环评土壤导则疑惑问题的探讨

在《环境影响评价技术导则土壤环境》(HJ964-2019)使用过程中探讨评价工作等级判定、环境质量现状监测及软件使用的疑惑问题,并提出建议。

青枯病导病型和抑病型植烟土壤氮循环微生物群落差异分析

【目的】探明导病型和抑病型植烟土壤氮循环微生物群落演替规律,为研究连作障碍发生的微生物机制奠定基础。【方法】通过“限微模拟宇宙系统”,采用稳定同位素核酸探针(DNA-SIP)技术标记氮来源,利用宏基因组高通量测序技术开展导病抑病植烟根际土壤氮循环微生物特征分析,并建立特征微生物与烟叶品质、产质量、青枯病发病状况等表观数据的相关性。【结果】导病抑病土壤中参与氮素循环的微生物种类具有差异,导病与抑病土壤中受根系分泌物调控的特有微生物分别为受土壤本身影响微生物数量的63.9%和1.29倍;在根系分泌物介导下,导病土壤中与氮循环相关的物种群落主要为变形菌门(Proteobacteria),主要上调与细胞运动和转运有关的基因;抑病土壤中主要为放线菌门(Actinobacteria),主要上调与物质转运与代谢有关的基因。导病与抑病土氮循环微生物具有显著差异的物种为硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和木纹杆菌门(Lgnavibacteriae);抑病土壤中与质量指标间存在极显著相关关系的微生物属比导病土壤少21.7%,但抑病土壤微生物与烟叶品质关键指标茄酮间关联性是交叉互作的,显著相关比例较导病土提升19.3百分点。【结论】根系分泌物主要影响导病土壤与氮素循环相关的微生物,土壤本身的性状主要影响抑病土壤氮素循环相关微生物,即导病土壤微生物易受作物的影响发生病害;抑病土壤通过调控土壤微生物对烟叶质量的影响,保持烟叶质量的稳定状态。

香蕉种植方式和环境因子对土壤热导率的影响

【目的】探究香蕉种植方式和环境因子对土壤热导率的影响,为广西调整香蕉合理种植模式及有效利用喀斯特地区土壤水热资源提供参考依据。【方法】以广西地区水田起畦(DT处理)与旱地开沟(ST处理)种植的香蕉为研究对象,利用田间定位监测系统对研究区域环境因子及5、20和40 cm深度土层的土壤含水量进行连续观测,计算土壤热导率,并结合土壤的基本理化性质,分析2种种植方式下土壤热导率的变化规律。【结果】DT处理的土壤砂粒和黏粒含量均高于ST处理,且在20和40 cm土层处差异显著(P<0.05,下同);土壤容重显著高于ST处理。随着土壤深度的增加,DT处理土壤的有机质含量分别比ST处理增加56.0%、35.8%和48.0%。在各土层中,DT处理的土壤热导率平均值均显著大于ST处理,其中DT处理20 cm土层的土壤热导率平均值高于ST处理26.2%。降雨和环境温度是影响土壤热导率的主要因素,其中,环境温度与2种种植方式下5和20 cm土层的土壤热导率呈负相关;降水量与2种种植方式下5和20 cm土层的土壤热导率呈显著或极显著(P<0.01,下同)正相关;在40 cm土层,降水量仅与DT处理的土壤热导率呈极显著正相关。除雨型Ⅰ外,DT处理的土壤热导率平均值均大于ST处理;雨型Ⅳ和Ⅵ发生时,DT处理在各土层对降雨的响应程度均大于ST处理。【结论】降雨和环境温度因子改变对广西地区种植香蕉的土壤热导率动态变化具有重要影响。降雨发生时,水田起畦种植香蕉方式对土壤热导率的提高效果更佳,更有利于广西地区调整香蕉合理种植模式和高效利用喀斯特地区水热资源。

