不同离子类型和浓度对土壤保水剂释水特性的影响

干旱一直是制约北京农业可持续发展的重要因素,利用保水剂可以减弱土面蒸发,抑制水分深层渗漏,是提升水分利用效率的有效途径之一。选择目前农业上较为常用的"科翰98"(简记KH)、北京汉力淼(简记KL)、法国爱森(简记AS)三种类型保水剂,分析了不同的离子溶液类型和浓度对保水剂释水性能的影响规律。结果表明:不同类型、粒径的保水剂在去离子书中的释水速率均呈上升、平稳再下降的动态变化特征,粒径越大释水速率越小;KH释水速率递减规律最为明显;AS保水性最佳,基本在5g/h左右波动;HL前期释水速率较快,后期降速后持续稳定时间较长;与去离子水相比,保水剂在离子溶液中吸收的水分显著降低,但释水速率并未呈现相同规律;3种保水剂在吸ZnCl2溶液后,释水速率在后期均有突降现象;NaCl溶液浓度为0.2%时对于保水剂释水性能的影响最为显著,表现为3种保水剂在吸液后的释水速率均显著低于其他4种浓度,同时在释水末期释水速率均有一突降现象。     

珍珠岩粒径对土壤水分运移的影响

【目的】探究不同粒径珍珠岩对土壤水分运移的影响。【方法】设置大(1～3 mm)、中(50～200μm)、小(<50μm)3种粒径珍珠岩处理,对其表面结构进行扫描电镜观察研究各处理的吸水及在不同温度下的保水性能;向土壤中施加大、中、小3种粒径珍珠岩,通过盆栽与土壤水分入渗试验,探究其对土壤水分的影响。【结果】通过扫描电镜观察到珍珠岩表面孔隙随粒径的减小,孔隙数量减少,且孔径也减小,小粒径(<50μm)珍珠岩不具有孔隙;通过不同温度下珍珠岩持水量测定,表明大粒径(1～3 mm)与中粒径(50～200μm)珍珠岩在常温下具有一定的吸水性和保水性,中粒径珍珠岩在3个处理中吸水量最大,保水性最好;通过盆栽试验,发现大粒径与小粒径珍珠岩能促进土壤水分的蒸发,减少土壤水分,中粒径珍珠岩在土壤中具有一定的保水性;通过水分入渗试验,发现大粒径与中粒径珍珠岩能促进土壤水分入渗,土壤累积入渗量和湿润锋深度随着珍珠岩粒径增大而减小,Horton公式拟合更适合本试验的入渗模型。【结论】不同粒径的珍珠岩对土壤水分运移影响不同。大粒径珍珠岩具有疏松土壤,增加土壤水分散失的作用;中粒径珍珠岩能良好地协调土壤水气状况,促进土壤水分入渗,并且有一定的保水能力;小粒径珍珠岩会对土壤造成不良影响,不宜作为土壤添加基质。     

生物炭配施沼液对淋溶状态下土壤养分的影响

为探讨生物炭配施沼液对土壤养分淋失的影响,通过室内土柱试验,采用三因素三水平正交试验方法,系统研究了生物炭添加量、淋溶强度、沼液施加量对土壤养分淋失及土壤养分垂直分布的影响规律。结果表明,土壤养分淋失主要集中在前8次,后期淋失量均维持在较低水平并趋于稳定。各因素对氨态氮、速效磷、速效钾淋失的影响由大到小依次为淋溶强度、生物炭添加量、沼液施加量,而对硝态氮淋失量的影响由大到小依次为生物炭添加量、沼液施加量、淋溶强度。添加生物炭能明显减少养分淋失,且添加生物炭的0～20cm深度土壤的养分明显高于未添加生物炭的20～40cm土壤,各因素对氨态氮、硝态氮、速效钾在土壤中的含量影响差异显著,而对速效磷的影响则无显著差异。     

