利用土壤切片及数字图像研究低丘缓坡不同部位土壤的孔隙结构特征

利用土壤切片及数字图像技术 ,初步研究了葡萄种植园低丘缓坡不同部位 (坡顶、坡中和坡底 )土壤的孔隙结构特征。结果表明 :孔隙面积随着深度的增加而减小 ,孔隙构成以直径小于 1mm的小孔隙为主 ,且随着深度增加小孔隙比重增加 ,不同部位孔隙结构具有一定的差异 ,这也说明了采取水土保持措施的必要性     

土壤孔隙结构定量化研究进展

土壤孔隙结构是土壤结构的重要方面,土壤大孔隙引起的优先流和溶质优先迁移与地下水污染、养分流失和灌溉水浪费都有着密切的关系;对土壤孔隙结构的研究具有重要的实践意义和指导作用。本文在综合国内外研究文献的基础上,对前人研究进行系统总结,介绍土壤孔隙结构的获取手段、孔隙结构的表征和模拟方法,并且对今后土壤孔隙结构研究的热点进行了展望,以期为今后进行土壤孔隙结构建模的深入研究提供帮助。     

2种典型耕作方式影响下的蔗田土壤孔隙结构及其水分运动特性

为了明确农业生产过程中耕作方式对田间土壤孔隙结构及土壤水分运动特性的影响,以广西农地蔗田为研究对象,基于土壤切片技术分析研究免耕和垄耕2种典型耕作方式蔗田的田间土壤孔隙结构特征,并结合土柱模拟入渗试验,探究土壤孔隙结构对土壤水分运动的影响,进一步揭示孔隙结构与土壤水分运动特性之间的相互作用关系。结果表明：随着土层深度的增加,免耕蔗田孔隙形态以聚集的团块状分布为主,垄耕蔗田孔隙形态以条状分布为主。与免耕蔗田相比,垄耕蔗田的土壤总孔隙度和>2.5 mm孔径的孔隙度分别增加32.5%和21.9%。垄耕蔗田在局部土层深度范围内显著增加上下土层孔隙的变异度(p<0.05),显著降低土壤孔隙的连通性(平均邻近指数为0.448)(p<0.05),土壤孔隙形态相对规则(平均成圆率为0.335)。对于土壤水分运动特性,免耕蔗田总体的土壤饱和导水率和质量流率显著高于垄耕蔗田(p<0.05),初始含水率显著低于垄耕蔗田(p<0.05),质量流率随时间变化强度相对较大,提高水流入渗能力。垄耕降低土壤孔隙结构连通性,使水分蓄存在表层土壤中,一定程度上可降低土壤水分的入渗现象,改变蔗...     

土壤孔隙质量分数维D_m二元图像分析及其影响因素研究

本文简要介绍了利用土壤切片的二元图像分析了土壤孔隙结构的质量分数维Dm 的方法 ,并研究比较了四类土壤类型的Dm 及其影响因素。结果表明Dm 可以较好地定量描述土壤孔隙的空间分布特征 ,Dm 与土壤孔隙面积、孔隙孔径分布、土壤深度以及土壤质地之间均具有一定的联系     

不同耕作方式对砂姜黑土孔隙结构特征的影响

砂姜黑土黏闭僵硬问题突出，耕作是改良其结构的重要措施之一。本文基于安徽龙亢农场砂姜黑土耕作试验基地，采集免耕（No-tillage, NT）、旋耕（Rotary tillage, RT）和深翻（Deep ploughing, DP）处理的原状土柱（高20 cm，直径10 cm），利用X射线CT扫描技术和ImageJ 软件等对土壤孔隙结构进行三维重建和可视化处理，定量分析了不同耕作方式对土壤的孔隙度、孔径大小分布、孔隙形态特征、网络特征以及土壤饱和导水率的影响。结果表明：（1）与免耕相比，旋耕和深翻下土壤的大孔隙度分别增加了192.7%和261.1%（P < 0.05）；与旋耕相比，深翻下土壤大孔隙度增加了23.4%；（2）相较于免耕，旋耕和深翻显著增加了土壤孔隙的水力半径、紧密度、分形维数和全局连通性（P < 0.05），显著降低了各向异性程度和欧拉数（P < 0.05），土壤饱和导水率得到显著提升，且深翻的改良效果总体优于旋耕；（3）相关分析表明土壤饱和导水率与除水力半径外的孔隙结构特征参数均存在显著相关（P < 0.05），其中与连通性最大孔隙度的相关性最高（r=0.833**，P < 0.01）。综上所述，深翻扩大了土壤孔隙的水力半径，改善了连通性，提升了复杂程度，从而构建了相对良好的土壤孔隙形态和网络结构，提高了导水能力，消减砂姜黑土结构性障碍效果显著。     

