田块尺度土壤入渗特性空间变异研究

土壤入渗特性是田块尺度参数估值的重要基础。该文以陕西省杨凌区一级阶地砂壤土和三级阶地粘壤土所选典型田块的双环入渗试验为基础,分析了归一化因子在单一尺度和多尺度上的分形特征,并在此基础上建立了估算归一化因子的土壤转换函数。结果表明:对于修正Kostiakov公式所采用的归一化处理方法是可行的,可较好地预测典型田块各测点的土壤入渗过程;在单一尺度上,一级阶地和三级阶地所选典型田块的归一化因子最优半方差函数均为球状模型,其分形维数分别为1.796和1.840;在多尺度上,一级阶地典型田块归一化因子的空间变异受粉粒含量、砂粒含量和土壤容重的影响显著,三级阶地典型田块归一化因子的空间变异与黏粒含量、粉粒含量、砂粒含量和土壤初始含水率相关程度最高(显著性水平0.01);估算归一化因子的土壤转换函数具有较高的精度和可靠性,其一级阶地和三级阶地典型田块验证样本归一化因子的实测值与估算值相对误差绝对值均值分别为13.15%和9.95%。研究结果可较好地解决田块尺度内土壤入渗点面转换及入渗参数难以取得的问题。     

城市土壤重金属有机酸淋溶特征与动力学机制

以典型工业城陕西省铜川市土壤为研究对象,采用BCR(欧共体标准物质局)连续形态分级法和Hakanson潜在风险指数法分别研究了人类活动性元素Pb,Cu,Cr,Zn的形态分布特征、环境迁移与生态风险;利用振荡浸提动力学试验(25℃平衡振荡24h)探讨了人工合成低氨基多羧酸(APCAs)乙二胺四乙酸(EDTA)、二乙烯三胺五乙酸(DTPA)和低分子有机酸(LMWOAs)抗坏血酸(Vc)对重金属Pb,Cu,Cr,Zn的淋溶解吸特征与动力学机制。结果表明,铜川市工业区土壤重金属污染程度严重,总体潜在生态风险程度较强;重金属Zn和Cu的环境迁移趋势较大。淋溶动力学试验表明,不同类型有机酸对土壤Pb,Cr,Cu和Zn的淋溶解吸具有相似的动力学过程,但淋溶速率和解吸量随有机酸的不同各异。重金属Pb,Cr,Cu和Zn各形态量之和与有机酸EDTA和DTPA淋溶解吸量呈指数关系,而与低分子有机酸Vc淋溶解吸量成线性关系。从而进一步表明低分子有机酸Vc与氨基多羧酸类有机酸EDTA和DTPA对土壤重金属Pb,Cr,Cu,Zn淋溶解吸机制不同。     

农机用O形密封圈滚子链的耐磨性能

农机用O形密封圈滚子链的台架和道路的对比试验研究表明，铰链磨擦副的润滑状态改善后，其耐磨性能大幅度提高，磨损寿命远高于普通农机滚子链。同时还研究了O形圈链条与普通链条的磨损机制，并微观分析了磨损表面形貌，指出O形圈链条的磨损形式是以疲劳磨损为主，而普通链条因试验工况不同其主要磨损形式有所改变。     

植物对UV-B辐射增强响应的研究进展

分析了大气中臭氧层变薄的现状、原因及光化学机制，阐述了近年来国内外研究紫外线B辐射增强对植物生长发育的影响及其适应性机制，指出当前该研究领域存在的问题及今后加强研究的方向。     

Evaluating the Impact of Combined Application of Biochar and Compost on Hydro-physical Properties of Loamy Sand Soil

