北方农牧交错带表层土壤孔隙度特征及其影响因素

本研究以张家口地区为研究区,分析农牧交错带土壤表土孔隙度特征及其影响因素。结果表明:土壤表土具有良好孔隙特征,土壤总孔隙度为42.6%,毛管孔隙度为24.6%,非毛管孔隙度为18.0%,毛管孔隙度占总孔隙度比重为56.8%,非毛管孔隙度比重为43.2%;土壤总孔隙度在不同地貌单元差异显著,表现为坝下区域(44.69%)>坝上高原(39.98%)(P<0.05),土壤孔隙度在不同土地利用和土壤类型之间差异均不显著(P<0.05);研究区整体看,土壤孔隙度与土壤理化参数显著相关(P<0.05),但分类型区域看,主要在地势相对平坦的坝上高原二者存在显著相关关系(P<0.05);总体来看,土壤孔隙度决定了土壤持水能力,与土壤质地、有机碳和容重仅在某些分类型区域存在相关关系。

热脉冲-时域反射技术原位测定土壤孔隙度及其影响因素分析

针对传统测量方法无法动态监测土壤孔隙度(n)的局限性,本研究基于热脉冲-时域反射(ThermoTDR)技术,利用改进后的Thermo-TDR探头在实验室内对不同质地土壤孔隙度和充气孔隙度(na)进行测定,并应用于野外原位动态监测土壤孔隙度,进而对热脉冲-时域反射技术测定土壤充气孔隙度的影响因素进行分析.实验表明,Thermo-TDR值与烘干法比较,室内测定均方根误差(RMSE)值为0.015,野外测定RMSE值为0.023,相对误差均在5%以内,可以准确反映土壤孔隙度的动态变化.探针间距r和热量q是影响热脉冲-时域反射技术测定土壤孔隙度的准确性的关键因素.减少探针入土时摆动导致的探针间距变化可以有效降低热脉冲-时域反射技术测定误差.Thermo-TDR技术测定迅速,准确性高且对土壤结构破坏小,具有广阔的应用前景和推广价值.

有机物覆盖地面对土壤物理因素影响的研究(Ⅱ)——有机物覆盖对土壤孔隙度的影响

土壤孔隙度表明土壤中空隙的体积，与含水量一起共同决定土壤中空气的含量，进而影响土壤中各种变化的进程和作物的生长。利用有机物覆盖地面可影响土壤孔隙度的变化并改善土壤的特性。通过田间实验，确定了在不同厚度有机物覆盖层下土壤孔隙度的变化。与无覆盖对照处理相比，有机物覆盖使０至５ｃｍ土壤表层的孔隙度降低，却使５至２０ｃｍ土壤层的孔隙度增加。

不同土壤孔隙度对DGT提取Cd有效态含量的影响研究

DGT是评价重金属有效性的重要工具,但是DGT的提取受到土壤孔隙度的影响,而目前为止还缺乏相关研究。笔者采用不同磨细程度的土壤来改变土壤孔隙度,研究不同土壤孔隙度的变化对DGT提取重金属Cd有效态含量的影响。结果表明:磨细改变了土壤的孔隙度,进而影响了土壤扩散边界层,从而对土壤Cd有效态的3种计算表达形式CDGT、CE、C′E均产生了影响,且对CDGT的影响最大。但当对这些影响因素进行逐步综合考虑后,结果表明,磨细造成的孔隙度变化对土壤有效态Cd含量影响有限,其变异性均小于10%,只是在计算时应综合考虑孔隙度及扩散边界层的变化,从而减小计算造成的误差。

生态修复边坡土壤孔隙度、有机质含量的时空变化特征

为确定框格梁+植生袋生态修复年限对边坡土壤理化性质的影响,连续5 a对生态修复工程实施后的不同坡位土壤进行测定,结果表明:生态修复年限变化对土壤孔隙度和有机质含量的影响呈显著差异。不同坡位对土壤孔隙度的影响差异不显著,对土壤有机质含量的影响差异显著。生态修复年限、土壤孔隙度和有机质含量三者之间成正相关,且具有较高的相关系数,其中生态修复年限与土壤孔隙度呈极显著相关。分别对生态修复年限与土壤孔隙度、生态修复年限与土壤有机质含量之间进行回归拟合,方程均有较高的拟合优度,对于生态修复动态检测预测具有实践意义。

