天津城市绿地土壤水分特征曲线模型及参数确定

为定量评估天津城市绿地土壤水分特征曲线模型的适应性,运用张力计法获得绿地土壤水分特征曲线,选取Brooks-Corey模型、Gardner模型、Campbell模型、Van Genuchten模型、Gardner-Russo模型拟合土壤水分特征曲线,利用改进的粒子群算法确定模型参数,使用剩余平方和对模型进行评价。结果表明:Van Genuchten模型较常用的Gardner模型更好地描述天津城市绿地土壤水分特征曲线,Gardner-Russo模型模拟效果最差。通过仿真实验证明改进的粒子群算法计算土壤水分特征曲线模型参数的精度优于非单纯形法、阻尼最小二乘法、混合遗传算法以及随机粒子群算法。     

干旱区保护性耕作对土壤水分的影响研究

为了研究保护性耕作对土壤水分的影响,选择翻耕地和免耕地两种土地耕作类型,分析不同耕作方式下土壤水分的时空变化规律。在保护性耕作实行的两年时间里,测定了土层不同深度土壤水分,结果表明:(1)在作物生长的整个生育期内土壤水分含量有随降雨量周期变化的趋势,无论是何种耕作方式,除生育期降雨外,播前底墒也是土壤供水的重要组成部分;(2)土壤贮水能力免耕地都是大于翻耕地的;0-80cm土壤水分的空间剖面自上而下分为两个层次:表层失水层(0-30cm)和中层贮水层(30-80cm)。(3)用SPSS统计软件进一步对土壤水分与土层深度的关系进行拟合,结果表明土壤水分与土层深度的关系具有极强的相关性,其关系方程为拟和三次抛物线相型。     

北方农牧交错带干旱区保护性耕作对土壤水分的影响研究

为了揭示农牧交错地区不同农田耕作方式对其水分环境的影响过程及规律,选择翻耕地和免耕地两种土地耕作类型,分析不同耕作方式下土壤水分的时空变化情况。结果表明:①在作物生长的整个生育期内土壤水分含量有随降雨量周期变化的趋势,无论是何种耕作方式,除生育期降雨外,播前底墒也是土壤供水的重要组成部分;②土壤贮水能力免耕地大于翻耕地;0~80 cm土壤水分的空间剖面自上而下分为两个层次:表层失水层(0~30cm)和中层贮水层(30~80 cm)。③用SPSS统计软件进一步对土壤水分与土层深度的关系进行拟合,结果表明土壤水分与土层深度的关系具有极强的相关性,其关系方程为拟和三次抛物线型。     

新疆阿瓦提丰收灌区砂壤土非饱和土壤水分运动参数的测定与计算

采用负压计法和双环入渗法在田间分别测定了阿瓦提丰收灌区砂壤土土壤含水率及其对应的土壤水吸力和土壤饱和导水率,采用Sigmaplot软件拟合了Van Genuchten水分特征曲线公式.根据Mualem提出的非饱和土壤导水率公式,建立了该灌区砂壤土非饱和土壤导水率的计算公式,并间接推导了非饱和土壤扩散率和比水容量两个参数...     

土壤水分特征曲线模型参数识别的多邻域粒子群算法

Van Genuchten模型（简称VG模型）是目前运用最为广泛的土壤水分特征曲线模型,提出适宜的优化算法进行模型参数识别也是一个非常重要的研究方向。针对标准的粒子群算法易陷入局部最优的缺点,给出了一种多邻域粒子群算法,可以有效地克服粒子群算法易陷入局部最优的缺点,并利用该算法对VG模型参数进行识别,最后用所求解的参数对不同类型土壤持水性能进行了试验。数值实验结果表明,多邻域粒子群算法能够有效地应用于VG模型的参数识别,与其它算法相比在性能和精度上都有所提高,而且对参数的取值范围也可以较大地放宽。因此,多邻域粒子群算法可以作为VG模型参数识别的一种新方法。     

旱地保护性耕作地表径流和土壤水分平衡模型

在田间试验和对现有径流模型及土壤水分平衡模型改进的基础上，建立了适用于保护性耕作的地表径流和土壤水分平衡模型。该模型以日为步长，根据气象数据、土壤水分状况、作物生长发育及耕作管理措施，模拟不同耕作管理体系下地表径流和田间水分平衡的变化。针对保护性耕作的特点，主要对径流曲线数字(USDA—Curve Number)法进行了改进，在PERFECT模型的基础上增加了坡度和降雨强度两因素的影响，从而使模型较全面地考虑了残茬覆盖、耕作、坡度及降雨强度等多种因素对径流的影响；采用简单实用的Priestley—Taylor公式计算潜在蒸散量，并考虑作物覆盖与残茬覆盖对土壤蒸发与作物蒸腾的影响。通过田间径流试验和根层有效贮水量测定数据的验证，证明了地表径流和土壤水分的模拟值与实测值比较接近。     

