砒砂岩区不同退耕还林措施土壤颗粒及交换性能分布特征

为研究砒砂岩区退耕还林还草措施下林地和草地的土壤结构及土壤交换性能对其措施的响应,选取柠条林、油松林、小叶杨林和本氏针茅草地为研究对象,并以荞麦坡耕地为对照,通过野外取样与室内试验相结合的方式,采用分形理论探究土壤粒径分布(PSD)、阳离子交换量(CEC)和交换性盐基总量(ECEC)及其组成(Na~+、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+))的分布特征,并分析其相关性关系。结果表明:(1)实施退耕还林措施后,草地和林地的PSD分布范围、非均一性、离散程度均高于坡耕地,且柠条林的土壤粉粒含量、PSD分布范围的增幅效果最显著(P0.05);土壤剖面垂直层次上,草地有利于增加表层土壤的细粒组分和粒径的分布范围,而林地更有利于对深层土壤粒径的改良与细化;(2)研究区交换性盐基组成主要以碱土金属为主(Ca~(2+)、Mg~(2+)),不同措施的土壤ECEC和CEC值由大到小依次为柠条林油松林小叶杨林草地坡耕地。草地表层土壤交换性能优于底层土壤,而林地与之相反;(3)黏、粉粒和细砂是决定研究区土壤交换性能的细粒土壤和粗粒土壤,粉粒是CEC、ECEC的主要贡献因子,多重分形维数可较好地描述土壤交换性能与土壤颗粒间的关系。不同措施以柠条林对土壤颗粒组成和土壤交换性能的改良效果最优。     

基于DTW距离的拖拉机传动轴载荷样本长度计算方法

针对工程领域载荷样本长度确定方法对农业机械载荷适用性较差的问题,提出了一种基于动态时间扭曲(DTW,Dynamic Time Warping)距离计算载荷样本长度的方法。首先,运用无线扭矩传感器获取犁耕作业下拖拉机传动轴的动态载荷,结合传动轴犁耕作业下的载荷特点,划分作业工况;再将作业循环叠加并经过归一化处理后进行DTW距离计算,确定传动轴载荷样本长度;最后,计算参数外推中均值混合正态分布函数的拟合参数相对误差。结果表明,运用DTW距离方法确定的载荷样本长度,能够使均值双正态分布函数拟合得到的参数相对误差保证在10%以内。近似均值精度估计法和均值曲线拟合法的拟合参数相对误差最大值分别为126.06%和80.62%,而基于DTW距离计算方法的拟合参数相对误差最大值为5.43%,验证了基于DTW距离的载荷样本长度计算方法的适用性。研究结果可为拖拉机传动轴田间试验载荷样本长度确定提供参考。     

风水复合侵蚀下锡林河流域不同管理方式 草地表土粒度特征

结合锡林河流域风水侵蚀情况,对锡林河流域围封天然草地、放牧草地、封育种植草地表层(0~5 cm)土壤粒度特征及其与风蚀、水蚀关系进行研究,结果表明:封育种植草地较放牧和天然草地在降低土壤风蚀和水蚀方面均起到了较明显的作用;锡林河流域草地表层土壤粒度组成以砂粒为主,其所占比例为75%~82%,放牧草地较天然草地及封育种植草地土壤粒度粗化明显,封育种植草地中蒙古冰草+草木樨草地土壤颗粒分选性较差,其余草地土壤颗粒分选性均为中等;研究区内粒径在160μm左右土壤颗粒为易受侵蚀土壤颗粒;研究区土壤粒度组成特征与风蚀、水蚀均有明显相关性,尤其与近地面20 cm风速和径流产流总量联系最为密切。     

延安地区降雨引发黄土泥流的试验研究

在野外模拟降雨条件下,研究了黄土粒度分布和微结构在降雨前后的变化及其对泥流启动的影响.结果表明,采自径流沉积物的降雨后土样中的细黏粒、粗黏粒体积含量分别相对增加了22％和18％,而粗粉粒、微砂体积含量分别相对减少了7.6％和3.3％.坡面残余土的粒度“粗化”,降雨后土骨架连接松散,这些由降雨引起的黄土的粒度和微结构变化说明降雨后黄土的抗剪强度和抗压能力将降低,导致泥流启动的可能性增加.随着降雨入渗,当沿坡面的黄土重力分力与抗剪强度间的平衡被打破,黄土开始滑移并发展成泥流.有效防止坡面土粒度“粗化”是遏制水土流失的关键.     