基于林分空间结构分析方法的土壤大孔隙空间结构研究

土壤大孔隙的形成和分布具有重要的生态学意义,但尚未有研究者利用生态学方法研究其空间结构。以三峡库区紫色砂岩区的3种典型土地利用类型下的土壤大孔隙为研究对象,将图像处理技术与林分空间结构分析方法相结合,从形态学和生态学角度量化分析土壤大孔隙的空间结构。结果表明:3种土地利用类型的土壤大孔隙形状、空间结构复杂程度高,空间分布格局随土壤深度的增加均呈聚集分布趋势,且深层土壤的大孔隙组成较表层单一,其中草地最明显,大孔隙发育程度均随土壤深度的增加而降低;3种土地利用类型的土壤优先流发育程度由大到小为:草地、果园、农地,同一土地利用类型不同孔径范围的大孔隙所形成的优先路径的连通性、导水性和发育程度由大到小依次为:草地孔径范围[5.0 mm,∞)、[2.5 mm,5.0 mm)、[1.0 mm,2.5 mm)、(0,1.0 mm),农地和果园孔径范围[1.0 mm,2.5 mm)、[2.5 mm,5.0 mm)、(0,1.0 mm)、[5.0 mm,∞);将林分空间结构分析方法与土壤大孔隙位置密度分布、大孔隙变异度和复杂度指标进行对比,并与以往研究土壤大孔隙空间结构的方法进行比较,所得结果相同,证明该方法可以用于土壤大孔隙空间结构的分析和研究。林分空间结构分析方法简单易行,从生态学的角度完善了大孔隙空间结构的分析,弥补了目前基于物理化学方法在大孔隙结构理论分析的不足,进一步揭示了土壤大孔隙空间结构形成和分布的原因。     

浑水质量分数对石英砂滤料过滤性能的影响

为了正确评价泥沙颗粒对微灌系统堵塞的影响,试验配置了4种质量分数分别为0.3‰,0.5‰,0.8‰和1‰的浑水,通过微灌用砂过滤器模型,研究了滤后水的浊度、粒径变化以及泥沙颗粒质量浓度随时间的变化规律.结果表明:浑水质量分数影响滤后水浊度和颗粒质量浓度,浑水质量分数大,则滤后水浊度和颗粒质量浓度高;不同质量分数浑水过滤10 min后,滤后水浊度均逐渐下降,而当浑水质量分数增大到0.8‰时,过滤10 min时滤后水浊度极不稳定,滤层截留较多的粒径大于0.1 mm颗粒,也有2%~3%的大粒径颗粒穿过了滤层.当浑水质量分数小于0.5‰时,滤后水中粒径小于0.1 mm颗粒的质量分数增大较少,粒径大于0.1 mm颗粒的质量分数不到1%.随着浑水质量分数的增大,平均浊度滤除率和颗粒质量浓度减少率均呈负二次曲线变化,当浑水质量分数为0.8‰时,分别达到56.69%和57.61%.大质量分数的浑水具有较大的浊度滤除率和颗粒质量浓度减少率,但易于造成砂滤层的堵塞,降低其过滤效果、缩短过滤时间.     

微咸水灌溉下生物炭对滨海盐渍土玉米生理生长的影响

为了解微咸水灌溉下生物炭改良滨海盐渍土的作用及效果，现以两种滨海盐渍土（粉砂壤土、砂壤土）为研究对象，设置不同粒径（1～2 mm、<1 mm）和用量（0、2.5%、5%）生物炭处理，开展3 g/L微咸水灌溉的玉米盆栽试验。结果表明：(1)微咸水灌溉下，生物炭降低土壤Na+质量浓度、电导率和容重。土壤容重、电导率、Na+质量浓度分别降低4.7%～14.4%、3.0%～14.3%、4.1%～14.1%。(2)生物炭降低了微咸水及盐渍土对玉米的盐分胁迫和氧化应激，提高玉米的光合能力。叶绿素质量分数、净光合速率和气孔导度分别增加了3.6%～11.7%、3.5%～11.9%和3.5%～11.7%，脱落酸质量比、过氧化氢和丙二醛物质的量浓度分别降低了1.7%～7.9%、1.8%～8.7%和1.6%～8.7%。(3)单独微咸水灌溉下玉米生长受抑，产量下降9.0%～9.9%，粉砂壤土和砂壤土中，生物炭处理的玉米较单独微咸水处理，其最大增产幅度分别为7.6%、5.2%，而较淡水处理分别下降了3.1%、4.6%。对粉砂壤和砂壤质地盐渍土改良所适宜的生物炭施用量分别为5%施加量1～2 mm粒径生物炭，...     

