利用非线性模型提高加长型热脉冲双探针土壤热参数测定精度

热脉冲双探针技术被广泛应用于土壤热参数和含水率的测定。然而长度为2.8cm的常规热脉冲双探针空间测试范围太小,加长探针可增加测定结果的代表性,但容易出现探针倾斜(探针间距改变),进而影响测量精度。设计制作了长度为10 cm的热脉冲双探针,通过室内土柱试验测定了四种倾斜方式(共面外倾、非共面外倾、共面内倾以及非共面内倾)下的土壤热参数和含水率,并利用线性和非线性修正模型对探针倾斜引起的测定误差进行了校正。结果表明:对于加长型双探针,非线性模型对探针间距的原位校正效果明显优于线性模型;非线性模型校正后的土壤容积热容和含水率准确度大幅提高。有效解决了加长型热脉冲双探针倾斜引起的测量误差,为探针的广泛应用提供了理论基础。     

An Improved Calibration Determining Soil Bulk Density with Time Domain Reflectometry

Soil bulk density (ρ _b ) is one of the most important parameters in the study of agriculture and geotechnical engineering. Time domain reflectometry (TDR) has been used to accurately determine ρ _b based on the relationships among ρ _b , θ _g , and dielectric constant (K). The objective of this study is to develop a simple and accurate TDR equation to measure soil bulk density. Laboratory measurements of soils with different textures were carried out to establish the TDR–bulk density equation, and then the performance of this improved equation was evaluated with independent soils in laboratory and field conditions. Results indicated that the established equation could provide accurate ρ _b estimation, where the TDR–bulk density equation was associated with <5% error both under laboratory and field conditions. It indicated that in the study of tillage management and geotechnical engineering, the established equation could be employed as a useful reference method for bulk density measurement when using TDR.     

柴油污染土壤低温热处理及其对土壤理化性质的影响

石油化工厂加工、储藏、运输过程以及储油罐的泄露等易造成土壤柴油污染。热处理技术常用于修复各类挥发性和半挥发性污染土壤,但加热可能会改变土壤理化性质,因此本文综合评价了低温热处理对柴油污染土壤的修复效率及其对土壤理化性质的影响。对柴油污染土壤低温热处理进行参数优化,结果显示:在250℃加热10 min后,土壤总石油烃含量为358.7 mg/kg,总石油烃去除率为94%,低于土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准中规定的一类用地总石油烃筛选值826 mg/kg。过高的温度和过长的加热时间反而会带来过多的能耗,并对土壤理化性质造成负面影响。低温热处理后土壤颜色由浊黄橙变为灰黄棕,土壤p H由7.39降为6.88,阳离子交换量由16.9cmol/kg变为14.8cmol/kg,田间持水量从0.32g/g土变为0.29g/g土,土壤有机碳降低约10%,NH₄⁺-N和NO₃^–-N含量加热后增加分别超过5倍和15倍,土壤质地和全氮变化不显著。加热前后的土壤元素分析结果和土壤颜色变化说明加热过程中烃类炭化转化为"...     

土壤紧实程度对其某些相关理化性状和土壤酶活性的影响

利用外力夯实、向土壤中加入蛭石等方法造成土壤容重不同,以研究土壤紧实程度对其理化性状的影响。结果表明,紧实土壤水分的散失较快,晴天地温高,且变化幅度大,阴天和夜间紧实土壤地温低,变化幅度小。紧实土壤可降低植株对土壤养分的吸收,致使土壤余留的有效态养分较多。土壤的转化酶、脲酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶、磷酸酶活性的变化也受土壤紧实度的影响。总之,土壤疏松有助于保水、蓄热和提高多种土壤酶活性。     

黄土丘陵区植被恢复中土壤团聚体演变及其与土壤性质的关系

在野外调查与室内分析的基础上,对黄土丘陵区典型草原带植被自然恢复过程中土壤水稳性团聚体及其主要影响因子的演变规律进行了研究,并用通径分析法对二者的相互关系进行了定量分析。结果表明:随着植被演替,土壤中大粒级水稳性团聚体含量逐步增加,>5mm粒级团聚体在土壤团粒结构中占主导地位,含量占50%~80%。其次是5~2mm含量,占到10%~15%左右。不同群落之间>5mm团聚体含量在2m深土层加权平均值比较结果为:大羽茅群落>长芒草群落>铁杆蒿群落>百里香群落>香茅草群落,其中大羽茅群落是香茅草群落>5mm团聚体含量的近5倍,长芒草群落也是香茅草群落的近4倍左右。主要影响因子对团聚体直接作用系数的大小为:物理性粘粒>有机质>全氮>全铁>阳离子交换量>全量铝>游离铁>全磷>pH值>粘粒>碳酸钙。物理性粘粒、有机质和全氮是影响水稳性团聚体含量的主要因子。     