东柳沟流域表土粒度分布特征及可风蚀性研究

区域表土粒度分布特征可反映该区环境特征,研究风水复合侵蚀区小流域内部表土粒度分布特征,可为探究风水两相侵蚀作用机理提供一定的理论依据。通过野外表土空间采样和室内测定,对地处风水复合侵蚀区的东柳沟流域的表土粒度分布特征及其可风蚀性进行研究,结果表明:东柳沟流域各种土地利用类型的表土粒径主要为细砂粒(50~250μm),体积分数为56.59%~86.65%,属于风沙土。流域不同土地利用类型表土粒度性质存在显著差异,草地、农地、灌木地的平均粒径(Mz)分别为77.60,81.66,87.85μm,颗粒级配较细,而沙地、河道的Mz分别为126.36,151.80μm,颗粒级配较粗;流域表土粒径大部分表现出正偏和窄峰,颗粒分布较集中。从流域上游到中游,表土粒度表现出明显的粗化现象,具体表现为:除河道外,上游各土地利用类型表土的Mz均显著小于中下游(P0.05)。而在流域中游,除草地、河道之外,其他土地利用类型的Mz与沙地之间没有显著性差异。对流域表土的可风蚀性颗粒分析结果表明,自上游到中游的各土地利用类型的易风蚀颗粒含量显著增加,草地、农地、灌木、河道分别增加了44.4%,54.23%,48.84%,33.76%。结论表明,流域中游是表土粒度分布最复杂、风蚀作用最强烈的区域,同时也是风蚀与水蚀叠加作用最为频繁的区域。     

中国5种典型土壤的侵蚀泥沙粒径分布特征

通过天然降雨试验,研究我国5种典型土壤的侵蚀泥沙团粒和单粒粒径分布以及泥沙各级团粒的机械组成特征。2013—2014年汛期(6—9月),监测红壤、紫色土、黄绵土、褐土和黑土径流小区的降雨产流事件,收集侵蚀泥沙样品,利用湿筛法和吸管法测定其团粒和单粒粒径分布;同时,筛选出泥沙各级团粒样品,进一步测定其单粒粒径组成。结果表明:(1)侵蚀泥沙粒径分布是土壤质地和降雨强度综合作用的结果,团粒粒径分布更适合作为表征泥沙输移的指标;(2)5种土壤的侵蚀泥沙皆表现出粉团(0.002~0.05mm)和黏团(0.002mm)的明显富集;(3)在泥沙单粒粒径分布方面,除红壤的粉粒(0.002~0.05mm)和黏粒(0.002mm)有轻微富集外,其余4种土壤的各级单粒均无明显富集;(4)红壤侵蚀泥沙粉团(0.002~0.05mm)中的黏粒含量最多,其余4种土壤侵蚀泥沙机械组成和各级团粒的机械组成均与原土接近。     

Spatial variability of water retention parameters and saturated hydraulic conductivity in a calcareous Inceptisols (Khuzestan province of Iran) under sugarcane cropping

The objective of this study was to quantify inherent spatial variability and spatial cross-correlation of the van Genuchten retention parameters and saturated hydraulic conductivity (K_s) of surface and subsurface layers in a calcareous Inceptisols (Khuzestan province, Iran) under sugarcane cropping. Measurements were performed on 100-cm³ undisturbed soil cores collected at 94 locations along a 30-m-long transect with horizontal sampling distance intervals of 0.3 and 1 m at soil depths of 0–40 and 40–80 cm, respectively. Spatial variability was investigated using conventional statistics and geostatistical techniques. Coefficient of variation (CV) varied from 8.2% (for shape parameter, n at 40–80 cm depth) to 256.7% (for K_s at 0–40 cm depth). The n parameter and saturated water content, θ_s, showed a small-scale spatial heterogeneity with a maximum CV of 11.3% for the first depth and 9.2% for the second depth. Most of the hydraulic parameters at both depths showed a spatial structure and convex experimental semivariograms with dominant spherical models with the influence range of 3.2–41 m. In most cases, the extent of spatial correlation scales of cross-semivariograms for pairs of cross-correlated hydraulic variables was found to be different with reference to those relating to the direct semivariograms of correlated variables.     

