不同土层土壤特性空间变异性关系的联合多重分形研究

应用联合多重分形理论研究了0～20 cm土层土壤含水率、土壤电导率、砂粒含量、粘粒含量、粗粉粒含量、土壤粒径分布体积分形维数、土壤容重、有机质含量的空间变异性与20～40 cm土层对应变量空间变异性在多尺度上的相互关系。结果表明:相对于0～20 cm土层上述变量的空间变异性,20～40 cm土层粗粉粒含量、有机质含量空间变异性的变化率最大,土壤电导率、粘粒含量、土壤粒径分布体积分形维数空间变异性的变化率最小,砂粒含量、土壤含水率、土壤容重空间变异性的变化率介于两者之间;多尺度上,0～20 cm土层土壤含水率、土壤容重、有机质含量、粘粒含量、砂粒含量、土壤电导率、土壤粒径分布体积分形维数、粗粉粒含量与20～40 cm土层对应变量空间变异性在多尺度上的相关性依次减弱。     

脱水过程土壤体积质量、含水率、吸力的关系

【目的】分析土壤脱水过程中的收缩特性。【方法】采用离心机法测定了辽宁砂壤土(LN)、云南黏壤土(YN)、陕西黏壤土(SX)和山东壤土(SD)的土壤水分特征曲线,并采用Brooks-Corey模型进行了拟合;同时对脱水过程中土壤收缩特性进行了研究,定量分析了土壤体积质量、含水率、吸力之间的关系。【结果】对于LN、YN、SX和SD土样,(1)在土壤脱水过程中,含水率随吸力增加而减小;当土壤较干和接近饱和含水率时,减小速率较小,而在二者之间时减小速率较大;(2)基于Brooks-Corey土壤水分特征曲线模型和土壤收缩线性模型,土壤体积质量和吸力呈幂函数关系;(3)土壤脱水过程导致含水率降低、体积质量增加,二者呈负相关关系,土壤的收缩过程大致可分为伪饱和段、结构段和超正常段等3个直线型收缩段;Logistic模型具有较高拟合精度且可以使得土壤收缩特征拟合曲线具有连续性。【结论】土壤脱水过程中,其体积质量与吸力呈现幂函数关系,而含水率与体积质量可采用Logistic模型量化表征。     

黄土丘陵区浅沟表层土壤粘结力状态空间模拟

为探明黄土丘陵区土壤粘结力沿浅沟分布的空间差异性及其影响因素,运用线性回归模型和状态空间方程模拟了土壤粘结力在浅沟不同部位的分布。结果表明:沿着浅沟分水线、沟坡和沟底,土壤粘结力呈中等程度变异,主要受海拔高度、粘粒、砂粒含量和容重的影响;粘结力与海拔高度、粘粒、砂粒含量、容重均存在显著的空间自相关性和较好的交互相关关系;状态空间方程对粘结力的空间模拟效果要优于线性回归模型,其中采用单因素粘粒含量的状态空间方程结果最好,纳什效率系数NSE为0.968,可以解释粘结力空间变异的97.2%。     

扬州地区TDR法田间测定不同土壤含水量的标定

使用美国Spectrum TDR 100便携式水分测定仪,在扬州地区不同土壤,找出TDR法和烘干法测定土壤含水量之间的关系。通过试验证明,容重在1.3 g/cm3处TDR测定值接近真实值,容重越小或越大,其偏差就越大。粘粒含量为0~200 g/kg,砂粒含量在300~500 g/kg范围内,TDR测定值接近于烘干法。利用TDR测定土壤水分,砂土和壤土可以不用调整,而粘壤土和粘土要进行系数换算,粘壤土的测定结果要除以1.18,粘土的测定结果要除以1.44。     

黄土高原土壤粒径分形特征及其对土壤侵蚀的影响

采用单重和多重分形方法分析晋西黄土丘陵沟壑区土壤粒径分布特征、不同土地利用类型对土壤粒径分形参数的影响以及分形参数与土壤粒径分布之间的关系。结果表明:黄土高原不同地区的土壤粒径分布不同,采用激光法测定的土壤粒径分布在粉粒域和砂粒域内,需要通过优化来重新确定粘粒域、粉粒域和砂粒域3个尺度域的界线。通过测定得出研究流域内土壤粒径分布在20~100μm较为狭窄的范围内,呈现明显的非均匀性,需要采用多重分形来表述其分布特征。粉粒域维数Dsilt与粘粒和粉粒的体积分数呈极显著正相关关系(P0.01),而砂粒域维数Dsand与砂粒体积分数呈负相关关系且不显著,可以利用Dsilt预测土壤质地的变化和不同土地利用类型遭受侵蚀的程度。不同土地利用类型对土壤粘粒、粉粒、砂粒的体积分数以及粉粒域维数Dsilt、容量维数D0、信息维数D1和信息维数与容量维数的比值D1/D0有极显著影响(P0.01),对砂粒域维数Dsand有显著影响(P0.05),表明可用多重分形参数作为反映土地利用类型对土壤物理性质影响的指标。     