高光谱土壤多元信息提取模型综述

  目的  以长沙及周边区域水田土壤为研究对象,从特征空间和样本空间角度优化建模数据集,以提升基于土壤高光谱数据估测有机质含量模型的精度。  方法  利用马氏距离(MD)优化土壤光谱特征空间、最小生成树(MST)分割样本数据集优化建模样本空间,结合交叉验证岭回归(RidgeCV)和支持向量机回归(SVR)构建土壤高光谱有机质含量估测模型。  结果  在测试集上,光谱优化建模方法MD-RidgeCV和MD-SVR的模型决定系数(R²)分别为0.876、和0.84,样本优化建模方法MST-RidgeCV和MST-SVR 的R²指标分别为0.847和0.815,而两种优化方法相结合的MD-MST-RidgeCV和MST-MD-RidgeCV模型 R²指标均高达0.9;对比基于原始数据集和建模集优化KS和SPXY方法的土壤有机质含量估测模型,提出的方法在测试集上具有更佳的模型预测性能。  结论  利用马氏距离和最小生成树,从光谱特征空间和样本空间优化建模数据集,并结合回归算法RidgeCV和 SVR构建土壤有机质含量高光谱预测模型,能显著提高模型精度和稳定性。     

火烧对土壤性质的影响

火烧以后 ,土壤的各种性质会发生较大变化 ,原因是火向土壤中施加了热量、灰烬 ,并且改变了土壤环境和微气候 ,土壤性质也可因植被和生物活性的改变而发生相应的变化。本文对火烧后土壤生态系统中养分的浓度、有效性、迁移性 ,土壤中的生物和酶活性 ,土壤有机碳库等的变化进行了综合评述 ,以期为森林火灾、草地烧荒后的土壤管理等提供理论参考。     

壳聚糖对土壤理化性状的影响

壳聚糖对土壤理化性状有较大的影响。当土壤中施入壳聚糖酸溶液后,土壤的团粒结构和渗透系数随壳聚糖施用量的增加而增加,而容重、CEC和pH则减小;在EC值上表现为先下降后上升的趋势。当壳聚糖施用量达到0.45‰[对干土平均质量(W/W)]后,土壤物理性状的变化趋于稳定。3种壳聚糖酸溶液处理的土壤物理性状的变化趋势一致,无明显差异。在壳聚糖酸溶液中,酸作为溶剂本身对土壤物理性状的影响不大。壳聚糖酸溶液对土壤化学性状的影响过程较复杂,表现出是由壳聚糖和酸对土壤共同作用的结果。溶剂酸是影响土壤pH主要因素,其酸性越强,壳聚糖酸溶液的酸性就越强,处理后土壤的pH就越小。土壤CEC、EC同时受壳聚糖用量和溶剂酸种类的影响。     

生物质炭对土壤理化性状及氮素转化的研究进展

生物质炭因其具有的特殊理化性质施入到农田中能够改良土壤、提高土壤肥力及促进作物生长,已经成为农业减排和土壤微生态系统生物氮素地球化学循环领域的研究热点。生物质炭作为土壤的外来物质,直接或间接地参与到土壤氮素的周转过程中,进而对土壤中氮素的存在状态和供应能力等产生长远的影响。本文综述了土壤中施入生物质炭后,氮素循环的变化及响应机制,重点分析了生物质炭施入农田引起土壤理化性质变化后由土壤微生物驱动的固氮反应、氨化反应、硝化反应及反硝化反应等生物化学反应过程的响应及相关机理。在此基础上,对今后生物质炭的研究方向进行展望。     