保水剂主要特性及对土壤和作物影响的研究进展

保水剂是一种吸水及保水能力很强的高分子聚合物,在农业中应用可保持、提高土壤水分和养分的有效性,降低土壤蒸发,减少水的渗透以及肥料和重金属在土壤剖面上的淋溶,减少农药残留,提高土壤微生物活性,增加土壤颗粒团聚性,改良土壤结构,还可降低作物对土壤盐分的敏感性,提高作物抗旱、抗盐碱能力及水肥利用率,进而促进作物生长,提高产量,尤其对水、肥条件较差地区应用效果更加明显,效益显著,在农业中应用日趋广泛.由于SAP类型多,性能差异较大,其对土壤和作物的影响与SAP原材料、粒径、溶胀介质的pH值、浸泡时间、介质浓度、温度、电荷数和离子强度、施用方法、施用量及土壤含水量等多种因素有关,且各因素间存在交互作用,规律较复杂,研究成果差异较大.围绕SAP主要类型、吸水、释水性能、SAP对土壤及作物的影响方面展开论述,分析总结了SAP吸释水机理、影响吸释水的主要因素及影响规律、SAP对土壤物理性状及水力性能的影响规律、SAP对作物出苗和产量的影响效应及机理,并根据目前存在的主要问题,提出今后重点研究方向,以期为SAP更好地服务农业生产提供参考.     

不同土质条件下小麦生长期潜水蒸发量影响因素研究

【目的】揭示砂姜黑土与黄潮土条件下的气象因子和潜水埋深对小麦生长期潜水蒸发量的影响。【方法】基于五道沟实验站2010—2022年的逐日观测数据,采用相关分析和回归拟合方法,分析了砂姜黑土与黄潮土2种土质条件下的小麦生长期潜水蒸发量与7个气象因子之间的相关性,提出了潜水蒸发系数与0.2～5.0 m潜水埋深之间的非线性拟合函数。【结果】砂姜黑土潜水蒸发量与气象因子之间的相关程度从大到小依次为：地表温度、平均气温、水面蒸发量、日照时间、降水量、风速;黄潮土潜水蒸发量与气象因子之间的相关程度从大到小依次为：地表温度、日照时间、平均气温、水面蒸发量、降水量、风速。潜水蒸发系数与潜水埋深的非线性拟合结果表明,砂姜黑土小麦返青前呈逆函数关系(R²>0.95),返青后呈对数函数关系(R²>0.85);黄潮土小麦呈对数函数关系(R²>0.75)。【结论】砂姜黑土潜水蒸发量临界埋深(Z_m)介于2.0～3.5 m,黄潮土潜水蒸发量的Z_m介于4.0～5.1 m。本研究构建的模型满足精...     

