围框淹灌仪器法测定土壤田间持水量试验研究

田间持水量是重要的土壤水分常数之一,是开展墒情评价和旱情分析,指导科学灌溉不可缺少的基础信息。传统的土壤田间持水量测定方法操作复杂,给土壤墒情评价带来一定难度。通过将先进的无线土壤测量传感技术与传统的围框淹灌法相结合,提出了一种基于无线传感器的新方法,利用“滑动平均含水量法”和“移动平均法”计算确定土壤田间持水量,并在陕西、北京、吉林和河北不同土壤类型的农田开展验证试验。结果表明,与传统环刀法相比,围框淹灌仪器法测定结果的平均相对误差为4.89%,不同质地土壤上测定结果均比较稳定,两种方法测定的田间持水量随土层深度的变化规律一致。围框淹灌仪器法测定土壤田间持水量具有可靠性和便捷实用性,是土壤墒情监测与评价的有效方法,适宜推广应用。      

土壤水分下限对滴灌春小麦生长和产量的影响研究

通过田间试验,设3个水分处理(分别以0～60cm土层灌前土壤田间持水量的55%、60%和65%作为各处理的灌溉下限含水量临界值,灌溉上限为田间持水量的90%),分析了不同土壤水分下限状况下土壤水分下限对滴灌小麦生长和产量的影响。试验结果表明,灌前土壤相对田间持水量为65%处理的小麦生长状况较好,产量和水分利用效率较高,可以实现高产高效的节水灌溉。     

渗灌管首末端压力与茶树根区土壤水分运移关系

为探明渗灌条件下渗灌管首末端压力与土壤水分运移之间的关系,设置了3个试验小区进行不同灌水流量和灌水持续时间的试验.通过连续定点观测茶树根区(纵向30 cm深,横向30 cm宽)土壤含水率的变化和渗灌管首末端灌水压力,研究了渗灌管不同首末端压力下土壤水分运移的变化规律.研究表明:灌水前土壤含水率不仅影响土壤入渗能力,而且决定着土壤水分运移方向;渗灌管首末端压力累积值与灌水持续时间呈线性关系,当茶树根区土壤含水率达到田间持水量时,累积曲线斜率发生突变,可以利用累积曲线斜率发生突变时的灌水持续时间作为控制充分灌水(100%田间持水量)的临界值,避免土壤水分无效渗漏.该研究为渗灌系统控制灌水持续时间及研发智能化渗灌灌溉系统提供了一种参考方法.     

基于不同环境下的河南省典型区域土壤田间持水量研究

土壤田间持水量是衡量土壤墒情和干旱程度的一个重要指标。由于田间持水量的测定环境不同,如季节、环境等因素,可能导致相同区域的土壤其测定结果也不相同。通过颗粒分析实验,确定了全省122处人工墒情站的土壤类型,并从中选取了3个不同土壤类型的站点开展不同季节不同环境下的田间持水量试验。结果表明:①从全省范围来看,河南省的土壤以壤土类型为主,在防汛抗旱时要充分考虑该种土壤类型的蓄水特性;②通过分析试验数据可以得到,其田间持水量与干容重呈现线性反比关系;③3种土壤在不同的季节及实验室温度环境下,田间持水量测定结果差别不大,因此可以得出田间持水量基本不受温度季节的影响的结论。     

园林废弃物覆盖组分及厚度对土壤水分物理性质的影响

【目的】探索园林废弃物的不同组分、覆盖厚度对土壤水分物理性质的影响。【方法】对园林废弃物按照草屑、树叶、枝叶混合物、树枝4类不同覆盖材料进行分类,经预处理后按3、6 cm和9 cm的覆盖厚度设置覆盖组分及厚度的二因素园林废弃物覆盖栽培试验。经过21个月的培养后,测定土壤体积质量、孔隙度、通气度、持水量、排水能力,对各指标进行单项分析并运用因子分析法进行综合评价。【结果】园林废弃物用于地表覆盖可有效改善土壤水分物理特性,改善效果因覆盖材料类型和覆盖厚度而异。与裸土对照相比,覆盖条件下的土壤体积质量显著降低了5.6%～13.6%,土壤孔隙度显著增加了25.2%～82.9%,土壤最大持水量显著增加了31.9%～108.2%,毛管持水量显著增加了36.7%～114.2%,田间持水率显著增加了64.1%～149.8%,土壤排水能力显著增加了38.2%～67.1%。通过综合评价筛选出6种适宜改善土壤水分物理性质的不同园林废弃物组分与覆盖厚度组合模式,分别为9cm树叶、9 cm草屑、9 cm枝叶、6 cm草屑、6 cm树叶及9 cm树枝。【结论】园林废弃物覆盖可有效降低土壤体积质量、改善土壤孔隙度和...     