基于三维DTRT传热模型的地源热泵土壤热导率测试方法研究

为进一步提升土壤热导率测试精度和效率,基于建立的三维分布式热响应测试(DTRT)理论模型,结合粒子群算法提出一种新型土壤热导率的DTRT测试方法,并基于该方法对土壤热导率的时空变化规律进行研究。首先针对U型埋管换热器建立DTRT三维传热分析模型,然后通过建立DTRT实验平台获得流体温度数据并验证建立的传热模型,同时利用建立的模型计算分析土壤热导率、管间距和加热功率对流体温度的影响,最后基于不同时间和深度的温度数据并采用粒子群算法对土壤热导率随时间变化和空间分布规律进行研究。研究结果表明,建立的DTRT理论模型具有较高精度,流体进出口温度的平均分析误差约为0.5℃;利用不同深度的温度数据预测出的土壤热导率稳定性较好,最大偏差仅为1.49%;不同时间土壤热导率的预测结果收敛性也较好,在5和20 h下的测试结果偏差仅为4.67%。此外,土壤热导率预测结果与参考值吻合度较高,说明该文提出的方法可在短时间内对不同深度的土壤热导率进行有效预测。

基于NMI-FA-DELM模型的土壤热导率预测

土壤热导率是影响地下温度分布的重要土壤性质,在岩土工程和土木工程施工设计中有重要意义,采用合理手段对其进行预测可有效解决测量耗时长、过程复杂等问题。针对土壤热导率数据非线性和时序性等特征,文中提出一种基于归一化互信息法(NMI)下的萤火虫算法(FA)优化极限学习机(DELM)预测模型(NMI-FA-DELM)进行土壤热导率预测。该模型首先通过NMI筛选影响土壤热导率的关键参数,并将筛选后的参数作为数据集,然后用萤火虫算法优化下的极限学习机(FA-DELM)对土壤热导率进行预测,并对比统计预测方程、随机森林方法、BP神经网络模型、DELM模型、SVR(支持向量回归)模型的预测结果。研究结果表明,NMI-FA-DELM模型能有效预测土壤热导率,预测结果对应的均方根误差、平均绝对百分比误差、a10指数和决定系数分别为0.363、9.667%、0.961和0.92,其预测效果较其他预测模型更好,粘性土含量、含沙量对土壤热导率预测结果影响较大。NMI-FA-DELM模型可有效提高土壤热导率预测精度,对实际工程中预测土壤热导率有重要的指导意义。

林分不同径级根系对土壤饱和导水率的影响

为研究重庆四面山根系分布对土壤饱和导水率的影响,选取四面山典型人工林,采用恒定水头法测定土壤饱和导水率,通过origin方差分析、相关系数分析探究不同林分类型、土壤深度、径级根系对饱和导水率的影响,旨为延缓地表径流和植物种植提供数据支撑及科学指导。结果表明:1)不同林分间径级根系所占比例存在差异,总体上根系所占比例呈现随垂直深度向下减少趋势,针叶纯林≤5 mm的根系比例最高,为71.00%~98.67%;针叶混交林中,不同径级根系分布均匀;针阔混交林根系径级分布呈现随土层垂直深度增加径级根系增大的规律;2)各林分随着土层深度的增加,其土壤饱和导水率呈现递减趋势,且在0~20 cm显著高于其他土层;相同土层深度的不同林分条件,土壤饱和导水率具有显著差异;另外,同一深度不同林分平均土壤饱和导水率从大到小依次是:针阔混交林>阔叶混交林>针叶混交林>杉木纯林>马尾松纯林;3)5种林分中,根系直径为>1~3 mm与土壤饱和导水率有极强相关性,根系直径≤1 mm及>3 mm与土壤饱和导水率的相关性较低。

陕北山地苹果园土壤饱和导水率和植物导水率特征

为揭示陕北山地果园水分分布及运移规律,以陕北山地苹果园为研究对象,探究不同生育期土壤饱和导水率(K_(s))和植物导水率(K_(p))特征,分析土壤理化性质对其的影响。结果表明:①土壤饱和导水率在成熟期最高,为0.86 mm/min;幼果期、着色期和开花期土壤导水率次之,分别为0.77、0.72、0.65 mm/min;果实膨大期土壤饱和导水率最低为0.47 mm/min。②植物导水率在不同生育期表现为开花期>着色期>幼果期>成熟期>果实膨大期,它们的植物导水率分别为8.25×10^(-5)、6.12×10^(-5)、4.25×10^(-5)、3.38×10^(-5)、3.34×10^(-5)kg/(s·MPa)。③多元逐步回归分析得到K_(s)与K_(p)的传递函数,并对其进行检验发现预测值与实测值相差不大,R^(2)均在0.9左右,能较为准确地预测K_(s)与K_(p),建立的函数模型状况良好;④通径分析可知有机质含量对土壤饱和导水率和植物导水率都有直接正效应,粉粒含量对土壤饱和导水率有间接正效应。

