不同粒径组合对植物栽培基质容重及孔性和水吸力的影响

研究粒径对栽培基质容重、孔性和水吸力的影响,以便为空间植物培养提供栽培基质。采用4种基质,即Profile基质(P)、黑陶粒(B)、白陶粒(W)和蛭石(V),各基质按照不同粒径(<1 mm,1~2 mm,2~3 mm)组成设置了10种组合(体积百分比),研究测试不同粒径组合基质的基本理化特性、容重、孔性和水吸力。P和B基质的容重约0.70 g·cm^(–3)。P基质含有较多矿质养分离子;增加小粒径基质颗粒占比,不同组合基质的容重、总孔隙度和持水孔隙度均显著增加,但通气孔隙度下降;在10种不同基质组合中,P7(40-60-0)、B8(10-70-20)和W4(10-60-30)分别具有最高的总孔隙度,P8(10-70-20),B1(20-50-30)和W8(10-70-20)具有最高的气水比,P3(50-50-0),B3(50-50-0)和W3(50-50-0)具有最高吸附水量;4种基质的平均总孔隙度和吸水量大小顺序为V>P>B>W。因此,P3(50-50-0)基质和B7(40-60-0)基质具有适中的容重、良好的孔性和较高的水吸力,适用于空间植物栽培。

大棚土壤水吸力研究

主要研究了黑龙江省哈尔滨市一定点大棚内，其土壤水吸力的动态变化．研究表明：０～３０ｃｍ层次大棚土壤水吸力底层大于表层，表明土壤水分运动方向是从底层流向表层．水吸力在１００～４００×１０２Ｐａ时，土壤水分处于田间持水量到毛管断裂含水量之间，水分有效性最大．但受人工灌水方式的影响，这种情况只占水分状况的４１．８％，其余水分状况或多或少，表明大棚土壤的水分状况不理想．水吸力在４～１０月份的生长期内呈周期性变化．

碱处理秸秆水吸力动态变化及与理化指标相关性分析

为探索碱处理玉米秸秆过程中水吸力的动态变化及其与常规理化指标的相关性，进行w为0（对照）、2%、4%、6%、8%和10%的碱处理秸秆试验。结果表明，在0-48 h内各处理组水吸力均呈上升趋势，且水吸力增幅随碱浓度的升高而增加，w（NaOH）为0、2%、4%、6%、8%和10%处理组分别由0.14 kPa上升至0.41、2.30、2.60、2.78、2.94和3.21 kPa。随碱浓度增加，水吸力上升速率达到峰值的时间缩短，由对照组的40-48 h缩短至w（NaOH）为8%和10%处理组的0-3 h。Pearson相关性分析结果显示，秸秆基质颗粒的水吸力与碱处理浸提液化学需氧量（COD）、溶解性有机碳（DOC）、NH4＋-N和NO3--N浓度均呈显著正相关（P〈0.05或P〈0.01）。碱浓度增加和处理时间延长均能使基质颗粒的水吸力值增加，且水吸力值的增加趋势与常规理化指标COD、DOC、NH4＋-N和NO3--N浓度变化趋势相一致。

贡嘎山东坡林地土壤低吸力段持水特性及其影响因素分析

以贡嘎山东坡几种森林类型为例,采集林地原状土以减压法测定土壤低吸力段持水曲线,进行幂函数模拟和计算分形维数。结果表明:该地区针叶混交过熟林、冷杉成熟林林地的土壤在低吸力段,各吸力值含水量高,其持水性能有利于森林水文功能的发挥和林木的生长;而次生林,尤其是次生针叶纯林林地的土壤持水性能差。幂函数对研究区土壤低吸力段的持水曲线模拟较好,新指标—分形维数的计算结果充分反映了土壤低吸力段持水性与土壤的结构、质地、有机质含量等因素的关系,为森林水文生态研究提供了新的方法。

水肥调控对设施土壤硝态氮含量和含水率的影响

本文以番茄为研究对象,采用灌水下限土壤水吸力和施氮量2因素3水平设计,开展了水肥调控对设施土壤硝态氮含量和含水率的影响研究。结果表明,土壤硝态氮含量、含水率的动态变化与灌水下限土壤水吸力、施氮量密切相关。土壤硝态氮含量随着施氮量的增大而增大,两者成正相关关系;土壤含水率随着施氮量的增大而不断变大,两者成正相关关系。施氮量对硝态氮含量的影响大于灌水下限土壤水吸力对硝态氮含量的影响,而灌水下限土壤水吸力对土壤含水率的影响大于施氮量对土壤含水率的影响。

