土壤水热盐运动模型的建立与初步验证

以土壤物理基本定律为基础，建立了结冻、未结冻、饱和、非饱和土壤的水热盐耦合运动通用模型。该通用模型可简化为土壤水或热运动的单一模型。通过二维有限元数值解、一维模拟程序的编制和计算预测，与内蒙河套长胜渠杨树壕试验点在１９８８年秋～１９８９年春期间耕层积盐过程实测值对照，模型得到初步验证及应用。     

土壤水盐运动的时空模式化研究

文章初步分析了土壤水盐运动的机理模型,总结了对流—弥散方程建立的一般思路及数值解法的局限性。基于?S敿际醯慕嵌?概括了土壤水盐运动空间模式化研究内容,探讨了GIS与溶质运移模型的集成问题,指出了Geodatabase、COM等技术的发展为GIS与水盐运动机理模型集成提供了发展契机。     

地面覆盖对盐渍土水热盐运动及作物生长的影响

利用田间小区试验研究了山东省莱州半干旱海水入侵地区不同覆盖措施对土壤水盐热运动及作物生长的影响,试验结果表明,①塑膜覆盖对盐渍土有很好的保温增温效果和一定的保水抑盐作用;②秸秆覆盖能拦蓄雨水、减少地面径流和地表蒸发,对盐渍土有非常明显的保持土壤水分、抑制地表返盐、促进降雨淋盐的作用,且其作用随覆盖厚度的增加而增强,③秸秆覆盖的隔热性及其对土壤热容量的提高,缓和了土壤温度的日变化;④5cm厚秸秆覆盖的土壤含盐量变化幅度较小,说明秸秆覆盖提高了土壤对盐分的缓冲性;⑤随着油葵的生长,增加了地面的植被覆盖度,削弱了覆盖措施对土壤水盐热运动的影响;⑥5cm秸秆覆盖下的油葵生长状况及其产量均优于其他处理。由此可见,秸秆覆盖是改良利用盐渍土非常有效的一项措施。     

甘肃黄土高原地区土壤水热特征分析研究

利用甘肃黄土高原代表站地温、土壤含水量及降水资料,运用统计模拟方法,分析了土壤温度的日变化及土中热交换特性,评述了水热耦合效应。地温的日变化特性用谐波分析方法描述,各季典型天气下24小时热通量值由热平衡台站规范方法计算。结果表明,各层次地温的日变化基本表现为一阶谐波,这种正弦的波形尤以晴天最为明显。不同季节典型天气下土中热通量的变化由正值转为负值的时间基本一致出现在16时,阴天提前1时,由负值转为正值的时间基本一致出现在7时,冬季阴天出现在9时。水热交互作用与土壤含水量的变化有显著相关关系。     

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。     

粘土夹层土体构型水盐运动的实验研究

发育在冲积平原上的土壤,土体中夹有粘土层是很普通的现象。1987年在滨海平原110个土壤剖面调查中,发现粘土层以不同厚度和层位存在时,土壤表现出不同的盐渍状况,该地区粘土层表居很普遍。我们曾对粘土层在浅、中、深三个层位的5、15、30厘米三个厚度对水盐运动的影响作过研究,结果是枯土层对水盐运动的抑制作用随粘土层厚度 钓增加、层位的升高而加强^[2-5]。但是实际调查使我们感到有必要进一步研究土体中粘土层对水盐运动的影响规律,通过毛管水的上行运动的研究,了解粘土层的作用实质。     

松嫩平原土壤水盐动态规律研究

对设于松嫩平原嫩江右岸引嫩江水工程区域内的土壤水盐动态观测点多年研究结果表明，基　　　　本无盐渍化的总干段土壤较通水前土壤盐分与ｐＨ值以及地下水ｐＨ值和盐分有减有增，但减多增少，说　　　　明优质、低盐分嫩江水引入后土壤向改善方向发展，而土壤盐渍化重又无排水工程的莎分干段则相反，盐　　　　渍加重重．北部引嫩江水工程是成功的，关键是必需有排水系统和排水出路．     