徐州泉山自然保护区人工林下土壤容重与孔隙度时空变化研究

通过对设于泉山自然保护区人工侧柏林与刺槐林的4块测试样地的土壤容重进行测定,同时与裸地进行对比,结果表明,该保护区人工林下土壤容重与孔隙度随时间无确定的变化规律;而在人工林下土壤空间结构变化规律明显：不管在任何时间段,均表现出该土壤容重随土层深度增加而逐渐增大,土壤孔隙度随土层深度增加而逐渐减小的规律,并且侧柏林改变土壤容重的作用大于刺槐林。另外,该土壤容重均小于裸地,人工林通过腐殖质作用能够降低土壤容重,使其土壤通透性及保肥能力较好。

天祝高寒草甸土壤容重与孔隙度时空变化研究

选取天祝高寒草甸线叶嵩草草地(Kobresia capillifoliapasture)、莎草-禾草草地(sedge-grass pasture)、禾草-杂类草草地(grass-forb semi-artificial pasture)及珠芽蓼草地(Polygonum vivipa-rumpasture)4块样地的土壤为研究对象,通过对其土壤的物理性状取样分析,结果表明:土壤容重与孔隙度随时间无确定的变化规律;土壤空间结构变化规律明显,均表现出土壤容重随土层深度增加而逐渐增大,土壤孔隙度随土层深度增加而逐渐减小的规律。并且禾草-杂类草半人工草地的土壤容重小于其他3个样地,说明其表层土壤孔隙度增大,通气透水性好。

拉萨半干旱河谷人工杨树纯林土壤容重与孔隙度变化的研究

采用对比试验方法,对拉萨半干旱河谷地带人工杨树纯林生态增益改造前后的土壤养分、水分、容重和孔隙度的变化进行分析研究。结果表明,纯林改造可以有效地提高土壤的持水力,减小容重,增加孔隙度。纯林改造能够降低土壤容重,土壤通透性及保肥能力较好,这一结论可为拉萨半干旱河谷地带退化生态系统的恢复与植被重建提供一定的理论指导和试验依据。

徐州城区公园绿地土壤容重与孔隙度的时空变化

以徐州市三环路内4个城区的公园绿地土壤为研究对象,通过对其土壤的物理性状取样分析,同时与无植被覆盖的裸地进行对比,结果表明:该城区公园绿地土壤容重与孔隙度随时间无确定的变化规律;该土壤容重开始随土壤深度增加而减小,某一深度以后逐渐增加,而土壤孔隙度随土壤深度增加而增加,某一深度以后逐渐减小,土壤蓄水保水能力降低。另外,该土壤容重均大于裸地,其表层土壤大孔隙比例失调、通气透水性变差。

关于土壤孔隙度测定的商榷

束缚水的密度>lgcm-3,而且在饱和水和毛管水中不能忽略束缚水占有的重量。1g最大束缚水占据的平均体积≈0.776cm3。因此,饱和水的克数不能视为毫升数,最大毛管水的克数也不能视为毫升数。如果把该克数视为毫升数,那么总孔隙度和毛管孔隙度的测定将有不可接受的误差,而且测定结果高于真值。

基于SFS的土壤三维结构恢复及孔隙度计算

【目的】为了快速、准确地计算土体结构和孔隙度等特征,提出一种基于SFS算法(shape from shading)的土壤三维结构重构方法。【方法】首先获取土壤的灰度显微图像,根据朗伯表面漫反射模型建立土壤的光照方程;然后利用泰勒展开法和雅克比迭代法求解光照方程,计算出像素点高度值并实现土壤的三维重建;最后根据正态分布校正高度值计算土壤孔隙度。【结果】实验结果证明,该方法计算得出的孔隙度与环刀烘干法测得的结果相差0.81%,误差率1.75%。【结论】利用显微图像中土壤结构的三维信息,可以客观准确地计算出土壤孔隙度等物理特征。

添加废弃物补充基质对草皮生产土壤的容重及孔隙度的影响

将锯末、草絮、当年玉米秸秆、腐熟玉米秸秆和污泥营养土分别按10 kg·m^(-2)的量均匀掺拌入草皮种植土0~15 cm的耕层中,研究添加废弃物基质对草皮种植土壤的土壤容重、孔隙度等的影响。结果表明:草皮基质中分别添加上述5种基质后,孔隙度呈增加趋势,容重呈降低趋势,其中在0~5 cm土层内孔隙度增加最多的是腐熟玉米秸秆,增加了14.5%,容重降低最多是污泥营养土,降低了13.9%;在5~10 cm、10~15 cm两个土层内孔隙度增加最显著的均是锯末,分别增加20.3%、15%,容重降低最多的均是锯末,分别降低15.6%、10%。

不同植被恢复土壤容重和孔隙度特征分析

土壤物理结构的优化也是退耕还林工程建设的目标之一.通过对退耕还林不同植被恢复类型土壤容重和孔隙度的测定,并与农耕地比较,探讨植被恢复后土壤容重和孔隙度的变化特征.结果表明,土壤容重的改良并非退耕后植被恢复初期就能实现的,土壤孔隙度也远不在土壤适宜范围之内,不同植被恢复类型对土壤容重和孔隙度的改良存在明显不同;土壤物理结构的改良尚需植被恢复后对土壤—植被系统科学合理的经营和持续的保护才能实现.

