塑料薄膜覆盖时土壤内水热传输模拟

建立了一个包括土壤层,塑膜覆盖物,植物冠层和大气边界怪的系统,系统中的各层进行了能量平衡计算,并根据Ｐｈｉｌｉｐ和Ｄｅ Ｖｒｉｅｓ提出的土壤水热运移耦合方程,开发了预测塑膜覆盖下土壤水热运移的一维模型。采用该模型进行了十天的模拟计算,模拟结果与实测的土壤温度及负压剖面吻合较好。     

蒸渗器厚壁对土壤热状况的影响及对策

在测定蒸渗器厚壁对土壤热状况影响的基础上，对观测结果进行分析，并建立了数学模型，提出了避免和减少蒸渗器厚壁对土壤热状况影响的对策。     

不同覆盖方式对土壤水肥热状况以及玉米产量影响

【目的】阐明不同覆盖方式对调节土壤水肥热状况以及增加玉米产量的影响。【方法】设置地膜覆盖、玉米秸秆覆盖和不覆盖3种方式,研究了不同覆盖方式对土壤含水率、土壤养分、土壤温度与玉米产量的影响。【结果】在玉米的生长前、中期,秸秆覆盖与地膜覆盖处理的保墒效果均优于不覆盖处理,其中0~60 cm土层土壤含水率差异明显;玉米进入成熟期后,秸秆覆盖处理0~60 cm土层含水率显著高于地膜覆盖和不覆盖处理,平均高8.23%和22.41%。秸秆覆盖能够促进浅层土壤养分量的提高,相较于不覆盖,秸秆覆盖的速效钾与有效磷量分别增加了15.11%、85.13%;相比地膜覆盖和不覆盖,生长前期秸秆覆盖温度更高,生长期和成熟期秸秆覆盖温度更低。地膜覆盖、秸秆覆盖的玉米产量分别比不覆盖高24.02%、24.90%,差异显著(P<0.05)。【结论】玉米秸秆覆盖能够提高土壤养分与水分,调节土壤温度,增加玉米产量。     

旱作覆盖集雨条件下梨树生长对土壤水热的响应研究

研究旱作条件下不同覆盖处理对梨园土壤水热状况的影响,揭示幼龄玉露香梨树生长状况对土壤水热的响应,为果园覆盖栽培技术提供理论依据。试验共设置4个覆盖处理:全年地布覆盖(T1)、4-9月地布覆盖(T2)、10-翌年3月地布覆盖(T3)、全年秸秆覆盖(T4),并与对照组无覆盖(CK)进行对比。结果表明:不同覆盖处理对梨园土壤水分和土壤温度的影响不同,对梨树生长状况的影响也不同,并且各处理的新梢和树干直径累计生长均可用Logistic作物生长模型极好的拟合。其中秸秆覆盖处理能够使土壤体积含水率始终保持较高水平,具有较好的保温隔热作用,相比其他处理可明显促进梨树的生长发育,增加梨树的新梢累计增长量和树干直径累计增长量;与对照组无覆盖处理,覆盖能够明显改善土壤水热状况,促进梨树的生长发育。     

天山北坡融雪期林地、草地、裸地积雪特性及其影响因素分析

[目的]对比分析天山北坡不同下垫面融雪期积雪特性(积雪深度、积雪密度、液态含水率、雪层温度)及其影响因素.[方法]通过对融雪期林地、草地、裸地积雪特性、气象因子(气温、太阳辐射、空气相对湿度)和土壤因子(土壤含水率、土壤温度)等数据进行实时监测,利用Pearson相关分析方法对比分析气象因子、土壤因子与3种下垫面积雪特...     