表土不同有机质含量的土体水盐运动数值模拟研究

用表层不同土壤有机质含量的土体作研究对针有机质因素对土壤水动力学参数的影响引入数学模型,进行数值模拟计算,并用室内模拟实验进行了验证,模拟效果良好。     

冻融作用对农田土壤可溶性氮组分的影响

为了解非生长季农田土壤氮素转化过程,采用室内冻融模拟培养试验研究了不同冻融温度和冻融循环次数对东北4种典型农田土壤(棕壤、褐土、草甸土、黑土)可溶性氮组分含量的影响。结果表明:随着冻结温度降低,4种农田土壤可溶性无机氮(DIN,NO_3~–-N+NH_4~+-N)、可溶性有机氮(DON)和可溶性全氮(DTN)含量均显著增加。随着融化温度升高,除NH_4~+-N含量显著升高外,4种农田土壤NO_3~–-N、DON和DTN含量的变化行为受冻结温度和土壤类型的协同影响。随着冻融循环次数增加,棕壤和褐土NO_3~–-N、NH_4~+-N、DON和DTN含量均显著增加;草甸土NO_3~–-N、DON和DTN含量均显著增加,而NH_4~+-N含量显著降低;黑土NO_3~–-N和NH_4~+-N含量均显著降低,而DON和DTN含量则先升高后降低。不同类型土壤受冻融作用影响的响应能力不同,其大小顺序为褐土棕壤、草甸土黑土。可见,冻融作用促进了土壤氮素转化,有利于土壤有效氮的累积,为春季作物生长提供足够的氮素,但同时也增加了土壤氮素流失风险。     

茶园地面覆盖的保温防冻作用

以茶园为研究对象,设置两种厚度的稻草覆盖、地膜覆盖和不覆盖(对照)4种处理,在最冷月份(2009年1月)连续观测覆盖层表面及其对应的地面最高温度、最低温度,研究地表覆盖的保温作用和对茶树的防冻效果。结果表明,逐日最低温度与太阳辐射日总量呈显著的反相关关系,其中覆盖物表面最低温度与太阳辐射的相关系数大于覆盖下地表面。观测期间深草、浅草与地膜覆盖的地面最低温度平均值分别为1.2℃、1.1℃和-1.4℃,分别比对照高4.4℃、4.3℃和1.8℃,稻草覆盖的保温作用明显强于地膜覆盖,但稻草厚度差异所产生的保温作用差异不显著。同时观测到,地膜覆盖处理的地表最高温度明显高于对照,而稻草覆盖处理的地表最高温度明显低于对照,不同厚度稻草覆盖处理间的差异不显著,说明地膜覆盖有明显的增温作用而稻草覆盖没有。进一步观测发现,稻草覆盖处理的茶树冠层叶片冻伤脱落率地膜覆盖对照,但相互间差异不大;而地膜覆盖处理的春茶早芽萌发期最早,稻草覆盖的最晚。     

三峡库区受淹土壤污染物释放量的试验研究

三峡工程建成蓄水后,受淹耕地将遭到江水浸泡,积蓄在耕地上的有机污染物、N、P以及Cu、Cr等微量重金属将通过溶解、交换、扩散而迁移到江水中,增加江水中相应成份的含量。在调查了解三峡库区受淹土壤数量、类型的基础上,选择采集具有代表性的8个耕作土壤作样本,在实验的条件下模拟江水浸泡,求取单位重量的土壤在固—液相平衡状态下释放污染物的负荷量,进而计算三峡库区受淹土壤在江水浸没处于平衡时污染物释放进入水中污染物的量。结果表明,三峡水库受淹耕地污染物释放总量为181540.9t,其中以CODcr,BCOD5为主,二者合计93.78%,这将成为三峡库区水环境污染的重要污染源。     