土壤改良对宁夏三个类型盐渍化土壤酶活性及孔隙度的影响

本文研究了宁夏三个不同类型盐渍化土壤改良利用对土壤酶活性及土壤物理性质的影响,结果表明,土壤改良利用对宁夏三个类型盐碱地土壤碱性磷酸酶、脲酶、转化酶和过氧化氢酶活性都有不同程度的促进作用,改良处理比对照处理碱性磷酸酶、脲酶和过氧化氢酶活性分别提高了3.75%~76.67%、6.45%~19.9%、19.15%~62.5%。土壤碱性磷酸酶活性在不同类型盐碱地间表现为西大滩碱化土壤〉惠农盐化〉红寺堡次生盐渍化土壤,转化酶活性则表现为红寺堡次生盐渍化〉西大滩碱化土壤〉惠农盐化土壤。三个不同类型盐渍化土壤改良利用后0~20 cm深度土壤容重有不同程度的降低,降低的幅度依次为西大滩碱化土壤〉惠农盐化土壤〉红寺堡次生盐渍化土壤,改良处理与对照相比土壤总孔隙度增加显著,0~20 cm深度土壤总孔隙度增加的幅度依次为惠农盐化土壤〉红寺堡次生盐渍化土壤〉西大滩碱化土壤,增加的幅度在0.61%~27.23%。

土壤不同孔隙度对川西典型植被系统水源涵养的影响

水源涵养是生态系统的重要服务功能之一,目前水源涵养的评估体系及方法还未统一,且不同方法评估的结果差异很大。以川西米亚罗林区为例,通过测定和计算典型植被地上部分的水源含养量,以及其土壤的不同孔隙度来评估其水源涵养总量。结果表明:1)不同植被下,土壤的总孔隙度差异不是很明显,但毛管和非毛管孔隙度差异明显;2)不同植被地上部分涵养水量+土壤总孔隙储水量,各植被类型涵养量差异不明显。针叶林和桦木林的涵养量最大,而混交林的最低;不同植被地上部分涵养水量+非毛管孔隙储水量,各植被类型涵养量差异很明显。针叶林的涵养量最大,而草甸的最低;但就不同植被的地上部分涵养水量+毛管孔隙储水量而言,草甸的最大,而针叶林的最低。植被系统地上部分涵养水量+其土壤毛管孔隙储水量,能较科学和准确评估植被系统的水源涵养量。

含海藻酸有机水溶肥料对设施大棚土壤容重与孔隙度影响的研究

为探讨含海藻酸有机水溶肥料对设施大棚土壤容重与孔隙度的影响,以山东青岛西海岸新区种植番茄的大棚土壤为材料,以不施肥和施用普通复合肥料的土壤为对照,研究了施用不同量的含海藻酸有机水溶肥料条件下,设施番茄大棚土壤容重、土壤呼吸强度及土壤孔隙度的差异性。结果表明:与清水对照相比,施用含海藻酸有机水溶肥料在一定程度上改善了土壤孔隙状况和土壤容重,可增加土壤呼吸强度19.47%～72.78%,降低土壤容重2.55%～13.78%,增加土壤总孔隙度3.56%～19.22%,土壤毛管孔隙度及土壤非毛管孔隙度分别增加0.79%～17.85%、3.95%～20.04%。其中,以施用含海藻酸有机水溶肥料400倍液3 kg/次的处理效果最佳,可推荐在生产实践中使用。施用普通复合肥料能适当增加土壤呼吸强度,却降低了土壤总孔隙度,增加了土壤容重。相关分析表明,土壤呼吸强度与土壤总孔隙度呈正比例关系,与土壤容重总体呈反比例关系。

