北京市昌平区农地土壤大孔隙形成的影响因素分析

【目的】探讨影响土壤大孔隙形成的主要因素。【方法】利用土壤水分穿透曲线法对北京市昌平区农地的土壤大孔隙数量特征进行分析,确定了大孔隙数量的潜在影响因素,包括根系密度、土壤质地、土壤结构(水稳性团聚体)、有机质含量,并利用典型相关分析,研究了各因素对大孔隙率的影响。【结果】根系密度、土壤质地和水稳性团聚体对大孔隙的形成均存在显著影响;根系密度与大孔隙率呈极显著正相关关系(P<0.01),根系密度对大孔隙的影响主要在于根对土壤的机械力作用以及环形根孔本身作为大孔隙的一部分对大孔隙率的直接贡献;土壤质地对大孔隙形成的影响主要在于粉粒含量的变化,粉粒含量与大孔隙率呈显著负相关关系(P<0.05),砂粒和黏粒含量对大孔隙率的影响不显著;土壤水稳性团聚体含量与大孔隙率呈显著正相关关系(P<0.05),但二者之间的关系又主要受有机质含量的影响。【结论】土壤大孔隙形成的主要影响因素为植物根系密度、粉粒含量和有机质含量。     

基于序列图像的土壤孔隙网络模型构建

在土壤序列数字图像基础上,利用3S图像分析技术进行预处理,结合形态学网络模型理论和孔隙拓扑结构,实现了孔隙网络模型的构建。模型确定了适合描述土壤孔隙空间拓扑特征的网络模型数据结构,研究了提高序列数字图像垂直方向分辨率的关键算法,以及切片水平和垂直方向上像元的连通判断问题。此模型是孔隙结构特征的直接映射,再现了孔隙三维结构。     

关中东部人工花椒林土壤孔隙的分形特征

用分形几何学研究了关中东部人工花椒林地土壤孔隙的分形和分布特征.在莱卡显微镜下观察和采集土壤孔隙图像,通过SISC IAS V8.0软件提取土壤孔隙的有关参数,用计盒维数法计算了土壤孔隙分形维数.在A-Ap2-Bc-Bt构造的BMC土壤剖面中,土壤孔隙平均分维值依次为1.78277,1.6847,1.66781和1.67955,总体分布呈下降渐上升趋势,孔隙维数与孔隙率、孔隙的面积和周长呈明显的相关性,相关系数(R)依次为0.93983、0.92693和0.84545.孔隙分形维数能够较好地描述土壤孔隙结构的空间变异特征,孔隙分形与土壤孔隙的空间分布、形态变化、孔隙大小、孔隙边缘等因素密切相关;BMC剖面孔隙分形分布反映了花椒林这种特殊土地利用方式下土壤孔隙的变化规律.     

基于分形分析的干热河谷区典型地类土壤优先路径分布特征

【目的】定量分析土壤优先路径的分布特征,为探究土壤优先流运动及土壤水资源管理提供参考。【方法】基于分形理论,以云南省楚雄市元谋县老城乡苴那小流域4种典型地类(林地、荒草地、农地、园地)为研究对象,在各地类区域内依据地形分别设置4个10 m×10 m或10 m×15 m的样方,利用染色示踪法提取和分析土壤染色特征参数,将染色影响半径分为≤1 mm、1～≤2.5 mm、2.5～≤5 mm、5～≤10 mm和10 mm等5个等级,研究各典型地类土壤优先路径分布特征及其与大孔隙的关系。【结果】4种地类各个土壤剖面的计盒维数基本均随土壤深度的增加而逐渐减少,不同影响半径的优先路径连通性以林地发育程度最好,其次是农地,园地最差;同一地类不同半径范围的优先路径连通性从大到小排列,园地依次为1～≤2.5 mm、5～≤10 mm、10 mm、≤1 mm和2.5～≤5 mm;荒草地和林地均为1～≤2.5 mm、2.5～≤5 mm、≤1 mm、10 mm和5～≤10 mm;农地为2.5～≤5 mm、1～≤2.5 mm、≤1 mm、10 mm和5～≤10 mm。4种地类中,荒草地优先路径数量最多,其次是林地和农地,园地最少;荒草地和园地在同一土壤深度上优先路径数量由大到小依次为≤1 mm、1～≤2.5 mm、2.5～≤5 mm、5～≤10 mm和10 mm,林地为1～≤2.5 mm、≤1 mm、2.5～≤5 mm、5～≤10 mm和10 mm,农地为1～≤2.5 mm、2.5～≤5 mm、≤1 mm、5～≤10 mm和10 mm。土壤中大孔隙数量随土壤深度的增加而逐渐减少,且孔隙半径为1.5～≤2.0 mm和2.0～≤3.7 mm的大孔隙数量与稳定出流速率具有极显著相关性(P0.01)。【结论】优先路径分布具有自相似性,可用分形分析中的计盒维数对优先路径在土壤中的分布特征进行表征;优先流的发生与土壤中大孔隙的分布和数量关系密切,大孔隙分布密集区更易发生优先流。     