基于HYDRUS软件的植物混掺土壤水分特征曲线分析

为探求植物混掺对土壤持水性产生的影响,以甘肃景泰地区土壤为试验材料,设置1％玉米芯、1％玉米叶、3％玉米芯、3％玉米叶等不同比例、不同秸秆混掺物4种处理,采用离心机法测定土壤水分特性曲线,同时利用HYDRUS软件进行模拟计算。结果表明,在相同吸力下,相同混掺物处理,混掺比为3％的土壤体积含水率高于混掺比为1％的土壤;相同混掺比处理,混掺玉米叶的土壤体积含水率高于混掺玉米芯的土壤,且混掺处理后土壤体积含水率均高于纯土;不同土壤水分特征曲线的模型拟合分析表明,不同处理的最优拟合模型均为Van Genucht-en模型。研究结果可为探索该地区植物混掺条件下土壤水盐运移规律提供一定参考。     

旱地保护性耕作土壤风蚀模型研究

在分析国外风蚀模型资料的基础上,建立了适用于保护性耕作的风蚀模型。该模型以小时为步长,根据气象数据、地表土壤水分、秸秆残茬覆盖率及地表粗糙度,模拟不同耕作体系下农田土壤风蚀流失量情况;针对保护性耕作的特点,考虑到残茬覆盖对土壤含水量和地表粗糙度的影响;通过田间风蚀测定数据的验证,证明所建立的保护性耕作风蚀模型的模拟值与实测值比较吻合。     

毛乌素沙地复配土壤水分特征曲线模型筛选研究

针对国家增加可利用土地、降低水土流失的需求,利用复配土壤对风沙土进行改良,是实现毛乌素沙地治理、区域生态修复的重要手段。测定不同复配比例土壤的水力学性质,并进一步筛选出合适复配土壤使用的水分特征曲线模型,运用高速离心机法测定对复配土壤水分特征曲线,环刀法测定复配土饱和导水率,并对比不同水分特征曲线模型对于不同比例复配土壤的模拟效果。研究表明:相同土壤水吸力下,添加砒砂岩处理的土壤含水率均高于纯风沙土处理;复配比例中砒砂岩含量越高,土壤保水性越高;当砒砂岩与风沙土复配比例高于5:1后,土壤水分特征曲线与纯砒砂岩差异不大;低吸力阶段,砒砂岩的添加减少了土壤中大孔隙的比例,而在中高吸力阶段,砒砂岩的添加增大了土壤中小孔隙的比例,进而提高土体的持水能力。模型适宜性分析结果表明,能够适配各处理的非饱和导水率模式最优模型为van Genuchten模型;砒砂岩与沙复配比例高于1:5后,Gardner模型的相关系数从0.9473上升至0.9929,残差平方和0.041降低至0.010,模拟效果逐渐超越van Genuchten模型,间接推求公式Arya-Paris模型物理概念明确,但影响因素过多,相较经验公式拟合效果不佳。     

秸秆还田对旱作冬小麦后茬土壤水分的影响及其APSIM模拟

模型作为一种作物生长机理模型,可敏感捕捉气候变化、土壤水分变化引致的系统组分响应,适用于降水不确定性地区的农业系统生产预测。为确定APSIM模型对秸秆还田等水土保持耕作拦截夏季降水的模拟功能,在甘肃黄土高原开展了秸秆还田处理,对冬小麦收获后休闲期土壤水分的影响及其APSIM模拟。结果表明：自然降水条件下,免耕+秸秆还田（S）处理下土壤水分蒸发量较休闲裸地（F）、耕作+覆草（TS）及传统耕作（T）降低16.7%~23.9%,裸地休闲或耕作会造成土壤水分流失,秸秆还田的保水作用明显,APSIM模拟可代表71%~92%的土壤水分变化;在人工模拟降水(66 mm·h^-1)情况下,土壤蒸发在2 t·hm^-2(SS)、4 t·hm^-2(LS)秸秆还田量下比裸露休闲地(F)分别降低了27.8%和49.4%,APSIM模拟值解释了96%~99%的土壤水分变化。表明本土化的APSIM模型可以描述研究区土壤水分变化,适用于农业系统研究。     

