关中地区土壤干湿变化及对气候的响应

关中地区是陕西省主要的农业生产基地,但频发的旱灾严重阻碍了社会经济的发展。土壤湿度作为反映旱灾的一个重要指标,进行土壤湿度对气候因子响应的研究,可为科学认识干旱规律及制定政策提供依据。以关中地区为研究区,采用2001—2020年的MODIS-NDVI与MODIS-LST长时间序列数据,构建了关中地区地表土壤干湿状况(TVDI)特征空间,采用线性趋势法、相关性分析、敏感性分析等统计方法对关中地区土壤干湿状况的空间分布特征及其对气候的响应进行分析。结果表明:(1)TVDI能够较为准确的反演出关中地区的土壤湿度状况。近20 a来,关中地区土壤干湿状况存在变干趋势;其中,春季最旱、冬季次之。(2)土壤干湿状况的空间分布存在明显的空间异质性,整体上呈现西南向东北干旱递增的趋势。(3)土壤干湿状况与降水和气温存在相关性。与降水呈正相关关系,随着降水量增加,土壤湿度增加;与气温呈负相关关系,随着气温升高,土壤湿度降低。(4)降水对土壤干湿状况的敏感性较高,而气温对土壤干湿状况的变化程度起着较大的影响。降水决定了土壤湿度值的增加或减少的方向,而气温则决定了增加或减少的程度。土壤干湿状况是一个综合指标,其值受降水和气温的影响。降水是决定增减趋势的主要因素,而气温则决定了增减的幅度。因此,仅研究气温和降水的影响时,降水是控制土壤干湿状况增减趋势的主要因素,而气温则调节了这种增减的幅度。

渭河流域植被覆盖变化趋势及其对土壤干湿状况的响应

随着全球气候的快速变化以及渭河流域地区城市的快速发展,渭河流域植被生态系统面临许多挑战,研究区域内植被的时空变化以及对土壤干湿状况的响应有着重要意义。基于2001—2020年的MODIS的归一化植被指数(NDVI)与地表温度(LST)数据,对渭河流域的土壤干湿状况数据进行反演,通过线性回归、残差分析和贡献度分析了2001—2020年渭河流域生长季植被覆盖时空特征及土壤干湿状况的驱动与贡献。结果表明:(1)2001—2020年渭河流域生长季NDVI均值总体呈现波动增加趋势,平均趋势率为0.47×10^(-2)·a^(-1),植被呈恢复趋势,其中2012—2016年生长季NDVI均值受到人类活动的抑制作用呈现下降趋势。(2)土壤干湿状况和人类活动对渭河流域生长季NDVI的影响迥异,土壤干湿状况的影响主要表现为影响较弱与缓慢增长,人类活动的影响主要以促进植被恢复为主。(3)土壤干湿状况和人类活动对渭河流域生长季NDVI均值变化的贡献均主要集中于同向贡献,其中负向贡献只来源土壤干湿状况,占比19.77%,同向高贡献主要来源人类活动,说明渭河流域中人类活动是植被覆盖变化的主要驱动力。(4)渭河流域植被整体受到土壤干湿状况和人类活动的双重促进作用;抑制作用主要集中于汾渭盆地农业生态区,属于人类活动的同向高贡献率分布区,说明目前人类活动是抑制植被覆盖增长的主要原因。研究结果可为渭河流域生态保护以及可持续发展提供更加精确的科学依据。

酸湿土壤中燃气管道阳极保护的研究与实现

阐述了阳极保护的原理,分析了某实际工程埋地钢质燃气管道的土壤环境和管道防腐现状:土壤环境呈酸性,含水率高,电阻率小,管地电位正向偏移,管段实施了牺牲阳极阴极保护和强制电流阴极保护,保护效果不佳,管道腐蚀速率过快。提出了酸湿土壤埋地燃气管道阳极保护工艺设计和实施方案。