加热光纤法同步测定土壤水热参数误差分析

土壤水热参数是研究土壤水热传输的基本物理参数。当前热脉冲探针法(HPP)可同步测定土壤水热参数,但该方法仅限于在点尺度下测定。与其具有相同理论基础的加热光纤法(SPHP-DTS),可将测定尺度增大至田间千米尺度,但其测定精度尚未得到有效验证。为了探知SPHP-DTS法的误差,本研究进行了SPHP-DTS法与HPP法测定土壤水热参数的对比试验。结果表明,以HPP为标准,加热光纤法测定热导率的精度RMSE为0.13 W×m^(-1)×℃^(-1)。SPHP-DTS法测定的热导率显著高于HPP法,主要原因在于加热光纤时产生的温度效应。通过热导率法测定土壤含水率时,在热导率测定误差的影响下,SPHP-DTS法的测定精度明显低于HPP法。SPHP-DTS法测定土壤水热参数的其他误差来源包括光纤与土壤之间多个界面的接触热阻、光纤的温度敏感性、噪音干扰以及温度梯度驱动下的水分迁移。本研究可为SPHP-DTS法提升土壤水热参数测定精度提供理论参考。

不同条件下小尺度土壤热导率空间变异分析

为探究不同采样间距条件下小尺度土壤热导率的空间变异性,选取典型农耕田块,分别以20 m、12 m、4 m为采样间距进行采样,对100 m×100 m(H),60 m×60 m(M),20 m×20 m(L)3种尺度下0~40 cm土层深度以10 cm为间隔分层测量热导率,对试验数据进行统计分析和空间分析。结果表明,土壤热导率在同一土层面上呈现出弱变异,各尺度同一取样点下热导率在垂直方向上亦呈现为弱变异,变异系数随尺度的减小而减小。在3种小尺度中结构比随着尺度的减小而增大,表明空间相关性随尺度减小而减小。H尺度呈现出较强空间正相关性,M尺度弱空间正相关性,L尺度呈现较小空间负相关性且置信度较低,说明热导率取样点间距可以进一步优化。随采样尺度增大,莫兰指数呈增大趋势,土壤热导率的空间聚集效应不断增强。

W-OH材料对赣南山区土壤减渗抗蚀作用的影响

赣州市属亚热带季风区,降水集中,雨量充沛,以山地、丘陵为主,土壤类型为花岗岩风化物发育的红壤,砂粒含量极高,不利的自然地理条件极易造成水力侵蚀。而新型亲水性聚氨酯材料(W-OH)能增加土壤颗粒之间的黏结力,有效抑制土壤侵蚀的发生。为此,通过土壤渗透试验和土壤可蚀性模型测算,研究不同浓度W-OH溶液(2.0%、3.0%、4.0%)对赣南山区边坡土壤减渗抗蚀作用的影响。结果表明,W-OH材料能够显著降低赣南山区边坡土壤的土壤饱和导水率,减渗效果随W-OH浓度的升高而增加;W-OH材料可显著改变表层土壤的侵蚀过程,明显增强边坡土壤的抗蚀能力,其中,施用3.0%浓度W-OH溶液对试验区土壤抗蚀性效果最明显。

沙漠地区人工固沙植被对土壤温度与土壤导温率的影响

通过分析人工固沙植被区与流动沙丘区不同部位 (沙丘迎风坡、丘间低地、沙丘背风坡 )各层土壤温度梯度分布 ,及其月平均值变化与日变化特点 ,计算不同地表覆盖 (人工植被与裸沙区 )条件下的沙土导温率。结果表明 ,沙坡头地区 7～ 10月平均地温变化的振幅 ,在地面约为 16 2℃ ,振幅变化随深度的递增而迅速减小。在 0 0 5m深度处 ,地温年振幅为地面振幅的一半。 7～ 10月中地温最高最低出现的月份 ,随深度增加都呈滞后现象 ,但滞后的情况两者并不相同。另外 ,在 2 0cm以下深度内 ,7～ 10月月平均温度都高于 0℃。当观测深度按算术级数增加时 ,地温日振幅则以几何级数减小。尽管地温振幅日变化因天气情况不同大有差别 ,在相同的气象条件 (连续四日晴天 )下的研究发现 ,下垫面的影响作用不容忽视 ,尤其是由于植被覆盖度的差异而引起的地温日振幅与地温剖面分布变化。根据 1992年 8月观测记录 ,流沙区丘间地温日振幅最高达 2 6 2℃ (表层 ) ,最小值只有 1 8℃ (1m深 )。固沙植被区丘间低地最高日振幅为 2 5 9℃ (表层 ) ,最低值 4 3℃ (1m深 )。植被区地表层温度变幅小于流沙区 ,而深层温度波动显著。在 5cm深度处 ,植被区地温降至最低值的时间滞后于流沙区 2h以上 ,2

