花生与绿肥轮作对土壤含水量和土壤肥力的影响

探讨在冬春裸地上种植绿肥对后茬作物春花生养分含量、土壤含水量和土壤肥力的影响,为山东地区春花生等冬闲田建立一种合理的轮作方式提供理论依据。在田间试验条件下,设置了春花生—冬闲田、夏花生—冬小麦、春花生—二月兰和春花生—毛叶苕子4种轮作处理。结果表明:种植二月兰和毛叶苕子绿肥作物,可促进后茬作物花生氮磷钾养分增加,二月兰增加程度高于毛叶苕子。种植二月兰和毛叶苕子绿肥作物,可提高后茬作物花生土壤含水量和土壤肥力,在0~20 cm土层中,2021年,与春花生—冬闲田相比,春花生—二月兰、春花生—毛叶苕子土壤相对含水量分别升高了4.70%、6.14%,在20~40、40~60 cm土层中也表现出相似趋势,2022年与2021年相比,表现出相似规律;与春花生—冬闲田相比,春花生—二月兰处理有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量平均增加了5.71%、8.98%、7.22%和7.72%,春花生—毛叶苕子处理有机质、碱解氮含量平均增加了4.54%、14.91%。可以利用春花生种植期间的冬春裸地种植一季冬绿肥,促进后茬作物养分积累量增加,改善土壤肥力。

夏闲期耕作下旱地土壤有机碳库与温度和含水量季节变化及关系研究

为明确夏闲期耕作下土壤有机碳(SOC)库与温度和含水量的季节变化及其相互关系,设置夏闲期免耕、翻耕和深松3种耕作处理,分析了黄土高原旱地麦田SOC和易氧化有机碳(POxC)含量的季节变化、土壤含水量和温度的季节变化、以及碳库与温度和含水量变化的关系。结果表明,在冬小麦生育期内,随着生育进程的推进,翻耕和深松处理0~5和5~10 cm土层SOC含量呈先升高后降低的变化趋势,而POxC含量呈“降低—升高—再降低”的变化趋势;土壤质量含水量变化均呈“增加—降低—再增加”的变化趋势,而土壤温度呈先降低后升高的变化趋势。回归分析发现,5~10 cm土层土壤质量含水量与SOC含量呈线性关系(P<0.05),与POxC含量呈二次多项式关系(P<0.05),尤其与免耕和深松处理相比,翻耕处理拟合效果更佳。此外,0~5和5~10 cm土层土壤温度变化与SOC含量无显著相关性,而日最高温度、日平均温度和日最低温度与POxC含量呈显著负相关。综上所述,不同夏闲期耕作下旱地麦田0~10 cm土层POxC含量季节变化与土壤质量含水量和温度变化密切相关,而SOC含量变化对土壤温度变化的敏感性较弱。本研究结果为旱地麦田碳库管理提供了理论依据。

基于特征变量筛选的无人机多光谱遥感土壤含水量反演

土壤含水量是影响农作物生长的重要因素之一,对作物估产和旱情监测具有重要作用。在土壤含水量反演时,一般是提取多个光谱变量进行反演,但变量之间包含的光谱信息可能存在冗余重叠,为提取有效特征变量,使其相互独立,论文选取特征变量筛选方法,并验证其在土壤含水量反演中的适用性。研究基于无人机多光谱影像计算归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)等12种植被指数,结合无人机热红外数据计算地表温度(Land Surface Temperature,LST)和对应温度植被干旱指数(Temperature Vegetation Dryness Index,TVDI),以及miniSAR数据处理得到的4种后向散射系数,采用XGBoost特征变量和最优子集选择算法(Best Subset Selection,BSS)筛选最优变量组合,然后利用偏最小二乘回归(Partial Least Squares Regression,PLSR)和随机森林回归(Random Forest Regression,RFR)算法反演实验区冬小麦抽穗期的土壤含水量。研究结果表明:①0~20 cm深度的反演结果均优于0~10 cm深度;②对比XGBoost-PLSR、XGBoost-RFR、BSS-PLSR以及BSS-RFR四种土壤含水量反演模型,BSS-RFR模型不同深度下的反演精度最高;③0~10 cm土壤深度下XGBoost-PLSR模型的反演精度优于XGBoost-RFR,0~20 cm深度下则两者相反,0~20 cm深度下,BSS-RFR模型的反演精度均高于BSS-PLSR。研究成果可为无人机多光谱遥感反演土壤含水量提供理论和技术支撑,为卫星遥感大范围土壤水分监测提供检验依据。

