土壤质地和水分对水稻土有机碳矿化的影响

通过¹⁴C示踪技术模拟实验（25℃下）研究砂壤土、壤黏土、粉黏土3种质地的水稻土有机碳矿化对水分变化的响应.砂壤土和壤黏土中水稻秸秆（¹⁴C标记）的矿化率在75%田间持水量（WHC）达到最大值,160 d分别约为53%和58%,粉黏土在45%～105% WHC范围内的矿化率处于缓慢升高趋势（41.8%～49.0%）;3种土壤原有有机碳的矿化率都在75% WHC最高,砂壤土为5.8%,壤黏土为8.0%,粉黏土为4.8%,但超过此含水量后,其矿化率显著下降.3种质地水稻土的添加和原有有机碳的矿化率与土壤含水量均呈二次曲线关系（p<0.01）.本研究进一步澄清了淹水对水稻土有机碳矿化的抑制作用.     

轻质土壤水分特征曲线估计的简便方法

以黄淮海平原封丘地区的潮土和风沙土为研究对象,根据大量的土壤基本物理性质和土壤持水数据,利用多元逐步回归分析方法,建立了轻质土壤在不同基质势下土壤含水量(θ)的传递函数模型,并进行了模型验证。结果表明,利用轻质土壤的基本物理性质估计其水分特征曲线是一种简便可行的方法,并且,在回归方程中,增加-30kPa含水量项可提高-30kPa以上土壤含水量的估计精度;增加-1500kPa含水量项可以明显提高-100kPa至-1500kPa间土壤含水量的估计精度。     

不同沙土配比根系层土壤的持水特性研究

因地制宜地配置不同沙土比例的根系层是运动场草坪场地建造中最为关键的技术之一.试验将沙土配比设为11个处理,即沙/(沙 土)从0～100kg100kg-1,每10kg100k-1为一个梯度,并采用压力膜法研究了不同沙土配比土壤的持水特性.结果表明,公式θ=AS-B能较好地拟合不同沙土配比土壤的水分曲线,所得方程均达到了极显著(0.001)水平;随含沙量增加,土壤脱湿曲线逐渐下移.表明同一土壤吸力条件下,土壤含水量随含沙量增加逐渐降低;根据土壤比水容量出现10-2级的先后顺序,11个配比土壤的供水能力可归结为三类.水分有效性受配比土壤的颗粒组成影响呈现出不同的变化规律,且与颗粒粒级的相关性显著.     

玉米植株水分动态及其影响因子的研究(英)

本研究供试品种为先锋783,总叶数为19片,试验地为砂壤土,在全自动防雨棚下进行。通过调控喷水量,使正常供水的对照区土壤含水量接近田间持水量,干旱处理区于第14片叶伸出时停止供水18d。采用改良热平衡法连续监测玉米植株茎中汁液流速,直接确定整株蒸腾速率和冠层日蒸腾量。结果表明,当土壤含水量接近田间持水量时,植株蒸腾速率主要受制于太阳辐射等气象因子,并与蒸散势呈同步平行变化;当土壤含水量减少到正常水分含量的75％时,蒸腾速率迅速下降,不再反映气象因子的影响。与同步测定的叶片气孔传导率、叶卷曲指数及植株生长速率相比较,整株日蒸腾率能更准确地反映植株与土壤水分的关系。     

定西遥感试验场土壤光谱特征分析

对分布于甘肃省东部的黑壤土、灰褐土、黄绵土、新积土4个土类的7个土属进行电磁波谱测试。在0.4～1.1μm波段内,以土种为单位共测试21条裸土光谱曲线。从形态上可区分为缓斜型和陡坎型。在0.4～0.65μm波段内,各土壤光谱反射率值多相互交错分布,但在0.65～1.1μm波段内,陡坎型类土壤的光谱反射率值多高于缓斜型。土壤表层质地差异大时,将影响电磁波辐射能量的变化,当土壤表层水分含量小于饱和含水量时,在0.55～0.95μm波段内,土壤水分含量越高,其光谱反射率值越低。经各波段与反射率之间的相关分析说明,缓斜型土壤光谱曲线以一元一次回归曲线拟合程度高,而陡坎型土壤则以一元二次回归曲线拟合更为理想。该结果为在遥感图像中提取土壤线信息,提供了可参考的数据。     