秸秆还田量对土壤持水性质影响的室内试验研究

为探求秸秆还田量对土壤持水特性影响,在室内将扰动土和玉米秸秆以一定比例混合后测定土壤水分特征曲线。试验以秸秆不还田处理为对照(CK),其他秸秆还田量处理分别为干土质量的1.0%、3.0%、5.0%、7.0%。结果表明:相同土壤水吸力下,土壤含水量随着秸秆还田量增大而增大,尤其在低、高吸力段范围内;秸秆还田使得土壤中的多余水量、难有效水量增加,但减小了易有效水量;秸秆还田没有改变比水容量随土壤水吸力的变化规律,但使得其比水容量的数值大小降低。试验研究结果可以为秸秆还田下合理地利用土壤水分、改善灌溉措施提供依据。     

原状黄土土壤水分特征曲线预测模型优选

为了省时、省力、精度高的获取土壤水分特征曲线,以黄土高原区6种质地241个田间原状黄土土壤为研究对象,利用HYPROP仪器测定了原状黄土土壤水分特征曲线,应用Hyprop Fit软件中的不同模型对实测所得土壤水分特征曲线进行拟合,确定各土样的土壤水分特征曲线模型参数,并通过模型计算出实测土壤吸力所对应的含水率,与实测值进行比较。最终选择Frelund-Xing模型作为原状黄土土壤水分特征曲线的最优预测模型。     

北京顺义地区典型农田土壤水分特征曲线测定与分析

利用离心机测定北京顺义地区典型农田土壤的含水量及其对应负压值,采用van Genuchten(1980)模型进行了土壤水分特征曲线拟合。根据农田土壤物理特性参数测定的数据,比较了不同质地、不同种植条件、不同深度的土壤特征曲线的特征。结果表明,土壤质地及种植条件等对原状土的土壤水分特征曲线有显著影响。     

长江上游低山丘陵区土壤水分特征曲线传递函数研究

【目的】土壤水分特征曲线是定量研究土壤水分运动和溶质迁移的重要参数,为估算长江上游低山丘陵区土壤水力学参数提供实用的函数工具。【方法】以长江上游低山丘陵区盐亭万安小流域为研究区,测定3种不同土地利用类型（水田、旱地、林地）土壤水分特征曲线与土壤基本理化性质,在van Genuchten(1980)模型参数拟合及Pearson相关分析的基础上,运用多元逐步线性回归分析法,分别建立模型参数θr、θs、α和n的土壤传递函数,并进行准确度评估与分析。【结果】(1)研究区不同土地利用方式下土壤持水量的大小顺序为：水田>旱地>林地,但土壤供水能力差异不明显;(2)采用本研究建立的传递函数所得的土壤水分特征曲线估算与实测值对3种不同土地利用类型土壤的决定系数（R2）均高于0.97,旱地的估算效果最佳;(3)与4种常用传递函数（Vereecken(1989)、W?sten(1999)、Weynants(2009)和Schaap(2001)）相比,采用本研究构建的土壤传递函数的估算准确度最高。【结论】本文构建的土壤传递函数可用作该地区土壤水分特征曲线模型参数估算的实用工具。     