我国华南地区不同利用条件下土壤演变对障碍因子的影响

华南地区不同土壤利用条件下土壤性质演变和障碍因子的识别,对该地区土壤发生过程和管理利用有重要参考价值。本文根据中国土壤系统分类的检索原则,在收集华南9省土种志典型剖面资料的基础上,确定了系统分类的土壤类型,并基于此,研究了不同利用条件下,土壤性质的演变,分析了土壤障碍因子及其影响程度。总的来看,发育在林地条件下的土壤,粉粒、pH、阳离子交换量(CEC)、盐基饱和度(BS)、速效磷、速效钾都明显低于旱耕地土壤,有机质、全氮则相反。林地土壤随着风化作用增强,从雏形土、淋溶土、富铁土到铁铝土,土壤黏粒含量逐渐增加,而土壤pH、CEC、有效CEC(ECEC)、有机质、全氮、速效磷、速效钾等逐渐降低。对旱耕地而言,各种土壤性质基本具有与林地土壤性质一致的变化趋势,但是增加或减少的程度有所不同。结合主成分中土壤性质的组合特征来分析土壤障碍,结果表明华南地区土壤在不同土壤利用和类型下都存在养分贫瘠化、酸化、黏化、磷和钾供应能力低下的主要障碍因子,但各障碍因子发生的次序不同,随着风化作用加强,土壤黏化成为最主要的障碍因子。因此,在土壤利用和管理过程中应因土制宜,根据土壤类型来确定适当的改良措施。     

土壤蒸发及水热传输研究综述

土壤蒸发与水热传输是地表能量与水分平衡的重要组成部分。本文综述了几十年来土壤蒸发、水热传输以及土壤水力、热力特性基本理论及发展过程,并提出了今后进一步研究的方向。     

刺萼龙葵入侵对不同类型土壤特性的影响

外来入侵植物对土壤生态系统的影响已成为入侵生态学研究的热点。本文选取河北宣化和吉林白城2个刺萼龙葵(Solanum rostratum Dunal.)入侵典型地区,研究刺萼龙葵入侵对不同类型土壤养分及酶活性的影响。每个地区分别选择4个生境作为样地,宣化地区生境包括荒地、路边、农田和林地,白城地区生境包括荒地、路边、农田和草原,其中宣化的林地和白城的草原为每个地区特有的生境。采用滴定法和比色法测定土壤养分和酶活性。结果表明,与未入侵样地(CK)相比,刺萼龙葵入侵显著提高了农田、林地和草原的土壤全氮含量(P0.05),其中宣化(灌淤土)农田和林地全氮含量比CK增加102.49%、79.02%,白城(淡黑钙土)农田和草原比CK增加44.04%、21.81%;刺萼龙葵入侵显著提高了农田和林地的土壤铵态氮含量(P0.05),其中宣化农田、林地中土壤铵态氮含量比CK增加137.59%、50.32%,白城农田中增加140.18%;刺萼龙葵入侵也提高了路边、林地、农田(白城)和荒地(宣化)的土壤硝态氮含量(P0.05),其中,宣化荒地、路边和林地土壤硝态氮含量较CK增加65.52%、32.96%和22.68%,白城路边和农田分别增加132.59%、153.96%。刺萼龙葵入侵显著提高了宣化地区及白城荒地和农田的土壤有机质含量(P0.05);降低了宣化荒地、农田和林地的土壤全磷含量(P0.05),土壤全磷分别比CK降低54.63%、70.81%和29.68%,白城路边和草原的土壤全磷含量分别较CK下降17.40%、14.69%(P0.05);刺萼龙葵入侵对2个地区土壤全钾和速效钾则无显著影响。刺萼龙葵入侵显著提高了荒地、农田、林地、草原和路边(宣化)的土壤脲酶活性(P0.05);宣化路边和白城荒地、草原的中性磷酸酶的活性,宣化荒地和林地土壤过氧化氢酶活性均显著提高(P0.05),对白城过氧化氢酶则无显著影响。刺萼龙葵入侵对某些生境的土壤养分和酶活性无显著影响可能与入侵生境的小气候、入侵时间长短等因素相关,需进一步深入研究。总之,刺萼龙葵入侵改变了2个地区土壤理化性质和酶活性,其可能通过改变土壤养分及土壤酶活性,以创造对自身有利的土壤环境,从而进一步扩散蔓延。     