高精度蒸发自动观测仪设计与实现

蒸发量是气象观测领域重要的气象要素之一。为实现蒸发数据的自动观测，使用单片机设计了一种新型高精度蒸发自动观测仪。蒸发自动观测仪主要采用称重式原理对蒸发数据进行探测，通过蒸发皿中水的重量计算出水的高度，根据水高度的变化计算出不同时刻的蒸发量。为保证蒸发自动观测仪观测数据的准确性和稳定性，添加数据优化处理算法，针对蒸发传感器的日常使用环境，添加对应的结构防护措施和软件规避措施。户外安装对比试验结果表明，蒸发自动观测仪计算数据与人工观测数据基本一致，满足蒸发自动观测仪测量精度高、环境适应性强、具有实时性、可自动观测数据的设计要求。该观测仪为蒸发数据在气候监测、环境监测、生态监测、水利监测、农业生产和遥感验证等领域提供了支撑和保障。     

土壤干湿收缩特征研究进展

土壤收缩特征是土壤在干燥、湿润交替变化过程中所表现出的土壤容积随含水量改变的关系。本文就土壤容积变化表示方法、土壤收缩特征曲线模型、膨胀土水分运动等方面进行总结和归纳,以便为优先流运动和土壤胀缩运动提供重要的参考价值。     

植被叶片含水量反演的精度及敏感性

针对利用多源遥感数据监测旱情变化需要研究波段宽差异对指数的影响,而目前缺乏相关对比研究这一问题,该文基于叶片辐射传输模型,选用已广泛应用的光谱指数(包括植被指数与植被水分指数),通过对比研究筛选出反演精度高、对叶片含水量变化敏感、受波段宽变化影响小(适合应用于多源遥感数据)的指数。结果显示,植被指数与植被水分指数反演叶片含水量精度均较高(确定系数:0.983,0.917)。但植被水分指数对叶片含水量变化敏感而对波段宽的变化不敏感,植被指数对叶片含水量变化不敏感且受波段宽变化的影响大。因此,在利用多源传感器数据估算叶片含水量时应选用植被水分指数。在所选植被水分指数中,对叶片含水量变化最敏感同时对波段宽的变化最不敏感指数为归一化差异红外指数(Normalized Difference Infrared Index,NDII)与全球植被湿度指数(Global Vegetation Water Moisture Index,GVMI)。     

基于信号波形幅度检测放大技术的电容式土壤水分传感器研究

土壤水分量测对于农田系统的评估和选择、水资源的合理利用是十分重要的。本文根据土壤水分与土壤相对介电常数的关系,基于信号波形幅度检测放大技术设计了一种电容式土壤水分传感器。在标准溶液样品、粘壤土、砂壤土、粘土土样中对本文提出的传感器进行测试。实验结果显示,传感器输出电压与被测介质含水量有良好的线性关系（R2=0.81~0.99）,传感器灵敏度受土质影响明显,实际应用中时需要根据土质进行校准,传感器功耗低,在2.5V供电电压下功耗低于8mW。本文设计的传感器可推广至精准农业系统应用中。     

基于高频电容法的耕地土壤水分检测研究

利用土壤的介电特性对土壤的体积含水量进行测量.采用高频电容法作为测量方法,分别对红壤土、潮土、水稻土3种耕地土壤的含水量进行了测量.首先进行测量原理的分析,根据土壤测试极板的等效高频电气模型与固定电感相串联求得测量极板的等效电容值与串联谐振频率的关系.然后经过计算与电路仿真,绘出谐振频率与土壤体积含水量的理论关系曲线.最后通过实验对3种耕地土壤的实际含水量进行了测量,得到了实际测量与理论值的对比图.经过分析测量结果,证明实际测量结果符合理论推算,具有实际应用的价值.     

土壤紧实程度对其某些相关理化性状和土壤酶活性的影响

利用外力夯实、向土壤中加入蛭石等方法造成土壤容重不同,以研究土壤紧实程度对其理化性状的影响。结果表明,紧实土壤水分的散失较快,晴天地温高,且变化幅度大,阴天和夜间紧实土壤地温低,变化幅度小。紧实土壤可降低植株对土壤养分的吸收,致使土壤余留的有效态养分较多。土壤的转化酶、脲酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶、磷酸酶活性的变化也受土壤紧实度的影响。总之,土壤疏松有助于保水、蓄热和提高多种土壤酶活性。     

北疆盐碱地采用生物措施后的土壤盐分变化

本文是地下水位3~5m、壤土质地条件下盐碱地长期生物改良田间试验的结果,结果表明:种植耐盐冬小麦套播草木樨是最好的脱盐方式,经过1年, 1m土层平均盐分由1 989%降到0 282%,脱盐率达85 82%;种植耐盐牧草套播草木樨、苜蓿是比较好的脱盐方式:经过3年, 1m土层平均盐分由1 34%降到0 524%,脱盐率60 90%;密植枸杞4年后, 1m土层平均盐分由2 363%降到0 800%,脱盐率为66 14%,适应于盐分特别高的土壤改良;施有机肥种植作物(植物)灌溉,是完善的改良盐碱地方法,一方面,在灌溉水作用下盐分被淋溶,另一方面在有机肥作用下,降低了0 ~40cm土层残余HCO-比例。15年盐碱地改良与利用证明:脱盐后的土地利用时,需考虑深根与浅根、多根与少根作物的适配轮作,以免导致土壤上层盐分回升;未施有机肥的高度脱盐,可能引起土壤上层碱化,即残余HCO-比例很大。     