转基因抗虫耐除草剂大豆JD321对根际土壤含水量和pH值的影响

为了评价转基因抗虫耐除草剂大豆JD321对土壤生态系统的影响,该实验研究了其对土壤主要理化性质的影响。在大豆苗期、花期、鼓粒期和成熟期,分析了转基因大豆JD321对根际土壤含水量和pH值的影响。与其对应的非转基因大豆相比,转基因大豆JD321的根际土壤含水量和pH值没有明显变化,除草剂处理转基因大豆也没有对土壤含水量和pH值产生明显影响,但土壤含水量和pH值在不同生育期间存在明显差异。研究结果为转基因大豆JD321的环境安全性提供了新的支撑。

土壤温度和含水量变化对南亚热带常绿阔叶林土壤性质的影响

研究森林土壤铵态氮(NH_(4)^(+)-N)和硝态氮(NO_(3)^(-)-N)质量分数的年际动态及其对环境变化的影响,对预测森林生态系统的结构和功能具有重要作用。应用南亚热带常绿阔叶林连续10 a的土壤理化性质监测,揭示土壤有效氮质量分数对土壤温度和水分的影响。结果表明:(1)土壤NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N质量分数年际间变化对干湿季节性敏感,湿季NH_(4)^(+)-N质量分数为9.41~15.59 mg·kg^(-1)、NO_(3)^(-)-N质量分数为24.50~36.18 mg·kg^(-1),干季NH_(4)^(+)-N质量分数为6.48~10.19 mg·kg^(-1)、NO_(3)^(-)-N质量分数为22.75~30.09 mg·kg^(-1),干湿季差异显著。(2)土壤温度和含水量对NH_(4)^(+)-N质量分数变异解释率为57%,对NO_(3)^(-)-N质量分数变异解释率为28%,NH_(4)^(+)-N质量分数与气温显著正相关,湿季降水量与NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N质量分数呈负相关关系;干季降水量与NH_(4)^(+)-N质量分数正相关,但与NO_(3)^(-)-N质量分数负相关;干季低温条件下,土壤含水量与NH_(4)^(+)-N质量分数负相关。(3)土壤温湿度、土壤养分质量分数的变化显著影响土壤NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N累积;湿季全氮和易氧化碳分别是NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N累积的主导因子;干季土壤微生物生物量碳和微生物生物量氮为主导因子。

辽西半干旱区秸秆深还田对土壤含水量、容重及玉米产量的影响

研究不同量玉米秸秆深还田对辽西半干旱区农田土壤含水量、容重、玉米生长发育及产量的影响。结果表明:与不施秸秆相比,6000,12000,18000,24000kg.hm-2秸秆深还田处理玉米产量分别增产7.60%,9.40%,7.80%和4.51%;秸秆深还田各处理土壤含水量、容重均优于对照,800kg.hm-2处理的土壤墒情优于其他各处理,差异均达极显著水平。秸秆深还田对提高耕层土壤含水量,改善土壤结构,降低土壤容重,促进玉米生长发育及提高玉米产量有重要作用。

放牧对草地土壤含水量与容重及地下生物量的影响

探究不同放牧压下,滇东北人工草地土壤含水量、土壤容重和地下生物量的变化规律。用土钻分层取样以烘干法测定土壤含水量,环刀法测定土壤容重,土钻取样以对角线法测定草地植物地下生物量。放牧对土壤表层(0～5cm)含水量和土壤容重的影响较大,表层土壤含水量随牧压增大而减小,轻牧下土壤容重的波动较小;草地植被地下生物量主要分布在0～10cm土层,占0～30cm土层植物地下生物量的64%～74%。适度放牧能在一定程度上稳定土壤结构,草地植物地下生物量随牧压增加而减少。