秸秆覆盖对广西甘蔗地土壤水分与结构变化的影响

【目的】探讨秸秆覆盖对广西甘蔗地土壤孔隙结构、孔隙数量、连通性等性质的影响,分析土壤孔隙结构特点及水分运移通道特征,为广西地区甘蔗生产中的科学合理种植提供理论依据。【方法】设秸秆覆盖（SM）与无秸秆覆盖对照（CK）2种处理,利用CT扫描成像技术和ImageJ软件获取土壤孔隙结构数据并测定土壤有机质,结合原位监测获得的5、20、40 cm深度的土壤含水量数据,对比分析不同处理的孔隙结构特点及土壤水分运移通道特征。【结果】SM处理0~10 cm土层的有机质含量显著高于CK （P<0.05,下同）;相同深度下SM处理的土壤含水量均高于CK。0~40 cm土层中,SM处理的土壤孔隙面密度显著大于CK,而CK的土壤孔隙复杂度显著高于SM处理。SM处理的孔隙数量（19190个）、直径≥1 mm孔隙数量（952个）、孔隙度（0.07%）及比表面积（1.64 mm-1）均显著大于CK对应值（9415个,690个,0.06%,1.43 mm-1）。土壤孔隙三维结构显示,CK的总孔隙数量少且多分散在0~20 cm土层,空间分布呈明显的分层现象;而SM处理的总土壤孔隙数量多且均匀分布在整个空间,无明显孔隙分布分层现象,且其连通性孔隙发育较完善。【结论】秸秆覆盖处理可有效提高广西甘蔗地的土壤含水量,增加土壤孔隙数量,从而整体提高土壤孔隙连通性,对土壤孔隙结构改善有一定积极影响,有利于促进甘蔗根系的生长发育。     

土壤大孔隙结构对饱和导水率的影响

[目的]探究土壤不同孔径大孔隙结构特征及数量对土壤饱和导水率的影响,为研究区域土壤水分-溶质迁移规律、水土流失治理与土壤污染防治提供理论参考.[方法]以京郊密云水库五座山林场水源涵养林为研究点,基于工业CT扫描技术,对土柱中土壤大孔隙三维空间结构重建后,探究不同孔径大孔隙结构特征参数密度及数量密度对土壤饱和导水率的影响...     

土壤孔隙分布的光学图象分析

本文提出了一种对土壤光学显微照片中孔隙分布的计算机图象分析方法。借助不同光波通过固体颗粒和孔隙时的不同反映，应用计算机图象分析手段，在Ｎｏｒｔｏｎ和ｓｃｈｒｏｅｄｅｒ理论的基础上，建立了一个新型的更为适合天然和工程土体中孔隙分布分析的方法，计算结果与实际情况吻合较好。     