基于地表温度-植被指数特征空间的区域土壤干湿状况

土壤干湿状况是监测土地状况的重要指标之一,在水文、气候和生态等多个领域有广泛应用。地表温度-植被指数特征空间(Ts/VI)综合了传感器从可见光到近红外波段的信息,能较好地反映区域土壤干湿状况。以华北平原作为研究区,选择了研究区的云量较少的16幅MODIS产品,包括每日500m地表反射率产品(MOD09GA),每日1km地表温度产品(MOD11A1),建立温度-植被指数特征空间。首先利用线性方程拟合了特征空间的上下边界,改进了计算特征空间的干湿边的方法,并分析了干湿边参数随时间变化的趋势,比较了归一化植被指数(NDVI)和增强型植被指数(EVI)构建的地表温度-植被指数特征空间形状的差异。基于研究区107个土壤湿度站点的数据,讨论分别由Ts/NDVI和Ts/EVI特征空间计算得到的温度植被干旱指数(temperature vegetation dryness index,简称TVDI,分别为TVDIN与TVDIE)和土壤湿度的相关性,以此验证TVDI反映区域土壤干湿状况的能力。利用Ts/EVI空间计算得到的TVDI分析了研究区4个时期土壤湿度的5空间分布规律。同时在气象站点尺度上,讨论了TVDI与降水变化的相关性。研究结果表明,TVDI能够反映土壤表层的干湿状况;Ts/EVI空间计算得到的TVDI与土壤湿度的相关性比Ts/NDVI空间计算得到的TVDI与土壤湿度的相关性要高。降水随时间变化的规律和TVDI也有明显的相关性,即:每次连续降水以后TVDI值下降,表明土壤湿度升高;经过一段无降水的时间之后,TVDI值上升,土壤湿度降低。研究区不同时期的TVDIE图表明,TVDIE能够有效的反映土壤湿度的时空差异,是一种有效的实时监测土壤干湿状况的手段。

土壤干湿交替对青檀幼苗生理及生长的影响

采用盆栽试验人工模拟喀斯特地区常见的干湿交替环境,研究青檀幼苗生理和生长指标的变化以及旱后复水的恢复能力。结果表明,干湿交替环境下幼苗各项生理指标的变化因干湿交替处理次数而异。经过1次干湿交替处理的幼苗叶片水分饱和亏缺,根和茎木质部水势,叶片光合速率、蒸腾速率,叶片质膜透性等指标变化剧烈,2次处理变化相对缓和,而3次处理变化幅度又加大,这反映了幼苗从反应、适应到不适应的过程。干旱复水后,各项指标的恢复度与干湿交替处理次数呈负相关。恢复过程中补偿效应普遍存在,尤其以生长上的补偿效应最明显,这是幼苗对反复干旱-复水环境的一种适应策略。干湿交替处理对生长初期青檀幼苗生理指标的影响大于速生期,对生长指标的影响则相反。因此,速生期幼苗遭遇反复的干旱-复水处理会严重制约其生长潜力的发挥。

膨胀土壤标准吸湿含水率及其试验方法

提出了土壤标准吸湿含水率的概念,说明了其物理意义,并给出了试验标准。通过试验结果可以看出,土壤标准吸湿含水率与膨胀土的蒙脱石含量、阳离子交换量、比表面积之间是线性相关的,反映了膨胀土的本质属性。土壤标准吸湿含水率不仅在膨胀土的分类中,而且在细粒材料的表面物理性质方面具有很大的应用前景。

土壤干湿交替下作物补偿生长的生理基础及其在农业中的应用

干湿交替或多变低水的田间环境下 ,作物在延伸生长上大都表现出一定的补偿效应 ,这一现象对旱地农业和节水农业都有重要的理论指导意义。文章从植物感受土壤缺水的原初反应、膨压、根源逆境信号ABA、根系水力学导度。

土壤干湿交替对小麦花前碳同化物分配的影响

采用盆栽小麦试验,在开花前7d利用14CO2光合标记,花后设置对照(A)、干湿交替5d循环(B)和10d循环(C)共3种水分处理。研究结果表明:约有19.0%～22.0%花前14C同化物被转运到籽粒。在B、C两种干湿交替处理中,籽粒对花前14C同化物动员量分别高出对照4.38%和3.02%,并且叶、鞘、茎等花前临时库中同化物输出比例相对高于正常供水的A处理。旗叶中可溶性糖和脯氨酸(Pro)含量对干湿反应敏感。灌浆后期,干湿交替处理的小麦旗叶中叶绿素(Chl)含量和光合速率与对照相比,相对减小,蒸腾速率和气孔导度也大大降低,并且二者变化趋势相一致。干湿交替供水,可部分补偿灌浆后期干旱导致光合不足、同化物减少的籽粒干物质的损失。

土壤脱湿过程中NaCl胁迫对羊草生长和矿质元素吸收的影响

用不同盐分浓度的NaCl中性盐对羊草进行胁迫,探讨在土壤脱湿过程中,NaCl胁迫对羊草生长和矿质元素吸收分配的影响。结果表明,当土壤溶液NaCl浓度小于125mmol/L(土壤总盐小于0.34%)时,盐分胁迫对羊草株高、根长、干物质积累量和相对生长率(RGR)无显著影响,且根系的钾钠吸收选择性和运输选择性随盐度处理水平的增加而增强。但当NaCl浓度超过225mmol/L(土壤总盐大于0.53%)后,其株高、根长、干物质积累量和相对生长率(RGR)随盐度增加而显著降低(P<0.05),根系的钾钠吸收选择性和运输选择性也随盐度处理水平的增加而逐渐减弱。NaCl胁迫条件下,羊草对K、Ca的比吸收率(SAR)降低,茎叶K、Ca含量随盐度的增加显著减少(P<0.05),Na、Cl含量则均随盐度的增加而显著提高,植株K/Na降低。羊草茎叶的盐分离子(Na+、Cl-)含量与相对生长率(RGR)之间呈显著的负相关关系。