华北集约农区马铃薯地膜覆盖安全期的探讨

作物地膜覆盖安全期指某一作物在某一区域要求地膜覆盖的最佳天数,也就是地膜覆盖农田土面能保持膜面完整的日数,在此日数之前地膜应该保持基本完整,维持增温保墒等功能,此日数之后,这些功能基本消失。华北集约农区水分条件基本能满足马铃薯生长的需求,因此,生产中主要根据该区域自然条件和作物对温度需求的特点适期揭膜。为确定华北集约农区马铃薯种植的最佳揭膜时间,在青岛市以露地种植为对照（T1）,分别设置了播种后覆膜30d（T2）、60d（T3）、75d（T4）、90d（T5）4个中途揭膜和全生育期覆膜不揭（T6）共6个处理,观测田间10cm土层土壤温度以及马铃薯生育期、出苗率及产量等指标。结果发现：与露地（T1）相比,地膜覆盖（T2、T3、T4、T5和T6）可以促使研究区马铃薯提前5d出苗,且出苗率得到提高;全生育期覆膜（T6）通过提高地温从而促进马铃薯的生长发育,在马铃薯播种-出苗期,全生育期覆膜（T6）处理较露地（T1）10cm土层土壤日平均温度提高1.1℃,10cm土层地积温增加66.1℃·d。不同揭膜时间的试验结果显示,在播种后60d揭膜处理中,马铃薯田10cm土层的地积温较高,为1795.6℃·d。此外,在马铃薯播种60d内地膜覆盖可以显著提高马铃薯田10cm土层地温日较差,播种60d后揭膜对10cm土层地温日较差影响不大。研究结果显示马铃薯产量与地膜覆盖和揭膜时间密切相关,对照露地种植（T1）产量最低,为40.3thm⁻²;60d揭膜（T3）最高,为45.7thm⁻²,较露地种植（T1）增产13.4%;75d揭膜（T4）较高,较露地种植（T1）增产10.4%。综合看,在该地区马铃薯生产中覆膜后60～75d进行揭膜最合适,即该地区马铃薯地膜覆盖安全期为60～75d。     

覆膜旱作稻田土壤有效N、P、K及盐分分层变化研究

以常规水作和裸地旱作作对照,对覆膜旱作栽培条件下稻田各土层(0～60cm)土壤有效N、P、K和盐分含量变化作了比较研究。结果表明:与常规水作相比,覆膜旱作稻田10～15cm土层的碱解氮与有效磷含量显著增加,其余差异不大。与裸地旱作相比,覆膜旱作稻田5～15cm土层的碱解氮含量及5～20cm土层的有效磷含量显著增加,其余差异不大。与常规水作和裸地旱作相比,覆膜旱作稻田土壤速效钾含量在20cm以上土层增加明显。当地下水位较高时,覆膜旱作稻田0～5cm表层土壤表现积盐,地下水位较低时表层表现脱盐。     

宽膜覆盖下土壤环境研究 Ⅰ.土壤盐分运移分布特点

通过在新疆巴楚县设置不覆膜露地种植、窄膜覆盖和宽膜覆盖种植棉花的试验，对露地、窄膜下、宽膜中区和边区下不同时间的土壤剖面上全盐含量的比较分析，发现覆盖宽膜后第一水前盐分在土壤剖面上是增加的，但膜中区０～１５ｃｍ盐分　增加量小于膜边区；到收获后膜中区０～１５ｃｍ土壤含盐量下降到低于播种时水平，可是在膜　边区０～１５ｃｍ盐分聚积，含盐量继续增加；到收获后宽膜下１５～１００　ｃｍ深度内含盐量均降低　到春季播种时水平．     

不同地面覆盖对土壤性状和秋播大蒜产量及品质的影响

为探究秋播大蒜适宜的地面覆盖类型及其对大蒜产量的影响机制,从而为地面覆盖在大蒜高产高效栽培中的应用提供理论依据,以'麻江红蒜'为试验材料,以不覆盖处理为对照,分别设置白色地膜、黑色地膜、银灰色地膜、1～2cm和3～4cm稻草、1～2cm和3～4 cm稻壳共7种地面覆盖处理,分析不同处理对土壤含水量、温度和酶活性以及大蒜...     

