运用万能材料力学试验机测定土壤力学稳定性的方法及应用

[目的]为了分析运用万能材料力学试验机测定土壤力学稳定性的优越性,并且探究不同施肥制度对土壤物理性质的影响。[方法]以江西省红壤研究所水田长期定位试验土壤为对象,将其分为4组,并做对照试验。[结果]Control、TNPK、NPK+GM和NPK+GM+PM四组的平均抗压强度分别是0.562、0.460、0.362和0.313 MPa。与传统方法相比,万能材料力学试验机测出的抗压强度平均值与传统方法相当,但其精度具有显著优势,还能获取土壤弹性模量,破坏能量等指标。[结论]长期配施有机肥可以改善红壤稻田土壤物理性状,使稻田土壤更为松软,更加有利于作物生长。     

控制灌溉条件下烟田水分分布规律及灌溉指标选择

设计不同节水灌溉下限处理,对不同处理下烟田水分的去向、分布和平衡特征进行了分析;引入投影寻踪分类模型,以烤烟品质为评价标准,选择最优灌溉指标。结果表明:棵间蒸发量在烤烟全生育期内呈现"先增大,后减少,再增大"的趋势,棵间蒸发量占腾发量的比率与烤烟叶面积指数呈y=1.137exp(-0.375x)的指数函数关系;深层渗漏、地表径流、棵间蒸发、植物蒸腾和土壤水分变化分别占总耗水量的1.81%、21.17%、17.46%、58.47%、1.09%,各部分耗水量与灌溉量相关性显著,灌溉量大的处理,深层渗漏和地表径流占总耗水量的比例也更大;深层渗漏量、径流量(y)与灌溉量(x)呈二次函数关系,所建立模型相关系数分别为0.8806与0.9910;实际生产实践中,推荐60%-80%-70%的节水灌溉下限指标。     

水氮耦合条件下烤烟棵间蒸发及其影响因子研究

通过盆栽实验,研究了不同生育期烤烟在水氮耦合条件下棵间蒸发量及其所占耗水量的比值的差异,探讨了棵间蒸发的主要影响因子。结果表明:日均棵间蒸发量与土壤温度存在极显著正相关关系(P0.01),与表层土壤含水率呈E=0.058e0.048θ(R2=0.717)指数函数关系。棵间蒸发量与耗水量的比值与叶面积指数呈E/ET=0.201LAI-0.912(R2=0.658)幂函数关系。在6 g/株施氮处理下伸根期、旺长期及成熟期灌水量和灌水频率分别为4.5 kg和9次、18 kg和18次、13 kg和26次对减小烤烟棵间蒸发效果最好。     

水稻控制灌排模式的节水高产减排控污效果

为合理地集成控制灌溉和控制排水技术,实现节水、高产、减污目标的统一,该文应用控制灌排技术于2015-2016年在涟水县水利试验站开展大田小区试验,对稻田灌溉用水量、产量及氮磷流失情况进行监测和分析。2 a研究结果表明:与对照处理(控制灌溉)相比,采用轻旱控制灌排技术并不导致水稻减产,且稻田灌溉定额能够降低11.89%(P0.05),同时由于排水峰值和排水次数明显减少,总磷、铵态氮、硝态氮稻田表面径流流失负荷分别降低54.58%、36.29%和60.10%(P0.05),但在雨量较多的年份会增加渗漏量,从而造成总磷、铵态氮淋失负荷升高;采用重旱控制灌排技术时,水稻减产不显著,稻田灌溉定额减少29.88%,排水定额减少58.95%,总磷、氨态氮、硝态氮地表径流流失负荷分别降低59.23%、38.88%和62.97%,但淋失负荷分别增加了24.57%、30.17%和15.88%,可能造成地下水污染。应用基于序关系分析法和熵值法组合权重的TOPSIS理想解法对水稻灌排方案进行优选决策,结果表明轻旱控制灌排在保证粮食生产量的前提下具有良好的节水减排控污效果。     

入渗水水质对土壤导水特性影响的试验研究

为探究不同入渗水水质对土壤导水特性的影响,采用圆盘负压入渗法进行试验研究,选取两种水质(蒸馏水和自来水)对黄壤和红壤进行4个压力水头(0,-3,-6,-9cm)下的圆盘入渗试验。结果表明,随着入渗水电导率的增大,土壤入渗率、吸渗率及导水率均随之增大,且红壤在不同电导率的入渗水作用下土壤吸渗率的变化差异显著(P0.05)。在低水头压力下,两种水质入渗条件下测得的土壤导水率差异显著(P0.05);在高水头压力下,两种水质入渗下测得土壤导水率差异不显著,表明入渗水水质对土壤导水率的影响主要发生在低压力水头下即在细孔隙下的导水特性上。两种土壤的大孔隙与中等孔隙对水流贡献率随入渗水电导率的增大而增大,而小孔隙对水流贡献率随入渗水电导率的增大而减小,入渗水水质对红壤土不同级别孔隙水流贡献率的影响显著(P0.05)。研究分析相关参数的变化有利于探讨野外试验时入渗水水质对试验结果的影响,对于正确认识农田水文过程、开发利用劣质水资源、提高农业灌溉灌水质量和灌水效率等具有重要意义。     