沙棘人工林对砒砂岩地区土壤物理性质变化的影响

以荒地为对照地,对砒砂岩地区8年生人工沙棘林地土壤主要物理性质变化进行了系统研究。在砒砂岩地区种植沙棘之后,土壤物理性粘粒含量和粉粒含量有所提高,土壤不同层次的砂粒含量降低;土壤容重减小,总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度有一定程度的提高,土壤最小持水量、最大持水量和毛管持水量增大,林地土壤持水性和透水性得到了提高,土壤结构得到显著改善;沙棘林地的团聚体特性较对照地都有很好的改善。沙棘林地土壤物理性质的变化综合地反映了沙棘良好的水土保持作用。     

不同初始条件对砂姜黑土收缩特征的影响

利用离心机法,分别测定了初始容重为1.10、1.22、1.31 g/cm3,初始含水率为49.34%、43.55%、36.03%、31.93%和25.51%以及砂姜质量分数为0、4%、6%、8%、10%和12%的砂姜黑土样品在不同吸力下的土壤体积含水率及收缩特征。结果表明:在考虑土壤收缩变形的情况下,相比VG模型,Gregory模型可以更好地拟合砂姜黑土的水分特征,砂姜黑土含水率随着土样初始容重及初始含水率增加而增加,随着砂姜含量增加而降低。收缩过程中,在不同初始容重处理下,初始容重增加,土壤的线缩率减小,土壤收缩后容重增加比例下降;且初始容重增加显著提高了土壤结构收缩段孔隙收缩比例,降低了线性收缩段孔隙收缩比例。在不同初始含水率处理下,初始含水率越高,土壤线缩率及收缩后的容重越大;当初始含水率为36.03%时,土壤结构收缩段孔隙收缩比例最高,线性收缩段孔隙收缩比例较低。在不同砂姜含量处理下,砂姜含量的提高减小了线缩率及土壤收缩后的容重,增加了土壤总孔隙比。因此,对于砂姜黑土而言,在一定范围内,提高土壤容重以及降低土壤含水率可以减少土壤收缩;而在砂姜含量较高的情况下,主要应防止由于大孔隙存在而引起的水分流失。     

敖汉旗两种主要土壤类型的土壤机械组成

选择赤峰市敖汉旗两种主要土壤（风沙土、栗钙土）为研究对象,采用Mastersizer 3000激光粒度分析仪测定不同类型土壤0~100 cm深度范围内的土壤机械组成（粘粒、粉粒及砂粒）。研究结果表明:相同土壤类型不同土层的机械组成基本相似,不同土壤类型相同土层的土壤粒径比例不同;不同土壤类型的土壤粒径含量总体表现为砂粒:风沙土＞栗钙土,粘粒、粉粒为:栗钙土＞风沙土。研究结果旨在为合理评价当地土壤结构和科学利用土地提供科学依据。      

崩岗体剖面土壤收缩特性的空间变异性

采用SS-1型土壤收缩仪测定崩岗体不同层次原状土壤的收缩特征曲线,研究崩岗土壤收缩特性的空间变异性。结果表明:脱水过程中崩岗土壤的线缩率呈现先增大后稳定的趋势,Logistic模型可以较好地拟合线缩率与含水率间的关系(R20.991 1),红土层与斑纹层的土壤收缩曲线分段现象明显,而砂土层则变化平缓,土壤质地越黏重线缩率越大;崩岗不同层次土壤的收缩特性差异显著,红土层与斑纹层的径向收缩应变大于轴向收缩应变,在干燥过程中易产生张拉裂隙,砂土层则相反,在干燥过程中易发生表面下沉。相关性分析表明,径向收缩应变与砂粒含量有极显著的负相关关系(r=-0.933),而轴向收缩应变受土壤质地影响不明显,体积收缩应变和缩限与黏粒和砂粒分别呈显著正相关(r=0.891)和负相关关系(r=-0.838),说明崩岗土体收缩过程受土壤质地及土壤基质吸力的综合影响。     