土壤容重和含水量对耕作阻力的影响

土壤容重和含水量是影响机具耕作阻力和能量消耗的主要因素。为了研究它们之间的数量关系，在田间将土壤容重和含水量分别在１．１～１．７ｇ／ｃｍ３和１１％～１９％的范围内取三个水平，进行靴式开沟器耕作阻力的正交试验。用改进的五轮仪测试开沟器的工作阻力和开沟深度，土壤容重和含水量，采用容重环法实行定点测试。试验数据用改进的Ｍａｒｑｕａｒｄｔ法，通过ＴＳＰ统计软件进行回归分析，得到了土壤耕作阻力－容重－含水量数学模型，并具有较高的拟合精度，可以用于分析评价不同土壤容重和含水量条件下拖拉机的牵引效率和能量消耗。

土壤秸秆注孔对土壤含水量及作物生长的影响

[目的]研究土壤秸秆注孔对土壤含水量及作物生长的影响,为旱作农田增加雨水蓄集能力及提高水分利用效率提供理论依据。[方法]开展玉米—小麦轮作田间试验,设置常规种植(CK)、土壤秸秆注孔2孔/m^(2)(T_(1)),4孔/m^(2)(T_(2)),8孔/m^(2)(T_(3))4个处理。[结果]秸秆注孔所有处理均提高了整个试验期表层土壤含水量。T_(2),T_(3)处理提高了收获期深层土壤含水量,试验结束时两者底层土壤(60—80cm)含水量较CK分别提高了29.19%和28.18%。秸秆注孔处理提高了作物株高、经济产量和生物量,以及降水利用效率和水分利用效率,T_(2),T_(3)处理的提高效果最明显,且彼此差异不显著。[结论]秸秆注孔具有保水性能和增产能力,根据成本和效果综合考虑,推荐秸秆注孔4孔/m^(2)(T_(2))作为优选处理。

土壤含水量对探地雷达探测植物根系构型精度的影响

根系是评价植被生态服务功能的关键基础要素,但快速、精确、无损确定根系的测量技术和方法是目前生态系统评估中的瓶颈。探地雷达是一种高效无损的地球物理学技术,可以在无损状态下获取土壤中的根系信息。但是探地雷达检测和识别根系的精度受土壤含水量、根系含水量、根径大小、根系埋藏深度等诸多因素影响,导致其在野外根系探测中适用性受限,为了探究土壤含水量对探地雷达探测根系精度的影响,本研究采用野外预埋根系的控制实验,根据探地雷达波速、振幅和根点反射系数的变化,分析了不同土壤含水量条件下根点识别率及根点距离均方根误差。结果表明:(1)根系探测中,探地雷达波速和振幅是判断土壤含水量变化的重要参数;(2)随着土壤含水量的增大,探地雷达波速减小,雷达振幅趋于平缓;(3)不同土层深度上随着根系直径的增大,探地雷达波速增大,雷达振幅趋于激烈;(4)根点识别率与土壤含水量成负相关(P<0.05),土壤含水量为15%~25%时探地雷达对活根的识别效果最佳。本研究表明探地雷达可以作为植物根系生物量无损和快速测定、评估的方法,但在利用探地雷达测定土壤中根系时,应在土壤含水量相对较低的时间段进行。

基于LSTNet的果园土壤含水量预测模型研究

为了有效利用核桃园各传感器数据,预测核桃园土壤含水量来指导灌溉,建立了基于LSTNet的果园土壤含水量预测模型。首先,确定LSTNet预测模型输入参数;其次,对LSTNet预测模型进行多特征和单一特征输入对比分析;最后,将LSTNet预测模与LSTM预测模型和卷积神经网络(CNN)预测模型进行预测精度比较分析。研究结果表明:LSTNet预测模型相较于其他二种预测模型在果园土壤含水量预测上有更高的预测精度。