用土壤温度估算表层土壤导温率与热通量的研究

对比研究了6种用土壤温度计算表层土壤导温率的方法结果表明,振幅法、相位法、反正切法、对数法虽需较少观测值,计算简单,但结果却不太稳定;谐波法计算过程虽较复杂,但导温率的估算值较稳定,是最可靠的方法之一。利用计算的土壤导温率估算近地表土壤热通量,结果与由温度积分法决定的土壤热通量值非常一致。

子午岭植被恢复对土壤饱和导水率的影响

通过对子午岭林区不同植被的土壤性质进行实验室测定和野外调查,对饱和土壤水分运动的重要参数之一土壤饱和导水率(Ks)及其相关因子进行了多元分析和通径分析,揭示了植被恢复提高土壤水分传输性能的机理,主要结论如下:土壤有机质是子午岭林区九种植被下土壤饱和导水率提高的主要驱动因子。不同植被下的土壤饱和导水率均随深度的增加而迅速降低,尽管草地和先锋草地在5～10cm深度有一强透水层。土壤饱和导水率在剖面上的平均值,从辽东栎、早期森林、灌丛、先锋草地、弃耕地到草地依次降低。灌丛与草地、弃耕地的差异达到显著水平,辽东栎顶级群落的饱和导水率最高,植被的恢复明显提高了土壤饱和导水率。土壤容重、毛管孔隙度、>0.25mm团聚体含量及粘粒含量直接影响土壤饱和导水率。土壤有机质含量的提高能够改善容重、毛管孔隙度、团聚体含量等物理性质。

土壤非饱和导水率模型中参数的敏感性分析

针对邵明安根据再分布过程得出的非饱和导水率模型,对其中参数的敏感性进行分析,通过实测资料计算非饱和导水率对不同参数的敏感度,对比参数对非饱和导水率的影响程度。研究表明采用线性关系表示土壤湿润剖面的平均湿度和湿润锋处湿度之间的关系时,非饱和导水率对参数的敏感性比其他参数高得多。

辽西淋溶褐土土壤水动力学参数的推导及验证

土壤水动力学参数对指导农业生产、水利和水保工程设计是必不可少的。本文运用RETC软件,由土壤机械组成和容重推导出vanGenuchten模型的土壤持水曲线方程和土壤传导率方程,然后再对土壤持水曲线方程进行求导得出土壤比水容量方程,最后用实测结果进行验证。结果表明,土壤含水量θ(h)、土壤导水率K(h)计算值与测定值的相对误差均随着水势的降低而减小,土壤含水量的相对误差较土壤导水率低,且均小于10%,土壤导水率的相对误差范围在18%～39%。因此,运用RETC软件推导出的土壤水动力学参数还是可行的。

应用土壤质地预测干旱区葡萄园土壤饱和导水率空间分布

田间表层土壤饱和导水率的空间变异性是影响灌溉水分入渗和土壤水分再分布的主要因素之一,研究土壤饱和导水率的空间变化规律,有助于定量估计土壤水分的空间分布和设计农田的精准灌溉管理制度。为了探究应用其他土壤性质如质地、容重、有机质预测土壤饱和导水率空间分布的可行性,试验在7.6 hm2的葡萄园内,采用均匀网格25 m×25 m与随机取样相结合的方式,测定了表层(0～10 cm)土壤饱和导水率、粘粒、粉粒、砂粒、容重和有机质含量,借助经典统计学和地统计学,分析了表层土壤饱和导水率的空间分布规律、与土壤属性的空间相关性,并对普通克里格法、回归法和回归克里格法预测土壤饱和导水率空间分布的结果进行了对比。结果表明:1)土壤饱和导水率具有较强的变异性,平均值为1.64 cm/d,变异系数为1.17;2)表层土壤饱和导水率60%的空间变化是由随机性或小于取样尺度的空间变异造成;3)土壤饱和导水率与粘粒、粉粒、砂粒和有机质含量具有一定空间相关性,而与土壤容重几乎没有空间相关性;4)在中值区以土壤属性辅助的回归克里格法对土壤饱和导水率的预测精度较好,在低值和高值区其与普通克里格法表现类似。研究结果将为更好地描述土壤饱和导水率空间变异结构及更准确地预测其空间分布提供参考。