地膜覆盖对春季咸水灌溉条件下滨海盐渍土水盐动态的影响

在河北省沧州市海兴县选取耕层土壤初始含水量有较大差异的两个地块,于春季利用当地高矿化度咸水(10~15 g·L~(-1))进行灌溉和地膜覆盖,以探究地膜覆盖对春季咸水灌溉条件下滨海盐渍土水盐动态的影响。设不灌咸水不覆膜(对照,CK)、不灌咸水覆膜(PM)及3月29日和4月13日灌咸水不覆膜(SE、SL)、灌咸水后覆膜(SE+PM、SL+PM)6个处理探讨不同咸水灌溉和覆膜对土壤水盐动态的影响;另在耕层土壤含水量≥20%(海兴县小山乡)和20%(海兴县农场)两个地点分别设灌咸水后覆膜(SE+PM)和不灌咸水不覆膜(CK)处理,探讨初始土壤含水量对咸水灌溉下土壤水盐动态的影响。灌水量均为180 mm,灌溉咸水来自排水渠,矿化度分别为12.12 g·L~(-1)和11.53 g·L~(-1),咸水入渗后,播种油葵。结果表明:春季咸水灌溉后覆膜能有效降低耕层土壤盐分,并且该项措施实施的时间越早越好,脱盐深度和脱盐率均较深和较高,本研究中,脱盐效果最优的为SE+PM处理,该处理在油葵收获后0~5 cm脱盐率为58.93%,土壤含盐量由1.15%降至0.51%。此外,脱盐效果也受到土壤初始含水量的影响,耕层土壤含水量20%时,春季咸水灌溉覆膜处理对土壤盐分的淋洗效果较好,平均脱盐深度大于40 cm,保证了油葵正常生长,油葵出苗率和产量分别为73.9%和920 kg·hm~(-2),至油葵收获时,0~20 cm土层土壤含盐量由灌溉前的1.93%降低至0.32%,脱盐率达84.07%;而当耕层土壤含水量≥20%时,脱盐速度慢、深度浅,至油葵播种时,土壤盐分依然较高,导致油葵出苗率低,最终绝收。本研究通过利用春季高矿化度咸水灌溉和地膜覆盖措施,在春季干旱和土壤严重积盐条件下有效降低了耕层土壤盐分,为作物播种出苗提供适宜的土壤水分条件和低盐环境。     

秸秆和地膜覆盖对旱作玉米田土壤团聚体及有机碳的影响

利用田间试验研究了不同覆盖条件下黄土高原旱作春玉米田土壤团聚体及其有机碳分布状况。试验设无覆盖(CK)、秸秆覆盖(SM)和地膜覆盖(PM)3个处理。结果表明,与CK处理相比,PM处理提高了0~10 cm土层中0.25 mm粒径机械稳定性团聚体含量;SM处理提高了0~10 cm和10~20 cm土层0.25 mm水稳性大团聚体含量和稳定性,且降低了团聚体的破坏率;SM和PM处理均提高了0~10 cm土层水稳性团聚体的平均重量直径值。在各土层,0.25 mm粒径微团聚体有机碳含量在各粒径团聚体中最低。SM处理较CK处理显著提高了0~10 cm土层总有机碳和土壤团聚体各粒径有机碳含量(0.5~0.25 mm粒径除外),PM处理较CK处理10~20 cm和20~40 cm土层总有机碳和团聚体有机碳有降低趋势。在各土层中,土壤有机碳主要储存在水稳性大团聚体中。SM处理较CK处理提高了0~10 cm和10~20 cm土层大团聚体对土壤总有机碳的贡献率,PM处理作用不显著。总体而言,秸秆覆盖对改善土壤结构及提高固碳作用均具有明显的效果,地膜覆盖仅对土壤团聚体的团聚有促进作用。     

地膜覆盖结合秸秆深埋对土壤水盐动态影响的微区试验

为了研究地膜覆盖结合秸秆深埋（简称上膜下秸,P S）措施对内蒙古河套灌区盐碱障碍土壤的水盐调控机制,进行了微区试验,以翻耕（T）、地膜覆盖（P）和秸秆深埋（S）为对照,对比分析了不同耕作措施下食葵生育期内土壤水盐时空动态变化。结果表明：（1）P S处理能显著增强耕层（0~40 cm）土壤蓄水能力并可持续保墒,播种时其耕层土壤含水率分别较T、P和S处理高5.13%、3.49%和1.99%,食葵生长前期分别高5.01%、5.87%和2.70%,生长中期也分别高7.53%、11.02%和6.16%。（2）P S处理对耕层土壤具有显著且长效的控盐抑盐效果,播种时其含盐量分别较T、P和S处理低18.37%、20.33%和1.90%,食葵生长前期分别低45.46%、37.63%和39.67%,生长中期分别低17.89%、29.77%和37.22%,生长后期也分别低14.46%、13.90%和19.88%。（3）P S处理可显著降低单位土体积盐量,淡化耕层作用尤为明显。总之,P S可调控、优化土壤水盐分布,为食葵生长创造良好的土壤环境,促进食葵生长发育。