基于van Genuchten模型的渭北苹果园土壤水分能量特征分析

针对渭北地区干旱缺水,果树生长发育受限的客观实际,开展了苹果树生育期0-150 cm土壤水吸力动态变化规律研究。依据渭北果园土壤剖面构型,将离心机法与水汽平衡法相结合,按照发生学土层,逐层测定了供试土壤水分特征曲线,并用van Genuchten模型拟合。基于该模型,将在幼龄果园、老龄果园以及农田定期逐层监测的土壤水分含量转化为土壤水吸力,以农田为对照,评价植果条件下土壤水分的胁迫状况。结果表明,van Genuchten模型能很好地拟合渭北果园耕层、农田耕层、黑垆土层及黄土母质层的水分特征曲线,拟合精度均达0.96以上。渭北地区农田受干旱胁迫较严重,3月中旬-7月初,0-100 cm土层均处于水吸力高于3.98的重度胁迫状态;受植被冠层覆盖及果树生育期的影响,干旱对果树的胁迫程度较农田小,对老龄果园胁迫程度比对幼龄果园的大,幼龄果园在3月中旬-5月初、5月底-7月初仅0-20 cm土层为高水吸力区,直至6月中旬-7月中旬高水吸力区才延伸到40-70 cm土层;老龄果园在3月中旬-4月底的0-40 cm土层、5月底-7月中旬的30-100 cm土层和7月中旬-8月底的0-20 cm土层为高水吸力区。可得出,渭北不同园龄苹果园在不同生育期的不同深度土层会间歇性地出现高水吸力的土壤水分胁迫区,但相对于农田而言,果园受到的干旱胁迫相对较轻,渭北地区植果有助于缓解干旱胁迫。

2种高分子保水材料对土壤持水能力的影响

采用离心机法，研究聚丙烯酸钠与聚丙烯酰胺2种高分子化合物在5种使用浓度（占干土质量0、0．01％、0．08％、0．2％与1％）的条件下对3种土壤（砂土、壤土、黏土）持水能力的影响。结果表明：3种土壤在0．01—1．5MPa水吸力时，持水能力随着2种高分子材料用量的增加而增加，砂土的作用效果较壤土、黏土更显著；2种高分子材料与土壤质量比控制在8／10000～2／1000范围内其作用效果较好，该用量条件下高分子吸持水分平均可释放83．7％供植物吸收利用。2种高分子材料对土壤持水能力的作用效果基本相同。

测量土壤水分特征曲线的复合传感器设计

为了直接获取土壤水特征曲线,在一种商品化微型张力计的基础上,设计了一种同步测量土壤水吸力与容积含水率的复合传感器。将张力计中的一段金属保护套管作为天线,利用其辐射阻抗随着土壤含水率变化的规律来测量土壤容积含水率。在实验室环境下,利用3种不同质地土样(砂土、砂壤土、粘壤土)对复合传感器进行了试验,并与经典土壤水特征曲线测量方法(压力锅法结合砂箱法)获得的数据进行了比较。结果表明,复合传感器在3种土壤样品上获得的水分特征曲线的均方根误差均小于0.05,与标准方法所获得的结果具有较好的一致性。

孔隙水吸(压)力对非常早期混凝土裂纹扩展的影响

为了探讨孔隙水对非常早期混凝土裂纹的影响,本文以有限深度混凝土板和半无限深板为研究对象,考虑混凝土受孔隙水吸力与孔隙水压力的作用,求得非常早期混凝土板的应力强度因子解析式;并绘出应力强度因子-裂纹深度曲线,探讨裂纹的失稳扩展,并确定了裂纹经历扩展、稳定、再次失稳扩展并贯穿混凝土板的深度范围。研究结果显示:裂纹面所受幂函数分布吸力指数越大,初始裂纹越稳定;非常早期混凝土板中孔隙水的表面蒸发率越高,初始裂纹越容易失稳扩展。这些探究有助于更好地了解非常早期混凝土材料的性能,以及更好地设计与维护混凝土结构。

不同能态土壤水对冬小麦矿质养分积累、运转和分配的影响

在冬小麦越冬至成熟期间。在控制5种土壤水吸力的条件下,对小麦氮、磷、钾养分的积累、运转和分配进行了研究。结果表明,土壤水吸力(S)与植株中氮、磷、钾各自积累量(A)间分别呈极显著的非线性关系(A=a+b/s)。0.3和0.5bar 两处理的小麦,养分在各器官中贮量高,运转协调,分配合理,灌浆期仍可从土壤中吸收一定的氮、磷,成熟时植株70%左右的氮、磷集中在籽粒。0.3bar处理小麦在灌浆期仍有钾素吸收。在大于0.5bar水吸力处理中,小麦生育受抑制程度加重,养分贮量低,分配关系紊乱;灌浆期无对氮、磷、钾养分的净吸收,反而有较多损失;籽粒中养分全部来自于营养器官的贮存物;>1.0bar处理小麦在成熟期植株养分多存在于营养器官。