ABSTRACT

Biochar, compost and their combination are important organic amendment materials for improving the hydro-physical properties of sandy soils. Series of soil columns experiments were conducted for investigating the application effects of date palm biochar and compost on evaporation, moisture distribution, infiltration, sorptivity (Sp), saturated hydraulic conductivity (K_sat) and water holding capacity (WHC) at application rates of 1%, 2%, 3% and 4% (10, 20, 30 and 40 g kg^?1). The columns were filled manually with air-dried soil with 35 cm depth and the thickness of surface amended layer was 10 cm (T10) and 20 cm (T20) from soil surface at bulk density of 1400 kg m^?3. The results showed that the behavior of soil moisture distribution was influenced by application of biochar, compost and biochar-compost mixture. Moreover, in the amended layer T10, applying biochar at rate of 1%, 2%, 3% and 4% reduced significantly cumulative evaporation by 5.8%, 10.8%, 12.8% and 16.1%, respectively. Meanwhile, the reduction for the biochar-compost mixture at application rates of 1%, 2%, 3% and 4% was 10%, 12.2%, 14.5% and 20%, respectively. In layer T20, applying biochar at rate of 1%, 2%, 3% and 4% reduced cumulative evaporation by 10.24%, 13.0%, 18.3% and 21.5% but this reduction amounted to 18.2%, 21%, 23% and 24% for the biochar-compost mixture, respectively. It was generally observed that the highest application rate (4%) for applied amendments was the most effective impact on Sp, K_sat and WHC compared with other rates.     

Causes and Effects of Gully Erosion on Agricultural Lands and the Environment

This study was aimed at assessing the causes of the gully erosion and its effects on the agricultural lands in the arid region of southeastern Iran. In this study, we have used geologic maps in scales of 1:50,000 and 1:250,000, aerial photographs on a scale of 1:20,000, field observation, and GPS (global positioning system). Three soil samples were taken from 25, 50, and 75% of the gully length at each location and analyzed for pH, electrical conductivity (EC), exchangeable sodium percentage (ESP), sodium absorption ratio (SAR), cation exchange capacity (CEC), calcium (Ca), and soil texture. The causes of gully erosion, its effects on agricultural lands, characteristics of the gullies, soil depth, and vegetation of each area were evaluated. The results show that several parameters, including poor rangeland vegetation cover, overgrazing, human activities, intensive and short-period rainfall, improper land use, improper irrigation design, improper discharge of water in the channels, and soil characteristics influence the gully erosion. Gully erosion causes severe damage to agricultural lands, including soil loss, increase in surface runoff, lower soil water-holding capacity, lower quality and quantity of water, lower groundwater table, and lower agricultural production. It increased migration from villages to cities and increased socioeconomic problems and poverty. It also caused substantial damages to construction sites such as bridges, roads, and settlements as well as rivers and reservoirs and increased sediment concentration in rivers.     

科尔沁沙地不同土地利用类型土壤入渗特征比较研究

[目的] 探究科尔沁沙地不同土地利用类型土壤入渗特征的差异,为干旱—半干旱区包气带水分与物质运移等相关研究提供科学参考。[方法] 利用双环入渗仪野外实测和室内土壤物理性质分析相结合的方法,研究了科尔沁沙地具有代表性的8种土地利用类型(樟子松林地、小叶锦鸡儿林地、白柠条林地、撂荒草地、草甸草地、疏林草地、玉米农田以及裸沙地)土壤入渗特征及其影响因素,同时采用Kastiakov模型、Horton模型、Philip模型和G-P综合模型对其水分入渗过程进行了拟合,比较其拟合优度。[结果] ①不同土地利用类型土壤入渗特征存在显著差异,初始入渗率变化范围为1.595～12.020 mm/min,由大到小依次为：裸沙地>白柠条林地>玉米农田>樟子松林地>小叶锦鸡儿林地>草甸草地>撂荒草地>疏林草地;15 min入渗率变化范围为0.617～3.690 mm/min,由大到小依次为：裸沙地>白柠条林地>樟子松林地>小叶锦鸡儿林地>玉米农田>撂荒草地>草甸草地>疏林草地;土壤稳定入渗率变化范围为0.576～3.495 mm/min,由大到小依次为：裸沙地>白柠条林地>玉米农田>小叶锦鸡儿林地>樟子松林地>撂荒草地>草甸草地>疏林草地; ②不同土地利用类型入渗率与土壤容重、细砂含量呈极显著负相关,与中砂含量呈极显著正相关;稳定入渗率与非毛管孔隙度呈显著正相关; ③各模型对科尔沁沙地土壤入渗过程的拟合优度依次为：Horton模型>G-P综合模型>Kastiakov模型>Philip模型,其中Horton模型决定系数最高且相对误差最小,能更准确地模拟科尔沁沙地土壤入渗的实际情况。[结论] 科尔沁沙地不同土地利用类型土壤入渗特征存在差异,土壤性质对其入渗特征影响显著;Horton模型在科尔沁沙地拟合度较高,可应用此模型来估算水分入渗过程。     

