础上 ,1998年再次进行了土壤和肥料调查。调查结果表明 ,在目前有机肥与化肥相结合 ,养分供应以化肥为主的施肥结构下 ,水田土壤有机质和氮、磷含量有所增加 ,旱地土壤有机质和全氮含量下降 ,土壤磷素有积累。由于钾肥施用不足 ,水田、旱地土壤钾素含量都明显降低。土壤微量元素中 ,有效态硼、锌、钼普遍增加。今后需增加钾肥的施用 ,并重视施用有机肥、秸杆还田和防治水土流失 ,以培肥土壤 ,实现农业的持续发展     

黏粒质量分数对土壤水分蓄持能力影响的模拟试验

通过人工配制不同质地土壤,测定土壤水分特征参数,研究土壤中黏粒质量分数对其水分蓄持能力的定量影响。结果表明：1）黏粒质量分数对土壤水分蓄持能力有较大影响,土壤持水能力随黏粒质量分数增加而递增。2个水分特征曲线模型——Gardner模型及van Genuchten模型中,表征土壤持水能力的参数均随黏粒质量分数增加而增大。2）黏粒质量分数对土壤比水容量有较大影响,试验土壤在任一水吸力水平下的比水容量值均随其黏粒质量分数增大而增大。3）试验土壤饱和含水量、田间持水量分别与黏粒质量分数呈指数、对数正相关,凋萎系数与黏粒质量分数呈指数正相关。4）试验土壤有效水、迟效水含量随黏粒质量分数增加呈先升高后降低趋势,二者与黏粒质量分数均呈抛物线关系,最高点分别出现在黏粒质量分数为35.9%和35.8%处,易效水含量与黏粒质量分数相关性不显著。研究结果可为黄土区土壤水分蓄持机制进一步研究提供一定理论依据。     

土壤微量元素含量及其影响因素的研究

论述了临沂市土壤中硼、锌、锰、铜、铁等5种主要微量元素的状况与其它因素的关系。有效硼含量0．09～3．67mg／kg，平均0．35mg／kg；有效锰22～572mg／kg，平均244mg／kg；有效锌0．15～4．02mg／kg，平均O．53mg／kg；有效铜0．09～5．78mg／kg，平均1．03mg／kg；有效铁3．2～162mg／kg，平均21．5mg／kg；有效锰2．0～131．4mg／kg，平均23．4mg／kg。不同土壤类型的以上5种微量元素有明显差异，其特征是砂姜黑土缺锌，棕壤、水稻土富含铁、铜、锰、锌；成土母质是影响土壤微黾元素的重要因素之一，发育在基性岩上的土壤一般含量较高，而由红土母质发育的土壤则含量较低。土壤有机质含量与土壤微量元素有明显正相关关系，其中速效锌、速效硼和速效铜与有机质的关系尤为显著。     

Digital soil mapping of available water content using proximal and remotely sensed data

Two‐thirds of all irrigated agriculture in Australia is undertaken within the Murray–Darling Basin. However, climate change predictions for this region suggest rainfall will decrease. To maintain profitability, more will need to be done by irrigators with less water. In this regard, irrigators need to be aware of the spatial distribution of the available water content (AWC) in the root‐zone (i.e. 0.0–0.90 m). To reduce the cost, digital soil mapping (DSM) techniques are being used to map soil properties related to AWC (e.g. soil texture). The purpose of this study was to create a DSM of the AWC at the district scale. This is achieved by determining AWC by the difference between laboratory measured permanent wilting point (PWP) and field capacity (FC) and using pressure plate apparatus. The PWP and FC data are coupled to remote (i.e. gamma‐ray spectrometry) and proximal (i.e. EM38 and EM34) sensed data and two trend surface parameters. Using a hierarchical spatial regression (HSR), we predict PWP and FC across the areas of Warren and Trangie in the lower Macquarie valley, Australia. The reliability of the DSM of PWP and FC were compared using prediction precision (RMSE – root mean square error) and bias (ME – mean error). The best results were achieved using EM38‐v, EM34‐20, eU and eTh. The DSM map of AWC is consistent with known Pedoderms and provides a basis for agricultural water management.     

秸秆还田与生物炭施用对黄褐土团聚体稳定性及有机碳积累的影响

探明生物炭、秸秆和化肥配施对黄褐土条件下土壤团聚体的影响,为降低黄淮海平原黄褐土生产障碍,建立合理培肥制度提供参考。本研究通过3年定位试验,设置了不同的施肥制度:对照为不施肥(CK)、施用化肥(NPK)、生物炭配施化肥(NPKB)、秸秆配施化肥(NPKS)、生物炭和秸秆配施化肥(NPKSB)5个处理。对不同处理条件下湿筛的土壤团聚体指标进行了分析。结果表明:施用有机物料后,能增加大粒级土壤团聚体含量,提升土壤团聚体稳定性,提高土壤有机质含量。稳定性的提升幅度次序为NPKSNPKSBNPKB。在试验期内,添加生物炭能逐年提升土壤有机碳含量,顺序为NPKSBNPKB。在所有施肥处理中,NPKSB对提升大粒级团聚体有机碳贡献率效果最好。在本研究设置处理中,NPKSB对提升土壤团聚体基本性能效果最好。     

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。     

南方花岗岩红壤典型区土壤有机质的空间变异特征

 通过野外实地调查与室内试验,以长汀县为研究区,在GIS的支持下,运用地统计学方法分析南方花岗岩红壤典型区表层土壤有机质的空间变异特征。结果表明:研究区土壤有机质质量分数总体水平中等并具有中等的空间相关性,平均为2.73%;变异系数为72.73%,属中等变异;由空间自相关部分引起的空间变异性程度较大,C0/(C0+C)值为47.13%,变程为21.48km;在空间分布上呈现四周高中间低的分布特征,在中部地区形成连片的低值区,西部有机质质量分数整体较高,存在最高值。研究成果可为南方花岗岩红壤侵蚀退化地的生态恢复与重建提供参考。     

土壤微量元素含量及其影响因素的研究

论述了临沂市土壤中硼、锌、锰、铜、铁等5种主要微量元素的状况与其它因素的关系。有效硼含量0.09~3.67 mg/kg,平均0.35 mg/kg;有效锰22~572 mg/kg,平均244 mg/kg;有效锌0.15~4.02 mg/kg,平均0.53 mg/kg;有效铜0.09~5.78 mg/kg,,平均1.03 mg/kg;有效铁3.2~162 mg/kg,平均21.5 mg/kg;有效锰2.0~131.4 mg/kg,平均23.4 mg/kg。不同土壤类型的以上5种微量元素有明显差异,其特征是砂姜黑土缺锌,棕壤、水稻土富含铁、铜、锰、锌;成土母质是影响土壤微量元素的重要因素之一,发育在基性岩上的土壤一般含量较高,而由红土母质发育的土壤则含量较低。土壤有机质含量与土壤微量元素有明显正相关关系,其中速效锌、速效硼和速效铜与有机质的关系尤为显著。