Characterization of Micro-Scale Pore Structure and Permeability Simulation of Peat Soil Based on 2D/3D X-ray Computed Tomography Images

Eurasian Soil Science - Understanding peatland hydrological processes and phenomena is critical for peatland management. Peat soils have a complex pore structure that affects hydrological...     

长期施用畜禽粪便对土壤孔隙结构特征的影响

畜禽粪便中含有大量有害物质可能影响农业土壤质量。土壤孔隙结构是反映土壤质量的重要指标。探讨长期施用畜禽粪便对土壤孔隙结构特征的影响,对于理解畜禽粪便对农业土壤质量影响有重要意义。该文分析稻麦轮作土壤上长期(20年)施用畜禽粪便和化肥土壤孔隙度、孔隙分布、贮水性能及土壤饱和导水率等土壤孔隙结构指标。研究结果显示,长期施用畜禽粪便处理显著改变了土壤孔隙分布和土壤总孔隙度,施用畜禽粪便耕层土壤大孔隙和中孔隙的比例分别是施用化肥处理的1.48～1.70倍和1.35～1.75倍;耕层土壤总孔隙度也比施用化肥处理增加7.5%～11.3%。长期施用畜禽粪便显著提高了土壤贮水性能,施用畜禽粪便耕层土壤饱和含水量、毛管持水量以及田间持水量分别比施用化肥土壤提高了11.63%～23.98%,12.24%～21.72%和11.08%～16.25%。施用鸡粪和猪粪耕层土壤饱和导水率均大于180 cm/d,分别为施用化肥土壤的2.83倍和2.88倍。土壤有机碳与土壤孔隙结构指标间有极显著的相关关系,表明土壤有机碳在土壤孔隙结构的形成和稳定过程中起着重要作用。本研究结果表明,长期施用畜禽粪便主要是通过提高土壤有机碳来改善土壤孔隙结构特征。     

基于气体分子动理论的土壤孔隙结构特征研究

通过测定两种土壤和一种玻璃珠的两相热导率随气压的变化,分析变压条件下气体分子碰撞平均自由程和多孔介质孔隙结构间的关系.研究计算了表征土壤平均孔隙结构的孔隙特征长度(d),同时依据静态几何学方法计算获取了颗粒平均间距(D).结果表明,基于热传输方法获取的d值是从气体分子碰撞传热的动态观点获取的孔隙结构表征,标识着土壤颗粒...     

基于CT研究冻融对高寒草甸土壤孔隙结构的影响

冻融是影响高寒地区土壤结构的重要物理因素,以青海湖流域高寒草甸作为研究对象,通过野外采集原状土柱、室内冻融循环模拟、CT扫描和图像解译等方法,研究冻融循环对高寒草甸冻胀丘和丘间地的土壤大孔隙结构特征的影响。结果表明,随着冻融循环次数的增加,高寒草甸冻胀丘和丘间地土壤大孔隙度均呈现“减小—增加—减小”的趋势,冻融循环对土壤大孔隙度的降低主要在第1次冻融循环内形成的,且大孔隙的平均等效直径、平均体积、平均分枝长度、分枝密度和节点密度的变化规律与大孔隙度变化规律基本一致;冻融循环对高寒草甸冻胀丘土壤大孔隙的影响明显大于丘间地,其土壤大孔隙度随土层深度变化存在2个峰值,受冻融循环的影响,峰值大小和位置有所变动,且30—80 mm土层深度的土壤孔隙结构较草毡层其他位置更为敏感。     