当雄草原不同退化草甸土壤含水量及容重分布特征

土壤含水量和容重是土壤物理属性的2个重要指标,对土壤养分有效性及生产能力有重要影响。采用野外调查和室内分析法研究西藏当雄不同退化程度高寒草甸土壤水分和容重分布特征,为草地的科学管理和可持续利用提供理论依据。结果表明:不同区域环境及土壤条件对土壤水分含量分布及变异影响显著;随着草地退化程度加重,土壤含水量极显著降低(P<0.01),土壤容重显著增加(P<0.05);土壤含水量在土壤剖面上的变化表现为正常草地和轻度退化草地土壤0～10cm>10～20cm,而严重退化草地为0～10cm<10～20cm;土壤容重在土壤剖面上的变化表现为正常草地和轻度退化草地土壤容重0～10cm<10～20cm,而严重退化区容重变化表现为0～10cm>10～20cm。草地退化首先表现在表层土壤上,且草地退化导致土壤水分含量的显著降低也不利于草地的自然恢复,将加速草地的进一步退化。

土壤含水量和容重的空间变异及其分形特征

在小区面积为7．5m×7．5m的冬小麦农田，用烘干法和时域反射仪分别测定了表层0—15cm土壤重量含水量（θg）和体积含水量（θv），并用θv／θg求得土壤的容重（ρ）。小区内测定网格单元为0．5m×0．5m。根据测定结果，用常规统计方法计算了均值、平均差、标准差、变异系数等传统统计特征值，并指出了用该方法表示土壤特性引起的困惑。在此基础上，将分形理论与地统计学原理相结合，计算了θg、θv．ρ的分形维数，分别为1．58—1．75、1．67—1．75、1．77—1．83。研究结果表明，土壤并非具有理想分形特征的介质，它只是在一定的空间尺度内才具有分形特征。

华北落叶松林不同坡位土壤含水量对降雨的响应

为明确森林坡面不同坡位土壤含水量对降雨的响应差异,选取六盘山半湿润区华北落叶松林典型坡面为研究对象,于2022年5—10月连续观测降雨等气象因子,以及不同坡位(坡上、坡中和坡下)0~60 cm根系层土壤含水量变化,分析生长季土壤含水量对不同降雨事件的响应及其坡位差异。结果表明:土壤含水量存在坡位差异,其平均值表现为坡上>坡中>坡下,且土壤含水量的波动在坡中最大;降雨对土壤含水量的补给有坡位差异,降雨补给阈值在坡中最小,为1.9 mm,在坡下最大,为2.3 mm;不同土层土壤含水量对降雨的响应有坡位差异,在小雨事件中,各坡位0~20 cm土层响应速度最快,但在中雨和大雨事件中,坡中和坡上40~60 cm土层土壤含水量对降雨的响应早于20~40 cm土层,表明在坡中和坡上土壤中可能存在优先流。研究结果对于理解坡面土壤水分运移及其再分配有重要意义。

融合Transformer和LSTM的蓝莓根区土壤含水量预测模型

针对土壤含水量预测模型存在难以解决非线性复杂特征、易陷入局部极小值等问题,构建融合Transformer和LSTM的土壤含水量深度学习预测模型(Transformer-LSTM)。采集山东省青岛市黄岛区丁家寨村蓝莓(Vaccinium spp.)生产区冷棚与露天2个站点的蓝莓根区土壤和气象数据作为建模数据,根据皮尔逊相关性和偏自相关性分析选择模型的数据输入特征与输入长度,与单一的Transformer模型和LSTM模型进行对比分析,评估模型对土壤含水量的预测性能。结果表明,Transformer-LSTM模型在预测精度上均优于单一的Transformer模型和LSTM模型,Transformer-LSTM模型的平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)、平均绝对百分比误差(MAPE)、决定系数(R^(2))分别为0.245 9、0.572 0、0.012 1、0.960 6。Transformer-LSTM模型可以更全面地提取蓝莓种植环境因子输入序列中的特征信息,有效提升土壤含水量因子预测精度和水平。