沼液施用对设施土壤饱和导水率的影响

为探求沼液灌溉对土壤饱和导水率的影响。系统研究了不同沼液配比及灌溉量对番茄根区不同深度土壤的pH值、容重、总孔隙度、颗粒机械组成、含水率和有机质的变化规律,进而分析对土壤饱和导水率的影响。灌施沼液能一定程度降低土壤pH值,降幅为1.25%～3.75%;施用沼液可以降低土壤容重,降低幅度在2.13%～8.97%之间;灌施沼液可以降低土壤砂粒含量,增加土壤粉粒及黏粒含量;随着沼液灌溉配比增大以及沼液灌溉量的增加,不同土层深度的总孔隙度均呈现增加的趋势;土壤含水率与沼液配比无关与沼液灌溉量呈正相关,土壤含水率随土层深度呈抛物线变化;垂直剖面上,沼液灌溉处理土壤剖面的饱和导水率都随土壤深度的增加而下降;有机质对土壤饱和导水率的影响阈值为18.51 g/kg。多元逐步回归分析表明土壤容重、黏粒含量以及土壤有机质含量是影响土壤饱和导水率的主要因子,建议沼液合理的配比及灌溉量应控制为T2处理,但是其长期施用效果还有待于进一步验证。     

不同改良剂对滨海盐渍区土壤有机碳及土壤肥力的影响

研究了不同改良剂对滨海盐渍区土壤有机碳、盐分、pH值、土壤密度、养分及作物产量的影响。结果表明,与对照相比,不同改良剂均能明显提高0~20cm土层土壤有机碳,增加幅度为9%~57%。石膏、腐殖酸、有机肥的单施或配合施用均能明显降低表层土壤盐分和密度,提高土壤全氮、有效磷和速效钾,并能明显增加作物生物量和产量,增加幅度最高为35%和131%。     

基于土壤功能与胁迫的耕地土壤健康评价方法

基于功能性土壤管理理论,针对初级生产力、养分供给与循环、生物多样性供给、水净化与调节、碳封存与调节5种功能选取评价指标,通过识别水田、水浇地和旱地对不同土壤功能的供给和需求关系,构建土壤功能供需判别矩阵,并叠加重金属污染胁迫因素,评价耕地土壤的健康状况,从而实现了基于土壤功能与胁迫的耕地土壤健康评价。在河南省温县进行了评价方法的适用性研究,结果表明：温县5种土壤功能供需空间格局基本呈现由南向北逐渐递增的趋势,以青峰岭为界,中北部土壤功能的供需处于盈余状态,而南部区域处于失衡状态;土壤健康等级交错分布,亚健康面积占比最大,为44.4%,健康土壤零散分布在黄庄镇、番田镇、武德镇和祥云镇;土壤质地、土体构型、土壤养分、土壤生物活性和重金属污染胁迫是导致耕地土壤健康空间分异的主要因素。本研究可在理论上丰富土壤健康评价方法体系,在实践上促进耕地资源可持续利用与管理。     

土壤密度对土壤抗侵蚀性的影响

通过研究不同密度土壤的抗冲性、抗蚀性及抗剪强度,探索密度与土壤抗侵蚀性之间的相关关系,并进一步分析密度对土壤抗侵蚀性影响的机理。研究表明,随着土壤密度的增大,土壤的抗冲性与抗剪强度增强;但在土壤密度小于1.27g/cm3时,土壤的抗蚀性随着土壤密度的增大而增加,当土壤密度大于1.27g/cm3时,土壤的抗蚀性随着土壤密度的增大而减小。     

土壤采样器采样性能试验研究

农田土壤样品的快速获取及分析对科学施肥具有重要意义。土壤采样器是农田土壤采样的重要设备,获取和松放土壤的能力是评价其采样性能的重要指标。本文通过试验,从土壤样品长度和土壤松放后残余土壤质量两个方面分析自行设计的5种土壤采样器的采样能力,指出了1号土壤采样器设计综合采样性能较好。      

沙棘林地土壤肥力和水分

沙棘在土壤深厚、排水良好、有机质含量丰富的砂壤质土壤上生长良好(Wolf and Wegert,1993);良好生境下沙棘产量和质量均很高(Wahlberg and Jeppsson,1990)。在干旱半干旱地区,任何沙棘种植园的建立均需要解决水的供给问题。有关沙棘栽培种植文献的信息较为有限。在萨斯喀彻温省,防护林中的沙棘植株常处于水分和养分不足的胁迫之下。在工业化沙棘种植园中,栽培管理,特别是土壤肥力和水分相当重要。有关沙棘实用管理的生产指南已经编印,并提供给生产者(Li and Schroeder,1999)。许多有关沙棘土壤肥力的研究是在俄罗斯开展的。研究结果指出…     