喷灌条件下水氮用量对玉米氮素吸收转运的影响

为揭示不同水氮管理模式下玉米花前、花后氮素吸收、转运规律,探究作物氮、肥料氮、土壤氮之间的关系以及干物质吸收转运规律,以大田试验为基础,采用15N同位素示踪技术,设置3个灌水定额水平(W1:40 mm,W2:60 mm,W3:80 mm)和4个施氮量水平(N0:0 kg/hm2,N1:180 kg/hm2,N2:240 kg/hm2,N3:300 kg/hm2),分析比较了不同水氮管理模式对玉米氮素累积量、转运量、氮素籽粒贡献率、肥料氮和土壤氮的吸收转运规律,以及干物质转运量和干物质籽粒贡献率的影响。结果表明:氮肥回收率为21. 27%～44. 64%,N2W2处理的氮肥回收率最高。成熟期各器官氮素累积量由大到小依次为籽粒、叶、茎、穗叶,中等施氮水平下植株氮素累积量最高,玉米植株氮素在W1水平显著降低(P 0. 05)。各器官氮素转运量由大到小依次为叶、茎、穗叶,施氮处理整株玉米氮素转运量较未施氮处理均有所提高,N2W2处理氮素转运量最高,与其他处理差异显著(P 0. 05)。参与转运的氮素中,土壤氮转运量大于肥料氮转运量。玉米各器官15N转运量和土壤氮转运量由大到小依次为叶、茎、穗叶,整株玉米植株中参与转运的氮素有22. 43%～39. 45%来自肥料,中等施氮灌水处理各器官在向籽粒转运较高肥料氮的同时,还能保证较高的土壤氮转运量。不同器官氮素籽粒贡献率由大到小依次为叶、茎、穗叶,各器官氮素转运量占籽粒氮素累积量的18. 29%～44. 29%,贡献率最大值出现在N2W2处理。干物质转运量以及籽粒贡献率均由大到小依次为茎、叶、穗叶,N2W2处理籽粒干物质累积量和干物质籽粒贡献率均最高。结合玉米干物质累积与转运规律以及氮素吸收利用规律,建议当地玉米种植采用灌水60 mm、施氮240 kg/hm2的水氮管理模式。研究结果可为东北地区玉米水氮管理方式提供理论支持。     

深松土壤扰动行为的离散元仿真与试验

分析深松土壤的扰动行为是深入研究深松铲-土壤互作用规律的基础。采用离散元方法建立深松工作模型,结合高速摄影技术及室内土槽试验,对比分析了不同位置深松土壤的微观运动及宏观扰动行为。结果表明,土壤的扰动范围随土壤与深松铲之间距离的增大而减小;不同位置土壤的扰动范围由大到小依次为:浅层、中层、深层;在深松范围内,土壤的运动速度随土壤与深松铲之间距离的增大而逐渐减小,等速度土壤颗粒的分布曲线与深松铲的铲柄弧线基本吻合;不同深度土层土壤颗粒在不同方向上的平均运动速度为:在x方向上由大到小依次为浅层、中层、深层,在y方向上由大到小依次为中层、浅层、深层,在z方向上由大到小依次为深层、中层、浅层;离散元仿真能够较准确模拟深松土壤的扰动行为,仿真与试验获取的土壤扰动截面轮廓形状基本吻合,土壤膨松度、土壤扰动系数的仿真值与试验值的相对误差分别为13.21%、17.38%;地表土壤纵向堆积角的仿真值与试验值的相对误差为9.42%。     

抗旱保水剂应用特性的实验研究

应用抗旱保水剂是近年来发展较快的一种非工程节水灌溉措施，在实际应用中，土、肥、水等多种因素对保水剂持水能力有很大影响。通过大量试验，对保水剂在各种应用条件下的持水特性进行了定性研究，提出了应用保水剂应注意的问题及若干建议。     

磁化微咸水一维水平吸渗特征与水分运动参数分析

为探明磁化微咸水的水分运动规律,通过室内一维水平土柱吸渗试验,研究了不同矿化度(0.14、2、3、4、6 g/L)磁化微咸水的水平吸渗特征及其对土壤水分运动参数的影响。结果表明:不同矿化度的磁化微咸水最终累积入渗量与湿润锋深度均显著降低,湿润体平均含水率比未磁化微咸水增加了2.03%~6.11%,磁化微咸水入渗能够增强土壤持水能力,有利于改善土壤水分分布。相对于未磁化微咸水,磁化微咸水PHILIP入渗模型吸渗率S降低了7.71%~12.11%;磁化与未磁化微咸水的饱和导水率K s、相对饱和导水率ΔK s均与入渗水矿化度呈现较好的二次多项式关系。微咸水经过磁化处理后,BROOKS COREY模型形状系数n相对减小,而进气吸力h d相对增大;土壤非饱和导水率及其增长速率均降低,而相同土壤水吸力能够吸持的土壤含水率增加;土壤水分饱和扩散率D s与起始扩散的土壤含水率均有所增加。研究表明,磁化微咸水入渗过程中的土壤水分运动参数发生了改变,其作用效果与微咸水矿化度密切相关。     