用遥感图象进行土壤侵蚀系列制图的方法与实践

按照制定的土壤侵蚀图成图系列，根据黄土丘陵沟壑区的特点，以地形结构特征图为主要控制，按地形一植被条件（或土地利用）一致性原则圈定图斑，用多层逐步判别归类法确定土壤侵蚀的相对等级，再运用试错迭代法并参照各小流域的实测土壤侵蚀资料把土壤侵蚀分级图转化为定量的土壤侵蚀强度图，完成了洪水沟流域的侵蚀等级的地面绝对定标，得到反映各侵蚀因子综合作用的且有充分的地面侵蚀实测数据支持的士壤侵蚀强度分布图。     

SW—Soil and Water: Transport of Particulate and Colloid-sorbed Contaminants through Soil, Part 2: Trapping Processes and Soil Pore Geometry

It was established in Part 1 that potential impediments to movement of colloids through soil can be subdivided into straining and filtration, depending on whether a particle has a dimension similar to pores (leading to physical trapping) or much smaller. Information about size distributions of particles was also presented in Part 1. Owing to the dependence of colloid or particle capture processes on the relative size distributions of the particles and pores, information about pore sizes distributions has been derived here (Part 2) from hydrological equations. Various approaches to extending this mathematical treatment to indicate when particles would be trapped by necks or irregularities in the pore are also presented. Results suggest that protozoan microorganisms (such as Cryptosporidium and Giardia) are the only colloidal contaminants with sufficiently large diameter to have their movement restricted by physical straining in the soil pores when water drains from the soil under gravity, but if the soil is very wet (near to saturation) even these will move without restriction.     

基于数字图像技术的土壤孔隙结构定量研究进展

土壤孔隙结构是土壤孔隙的形态大小、数量搭配和空间分布状况的综合反映，其结构的复杂性和异质性决定着土壤水分迁移、气体扩散和生物活动等过程。近年来数字图像技术的发展虽然实现了土壤孔隙结构的直接可视化和定量化，但孔隙提取的精度仍然受采样方法、设备分辨率和分割技术的限制。本文基于现有土壤孔隙研究方法的发展历程，以图像获取、图像分割和量化分析为主线，综述了当前常用土壤孔隙研究方法(间接法和直接法)的基本原理、主要步骤和优缺点，剖析了从图像中提取孔隙结构的分割技术，概括了孔隙结构的常用量化指标，最后针对现有研究方法存在的问题和不足，对未来研究方法的发展方向进行了展望。     

生物质炭改良盐渍土CT孔隙图像的多重分形与相对熵特征

定量化分析土壤结构对于了解土壤的物理、化学和生物过程有至关重要的作用。结合尺度分析理论和图像处理技术可从微观角度阐明土壤结构演变过程,解决生物质炭添加对土壤结构影响的争议问题。本研究以江苏滨海盐渍土为研究对象,设置0%、2%、5% （占0~20 cm表层土壤质量比）3个生物质炭添加水平改良盐渍土。每年在水稻收割后,采用塑料环刀取表层（0~20 cm）原状土,进行Micro-CT扫描获取土壤CT孔隙结构,采用不同的理论方法（多重分形分析和相对熵分析）分析生物质炭改良土壤CT孔隙的复杂尺度行为。结果表明,多重分形分析适合于灰度图像,而相对熵分析适合于二值图像。所有处理的孔隙复杂度逐年增加,生物质炭添加能够加快土壤孔隙结构的发育,孔隙复杂度增加速率更快。在不同生物质炭处理中,2%生物质炭处理的孔隙结构复杂程度最高（?α=0.061,Range?E=0.436）,土壤的孔隙结构改善效果最好。高生物质炭的添加量（5%生物质炭处理）减少孔隙结构的复杂度（?α=0.045,Range?E=0.531）,降低生物质炭的改良效果。本研究从孔隙微观角度为生物质炭改良孔隙结构提供理论依据。     