不同秸秆覆盖量对冬小麦生理及土壤温、湿状况的影响

在干旱条件下,采用小区试验,研究了农田不同秸秆覆盖量对冬小麦土壤含水率、土壤温度的影响,比较了冬小麦生理及产量状况。试验设4个处理,秸秆覆盖量分别为0(CK)、0.3(F0.3)、0.6(F0.6)和0.9(F0.9)kg/m2。试验结果表明:在小麦全生育期内秸秆覆盖可有效地保持土壤水分;在小麦返青后F0.6保持了较高的土壤温度,有利于小麦的拔节;实际产量F0.6最高,单方水产量以F0.6最高,F0.9次之,认为在此试验条件下适宜的秸秆覆盖量为0.6 kg/m2。     

东风渠灌区土壤水热环境及气象影响因子的响应研究

土壤水热环境对作物生长有着重要影响,为了确定东风渠灌区土壤水热变化特征及其气象影响因子,对灌区土壤温度和水分数据进行了为期一年的观测,利用变异系数Cv和Pearson相关法对灌区土壤水热数据进行了处理分析,结果表明：(1)土壤温度在夏季偏高,各层土壤温度表现为：表层土壤>深层土壤;冬季偏低,各层土壤温度表现为：表层土壤<深层土壤;在雨季时,土壤水分波动较大,值相对较高,一定程度上反映了各层土壤持水能力的高低：40 cm>20cm>60 cm>10 cm;(2)晴天土壤温度波动一般大于雨天,而雨天发生有效降水时,其土壤水分波动大于晴天;(3)非雨天,空气温度与土壤温度（正相关）、土壤水分（负相关）相关性最好;雨天,土壤温度与相对湿度相关性最好（正相关）,雨天土壤水分与空气温度相关性最好（正相关）,气象因子对土壤水热的影响随土壤深度增加,逐渐递减。研究成果对于完善灌区土壤水热变化理论,对灌区农业生产活动中土壤水热管理具有重要意义。     

秸秆覆盖中原料切碎/粉碎对土壤水热的影响

果园秸秆覆盖是西北旱区果业提质增效的有效途径,但人工作业的低效性制约了该技术的发展。本研究旨在探明秸秆原料切碎/粉碎加工对覆盖土壤水分和温度的影响,为秸秆机械化覆盖技术开发提供理论依据。本文以切碎加工的小麦(CW)、玉米(CC)、大豆秸秆(CS)和粉碎加工的小麦(SW)、玉米(SC)、大豆秸秆(SS)为覆盖基质,以无覆盖处理(CK)为对照,在室外容器中模拟研究秸秆—薄土分层覆盖在果园土壤保墒、保温、抑制杂草方面的效果。结果表明:试验期内,各覆盖处理的底层土壤含水率均高于CK,切碎、粉碎秸秆覆盖的土壤含水率分别高于CK 3.16%和2.35%。小麦、玉米秸秆切碎覆盖的土壤保墒效果优于粉碎覆盖,而大豆秸秆相反。各覆盖处理均有效地减小底层土壤全天的温度波动,即在早、晚提高土壤温度,而午间则降低土壤温度。小麦、玉米秸秆粉碎覆盖的土壤保温效果略优于切碎覆盖,而大豆秸秆相反。从3种秸秆的土壤保温效果综合评价,切碎、粉碎加工方式对其影响不明显。各覆盖处理均有明显地隔离上、下层土壤水分交换的效果,能起到抑制杂草的作用。CW、CC和CS处理的表土层和底土层土壤含水率差值分别为9.50%、9.05%和9.18%,而对应的SW、SC和SS处理差值分别为8.1 3%、8.2 8%和9.4 7%。综合分析秸秆切碎、粉碎加工对分层覆盖土壤水热的影响,认为果园秸秆分层机械化覆盖中,秸秆加工应优先采用切碎方式。     