覆盖免耕土壤棵间蒸发的研究

本文以翻耕、铁茬等常规耕作为对照,采用Micro-1ysimeter对覆盖免耕夏玉米田的土壤棵间蒸发进行了较为系统地研究。同翻耕、铁茬等相比,免耕有效地减少土壤棵间蒸发,免耕土壤日蒸发量最低,铁茬其次,翻耕最高;从阶段土壤棵间蒸发量变化看,翻耕的蒸发量较高,前期与免耕和铁茬差异较大,后期差异减小,免耕最低;从蒸发占蒸散的比例看,翻耕蒸发比例高,免耕比例最低。免耕可以有效地减少土壤蒸发量,增加作物蒸腾耗水。     

土壤蒸发及水热传输研究综述

土壤蒸发与水热传输是地表能量与水分平衡的重要组成部分。本文综述了几十年来土壤蒸发、水热传输以及土壤水力、热力特性基本理论及发展过程,并提出了今后进一步研究的方向。     

A technique for the calculation of evaporation from the soil surface based on moisture profiles

The problem of calculating the evaporation from the soil surface is formulated as an optimal control problem. The controlled process of the vertical water transfer in soil is described by a onedimensional nonlinear second-order parabolic partial differential equation. The objective function is the squared Euclidean distance between the calculated values of the soil moisture at various depths and certain prescribed values. To improve the efficiency of finding a numerical solution, the sensitivity of the soil moisture at various depths to the variations of evaporation is estimated by means of fast automatic differentiation. The analysis of these estimates made it possible to determine an effective thin subsurface soil layer in which the moisture is most sensitive to the variations of evaporation; it is in this soil layer where the objective function should be calculated.     

秸秆深层覆盖对土壤水盐运移及小麦生长的影响

通过对秸秆不同覆盖方式的土柱模拟实验研究表明,秸秆深层覆盖在土壤中形成了一个毛细管障碍层,破坏了土壤毛细管的连续性,明显降低深层土壤水分蒸发,减少了深层土壤盐分向表层的运移;秸秆表层覆盖使土表与空气的接触面变小,利于土壤保水。深层秸秆结合表层秸秆覆盖对土壤的保水效果最好,而且抑制盐分的土壤表聚,减轻土壤盐分对作物生长的胁迫,降低土壤耕层的返盐,保证了作物正常生长。     

A model for simulating the performance and irrigation of green stormwater facilities at residential scales in semiarid and Mediterranean regions

Impervious areas change hydrological processes, reducing infiltration and evapotranspiration, and increasing direct runoff. Stormwater practices using green infrastructure are implemented locally to control runoff and preserve the hydrological cycle. Applying these techniques in semiarid and Mediterranean regions requires accounting for aspects related to the maintenance of green areas. This study develops the Integrated Hydrological Model at Residential Scale, a continuous model for representing the performance and irrigation of green stormwater facilities at residential scales. Among other relevant process, the model simulates evaporation from bare soil and redistribution between soil layers. Different components of the model were tested using laboratory and numerical experiments, and then an application to a case study and a sensitivity analysis were carried out. The model identifies significant differences in the performance of a rain garden with different vegetation, climate and irrigation practices and provides good insight for the maintenance needs of green infrastructure for runoff control.     

基于高光谱的土壤重金属铜的反演研究

为探讨高光谱遥感反演红壤重金属铜含量的可行性,研究采集了34个红壤性土壤样品,通过对350~2 500 nm波段范围光谱曲线进行测试和分析,建立了不同的土壤光谱变量与重金属铜含量多元回归关系模型,分析了土壤重金属铜与土壤化学组分以及土壤特征光谱的关系。结果表明,土壤重金属铜含量与土壤全铁和镁含量显著相关,而与土壤有机质的相关性不显著,表明红壤性土壤粘土矿物对土壤铜含量影响较大;与重金属铜含量相关性较好的波段在830 nm、1 000 nm和2 250 nm附近,且一阶微分模型精度(79%)高于反射率模型(66.26%)和倒数对数模型(67%)的精度。因此,一阶微分高光谱反演模型具有较好的快速估算土壤中重金属铜含量的潜力。