植物化感作用类型及其在农业中的应用

本文总结前人研究成果的基础上,对不同植物化感作用类型及其作用机制和在农业中的应用进行了探讨。植物化感作用包括化感偏害作用、自毒作用、自促作用和互惠作用。植物化感偏害作用是由植物根系分泌物介导下的植物与特异微生物共同作用的结果。利用植物化感偏害作用控制田间杂草是一项环境友好型的可持续农业技术,并已在水稻化感抑草研究方面取得了较突出的成果。植物化感自毒作用(作物连作障碍)是造成作物产量降低、生长状况变差、品质变差、病虫害频发的现象。药用植物,特别是以根部入药的药用植物中,连作障碍表现更为突出。近年来研究结果认为根系分泌物生态效应的间接作用及土壤微生物区系功能紊乱是导致植物连作障碍的主要因素。因此,改善土壤生长环境,恢复和修复根际土壤微生物结构平衡,增强生态系统机能是克服作物连作障碍的关键。植物化感自促作用(连作促进作用)是在植物根系分泌物促进下,根际土壤微生物之间此消彼长,有益微生物之间互利协作,土壤肥力和营养补给能力明显改善,从而增强植物根系抗性,促进植物生长发育,提高产量和品质的结果。牛膝的连作促进作用明显,有学者试图通过牛膝与其他不耐连作药用植物间作套种或轮作,实现药用植物生产的可持续发展。植物间的正相互作用(互惠作用)是作物间套种系统超产和养分等资源高效利用的重要机制,根系分泌物在介导根际微生物与植物的有利互作中起到重要作用。最后作者强调指出,存在于根际土壤的微生物群落的宏基因组组成是决定植物能否健康生长的关键。深入研究存在于土壤生态系统中的植物体外基因组的组成与演化机制,将成为借用现代合成生物学原理与技术,定向控制植物根际生物学过程,促进作物生产可持续发展的优先研究领域。     

伏牛山东麓不同植被恢复类型土壤入渗性能及产流预测

为了研究不同植被恢复类型对土壤入渗与产流的影响,采用双环入渗法测定了伏牛山东麓六种植被恢复类型土壤水分入渗过程,通过对比稳渗率与不同重现期的暴雨强度,判断不同植被类型地表径流产生的可能性。结果表明:(1)不同植被类型土壤初渗率、稳渗率和前60min入渗量均表现出栓皮栎次生林>栓皮栎人工林>刺槐人工林>侧柏人工林>灌丛>裸地的规律;(2)土壤入渗特征参数与土壤容重、总孔隙度、非毛管孔隙度、有机质含量、细根生物量和团聚体含量显著相关(p<0.05),其中土壤容重、总孔隙度是影响土壤入渗的主导因子;(3)栓皮栎次生林能抵御10a一遇的暴雨,栓皮栎人工林能抵御1a一遇的暴雨,而其它植被类型均不能低御1a一遇的暴雨,易产生暴雨径流。说明封育天然次生林和运用乡土树种造林进行植被恢复,有利于提高土壤的入渗性能。