稻虾轮作模式下江汉平原土壤理化性状特征研究

稻虾轮作模式在湖北江汉平原已发展近30年,对农民增产增收具有重要作用。开展不同年限稻虾轮作对土壤理化性质影响的研究,有助于科学指导该模式下的农田管理。在同一农渠范围内选择相似的稻田,分别采集水稻单作(CK)和稻虾轮作(1、3、7、13、18和23a)的3个土层深度(0～20、20～40和40～60 cm)原状土样,分析其相应的理化指标。结果显示,与中稻单作相比,长期稻虾轮作会显著降低0～20和20～40 cm土层土壤容重并提高非毛管孔隙度、毛管孔隙度和总孔隙度,而40～60 cm土层变化较小;稻虾轮作1 a后土壤pH、全氮和易氧化有机碳含量显著增加,但速效养分和阳离子交换量增幅不明显。与稻虾轮作1 a相比,轮作7～13 a稻田的土壤pH和其他各项指标均显著增加;轮作13 a以上,0～20 cm土层的pH、全氮和速效养分增幅最为明显,但20～60 cm土层的理化性质无明显变化。随着轮作年限的延长,0～20 cm土层的pH和其他各项指标均表现为:23 a18 a13a7a1a0(CK),20～40cm和40～60cm土层的pH、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量也有相似规律,但增幅并不明显。因此,长期稻虾轮作有助于改善耕层土壤结构、增强土壤缓冲能力和提高pH及氮、磷、钾等速效养分含量。     

多孔改良剂对毕节烟区土壤性状及烤烟产质量的影响

为研究适合毕节烟区的土壤改良措施,通过大田小区分析比较了不施改良剂(CK)、施用秸秆(T1)、T20改良剂(T2)、70%T20改良剂+30%竹炭(T3)四种处理对植烟土壤性状及烤烟产质的影响。结果表明,与对照相比,不同改良剂可使土壤p H提高0.02~0.23个单位,全氮、全磷、全钾含量分别提高1.21%~7.27%、1.16%~8.14%和0.83%~4.44%;土壤碱解氮、有效磷、速效钾分别提高3.39%~15.2%、10.8%~50.9%及1.78%~37.0%。从生长特性看,T1、T2及T3处理烤烟株高、茎围、有效叶数及叶面积均较CK有所增加。从产质量来看,改良剂处理烟叶产量较CK增产3.6%~8.0%,烟叶产值增加3 030~4 910元hm-2,上等烟叶比例提升3.6%~11.7%;T1、T2处理每千克烟叶均价提高了1.8元及1.0元。所有处理的烤烟烟碱、全氮、还原糖、钾离子、氯离子均处于优质烟叶适宜范围,而施用改良剂的烟叶全氮、还原糖、钾离子含量均高于CK处理,添加土壤改良剂有助于改善烤烟氮碱比、糖碱比、糖氮比,使烤烟内在化学成分渐趋合理。总之,毕节烟区适当添加土壤改良剂能有效改善烟田土壤条件,提升烤烟产量和品质。     

飞播马尾松林土壤种子库的萌发特征及其与土壤理化性质的关系

土壤种子库是植被更新和恢复的物质基础,对地面植被恢复有着重要意义。以江西省兴国县飞播马尾松林为研究对象,通过标准地调查、土壤理化性状测定及土壤种子库萌发试验,分析土壤种子库的萌发特征及其与土壤因子的关系。结果表明:土壤种子库有23种植物,隶属于17个科,0~10 cm土层种子密度为9.8×102粒m~(-2)。不同坡位土壤种子达到萌发最高峰的时间、萌发平缓期持续的时间相差不大,但单子叶植物与双子叶植物间达到萌发峰值点的时间有所差异;萌发种子数与时间关系呈双"S"型曲线,表现出"平缓-上升-平缓-上升-平缓"的变化过程。采用主成分分析提取非毛管孔隙、土壤含水量、全N、全P、有机质5个变量进行冗余分析,得出对土壤种子库影响较大的是非毛管孔隙度与土壤含水量。     