邻近绿洲的荒漠表层土壤逆湿和对水分"呼吸"过程的分析

利用"我国西北干旱区陆气相互作用试验"2000年8～9月在甘肃敦煌进行的野外观测资料,分析了临近绿洲的荒漠戈壁土壤湿度和大气湿度特征,发现:活动层内土壤空气湿度远离饱和状态,水分以气态和液态两种形态存在和输送;由于绿洲效应影响,临近绿洲的荒漠戈壁不仅近地层空气多为逆湿,而且这种空气逆湿在夜间较强时可以继续向土壤活动层延伸。土壤湿度日变化能清楚地被区分为湿维持(1～6时)、水分损失(7～11时)、干维持(12～18时)和水分补充(19～0时)等4个阶段,其中湿维持阶段的土壤逆湿是最主要的结构特征,这一土壤湿度结构表明夜间土壤可以通过凝结吸收大气水分,它与白天的土壤水分蒸发共同构成土壤对大气水分的"呼吸"过程;活动层土壤逆湿的形成与土壤温度状态、大气逆湿强度和大气稳定度都有关。

土壤干湿交替对长白山阔叶红松林土壤微生物活性与区系的影响

以长白山阔叶红松林地土壤为研究对象,通过室内控制水分变化,模拟研究了不同土壤干湿交替模式下土壤呼吸产生的CO2体积分数和微生物活性及群落区系的动态变化。结果表明:微生物活性随土壤含水量降低而降低,但降低程度随时间推移而逐渐减缓。随土壤水分减少,土壤真菌的数量增加,土壤细菌的数量减少。

微波辐射法测定土壤吸湿水的含量

采用微波辐射法和烘箱法对不同土壤的吸湿水含量进行了测定。结果表明 ,用微波辐射法测定土壤吸湿水可把烘箱法所需的 8～ 1 0h缩短为 8min左右 ,2种方法的测定结果经t检验无显著差异。用微波辐射法测定 5 0 ,1 0 0 ,1 5 0和 2 0 0g土壤样品的失水基本稳定时间分别为 4,7,1 0和 1 2min ,保险时间为 5 ,8,1 2和 1 4min。微波辐射法具有耗时省、能耗低和受热均匀等优点 ,是一种测定土壤吸湿水的有效方法。表 3参

冬小麦灌浆期光合参数及产量对土壤高湿和干旱变化的响应

为研究土壤湿度变化对冬小麦光合参数和产量变化的影响机制,在防雨棚人工控制灌水,设置土壤高湿、中度干旱、重旱、对照4个处理的田间冬小麦试验,研究土壤水分变化对灌浆期冬小麦光合参数及产量的影响。结果表明:冬小麦灌浆期叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度随土壤水分降低而降低。重旱处理冬小麦叶片胞间CO_(2)浓度与对照相近,引起光合作用下降的主要原因是非气孔因素限制。土壤高湿冬小麦叶片有效利用光强区间拉大,而土壤干旱胁迫叶片有效利用光强的区间缩小,土壤高湿和干旱胁迫叶片夜间呼吸作用都提高,干旱逆境胁迫白天光合作用受限减弱,夜间呼吸作用增强,消耗营养增多“,一减一增”是其籽粒瘪秕,产量低的生理原因。土壤高湿和干旱影响冬小麦灌浆期籽粒干物质输送、积累的源库匹配。高湿处理叶片的绿色器官光合产物输送籽粒占主导,开花前营养器官干物质转运、贡献率变小;干旱逆境胁迫下,叶片等绿色器官光合产物少,输送籽粒干物质减少,但花前营养器官干物质转运、贡献率相对增大;收获指数土壤高湿和对照基本相近,干旱处理较对照明显偏小。