四种方法推求土壤导水参数的差别与准确性研究

利用土壤水分特征曲线拟合公式和实测的饱和导水率间接推求土壤非饱和导水参数K(θ)和D(θ)是目前大多数水文模型普遍采用的方法。以长武黑垆土为例,对其中比较流行的Broadbrige-White模型、VanGenuchten模型、Burdine模型和Mualem模型推求土壤导水参数的差别和准确性进行了比较分析。结果发现:在较高含水量范围内,4种方法推求的土壤导水参数与实测值相差很小,具有较高精度;用4种方法计算土壤水分扩散率D精度要明显高于对非饱和土壤导水率K计算精度;对黑垆土而言,用Broadbrige-White模型推求的土壤非饱和导水参数K和D精度最高。     

不同秸秆还田模式冬麦田土壤水分特征比较

在陕西杨凌区布设田间试验,在冬小麦发育期间观测5种不同玉米秸秆覆盖与耕作方式相结合模式的土壤水分特征。结果表明5种覆盖耕作模式的土壤水分垂直变异系数大小排列为传统翻耕(0.1376)>浅旋覆盖(0.1360)>传统覆盖(0.1309)>深翻覆盖(0.1265)>免耕留茬(0.1167);免耕覆盖土壤水分贮存量(342 mm)最高,以浅旋覆盖(289 mm)、传统翻耕(287 mm)土壤水分贮存量相对为低,深翻覆盖(307 mm)、传统覆盖(300 mm)土壤水分贮存量相对居中。     

玉米茬不同处理方式对土壤耕层水分的影响

针对朝阳半干旱区春季十年九旱的实际情况,在秋后玉米地设置了玉米地留茬、留茬覆盖玉米秸秆、翻耕、翻耕后覆盖玉米秸秆和翻耕后覆盖地膜5种不同处理方式,探讨不同处理方式对春播前表层土壤水分的影响.测定结果表明,各处理春播前表层土壤水分含量大小顺序为翻耕后覆膜>翻耕后覆盖秸秆>留茬覆盖秸秆>翻耕无覆盖>留茬无覆盖,其中翻耕覆膜处理土壤含水率为17.03%,比留茬无覆盖处理高4.51%,比翻耕无覆盖处理高2.57%,比留茬覆盖秸秆处理高1.27%,比翻耕覆盖秸秆处理高0.66%.     

Biology and management of Phalaris minor in wheat under a rice/wheat system

Summary Germination of Phalaris minor declined with the increase in duration of imbibition in water from 30 min to 72 h at temperatures above 22 °C . Germination was reduced down to 10 cm and 2 cm soil depth by wheat straw burning in puddled and non-puddled soil, respectively, with maximum reduction near the soil surface. The dormancy of P . minor seed was not more than 60 days under field conditions. In puddled soil, 38–60% of the viable seeds of P. minor remained concentrated in the upper 5-cm layer. Germination decreased with an increase in soil depth. In total, 15% of seeds stored in the laboratory emerged from 10-cm depth, whereas seeds did not germinate below 4.2-cm depth under field conditions. Depth of emergence of P . minor was shallower in zero tillage compared with the conventional method of wheat sowing. The seeds retrieved from rice soils kept under continuous submergence for 60 days exhibited 26% and 57% loss of germination over semi-submergence and semi-wet conditions respectively. There was 100% loss of germination in 10-month-old seeds retrieved from the soil under rice-growing conditions. Plant density of P. minor was lower in zero tillage than with the conventional method of wheat sowing. Cross-ploughing in the upper 2–5 cm of soil (shallow tillage) and drill-sowing of wheat 1 week after shallow tillage reduced germination of P. minor by 44% and 37% and increased grain yield by 21% and 47% over zero-tillage and conventional methods respectively.     

深翻和秸秆还田对土壤微生物群落功能多样性的影响

为探究深翻及秸秆还田对土壤微生物群落功能多样性的影响,本研究主要采用Biolog-Eco微平板法,分析了常规耕作(CT)、秸秆浅混(SCT,耕作深度15 cm)、深翻(ST,耕作深度35 cm)、秸秆深混(SST,耕作深度35 cm)4个处理0～15 cm和15～35 cm土层的土壤微生物群落功能多样性变化。结果表明：在0～15 cm和15～35 cm土层,与CT相比,SCT和SST处理可以显著提高土壤微生物对碳源的利用,不同处理下微生物对碳源利用程度随时间的延长而增加,并且糖类、氨基酸类、多聚物类和羧酸类碳源依次为微生物代谢最主要的碳源。不同处理对Shannon指数与Simpson指数没有显著影响,但与CT相比,ST显著增加了0～15 cm的Mclntosh指数。主成分分析表明,各处理的微生物群落代谢功能在有秸秆还田和无秸秆还田之间存在差异。与CT相比,15～35 cm土层DOC、MBC和MBN含量在SST处理下分别显著增加了17.25%、50.00%和168.10%。另外SEM模型显示,深翻处理可以通过土壤DOC含量的变化影响土壤Mclntosh指数。