京郊平原区粮田深层土壤水分的预测

通过对北京市通州区徐辛庄镇粮田土壤剖面土壤水分的研究 ,得到了京郊平原区粮田的土壤水分垂直变异特征———各层间的变异表现出明显的层次性 ;土壤水分随深度的变化呈曲线的形式 ,但是随表层土壤水分的减少 ,其随着深度的变化近乎于直线。在研究土壤水分垂直规律的基础上对不同土层的土壤水分进行了模拟预测 ,三个层次的预测平均误差均小于 10 % ,其中以 0～ 60cm土层的预测结果最好 ;在这些预测之中相对误差小于 10 %的均占 80 %左右 ,相对误差小于 5 %的占 5 0 %以上 ,从而可以为土壤水分的有效利用与动态调控管理提供决策依据     

灌溉回归水的利用与效益分析

在引黄灌区下游的骨干排水河道上建设提水设施和拦蓄工程,利用灌溉回归水灌溉农田,是合理利用水资源,弥补黄河水源不足,缓解灌区上、下游争水矛盾的一条行之有效的措施,具有十分显著的经济效益和社会效益。     

基于氢氧稳定同位素的矮砧苹果树根系吸水深度研究

为了研究矮砧苹果树根系吸水深度,利用氢氧稳定同位素技术,测定了7年生矮砧苹果树在萌芽花期、新梢旺长期和果实膨大期不同深度土壤水的稳定同位素值,并应用IsoSource多元线性模型分析水源的水分贡献率。结果表明:矮砧苹果树在萌芽花期主要利用0~20 cm(59.5%)处的土壤水;在新梢旺长期6月主要吸水深度为0~20 cm(42.9%)和20~40 cm(11.1%);新梢旺长期7月根系的主要吸水深度为0~20 cm(24.3%)和20~40 cm(29.1%);果实膨大期8月为0~20 cm(23.6%)、20~40 cm(37.1%)和40~60 cm(11.6%);果实膨大期9月为0~20 cm(26.3%)、20~40 cm(27.3%)和40~60 cm(13.8%)。     

滴灌系统水位控制方式及常用控制装置

讨论了水位控制系统的两种类型及若干种常用水位控制装置,阐述了其控制原理,认为在低压滴灌系统中应采用恒水位控制装置,并且应根据实际需要选择适合用户需求的控制方式。     

果树蓄水坑灌法单坑水分入渗数值模拟及分析

根据果树生理特性与土壤水动力学理论，建立了非恒定水位复杂边界条件下的蓄水单坑均质土入渗及土壤水分运动的数学模型，并采用交替方向隐式差分法进行求解。其模拟结果与实测结果吻合较好，表明利用该方法模拟蓄水单坑的水分入渗问题是可行的。用本模型模拟了不同条件下的入渗过程，并对入渗规律的影响因素进行了分析，为蓄水坑灌理论与灌水技术要素的深入研究做了一些基础性的工作。     

21世纪初期农业节水的目标和任务

2 1世纪初期 ,要在农业用水量为 40 0 0亿～ 42 0 0亿m3 的情况下 ,满足 16亿人口粮食安全和农村用水需要 ,必须走节水高效灌溉农业与旱地农业并举的道路 ;把提高用水效率作为农业节水的核心 ;水利与农业两部门必须紧密结合 ;国家应将节水高效农业建设列为国家重大基础建设项目     

关于做好农业和农村节水工作的几点思考

农业用水占我国用水总量的 70 % ,开展和推进农业节水 ,是建立节水型社会的关键 ,也是实现我国水资源可持续利用的内在要求。要做好农业和农村节水工作 ,应当十分重视“预测预报、水资源保障、城乡供水、水污染防治、防洪减灾、计量监测、技术推广、投融资、抗旱服务、政策法规”等十大体系的建立和建设     

节水灌溉指标及发展模式研究

针对河南省世行项目区节水灌溉发展中存在的问题，研究并提出适合项目区的节水灌溉指标体系。结合项目区的实际加以分区，明确各区的节水灌溉发展模式以及发展方向。研究成果对项目区的农村经济、社会的可持续发展及水资源的合理开发利用具有重要意义。