黄土丘陵区退耕还林后不同林地土壤孔隙与贮水特性

为探索退耕还林工程中树种配置措施对林地土壤水文性质的影响,在黄土丘陵区采用环刀法测定了退耕还林后10年生刺槐、侧柏、油松林分的土壤孔隙度和贮水能力。(1)各种林分都具有明显改善土壤贮水性能的作用,表现为降低土壤容重,增加土壤孔隙度及贮水量;改善程度以刺槐林分为最大,油松林分次之,侧柏林分较小。(2)各种林分对土壤(非毛管孔隙度)滞留贮水量的提高程度均大于对(毛管孔隙度)吸持贮水量的提高程度。(3)林地土壤贮水性能的垂直空间变异性较明显,随着土层深度的增加,土壤容重增加而土壤孔隙度和贮水量减小。

长期施用畜禽粪便对土壤孔隙结构特征的影响

畜禽粪便中含有大量有害物质可能影响农业土壤质量。土壤孔隙结构是反映土壤质量的重要指标。探讨长期施用畜禽粪便对土壤孔隙结构特征的影响,对于理解畜禽粪便对农业土壤质量影响有重要意义。该文分析稻麦轮作土壤上长期(>20年)施用畜禽粪便和化肥土壤孔隙度、孔隙分布、贮水性能及土壤饱和导水率等土壤孔隙结构指标。研究结果显示,长期施用畜禽粪便处理显著改变了土壤孔隙分布和土壤总孔隙度,施用畜禽粪便耕层土壤大孔隙和中孔隙的比例分别是施用化肥处理的1.48～1.70倍和1.35～1.75倍;耕层土壤总孔隙度也比施用化肥处理增加7.5%～11.3%。长期施用畜禽粪便显著提高了土壤贮水性能,施用畜禽粪便耕层土壤饱和含水量、毛管持水量以及田间持水量分别比施用化肥土壤提高了11.63%～23.98%,12.24%～21.72%和11.08%～16.25%。施用鸡粪和猪粪耕层土壤饱和导水率均大于180 cm/d,分别为施用化肥土壤的2.83倍和2.88倍。土壤有机碳与土壤孔隙结构指标间有极显著的相关关系,表明土壤有机碳在土壤孔隙结构的形成和稳定过程中起着重要作用。本研究结果表明,长期施用畜禽粪便主要是通过提高土壤有机碳来改善土壤孔隙结构特征。

晋南不同密度油松人工林土壤水分的物理特性

为应对人工林生态系统的经营问题,探究林分密度对森林土壤的影响,以晋南油松人工纯林为研究对象,采用典型抽样法,探讨3种林分密度(500、1250、2475株·hm^(-2))对土壤水分物理特性的影响。结果表明:(1)不同林分密度对土壤密度和土壤孔隙度影响不同,高密度油松人工林显著降低土壤密度,增加土壤总空隙度和非毛管孔隙。(2)不同林分密度对土壤持水特性的影响程度不同,高密度油松人工林显著增加土壤最大持水量和田间持水量。(3)不同林分密度对表层土壤密度、孔隙度和持水特性的影响更为强烈,林分密度对0<h≤10 cm表层土壤的土壤密度、孔隙度和持水特性影响超过10 cm<h≤20 cm和20 cm<h≤40 cm土层次的土壤。(4)林分密度不改变土壤属性垂直分异的基本规律,随土层深度的增加,不同密度林分土壤密度不断增大,总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度,最大持水量、毛管持水量和田间持水量等均不断减小,土壤密度与土壤孔隙度和土壤持水特性指标表现出相反的增减趋势。(5)林分密度2500株·hm^(-2)左右相对更利于晋南区域油松人工林的可持续健康发展。

利用基于偏微分方程的图像滤波技术研究土壤孔隙结构

利用自主研发的土壤切片数字图像处理分析系统软件，采用3种滤波方式，即BMO滤波（boundarymeanoscillation有界平均振荡模型）、PM滤波（Perona-Malik偏微分方程模型）和中值滤波，对免耕、翻耕和旋耕3种耕作方式下不同深度土壤切片的数字图像进行去噪增强，并对处理后的图像进行了孔隙特征参数提取与统计。在此基础上，探讨了几种图像滤波技术的效果以及耕作方式对不同土层土壤孔隙形态结构的影响，以期找到适用于土壤切片数字图像的滤波技术，为后期土壤孔隙信息的提取与统计提供工具。结果表明，采用BMO滤波后，从土壤切片数字图像得到的土壤孔隙度与试验结果最为接近；其中，孔径〈5μm的孔隙度显著大于其他图像滤波技术的结果，而5～50μm与〉50μm孔径的孔隙度与其他图像滤波技术的结果没有显著差异：与免耕相比，翻耕与旋耕提高了表层土壤的孔隙度，增加了传导孔隙的比例。