浅层土壤水分特征曲线模拟与运移机理研究

土壤水分作为干旱环境下影响植物生长发育生存的关键因子,对植物正常生长起至关重要作用。为此,以不同性质土壤为研究对象,设置了4种类型土柱,研究不同类型土壤下的水分垂直分布变化规律,建立浅层与深层土壤水分含量的定量模型。结果表明:建立表层土壤与深层土壤的4种土壤含水率的回归模型,90cm土层深度的土壤含水率为田间持水率80%的二次曲线拟合的效果最好;低浓度盐水(0.2%)建立的浅层与深层土壤水分含量反演模型效果更优,为我国土壤水分监测研究提供了借鉴。     

农田土壤剖面水分探头布设及数据处理技术研究

通过分析定点埋设的SWR-2型土壤水分传感器采集的土壤水分数据,分析了农田土壤水分信息的时空变化规律及不同深度土层含水率间的相关关系。结果表明,冬小麦和夏玉米生长条件下农田土壤剖面适宜埋设的探头数目为1～4个,并提出了相应的水分探头布设方案及数据处理技术。     

黄土区人工林地土壤水分对气候特征的响应

选取南小河沟流域油松、刺槐、侧柏人工林地覆盖为研究对象,对2003—2012年作物生长季土壤含水率进行连续观测,利用Duncan法对比分析土壤含水率在不同年份、月份、深度的差异性,同时研究不同人工林地土壤含水率与标准化降水蒸散指数（SPEI）、温度、降水量之间的响应特征.结果表明：土壤水分随着土层深度的增加而逐渐降低,并长期维持在较为稳定的范围内,3种树种在不同深度差异性上体现出不同,油松林地体现在20,60 cm,呈现3个等级变化趋势,〖JP2〗刺槐林地的差异性表现为0~20 cm与40~100 cm,侧柏林地的不同土层含水率在40 cm深度时出现了差异;土壤含水率与气温、降水量、SPEI的相关性随土壤深度的增加而变弱,其中与气温呈负相关,与降水量、SPEI为正相关,并且温度、降水量和SPEI对刺槐林地土壤含水率影响最大.     

不同灌水定额条件下土壤水分空间变化特征研究

通过时域反射仪,对不同灌水定额下土壤含水率的变化进行了试验研究,分析了不同灌水定额下的土壤含水率随深度变化的曲线特征。因灌水量不同,土壤水分曲线从"3"型到"7"型再到"2"型曲线,规律性地揭示了灌水量对不同深度土壤水分变化曲线的渐变影响。同时研究了土壤水分运移的时间效应和垂直分布特征,通过图表规律的汇总将0~180 cm土层按其土壤水分运移规律进行划分。土壤湿度的垂直变化可分为4层:活跃层(0~30 cm);贮水层(30~60 cm);缓变层(60~100 cm);均稳层(100~180 cm)。利用克立格法对各试验小区在N-S方向上进行了空间插值分析。采用多项式拟合与峰值拟合探讨这2种拟合方程在土壤含水率垂直分布上的应用。     

压实对土壤水分影响的试验研究

采用模拟机械压实土壤的方法进行5种载荷的土壤压实试验,测定不同深度处土壤水分的值,并与压前土壤水分进行了对比。结果表明:增大载荷和增加压实次数都会使土壤水分损失,最大可使水分损失23.1%;压实对一定的土壤层(25cm以内)的水分损失影响显著,并且模拟载荷在200kg以内对土壤的水分损失影响比较大。     

不同土壤水分条件下麦地蒸散日变化规律研究

利用蒸发桶研究了不同土壤水分条件下裸地蒸发和麦地蒸散的日变化规律;分析了裸地蒸发与麦地蒸散的关系;论述了蒸散日变化的一些特征;分析了蒸散与辐射、气温的关系,并对蒸散与土壤水分的关系进行了探索,建立了蒸散与土壤含水量的回归方程。     

交替隔沟灌条件下夏玉米棵间蒸发研究

利用微型蒸发器观测了交替隔沟灌和常规沟灌条件下夏玉米的棵间蒸发量,分析了棵间蒸发、降雨量和参照腾发量的变化趋势以及不同土壤水分处理下隔沟灌和常规沟灌夏玉米棵间蒸发的日变化规律;探讨了相对蒸发强度与叶面积指数之间的关系,并拟合了棵间蒸发与叶面积指数之间的回归方程;最后指明了在充分供水条件下,相对蒸发强度与表层土壤含水量有极其敏感的关系.试验结果表明,交替隔沟灌条件下的棵间蒸发量小于相同水分处理的常规沟灌的棵间蒸发量,随着土壤水分下限值的增加,交替隔沟灌和常规沟灌间棵间蒸发量的差值越来越小;相对蒸发强度随着叶面积指数的增加而下降,随着表层土壤含水量的增加而增加.     