深松(耕)时期与方式对砂姜黑土耕层改良及其 冬小麦物质积累和养分吸收的影响

为探明深松(耕)时期与方式对砂姜黑土耕层改良、冬小麦物质积累和养分吸收的影响,设置5个周年定位处理,即秋季旋耕+夏季免耕(ART+SNT,对照)、秋季深松+夏季免耕(ASS+SNT)、秋季深耕+夏季免耕(ADMP+SNT)、秋季深耕+夏季下位深松(ADMP+SSSS)和秋季深耕+夏季侧位深松(ADMP+SSSL),研究深松(耕)时期与方式对砂姜黑土土壤孔隙、土壤含水量、土壤呼吸速率、干物质积累、植株氮磷钾积累和产量的影响。结果表明,深松(耕)可以改善土壤孔隙特性,增加土壤孔隙度、孔隙体积和大孔隙数量。而秋季深耕+夏季深松对土壤耕层改良的效果优于单一秋季深松(耕),其冬小麦物质积累、养分吸收和产量均高于秋季深松(耕)+夏季免耕。5个处理中,以秋季深耕+夏季侧位深松对土壤耕层的改良效果最好,植株干物质积累量、养分积累量和产量最高。与秋季旋耕+夏季免耕相比,秋季深耕+夏季侧位深松土壤含水量和土壤呼吸速率分别增加11.3%和35.4%,冬小麦干物质积累量、植株氮磷钾积累分别增加28.2%,62.3%,67.8%和63.8%,产量提高27.8%。因此,秋季深耕+夏季侧位深松是砂姜黑土区适宜的土壤耕作制度。     

深松结合秸秆还田对黑土孔隙结构的影响

【目的】东北黑土实施深松结合秸秆还田对土壤孔隙结构影响的研究缺乏明确性结论，为此开展本研究，旨在研究深松结合秸秆还田对黑土结构的影响机制，为合理耕层创建提供科学依据。【方法】利用在东北典型黑土区——黑龙江省绥化市青冈县开展的5年田间定位试验为平台，设置农民常规耕作（FP）、单独深松25 cm(T2)、深松25 cm结合秸秆还田（T3）和深松35 cm结合秸秆还田（T4）等处理，采用CT扫描技术开展土壤孔隙结构可视化和定量化研究，并结合田间持水量和容重等指标，探究深松结合秸秆还田对黑土孔隙结构的影响。【结果】通过土壤孔隙二维和三维图像可以清晰看出，各处理0—20 cm土层孔隙分布均明显少于20—40 cm土层，深松结合秸秆还田（T3、T4）的孔隙分布明显多于FP，增加了结构更为复杂的大孔隙。定量化分析表明，相较于FP，单独深松25 cm(T2)显著提高20—30 cm土层总孔隙度103.0%(P<0.05)，主要通过显著提高小孔隙（孔隙直径d≤0.50 mm）孔隙度91.3%和中孔隙（0.50 mm相似文献   

长期施肥对砂姜黑土大孔隙形态和数量特征的影响

为探明长期施肥对砂姜黑土大孔隙结构的影响,本研究选取37 a田间定位试验的5个处理：不施肥（CK）、单施化肥（NPK）、单施有机肥（M）、等氮条件下有机肥与化肥配施（MNPK）和高氮条件下有机肥与化肥配施（HMNPK）,通过X射线CT扫描原状土柱（直径7.4 cm,高20 cm）,利用图像处理技术进行土壤孔隙三维结构重建。结果表明,各处理下土壤团聚体结构内部以及团聚体之间均存在大孔隙,尤以M处理数量最多;分形维数和各向异性由大到小次序分别为HMNPK>M>MNPK>NPK>CK和MNPK>CK>M>NPK>HMNPK。与CK相比,有机肥配施处理（M、MNPK、HMNPK）的大孔隙度分别增加7、6、10个百分点,大孔隙数量分别增加41.5%、33.3%、26.8%。HMNPK处理孔径分布呈剧烈的双峰曲线波动,第一和第二峰值分别出现在395~577 μm和1 545~1 701 μm处。主成分分析表明,<126 μm孔径主要受粉粒含量影响,126~500 μm孔径受容重影响,500~2 500 μm孔径则受砂粒含量、黏粒含量、连通性和分形维数等多因素综合影响。研究表明,有机肥和无机肥长期配施,可显著改善砂姜黑土大孔隙数量和形态特征,尤以HMNPK处理效果最佳,而NPK处理效果不明显。分形维数和连通性可作为砂姜黑土结构改良的定量评价指标。     