秋耕覆盖对土壤水热肥与马铃薯生长的影响分析

为探明秋耕覆盖措施下农田土壤水热肥特性对旱作马铃薯生长及产量的影响,于2013—2016年在宁南旱区秋作物收获后,通过设置不同耕作覆盖措施,研究马铃薯生育期0~200cm层土壤贮水量、0~25cm耕层土壤温度和0~40cm层土壤养分含量的动态变化,以及对马铃薯生长和产量的影响。结果表明,耕作方式、覆盖措施及二者交互作用可显著影响马铃薯播种期土壤贮水量,免耕秸秆覆盖、深松秸秆覆盖处理保水效果最佳,平均土壤贮水量较翻耕不覆盖处理分别提高14.4%和14.7%;耕作方式、覆盖措施及二者交互作用对马铃薯关键生育期土壤贮水量影响显著,深松秸秆覆盖处理改善土壤水分效果最佳,平均土壤贮水量较翻耕不覆盖处理提高20.7%。在马铃薯播种期,耕作方式、覆盖措施及二者交互作用对耕层土壤温度影响显著,但随着生育期的推进其影响程度减小;同一耕作方式下的平均耕层土壤温度,地膜覆盖处理较不覆盖处理显著提高3.6℃,而秸秆覆盖处理显著降低1.4℃。经过3年秋耕覆盖后,耕作与覆盖交互作用对0~40cm层土壤养分各指标影响均呈极显著水平,在所有处理组合中,免耕秸秆覆盖、深松秸秆覆盖处理的土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量较高,而翻耕不覆盖处理最低。同一耕作方式下,地膜覆盖的保温效应对马铃薯生育前期生长有促进作用,但后期高温不利于马铃薯生殖生长;秸秆覆盖在整个生育期具有稳温和降温效应,有利于马铃薯中后期生长。所有处理组合中,深松秸秆覆盖、免耕秸秆覆盖处理下马铃薯总产量和净收益较高,分别较翻耕不覆盖显著增产49.4%和38.3%,净收益分别提高129.1%和103.3%;深松地膜覆盖、深松秸秆覆盖处理对提高商品薯率效果较好,分别较翻耕不覆盖处理显著提高18.4%和16.2%。从经济与环境效益角度考虑,免耕、深松结合秸秆覆盖措施可调控农田土壤水、热及养分环境,实现马铃薯增产增效,在宁南半干旱区马铃薯生产中具有应用推广价值。     

冬季田间水热状况的数值模拟

根据土壤冻结过程中水热迁移的基本方程，推导了土壤水热耦合方程，改进了冻结条件下土壤水热迁移问题的求解方法。用该模型模拟了室内土柱冻结试验，模拟结果与试验结果吻合较好，同时计算速度较快。根据地表能量平衡原理、微气象学理论，建立了冻结条件下土壤蒸发模型，将其作为土壤水热迁移的上边界条件，模拟了北京永乐店试验站冬小麦试区１９９５～１９９６年越冬期（１９９５．１２．０１～１９９６．０２．２９共３个月）土壤的冻融过程，模拟结果与实测值基本符合。在模拟过程中，采用有限差分法求解土壤水热运动方程，水、热方程的上边界分别为第二、三类边界。根据模拟结果，分析了越冬期土壤水热状况的变化规律     

柑橘园区红壤水分特征及其对环境气象因子的响应

借助气象自动观测站、土壤水分监测仪等,对柑橘园区2003~2004年内大气总辐射、大气反辐射、大气净辐射、紫外辐射、光合有效辐射、红壤热通量、2 m高度的风速2、m高度的空气温度、2 m高度的空气相对湿度、降水量和日蒸散量等气象环境因子和30 cm土层红壤含水量连续监测分析,发现园区红壤含水量呈现明显的季节性变化,即冬春季高而夏秋季低。红壤水分与气象环境因子中的大气净辐射、紫外辐射、红壤热通量、降水量、2 m高风速和2 m高空气相对温度等达到显著相关。     

岩溶山区土壤水的地球化学特征及其与土壤环境的关系

对2015年所采集的0~20 cm、20~40 cm土壤水样品和对应的土壤样品进行了测试分析,运用灰度关联和典范对应分析的方法研究了岩溶峰丛山区土壤水的地球化学特征及其与土壤环境条件的关系。结果表明:岩溶峰丛山区土壤水地球化学性质及其对应的土壤环境指标均存在不同程度的空间异质性,其中土壤水和土壤中的p H值变异系数在2.48%~10.44%,变异最小;除了镁离子和氯离子,土壤水的其他地球化学指标的变异系数均表现为0~20 cm大于20~40 cm,20~40 cm土壤水地球化学性质更为稳定。土壤水的HCO-3、Ca2+、SO2-4浓度是影响土壤水地球化学特征的主要因子,且HCO-3起到主导作用。典范对应分析结果显示,不同的土壤水地球化学性质与土壤环境因子关联性差异明显,影响土壤水地球化学特征的主要土壤环境因子中的全钾含量、交换性镁含量、有效锌含量、0.2~2.0 mm粒径和0.002~0.020 mm粒径的土壤颗粒等因子对土壤水中的Mg2+浓度、HCO-3浓度、p H值影响较大,有效铜含量、胡敏酸含量、胡敏素含量主要影响土壤水中Na+浓度、K+浓度,而速效钾含量、土壤含水率、小于0.002 mm粒径机械组成等土壤因子则主要是通过Na+浓度、K+浓度、Cl-浓度、SO2-4浓度等指标影响土壤水的地球化学特征。     