植物根系对土壤水力参数影响的定量研究综述

植物根系是土壤结构以及土壤水力参数变化的重要影响要素。目前不仅缺乏定量描述“根-孔隙-土壤水力参数”相互作用的研究方法,在更大尺度上根系作用的客观表达也尚不明确,由此导致降雨入渗、径流和蒸发等流域水文过程的精细刻画与模拟预测具有很大的不确定性。基于文献检索,本文对国内外相关研究进行了回顾与梳理,量化了植物根系对土壤水力参数的改变和影响,并提出其与植被、土壤类型的响应方式,总结了植物根系动态性生长下的土壤水力参数定量表述及其预测模型进展。同时分析了在定量研究根-土复合系统中存在的问题及未来研究的发展方向,指出目前根系影响土壤水力参数的研究主要集中在小尺度控制实验方面,忽略了大尺度下土壤空间异质性及外部环境因素的干扰,强调大尺度根系作用和根系参数纳入土壤结构的重要性和实际意义,进一步与水文模型的深度耦合逐渐成为未来研究的热点。     

不同前处理条件对动态光散射检测酪蛋白胶束粒径的影响

为了准确评价乳的稳定性和加工性能,探讨不同前处理条件对动态光散射检测酪蛋白胶束粒径的影响,研究了稀释液的种类(超纯水、钙咪唑缓冲液、模拟牛乳超滤液和牛乳超滤液)、稀释液温(4和25℃)和稀释液的放置时间(0~48 h)对脱脂乳中酪蛋白胶束粒径的动态光散射测试结果的影响,并将酪蛋白胶束粒径的动态光散射测试结果与冷冻透射电镜图像中测得的真实结果进行比较。研究发现以超纯水和钙咪唑缓冲液作为脱脂乳稀释液时,部分胶束发生解离,影响测试结果;采用牛乳超滤液及模拟牛乳超滤液作为稀释液时,胶束的微环境没有改变,反映了胶束的真实粒径及分布;放置24 h后,牛乳超滤液及模拟牛乳超滤液将产生颗粒;温度对测试有显著的影响(P0.05):4℃的样品用25℃的稀释液进行稀释后,动态光散射的计数率和粒径分别增大了16.6%和11.4%;25℃的样品用4℃的稀释液进行稀释后,计数率和粒径分别降低了16.1%和9.8%。结果表明酪蛋白胶束粒径的测试前处理较适宜的条件为:在与样品的温度相同条件下,以配置好后24 h内的模拟牛乳超滤液或牛乳超滤液(10 k Da超滤膜)作为脱脂乳的稀释液进行稀释。通过与冷冻电镜条件下测得的酪蛋白胶束粒径的真值比较,发现该前处理条件下酪蛋白胶束粒径的动态光散射测试结果的相对误差为-5.7%~1.8%,表明该样品前处理方法可用于动态光散射方法快速检测酪蛋白胶束粒径。研究结果为快速、准确地获取酪蛋白胶束的粒径信息,进而准确分析乳的稳定性及加工性能提供参考。     

淮南矿区煤矸石风化物特性及有机碳分布特征

以淮南矿区潘一矿煤矸石山为研究对象,通过对煤矸石风化物的理化特性、电镜扫描(SEM)、能谱(EDS)和总有机碳(TOC)含量分析,初步研究了煤矸石风化物有机碳分布和释放规律,以及煤矸石山堆积淋溶作用对周边土壤溶解性有机碳(DOC)含量的影响。结果表明,从山顶、山腰到山脚煤矸石风化物中的总有机碳(TOC)含量依次减小,随着采样深度的增加总有机碳(TOC)含量逐渐变大。煤矸石风化物中总有机碳含量与煤矸石风化物粒径大小呈正相关,与煤矸石风化物的风化程度成负相关。不同粒径煤矸石风化物淋滤液中溶解性有机碳(DOC)的含量随着淋溶时间增大而减小,在96h淋滤液中溶解性有机碳含量趋于稳定,且值较为接近。距离山脚2~100m内,随着采样距离的增加土壤中溶解性有机碳含量(DOC)呈减少趋势。在距离煤矸石山80~100m处土壤溶解性有机碳含量接近正常农田土壤含量。