重庆市植烟区土壤肥力特征研究

本文对重庆市植烟区土壤的主要肥力特征进行了研究。结果表明:重庆市植烟土壤的pH值在弱酸至中性范围;土壤有机质、全氮、全钾、交换性钙、有效硫含量较高;全磷、有效铁、有效锰丰富;阳离子交换量、有效氮、磷、钾含量较低;有效硼、锌、钼、铜和镁质量分数低;不同植烟生态区土壤肥力特征有较大的差异。因此,重庆市植烟区在施肥管理上应因地制宜,大力推进平衡施肥技术和注重微量元素的补给。     

荒漠草原沙漠化对土壤物理和化学特性的影响

以宁夏中北部荒漠草原不同沙漠化阶段(荒漠草地、固定沙地、半固定沙地、流动沙地)草地土壤为研究对象,研究不同沙漠化阶段土壤容重、孔隙度、土壤有机碳、全氮含量、碳密度、氮密度、NH4+-N和NO–3-N的变异规律,分析荒漠草原沙漠化对土壤物理和化学性质的影响。结果表明:固定沙地、半固定沙地和流动沙地0～30 cm土层土壤容重较荒漠草地分别升高了0.3%、2.9%和2.4%。土壤孔隙度随草地沙漠化加重整体表现为线性递减趋势。同一沙漠化阶段,随着土层深度的增加,土壤容重表现出先降低后升高趋势,而土壤孔隙度表现出相反的变化。随着荒漠草原沙漠化程度加剧,NH4+-N、NO–3-N、土壤有机碳、全氮含量和碳氮密度均呈线性下降趋势。与荒漠草地相比,流动沙地0～30 cm土层土壤NH4+-N、NO–3-N、土壤有机碳、全氮含量和碳氮密度分别降低了27.4%、31.8%、44.8%、56.7%、43.5%和55.7%。荒漠草原沙漠化破坏了土壤物理和化学性状。     

龙须草对土壤理化性状的影响研究

通过定位试验方法,从定量的角度研究与探讨种植龙须草对土壤理化性状的影响。研究结果表明,龙须草能降低土壤容重,提高土壤总孔隙度、非毛管孔隙度和毛管孔隙度,适当增加土壤中粘粒、粉粒含量、减少砂粒含量,改善土壤通气透水性能,提高土壤肥力,改善土壤化学性状,从而达到改良土壤耕性的效果。     

施用改良剂对皖南旱坡地土壤性状及烤烟产量和品质的综合效应

通过田间小区试验研究了无机矿石类及生物炭改良剂不同组合对皖南旱坡地土壤性状以及烤烟产量和烟叶品质的影响。结果表明:与对照相比,3种无机矿石材料(T20、G20、硅藻土)和2种生物炭(竹炭和砻糠炭)的改良剂的不同组合,可使土壤体积质量下降0.27~0.34 g/cm3,田间持水量提高11.6%~55.6%,pH提高了0.45~0.93个单位;烤烟产量增加26~397 kg/hm~2,烤烟烟碱与全氮含量有所下降,还原糖含量有所增加,糖碱比优化,品质进一步提升。本研究结果可以为皖南旱坡地烟区土壤改良、提高特色烟产量和品质、促进农民增产增收提供有效的指导。     

中子仪测定砂性土壤水分的标定与测试参数的界定分析

以科尔沁沙地6个砂性土壤试验点为研究对象,实施中子水分仪测试土壤水分的标定试验,采用点聚图筛选和三点平滑处理土壤体积含水率数据,选用线性标定和非线性标定2种形式,系统分析中子仪计数时间、中子管安装稳定时间以及降雨、灌水等提高土壤含水率的方法对标定结果的影响,以界定中子仪的测试参数,经模拟与验证,确定砂性土壤的中子仪标定方程。结果表明：砂性土壤0-30cm表土采用二项式标定效果相对较好;砂土土质对中子仪读数影响较小,两种不同含水率的土壤可以统一标定;中子管安装稳定时间至少需7d,尤以经历一、两场较大降雨后进行标定其试验误差较小;标定和测量实施过程中,中子仪计数时间宜选用64s,再适当加大计数时间也能得到较好结果;在较大降雨和干旱两种状态下,选用64s中子仪计数时间进行测量,可得到砂性土壤测量水分范围为1.01%～29.92%且精度较高的标定方程。验证结果表明,中子仪测量结果能反映实际土壤含水量的分布状况,标定方程精度可满足实际测试要求。