青藏高原那曲地区非均质土壤导温率的变化及土壤温度数值模拟

土壤中的热传输是地-气能量交换的组成部分,而非均质土壤导温率/导热率的获得是研究土壤热传输过程中的一个难点,是至今仍未很好解决的问题.分析了一维热传导方程在非均质土壤条件下的适用形式,利用青藏高原那曲站实测土壤温度资料,计算了非均质土壤导温率,计算结果表明,土壤导温率有明显的随深度和季节的变化.利用考虑非均质土壤导温率参数的土壤温度数值模式,对那曲地区各层土壤温度的年变化进行了模拟试验,模拟结果显示,按冷季和暖季分别采用两组不同的土壤导温率,对土壤温度的年变化已有较好的模拟效果.

退耕典型草地土壤饱和导水率及其影响因素研究

土壤饱和导水率Ks(soil saturated hydraulic conductivity)反映土壤水分入渗能力,是重要的水力参数。通过对云雾山典型草原区不同年限退耕地0~40cm土层的土壤饱和导水率进行测定,并对土壤饱和导水率及其影响因子进行了方差和通径分析。研究表明:退耕过程有利于提高土壤饱和导水率,退耕第3-22年,饱和导水率从4.16mm·min^(-1)增加到6.74mm·min^(-1),提高了61.9%。在这一阶段0~40cm土层土壤团聚体稳定性整体得到改善,其中20~40cm土层土壤团聚体稳定性改善更为明显。退耕开始阶段(3年)土壤有机质含量下降至最低,仅为17.79g·kg^(-1),随后有机质迅速积累,到退耕24年时含量达52.49g·kg^(-1),增加了195.1%。土壤水稳性大团聚体含量和有机质含量是影响饱和导水率的主要因素,水稳性团聚体直接作用更显著,有机质间接作用更显著。每增加1个单位水稳性大团聚体含量,饱和导水率提高2.4%,而土壤有机质含量增加1个单位,土壤饱和导水率只提高1.2%。

耕作方式对表层土壤饱和导水率及紧实度的影响

通过模拟降雨对定西苜蓿-春小麦轮作土壤的饱和导水率和土壤紧实度进行了研究,试验结果表明:苜蓿不翻耕处理(T2)的土壤容重为1.35,显著高于苜蓿-春小麦轮作翻耕处理(T3)的土壤容重1.08;降雨前,各处理间表层土壤饱和导水率差异不显著,但以苜蓿不翻耕处理(T2)的最高,为92.6mm/h;降雨后,苜蓿不翻耕处理(T2)的饱和导水率为55.07mm/h,比苜蓿-春小麦轮作翻耕(T3)处理的几乎高2倍;随着土壤深度的增加,各处理的土壤紧实度逐渐增加,苜蓿地表层土壤的紧实度高于耕地。

盘式吸渗仪测定土壤导水率的两种新方法

应用盘式吸渗仪测定田间土壤导水率具有快速简单的优点,但是测定结果的计算处理比较繁琐,寻求简单的计算方法是广泛应用盘式吸渗仪的关键问题。该文改变盘式吸渗仪测定土壤导水率的三维入渗过程为一维入渗过程,简化了测定结果的计算处理。结果显示:两种不同的一维入渗过程达到的稳定入渗率和导水率之间有很好的线性关系,但是三维过程计算的导水率大于一维过程。双套盘吸渗仪一维过程计算导水率与稳定入渗率一致性较好,但是和三维稳态、瞬态方法计算结果之间差异明显,因此在应用这些方法时需要适当调整参数,建议使用双套盘吸渗仪快速测定田间土壤导水率。