流域尺度土壤导气率空间分布特征与影响因素分析

采用地理信息系统和地统计学相结合的方法,以泾惠渠灌区麦田土壤导气率空间分布特征为基础进行相关研究。结果表明:地统计学方法较好地模拟了土壤导气率空间变异特征,反映出该地区土壤气体动力学参数具有较强的空间变异特征;容重、饱和含水率、饱和度与土壤导气率的空间自相关(C/(C0+C))均在0.9以上,说明由自相关部分引起的空间异质性占总空间异质性的程度较大;推荐土壤导气率的采样间距参考值大约为7.5 km;土壤导气率与容重的Pearson相关系数绝对值为0.595,两者显著相关;土壤导气率与饱和度的Pearson相关系数绝对值达0.959,两者高度相关;交互相关关系说明容重、饱和度是影响土壤导气率的主成因素,在95%的置信水平上,容重、饱和度对土壤导气率的影响范围均为-20~20 km。     

不同灌水下限设施番茄土壤CO2排放特征及其影响因素研究

【目的】探讨不同灌水下限设施土壤CO2排放特征及其影响因素,为调控设施土壤水分和碳排放提供理论依据。【方法】在番茄生育期内采用LI-8100A土壤碳通量自动测定仪观测不同灌水下限[20 kPa(D20)、30 kPa(D30)、40 kPa(D40)]下的土壤CO2排放速率,并分析其影响因素。【结果】在番茄生育期内,不同灌水下限设施土壤CO2排放速率变化趋势基本一致,D20处理最高,平均速率为2.759μmol/(m2·s),其次是D30处理,为2.601μmol/(m2·s),D40处理最低,为2.559μmol/(m2·s)。在土壤CO2累积排放量方面,D20处理显著高于其他2个处理,而D30和D40处理之间无显著差异。就单因素模型而言,不同灌水下限处理的土壤CO2排放速率与15 cm土壤温度呈指数回归关系,且均达显著水平(P<0.05);不同灌水下限处理的土壤CO2排放速率与15 cm土壤含水率均呈显著二次回归关系(P<0.05);与单因素模型相比,土壤温度和土壤含水率的双因素复合模型(68.5%~83.8%)可以更好地解释土壤CO2排放的变化。土壤温度敏感系数Q10值在1.442~1.498之间,其中D20处理最敏感,D40处理最不敏感。相关分析结果表明,土壤CO2累积排放量与0~20 cm土层土壤有机质量、pH值、全氮量、速效磷量、速效钾量、碱解氮量和微生物量碳呈显著相关关系。采用PCA分析提取出的2个主成分累积贡献率为85.79%。【结论】灌水下限影响设施土壤CO2的排放,其中D20处理促进了设施土壤CO2的排放。     

春玉米灌浆成熟期土壤呼吸动态变化及其影响因素

以北京郊区春玉米为研究对象,采用LI-8150土壤CO2通量连续测定系统研究玉米灌浆—成熟期的土壤呼吸速率。研究表明,土壤呼吸速率在晴天呈变化幅度较大的单峰型曲线,最大值4.43μmol m2/s;阴天呈变化幅度较平缓的单峰型曲线,最大值2.90μmol m2/s;雨天土壤呼吸速率为震荡曲线,最大值2.48μmol m2/s,最小值0.41μmol m2/s。土壤呼吸速率的日际变化规律为连续的"单峰型"曲线。土壤呼吸速率与土壤温度呈指数关系,与土壤含水率呈幂函数关系,土壤温度和含水率综合因素与土壤呼吸速率函数为指数形式,相关性较显著。