广州市稻田土壤大孔隙特征研究

以广州市增城区、萝岗区稻田土壤为对象,运用数字图像制备分析技术对广州市稻田土壤进行了试验。通过构建土壤大孔隙结构相关的因素,对广州市增城区、萝岗区稻田土壤大孔隙结构在土壤纵断面上的演变情况进行分析。结果表明:由于土壤所处时期不同,大孔隙数目、大小和形状在横断面上和纵断面上的分布是不同的。土壤大孔隙在0.011~0.019 cm区间的孔隙数量占比最大,同一地区土壤不同孔隙直径沿深度变化相似,都是土层深度越深,大孔隙度越小。     

滇西南宿根甘蔗地土壤大孔隙特征

【目的】准确掌握宿根甘蔗土壤孔隙的变化特征,为甘蔗种植中的土壤管理、土壤水文预测预报等提供依据。【方法】采用空间代替时间法结合土壤水分穿透曲线法测定了不同坡度、不同宿根年限、不同土层的甘蔗地土壤大孔隙。【结果】宿根甘蔗地40 cm深土壤大孔隙半径分布在0.3～3.6 mm,随着孔径的增大,土层深度的增加,大孔隙数量显著减少;随着坡度和年限的增加,小于0.6 mm的大孔隙数量减少得更显著;土壤大孔隙平均半径最大为种植后第4年,且年限间差异主要出现在坡地上;坡地大孔隙面积比和平均体积呈现出随着宿根年限增加其值减小的趋势。【结论】甘蔗地宿根管理下,深层及小孔径大孔隙数量减少是主要趋势,应加强深施肥或原位松土管理。     

浅谈土壤大孔隙及其体积估算方法

土壤大孔隙的存在可导致土壤水流和溶质优先迁移的发生,是水分和化学物质快速、远距离运移的主要甚至可能是唯一的通道。因此,加强土壤大孔隙和优势流运动规律的研究,对田间土壤水分和溶质迁移实用模型的建立、水分利用率的提高、地下水污染防治措施的选择具有关键作用。而我国在这一领域的研究则刚刚起步,因此,对土壤大孔隙的定义和体积估算方法进行了初步探索,以期为以后的相关研究奠定基础。     

某农药厂周围土壤四氯化碳污染特征研究

通过对土壤和土壤孔隙水四氯化碳含量的测试,研究了某农药厂附近土壤四氯化碳污染特征。该农药厂排污渠和供水井附近的土壤中均检测出四氯化碳和氯仿,含量分别为0.7～42.2μg·kg-1和2.6～26.5μg·kg-1;土壤孔隙水四氯化碳主要在农药厂供水井附近检出,含量1.4～2.8μg·L-1。污染源区土壤中不存在四氯化碳污染池。四氯化碳在土壤中的分布主要受四氯化碳来源、四氯化碳的挥发作用和四氯化碳的自然衰减作用所控制。四氯化碳最高含量均出现在农药厂供水井附近,四氯化碳主要在3m以下的土层中检测出,且随深度增加而增加;表层土壤四氯化碳含量相对较低或未检出。     