河北省土壤干湿状况遥感监测指数比较

选用河北省2010年5月Terra/MODIS地表反射率产品MOD09A1计算得到了增强植被指数(EVI),结合同期MOD11A2地表温度LST数据,计算得到河北省TVDI(温度植被干旱指数)和VSWI(植被供水指数),比较分析TVDI和VSWI监测河北省土壤干湿状况的适宜性。两种指数与同期8d平均降水量数据的定性分析表明TVDI与降水量数据间具有明显的相反趋势,VSWI与降水量数据间趋势关系不明显;定量的相关分析表明,TVDI与降水量数据间表现出较显著的负相关性(P<0.05),而VSWI与降水量数据间的相关不显著。可见,在所选取研究时段内,TVDI指数较VSWI指数监测河北省土壤湿度更为适宜。

X80钢在干湿交替与水饱和哈密土壤环境下的腐蚀行为

目的揭示X80钢在干湿交替与水饱和哈密土壤环境下的腐蚀行为与规律。方法采用失重实验和电化学测试分析腐蚀速率与阴阳极电化学过程的变化规律,利用金相分析观察母材和焊缝的组织特征,通过SEM、EDS、XRD等微观分析手段观察腐蚀产物形貌、元素含量与物相组成,从而研究干湿交替与水饱和土壤环境对X80钢腐蚀行为的影响。结果X80钢在干湿交替环境下的腐蚀速率是水饱和下的2~3倍,其在干湿交替与水饱和哈密土壤环境下的腐蚀产物物相均由Fe3O4、FeOOH、FeS所构成。X80钢在干湿交替环境下,表面的腐蚀产物膜出现大量凹坑与裂隙,使O2在试样表面分布不均,形成氧浓差电池,并且该凹坑与裂隙有利于腐蚀性离子进入,加剧局部腐蚀。在同一环境下,由于焊接接头各区域组织差异引起的微电偶腐蚀,X80钢焊缝的腐蚀速率明显高于母材。结论干湿交替环境与土壤中大量存在的Cl−显著加速了X80钢母材及焊缝的局部腐蚀,且X80焊缝耐蚀性明显低于母材,其腐蚀机理均为氧浓差电池和局部腐蚀自催化效应共同作用,腐蚀形态也由以全面腐蚀为主(水饱和环境)转变为以点蚀+溃疡状腐蚀为主(干湿交替环境)。

土壤吸湿水测定方法的改进

以土壤吸水湿水常规测定方法为依据，设置新的烘干温度和时间组合。对不同类型土壤样品进行重复试验，其测定结果与常规方法比较，具有测定时间缩短，测定数据重现性好，节能降耗等特点。适于生产、科研批量样品的测定，以及各层次农林院校土壤学课程教学应用。

双圆柱坐标下垂直埋管土壤热湿耦合迁移理论模型与数值模拟

以土壤热湿迁移理论为基础,建立双圆柱坐标系下U型垂直埋地换热器周围土壤内三维非稳态热湿耦合迁移模型,并考虑土壤内热湿迁移的相互影响,编制相应的计算软件。进行不同土壤物性、不同运行工况、不同初始含湿量对U型垂直埋地换热器周围土壤内热湿迁移影响的研究。将模拟值与实验结果进行比较,表明该模型可用于实际应用的模拟分析。

土壤吸湿凝结水研究进展

本文较详细地列举了目前国内外土壤吸湿凝结水所采用的研究方法,从吸湿凝结水每日开始发生的时间和各月份吸湿凝结量这2个方面阐述了土壤吸湿凝结水的日动态和季动态。并从周边植被、气象因素和地温等方面综合分析了影响凝结水发生的主要因素,探讨了干旱区土壤吸湿凝结水的生态作用及其意义,展望了干旱区凝结水未来的研究趋势,提出了目前土壤吸湿凝结水研究过程中存在的问题。

烘干法测定土壤吸湿水的温度时间组合

以土壤吸湿水常规测定方法为标准,设置不同的土壤吸湿水烘干温度和时间组合,对不同类型土壤样品进行分析测定,并与常规方法进行比较。结果表明:(115±1)℃,2 h是比较理想的土壤吸湿水快速测定方法。该土壤吸湿水快速测定方法与常规方法相比,具有快速、节能、低损耗之特点,适合多批样品吸湿水含量的测定。

土壤热湿迁移对建筑底层地面温湿状态的影响研究

针对热湿地区建筑底层地表面普遍存在湿积累的现象,从土壤热湿迁移过程和室内热湿环境双效作用的角度对地表面结露现象进行分析,研究获得地面防潮与保温处理前后地表面的温湿度及湿流通量情况。结果表明,当室内空气相对湿度高于90%时,地表面极易发生冷凝。当在地面构造下部铺设防潮层时,可有效降低地表面相对湿度,但仍会发生结露,为避免结露现象,可在防水层与地面构造下部之间铺设厚度为140 mm的聚苯乙烯泡沫保温板。