不同质地条件下土壤表层温度与土壤蒸发量的关系研究

土壤表层温度与土壤蒸发量有着紧密联系,土壤质地对二者均有着重要影响。【目的】探究不同质地土壤表层温度变化对土壤蒸发的影响。【方法】选取2种质地原状土(粉壤土与砂土),进行配比混合,得到5种不同质地土壤。测量1次性供水与充分供水条件下不同土壤的蒸发量、土壤表层温度数据、土壤砂粒量,探究不同质地条件下土壤相对蒸发量(RE)和土壤表层相对温度差(RT)的关系。【结果】①1次供水和充分供水条件下RT随着蒸发过程的进行逐渐增大,当蒸发过程至水汽扩散阶段时,RT趋于稳定;②随着土壤砂粒量增大,蒸发至水汽扩散阶段时对应的RT逐渐减小;③土壤质地相同情况下,RT越大,其RE越小,回归建立了二者的二次函数关系;④RT相同情况下,土壤中砂粒量越高,其RE越小。【结论】土壤中砂粒量的不同,使土壤孔隙、热容量等性质产生差异,导致蒸发过程中土壤温度及蒸发量变化出现规律性特点,RE与RT呈与含砂率有关的二次函数关系。     

土壤结构改良剂影响下的土壤水分有效性研究

以聚丙烯酰胺(PAM)与磷石膏(PG)为土壤结构改良剂,利用离心机法,测定土壤水分特征曲线,从分析土壤的吸水能力和持水能力的角度出发,研究土壤结构改良剂对土壤水分有效性的影响。研究结果表明,土壤的吸水能力、持水能力与释水能力均表现出与用量密切相关;在使用土壤结构改良剂的情况下,仍然可用van Genuchten方程很准确的模拟土壤吸力与含水率之间的关系,即可作为使用土壤结构改良剂后的土壤水分特征曲线的模拟表达式;在试验的用量范围内,土壤结构改良剂的使用不会影响植物对水分的吸收和利用。     

土壤斥水性对含水率的响应模型研究

选用以色列3类不同质地的10种不同斥水性的土壤为研究对象,采用滴水穿透时间法测定土壤斥水性对含水率的响应关系,得到了不同土壤斥水持续时间随含水率变化的规律,通过Gaussian模型、Lorentzian模型和Lognormal模型对这种规律进行回归分析,最终得出了土壤斥水持续时间随含水率的变化规律符合Lorentzian模型。由此响应模型,就可以根据某种土壤部分斥水性对含水率响应的实测数据,计算出土壤斥水性的峰值含水率、峰值斥水性以及临界含水率,为不同土壤斥水性进行对比和土壤改良提供理论依据。     

覆膜开孔蒸发条件下土体高度对水盐运移的影响

通过不同高度土体在不同覆膜开孔率条件下的室内蒸发试验,研究了土体高度变化时水盐分布的差异与相互联系。试验结果表明,不同高度土体的单位深度累积蒸发量与时间变化符合Gardner理论关系,单位深度累积蒸发量与时间和土体总高度存在二元线性函数关系;单位深度累积蒸发量和单位膜孔面积单位深度累积蒸发量均与土体高度和覆膜开孔率存在较好的函数关系;土体高度越小,单位深度含盐量和盐分浓度变化幅度越大,土体高度是影响盐分上行的影响因素之一;覆膜开孔限制土壤水分蒸发速度进而影响土体盐分表聚,因此减小覆膜开孔率可以有效减少土体盐分表聚。     

不同保墒措施对枣园土壤温、湿度及枣树生长特征的影响

通过定位试验,研究了不同覆盖方式对山地枣林土壤温、湿度及枣树生长的影响。结果表明,几种保墒措施的土壤水分,随时间变化和剖面分布,相对于对照均有明显提高,其中地下25 cm处铺玉米秸秆+地表铺玉米秸秆和地膜覆盖处理效果最好,但是二者土壤含水量相差0.72%。地膜覆盖有明显的增温效应,覆盖玉米秸秆对温度的影响则表现出"双重"效应:高温时具有降温效应,低温时具有保温特点。不同的保墒处理对枣树生长有不同影响,但各处理的新梢生长量、干周净增量、百叶鲜物质量、平均单果重比对照均有提高。