土壤孔隙结构检测技术研究现状与展望

土壤孔隙是水气运移和生物运动的通道，在调节土壤肥力和生态功能中起着至关重要的作用。土壤孔隙结构的量化研究是认识土壤结构、明晰孔隙结构与宏观功能关系的前提。然而，受土壤自身复杂性的限制，目前土壤孔隙结构检测技术普遍存在精确度低、重复性差和操作复杂等问题。针对获取和量化土壤孔隙结构中的重点和难点，归纳了现有方法的优缺点、潜在误差源及应用场景。现有方法总体可分为两大类：间接法和直接观察法，间接法是利用土壤中水、气、声、热等特性获得孔隙直径、体积或孔固体表面积等信息，主要包括水分特征曲线法、压汞法、气体吸附法、声波法、热脉冲-时域反射法、变压法、回归分析法等；直接观察法可以通过几何可视化来直接观察土壤孔隙空间，并借助图像处理技术，从图像中提取大量的定量形态学和拓扑描述符进行评估，例如切片观察法、扫描电子显微镜技术、计算机断层扫描技术、核磁共振技术等。对表征土壤孔隙结构的定量化方法进行了总结，梳理了近5年常规统计法、地统计学和分形理论在土壤孔隙结构定量化研究上的应用和成果。最后对今后田间原位土壤孔隙结构检测的发展方向进行了展望，尝试为土壤孔隙结构的现场检测装置研发提供理论参考和新思路。     

秸秆粉碎和焚烧还田对石灰性紫色土耕层土壤孔隙和有机碳的影响

为明确川中丘陵区长期不同秸秆还田方式对石灰性紫色土耕层土壤孔隙及有机碳的影响,利用田间原位监测和计算机断层扫描技术,测定夏玉米-冬小麦轮作、秸秆不还田（RMW₀）,夏玉米-冬小麦轮作、秸秆50%粉碎还田（RMW_shred）和夏玉米-冬小麦轮作、秸秆50%焚烧还田（RMW_burn）处理耕层土壤有机碳浓度、储量及孔隙特征参数。结果表明：RMW_shred和RMW_burn均能显著增加耕层土壤总孔隙度、降低土壤容重,RMW_burn耕层土壤大孔隙度是RMW_shred的2.7倍。RMW_shred和RMW_burn较RMW₀能有效改善土壤大孔隙集中分布现象,使层间大孔隙分布更均匀,3个处理孔隙数量均以当量孔径100~500μm孔隙为主,RMW_shred和RMW_burn优化了耕层土壤不同当量孔径孔隙数量比和体积比,且以RMW_shred更优。RMW_burn有利于增加耕层土壤>1000μm孔径的孔隙数量,RMW_shred耕层土壤>1000μm孔径的孔隙平均直径趋小。RMW_shred和RMW_burn平均喉道截面积、平均喉道截面形状因子、平均孔隙形状因子均较RMW₀低,长期秸秆还田使耕层土壤孔隙向有利于保水保肥的方向转变,且RMW_shred保水保肥能力较RMW_burn更优。秸秆连续还田15a后,只有RMW_shred耕层土壤有机碳浓度增幅显著。综合比较两种还田方式在改善川中丘陵区石灰性紫色土耕层土壤孔隙特征和固碳效果的差异表明,长期秸秆粉碎还田较焚烧还田更有利于改善耕层土壤孔隙特征,更能有效积累耕层土壤有机碳,更有利于川中丘陵区农业绿色发展。     

生物埂护坡下不同土地利用方式的入渗——产流研究

为研究生物埂护坡下不同土地利用方式的入渗产流规律,在四川丘陵山区金凤溪小流域内设置了15个简易径流小区,以无生物埂+顺坡耕作(玉米)为对照,对生物埂下水保林(黄柏、柏木)、经济林(枇杷+牧草、枇杷、柑橘)、顺坡耕作(玉米)等6种土地利用类型进行对比分析.结果表明:(1)生物埂显著影响土壤的体积质量、总孔隙、非毛管孔隙度,且不同的土地利用类型之间差异显著.(2)不同土地利用方式的土壤渗透性不同,枇杷+牧草结合的渗透性最强,对照的渗透性最差.(3)不同土地利用方式的产流次数和产流率不同,其中生物埂+顺坡耕作(玉米)的产流次数、产流率分别比无生物埂+顺坡耕作降低26％和20％.     