低浓度微纳米氧化锌对中华圆田螺的生态毒性

为探讨微米氧化锌与纳米氧化锌对底栖生物生态毒性效应的影响,以中华圆田螺为受试生物,采用电子顺磁共振技术等多种检测方法,比较研究了肝脏自由基、抗氧化酶活性和丙二醛(MDA)含量在14 d暴露时间内的变化规律。研究发现:微、纳米氧化锌均可诱导中华圆田螺产生羟基(·OH)自由基;微米氧化锌暴露抑制SOD活性,纳米氧化锌则显著诱导SOD活性;纳米氧化锌对田螺肝脏羟基(·OH)自由基、CAT、MDA和Zn富集量的诱导程度高于微米氧化锌;微、纳米氧化锌均显著抑制GST活性,但两者之间差异不显著。结果表明,纳米氧化锌对中华圆田螺肝脏产生更强的毒性效应,但当微米氧化锌达到一定浓度后能够产生和纳米氧化锌相似水平的毒性。     

秸秆排水体条件下微咸水灌溉土壤水盐运移模拟

为分析地埋秸秆体的排水抑盐效果,在室内试验的基础上,利用HYDRUS-2D模型模拟地埋秸秆体条件下盐渍土水盐运移动态,结果表明:地埋秸秆体可以有效降低土壤盐分,在灌溉水矿化度为3 g/L,地下水埋深为150 cm条件下,土壤盐分较不埋设秸秆体处理减少了17.4%;土壤水分和土壤盐分随灌溉水矿化度的增加而增加,随地下水深度增加而减小;在控制土壤含盐量小于2.55 g/kg条件下,分别采淡水、矿化度为3和5 g/L的微咸水灌溉时,地下水埋深应分别控制在80、120和200 cm以下。该研究为微咸水资源的利用及盐渍土的合理开发利用提供依据和参考。     

基于改进人工鱼群算法的低压输水管网优化设计

低压管道输水可以减少渗漏和蒸发损失,提高水资源利用率,节约耕地,但管道输水投资较高,如何通过合理设计降低投资已成为低压输水管网可持续发展的重要研究课题。为减少投资总费用、满足灌溉节点流量需求,提出一种改进人工鱼群算法的低压输水管网优化模型。以管网年投资为目标函数,然后引入罚函数将其转化为无约束问题,并对硬聚氯乙烯(unplasticized polyvinyl chloride,简称UPVC)管管道工程造价拟合优化,建立满足节点需水量的数学模型,采用自适应步长和视野范围的改进人工鱼群算法进行求解。实例结果表明,改进人工鱼群算法的年费用为4.68万元,比原投资年费用(6.12万元)减少23.53%,有效优化了管网布置,降低了投资成本。     

农田水位调控对稻田土壤温度的影响

在蒸渗测坑内进行了水稻各生育阶段的水位调控试验,根据实测资料研究不同水位调控对土壤温度变化特征的影响。研究结果表明:农田水位调控对表层土影响差异较大,受旱处理与其他处理相比,日最高土温与土壤温度变化幅度均有较大幅度提高,淹水处理日平均土温比对照处理稍有提高;各处理土壤温度变化幅度和日平均土温大致沿深度递减,且变化规律受到控水水位和气温的影响;控水后,淹水处理日变幅减小,最高土温出现时刻滞后;受旱处理日变幅升高,最高土温出现时刻提前。     

蓄水控灌模式对水稻产量和水分生产效率的影响

蓄水控灌模式主要是基于水稻对旱、涝的双重适应性,通过降低灌溉控制下限,同时抬高稻田的雨后拦蓄深度和延长降雨在稻田的滞蓄时间来提高雨水资源利用效率的一种灌溉模式。以杂交水稻"K优818"为试验材料,采用小区试验进行了3年试验观测,研究了水稻蓄水控灌模式对降雨利用效率、灌排水量、灌排次数、籽粒产量和水分生产效率的影响,并与常规淹水灌溉和控制灌溉试验进行了分析比较。结果表明,蓄水控灌模式可减少灌排次数和灌排水量,雨水利用效率和水分生产效率明显提高,而产量并未降低。但蓄水深度过大,水稻有小幅减产。上述结果表明水稻蓄水控灌是一种节水、高效、省工的灌溉模式,适于南方多雨地区使用。