容重对斥水粘壤土水分运动特性的影响

为研究容重对斥水粘壤土水分运动的影响,本文选用5个不同容重斥水粘壤土,采用压力膜法测定其土壤水分特征曲线,应用RETC软件中的van Genuchten模型、Brooks-Coery模型模型进行拟合水力参数,并对拟合效果进行评价,分析进气值及土壤水分常数的影响。结果表明:不同容重的斥水粘壤土水分特征水曲线变化,在低吸力阶段随着吸力增加,土壤含水率下降速度较快,土-水曲线呈平缓状;在高吸力阶段,土壤含水率下降速度较慢,容重对各参数土-水曲线呈陡直状;用van Genuchten模型回归斥水粘壤土水分特征曲线参数,得出残余含水率、经验参数n随容重变化没有显著差异,经验参数a随容重增加减小,进气值随容重的增加而增加(关系符合Rational模型,R2为0. 9835)。该成果可为斥水粘壤土入渗研究提供水分运动特性。

土壤水分及表示方法

土壤对土壤中的水分具有不同吸力,表示吸力水有PF和kPa(千帕斯卡)二种,尤其可以和常用的重量含水量与体积含水量表示土壤含水量状态,由它们的关系可表示各种土壤水特性,并具有不同的实用价值。

层状土入渗机制与数学模型

根据沙土夹层土壤入渗资料，分析了层状土入渗机制及下层沙土对土壤入渗的影响，并根据沙层阻水机制，推求上层土壤蓄水能力模式，为农田水分管理及土壤水分有效性分析提供指导．

不同溶质及矿化度对土壤溶液盐离子的影响

中国西北旱区水源短缺已成为农业生产的重要限制因素,如何科学有效地利用微咸水资源对于提高灌区水资源利用效率和保障粮食安全生产具有十分重要的意义。该研究以甘肃省秦安县果园粉砂质黏壤土为研究对象,基于土壤水分特征曲线的测定方法,采用蒸馏水(CK)和不同矿化度(1,3,5,10 g/L)的NaCl、Na2SO4两种类型的盐溶液对土壤饱和浸泡8~12 h后离心,收集不同转速下的释水溶液,研究不同吸力(pF分别为1.0,1.49,2.01,2.71,3.49,4.09)条件下土壤释水溶液盐分离子的组成。结果表明:不同矿化度的NaCl和Na2SO4对释水溶液电导率、HCO3^-、Cl^-、SO4^2-、Ca^2+、Mg^2+、Na^+的影响差异均达极显著(p<0.01)或显著水平(p<0.05)。相同矿化度的NaCl和Na2SO4在土壤释水过程中对不同盐分离子的影响不同。同为1g/L的NaCl和Na2SO4,NaCl中的Cl^-置换土壤中HCO3^-的能力要强于Na2SO4中的SO4^2-。在土壤水吸力(pF)小于2.01时,高矿化度(>3 g/L)的NaCl对于土壤溶液中Ca^2+的解离具有促进作用,且促进能力随着矿化度的增大而增大;在土壤水吸力(pF)大于2.01时,加入溶液中的Cl^-和SO4^2-均具有抑制土壤中HCO3^-的解离,加入溶液中的Cl^-具有抑制土壤中SO4^2-的解离,加入溶液中的SO4^2-具有抑制土壤溶液中Cl^-的解离,低矿化度(1 g/L)的NaCl对于土壤溶液中Ca^2+的解离具有抑制作用。不同矿化度的NaCl和Na2SO4,对土壤溶液中Mg^2+的解离具有促进作用。因此,从微咸水利用于盐渍化土壤改良的角度来看,对于苏打型盐土,可尝试用含Cl^-和SO4^2-的盐水灌溉;对于硫酸盐型盐土,可尝试用含Cl^-的盐水灌溉;对于氯化物型盐土,可尝试用含SO4^2-的盐水灌溉。

应用分形维数研究土壤团聚体与低吸力段持水性的关系

将土壤水动力参数和易测定的土壤物理特性联系起来一直是土壤物理学的重要研究内容,分形理论为这方面研究提供了新的途径。本文以贡嘎山亚高山林区11个土壤样品为例,研究了土壤团聚体分形维数和低吸力段持水曲线分形维数的关系。结果表明:分形维数能较好地描述土壤团聚体数量组成、土壤水分分配;干、湿团聚体分形维数(CFD、WFD)与低吸力段持水曲线分形维数(FDw)之间相关系数为0.891、0.759,呈极显著性直线正相关,线性回归方程式定量地描述了研究区森林土壤团聚体对土壤低吸力段持水性能的影响。

Water Mark系统在密云水库上游小流域的应用

介绍了WaterMark900M系统原理及其在密云水库上游农田土壤水吸力监测中的应用，并分析了2010年8月土壤水吸力的动态变化情况。结果表明WaterMark900M系统可以较好地应用于农田土壤水吸力动态监测。土壤温度与水吸力显著负相关，降雨是影响土壤水吸力变化的一个重要因素．连续多场降雨可以使0—100cm内土层水吸力直线下降。30cm深度水吸力变化与60cm、100cm深度相比较轻微。