土壤孔隙结构与土壤微环境和有机碳周转关系的研究进展

土壤结构是土壤功能的基础,不仅影响土壤养分的供应、水分的保持及渗透、气体的交换等过程,还为土壤微生物提供了物理生境,并调控土壤有机碳的周转这一关键过程。土壤的孔隙特征能够直接、真实地反映土壤结构的好坏;用土壤的孔隙特征作为试验指标能更好地反映土壤结构对这些过程的调节作用。在此基础上,将高度异质性的土壤孔隙结构同土壤微环境的变化和土壤有机碳的周转过程进行定量分析,对深入了解土壤结构在土壤生态系统中的功能至关重要。因此,着重从土壤孔隙结构对土壤微环境的影响及其与有机碳的关系两方面展开,剖析土壤孔隙结构调控作用下的土壤微环境响应过程,阐述土壤孔隙结构对土壤有机碳周转产生的直接、间接影响,强调土壤孔隙结构在调节土壤有机碳周转进程中的重要作用,并对土壤孔隙结构在调节土壤有机碳周转、植物残体分解及其与微生物协调作用机制等方面研究提出展望。     

利用TM图象监测水土流失变化及对策分析

<正> 水土保持作为国土整治的重要内容,已经引起全社会越来越多的重视。然而,不少地方由于人类不合理生产活动的破坏,不仅抵消了水土保持治理效果,而且水土流失进一步加剧。开展水土流失调查和监测,及时掌握水土流失变化情况,对加强水土流失的预防、保护、监督及管理,有效地减少和控制水土流失的发生和发展,贯彻落实水土保持法,具有十分重要的意义。     

从地貌空间结构特征预测土壤侵蚀的研究——以神府、东胜煤田区为例

对地貌空间结构特征进行分析,可以揭示土壤侵蚀的机制、强度和空间分异,预测土壤侵蚀的发展趋势。研究表明,地形相对高差、坡度、沟壑密度与年土壤侵蚀量之间均有良好的相关关系,据此可建立地表形态各要素与年土壤侵蚀模数之间的数学模型。从地貌空间结构特征预测土壤侵蚀发展趋势具有一定的可行性。     

土壤团聚体稳定性评价方法比较

土壤团聚体稳定性是评价土壤结构和土壤物理形状的重要指标.对土壤团聚体分形维数、土壤团聚体平均重量直径和>0.25 mm团聚体含量3种土壤团聚体结构评价的方法进行了探讨.结果表明,分形维数与>0.25 mm团聚体的含量呈负相关性,但是平均重量直径与>0.25 mm团聚体的含量有正的相关性.这三种方法都能应用来评价土壤结构,但是分形维数不仅表示土壤结构,还能说明土壤水分和土壤其它的物理性质.因此,分形维数是评价土壤结构的较好的方法.     

基于栅格数据结构分析的土壤侵蚀强度判别方法研究及应用

在利用GIS和RS技术进行区域土壤侵蚀调查时,可以采用栅格数据结构来判别,文章运用实例分析了基于栅格数据结构进行侵蚀强度判别的有关技术和方法,包括侵蚀因子值的提取以及侵蚀强度判别的方法等。结果认为基于栅格数据结构的判别方法能够精细地反映土壤侵蚀在微小领域上的差异。从动态监测和趋势预测角度分析,采用栅格数据结构的判别方法更方便、更有利于快速提取侵蚀因子和进行土壤侵蚀动态分析和预报。     

Spatial Organization of Pores in Dark Gray Soil with the Second Humus Horizon (Tomographic Analysis)

Eurasian Soil Science - A quantitative morphological study of pores in a dark gray soil with the second humus horizon (Luvic Retic Greyzemic Phaeozem (Loamic) [14]) in Kashira district of Moscow...     

土壤侵蚀空间变异性及趋势预测的地统计学分析

根据研究区璧山县狮子小流域的土壤侵蚀空间变异特征，应用地统计学方法分析结果表明，土壤侵蚀在西北-东南方向呈现明显的自相关性和方向变异性，其变异性特征与研究区域的地形地貌分布特征及土地利用结构分布特征一致。经Kriging预测值与USLE方程预测结果对比分析表明，研究对象的空间变异规律认识程度对地统计学方法预测模型的建立及预测结果精度影响较大。