土壤含水量对树番茄苗木生长及非结构性碳水化合物的影响

【目的】为树番茄苗木水分管理提供参考。【方法】采用双因素随机区组试验,以1年生的树番茄苗木为研究对象,设置4个水分处理,即适宜水分含量处理、轻度亏水处理、中度亏水处理、重度亏水处理,土壤含水量分别为26.83%~30.41%、21.46%~25.04%、16.10%~19.67%、10.73%~14.31%,比较树番茄苗木在经过不同胁迫时间(15、30、45、60 d)后生长量、各器官生物量和非结构性碳水化合物(NSC)含量及积累量的变化规律,了解土壤含水量对树番茄苗木生长与NSC的关系。【结果】在适宜的水分含量和轻度亏水处理下树番茄苗高和地径持续生长,中度和重度亏水处理对苗高和地径生长有明显的抑制作用。随着土壤水分含量减少和胁迫时间的延长,茎生物量最高,各器官生物量由高到低依次为茎、叶、根;叶片可溶性糖和NSC含量逐渐增加;茎可溶性糖和NSC含量先增加后减少;根可溶性糖和NSC含量均高于叶和茎。根、茎、叶淀粉含量在适宜水分含量、轻度亏水、中度亏水处理下先减少后增加。胁迫15、30、60 d时,各处理下叶、茎可溶性糖与淀粉的含量比值高于适宜水分含量处理,胁迫45 d时,叶、茎、根可溶性糖与淀粉含量比值随土壤含水量的减少而逐渐减少。【结论】树番茄苗木生长和各器官的可溶性糖、淀粉、NSC含量随着胁迫时间延长有不同的响应,随着土壤含水量减少,树番茄苗木在一定的胁迫时间下,NSC不断积累,以此来缓解水分胁迫对树番茄苗木生存的影响。

土壤直流电导率与含水量和容重的关系

以砖红壤、赤红壤、红壤、黄棕壤、滨海盐土、内陆盐土和苏打盐土为供试土样,采用四极直流法测定不同含水量或不同容重下的土壤电导率。结果表明,直流电导率随土壤类型及其含水量或容重而异。在供试土样中,只有黄棕壤和苏打盐土的直流电导率与水分和容重有较好的正比关系。对于可变电荷土壤、滨海盐土和内陆盐土,仅在一定的含水量或容重区间内,才呈现正相关。

不同种植年限紫花苜蓿种植地土壤容重及含水量特征

对不同种植年限(1、3、10、15年)紫花苜蓿种植地土壤容重及土壤含水量进行了研究,结果表明:随生长年限的增加,相同土层不同年限之间和各年限不同土层之间的土壤容重均逐渐减小,15年最小,1年最高;而各年限土壤含水量在垂直方向也随土壤深度的增加而呈减小趋势;相同土层不同年限之间,土壤含水量随种植年限的增加而减小。相关分析表明,土壤容重与含水量在0.01水平上显著相关。

陕北黄土丘陵区撂荒地土壤含水量和土壤容重的时空变异特征

以陕北黄土丘陵区30个撂荒地为研究对象,采用空间序列代时间系列方法,分析了撂荒地土壤含水量的月动态、年际变化以及土壤容重的时间变异特征。结果表明:撂荒演替使得土壤容重变小;在垂直剖面上,随着土层深度的加深,土壤含水量呈现逐渐增加的趋势;撂荒地立地间土壤含水量变化趋势为:阴坡>半阴坡>半阳坡>阳坡;撂荒地土壤含水量月变化趋势为:7月>8月>9月>10月>5月>6月;土壤含水量的年际动态为2005年土壤含水量高于2006年和2007年。3个年份的共同趋势为:撂荒演替前期,土壤含水量较高;随着演替时间的延长,土壤含水量呈下降趋势。

粘性土壤剪切强度与容重和含水量之间关系的研究

本文在Mitchell等人关于土壤剪切强度唯一性研究的基础上,利用热力学第二定律作指导,由试验和分析建立了剪切强度与热扩散系数之间关系。据此关系,综合De Vries和佐滕用三相比表达热扩散系数的方程式,得到一个四参数剪切强度-干容重-含水量模型。对于一种粘土在各种容重和含水量下进行了三轴剪切试验,本模型拟合实测数据的精度(用相关系数表示)皆在0.9以上。