不同孔隙类型组合的胶结指数计算模型分析

地层胶结指数m是碳酸盐岩储层评价中的重要参数,与孔隙结构和胶结度有关,是地层导电通道弯曲复杂程度的反映。一般情况下,地层中裂缝越发育,m越小,孔洞越发育,则m越大。在三孔隙模型中,一般将孔隙分为3种类型:基质孔隙、裂缝和非连通孔洞。基于三孔隙模型,计算了2种不同孔隙类型组合情况下的m:第1种孔隙类型组合为基质孔隙与裂缝并联,再与非连通孔洞串联;第2种孔隙类型组合为基质孔隙与非连通孔洞串联,再与裂缝并联。计算结果表明,2种三孔隙模型计算的m差异不大,且均与岩心试验分析的m符合度较高。     

模拟机械压实黑土持水特征与孔隙分布1）

以东北典型黑土区耕种作物和耕作措施均一致的农田土壤为研究对象,用MT865履带式拖拉机对其进行不同次数的压实处理,绘制碾压剖面不同深度土层范围内水分特征曲线,分析模拟压实对农田黑土总孔隙度、持水能力及不同径级孔隙分配的影响规律。结果表明：随着压实次数的增加,土壤的总孔隙度降低,饱和持水能力相应减弱;但不同土层土壤的非饱和持水能力,并没有随着压实程度的变化表现出显著的规律;与未压实处理相比,不同次数的压实,可通过增加较小径级孔隙的体积比例保持其非饱和持水能力,并以少次压实（3次）的效果较为明显。农田黑土耕作区的土壤孔隙,主要由中孔隙和微孔隙（孔径＜30μm）组成,体积百分比均超过30％;其次为大孔隙（孔径＞100μm）,体积百分比为2．42％～7．89％;二者受模拟机械压实的影响较大。次大孔隙（孔径介于30～100μm）所占比例不足1％,受模拟机械压实的影响较小。     

滇西南不同土地利用方式坡地土壤大孔隙特征及与饱和导水率的关系

【目的】研究滇西南不同土地利用方式坡地土壤大孔隙特征与饱和导水率的变化,为控制滇西南地区坡地水土流失提供参考。【方法】以滇西南6种典型土地利用方式（荒草地、茶地、烤烟地、玉米地、甘蔗地、澳洲坚果地）坡地为研究对象,测定6种坡地不同坡位（坡上、坡下）和土层（0~15,15~30 cm）土壤的基本理化性质、水分穿透曲线、大孔隙特征及饱和导水率,分析不同土地利用方式坡地土壤大孔隙特征与饱和导水率的关系。【结果】（1）滇西南不同土地利用方式坡地土壤基本理化性质存在差异,坡位和土层深度对土壤的基本理化性质有明显影响。（2）滇西南不同土地利用方式坡地的土壤水分出流速率先增加,都在90 s之后基本趋于稳定。6种土地利用方式下0~30 cm土层土壤平均出流速率表现为玉米地＞荒草地＞澳洲坚果地＞茶地＞甘蔗地＞烤烟地。（3）不同土地利用方式坡地土壤大孔隙半径、面积比与平均体积存在明显差异。荒草地、茶地、玉米地、澳洲坚果地土壤大孔隙平均半径随土层深度的增加而减小,而甘蔗地、烤烟地土壤大孔隙平均半径变化则相反。不同土地利用方式坡地土壤大孔隙面积比与平均体积由大到小均表现为玉米地＞荒草地＞澳洲坚果地＞茶地＞甘蔗地＞烤烟地。（4）不同土地利用方式坡地土壤饱和导水率差异显著,其中玉米地和荒草地饱和导水率明显高于其他坡地。（5）相关性分析表明,不同土地利用方式坡地土壤大孔隙密度、平均体积与饱和导水率呈线性正相关关系,平均半径与饱和导水率之间呈指数函数关系。土壤大孔隙平均体积与稳定出流速率之间呈线性正相关关系。【结论】不同土地利用方式坡地表层（0~15 cm）和上坡位土壤大孔隙半径大、联通性好,更有利于土壤的滞水减流。