商丘农田土壤水分测定探头埋设位置研究

利用在商丘野外生态试验站定点埋设的SWR-2型土壤水分测定探头采集的数据,通过主成分分析和因子分析,对玉米试验区不同土层深度土壤水分试验数据进行了相关分析和检验,研究了农田中不同深度层土壤水分的相互关系,结果表明,地表下30 cm土层与20 cm、40 cm、50 cm处土壤体积含水率线性相关;主要根系区70 cm土层与60 cm、80 cm9、0 cm处土壤体积含水率线性相关;130 cm、140 cm、150 cm土层之间同样存在着线性相关,初步得出本地区土壤水分测定探头合适埋设位置是地表下10 cm、30 cm7、0 cm1、00 cm、140 cm 5个深度。     

新疆棉田地下滴灌方式下土壤水分运移变化规律研究

为探讨新疆棉田地下滴灌方式下土壤水分含量的规律,在棉花不同生育期,采用烘干法,从水平方向和垂直方向上测定棉田土壤水分含量.结果表明,棉花不同生育期垂直方向上土壤含水量的变化随着土层深度的增加均呈增大的趋势;水平方向上土壤含水量的变化,除在35～55 cm土层有波动外,其余各土层基本无变化;不同土层平均土壤含水量随棉花生育进程基本呈二次曲线变化,不同土层平均土壤含水量的变化基本呈"S形变化.     

土壤水分对辣椒叶片光合特性及保护酶系统的影响

在温室条件下通过不同土壤水分水平的小区试验,研究了不同土壤含水率对辣椒叶片叶绿素(SPAD)含量、光合特性以及保护酶活性、游离脯氨酸和丙二醛(MDA)含量的影响,探讨这些生理指标与其抗旱性的关系。以精选牛角椒为研究对象,经土壤含水率分别为田间持水率的40%～55%(A1)、55%～70%(A2)、70%～85%(A3)、85%～100%(A4)处理后,测定叶片叶绿素(SPAD)含量、光合特性以及保护酶活性、游离脯氨酸和丙二醛(MDA)含量的变化规律。结果表明:①随着土壤含水率的减少,叶片叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)均相应降低,而游离脯氨酸和丙二醛(MDA)含量增加;②与A3处理相比,在A1、A2和A4处理下,SOD、CAT、POD活性均有不同程度的提高,表明叶片受到逆境伤害,产生应激反应,且CAT和POD的活性随土壤水分变化表现出相反趋势;③水分利用效率在土壤相对含水率为55%～70%时最大,但各处理总体上差异不显著。综合考虑土壤水分对辣椒叶片叶绿素含量、光合特性以及保护酶活性和水分利用效率的影响后认为,田间持水率的70%～85%作为结果期辣椒理想的土壤灌溉指标是科学合理的。     

土壤剖面水分线性尺度测量方法

针对现有土壤水分点尺度下测量的局限性,提出了一种线性尺度下的土壤剖面水分测量方法,并设计了一种基于驻波比法的土壤剖面水分信息测量传感系统。借助HFSS高频电磁场仿真软件与网络矢量分析仪对传感器环形探头的电场强度分布情况与阻抗特性进行了分析研究,确定了环形探头适应性与敏感区域。以2种不同质地的土壤作为试验样本,对土壤水分传感器的输出与对应的测量值进行了多项式拟合,决定系数均达到了0.99以上,传感器的稳态与动态性能均能满足土壤剖面水分的测量要求。通过多层水分土柱穿层试验与对比试验表明,该系统能够满足线性尺度下土壤剖面水分的实时测量需求,具有较高的测量精度与稳定性。设计的土壤剖面水分线性测量系统的各项指标均达到实际应用的需求,具有较高的应用推广价值。