节水高产技术体系土壤物理学机理

从土壤物理学角度分析黄淮海试区中下水平土壤肥力条件下一种节水高产技术体系的管理策略,采取推迟播种15～21d控制冬前分蘖减少水分消耗,保持表土干燥减少土壤水分蒸发,播前灌底墒水在土壤深层储存水分,集中施用P肥促进小麦根系下扎等措施,充分利用了植物根系的向水性,引导根系下扎,并扩大土壤深层吸水体积,使播种后不灌水小麦产量达6000kg/hm^2,灌1水小麦产量约7500kg/hm^2,水分利用效率>15.0kg/hm^2·mm。

农田土壤水分和盐分的空间变异性及其协同克立格估值

通过对一块面积为 1hm2 麦田内的 98个观测点取样分析 ,测定了两个时期的土壤水分和盐分含量。结果表明两个时期的土壤含水量均服从正态分布 ,底层盐分均服从对数正态分布 ,而表层的盐分分布具有不确定性。两个时期土壤水分和盐分的变异系数分别属于弱变异和中等变异强度。通过结构分析 ,发现两个时期的水分和盐分均在一定范围内存在空间相关性。对两个时期土壤水分和盐分空间分布的动态变化进行了比较 ,同时采用CoKriging方法进行估值 ,与Kriging法相比 ,其估计方差减少百分数最大达到了 1 36 3%。

农田土壤表层饱和导水率的条件模拟

本文简单地介绍了地统计模拟中的序贯高斯方法 ,以农田土壤表层饱和导水率Ks为例 ,对其分别进行了条件模拟和克立格插值 ,并将条件模拟、克立格插值结果与实测数据进行了对比分析 .结果表明克立格插值具有明显的“平滑”效应 ,改变了Ks数据的空间结构 ;而条件模拟具有与实测数据相同的空间自相关结构 ,并且对未知点的模拟值具有不确定性 .因此 ,条件模拟对于研究那些具有空间不确定性且会对环境带来不良影响的风险性变量 ,更具有实际意义 .

表层土壤饱和导水率的空间变异对农田水分渗漏的影响

本文将条件模拟方法所得到的表层土壤饱和导水率（K）的随机场与土壤水分运动模型相结合，随机地模拟了冬小麦地1999年3月10日～6月10日这一时段的农田水分渗漏情况。在总来水量为353．8mm（灌水量270mm）的情况下，2m土体水分渗漏量最小值为23．73mm，最大值达到了64．73mm，分别占此段灌水量的8．8％和24．0％。另外，比较了实测法、克立格插值法和100次条件模拟得到的水分渗漏量结果，发现条件模拟法与实测法的结果较接近，而克立格插值法具有明显的“平滑效应”，缩小了农田水分渗漏量的范围。这3种方法均反映了表层土壤K空间变异对农田水分渗漏的影响，其结果均要好于传统方法。

作物生长与土壤水氮运移联合模拟的研究Ⅰ——模型

在前人研究成果的基础上,构建了土壤-作物系统农田水氮运移及作物生长联合模拟模型SPWS。模型中,采用了FAO的气象模型来完成参考作物潜在蒸散的计算,直接引用美国HYDRUS1D模型来完成土壤水热运移的数值模拟,并利用改进的溶质运移方程来实现土壤氮素迁移转化的模拟,利用改进的荷兰PS123模型实现了作物生长发育进程、干物质生产、干物质分配及光温条件下作物产量的模拟。通过对叶面积指数、根系吸水的模拟,得到了水分限制下的作物产量;通过对作物需氮量、土壤供氮量及作物实际吸氮量的模拟,得到了水氮限制下的作物产量。

条带覆盖下土壤水热动态的田间试验与模型建立

本文描述了夏玉米生长期间麦秸条带覆盖（行间覆盖）条件下土壤水热动态的田间试验．在此基础上，采用交替方向有限差分法建立了模拟苗期条带覆盖下土壤二维水热迁移的数值模型．其中覆盖部分土壤表面的边界条件由能量平衡方程确定．模型的输入只需常规气象资料、土壤水热迁移参数及覆盖参数．数值计算结果表明，该模型具有一定的实用价值．

利用热脉冲时域反射技术测定土壤水热动态和物理参数Ⅱ.应用

土壤含水量、温度、热特性以及其它物理参数的动态监测是描述土壤中各种物理、化学和生物过程的基础。本文利用热脉冲 -时域反射技术 (Thermo -TDR)对不同质地土壤的含水量、电导率、温度、容积热容量、导热率和热扩散系数进行了测定 ,并利用土壤容积热容量与容重和含水量的关系 ,计算了土壤容重、通气孔度和饱和度。结果表明 ,Thermo -TDR技术能够提供可靠的土壤含水量、温度、容重、通气孔度和饱和度的信息。本文也分析了Thermo

利用热脉冲-时域反射技术测定土壤水热动态和物理参数 Ⅰ.原理

由于土壤特性的时空变异性 ,对土壤含水量、温度、热特性以及其它物理参数的动态监测是土壤学研究的重要课题。本文以热脉冲技术和时域反射技术的理论为基础 ,介绍了利用热脉冲技术 时域反射技术 (Thermo TDR)连续定位测定土壤含水量、电导率、温度和热特性的原理 ,并利用土壤热特性与容重和含水量的关系 ,导出了土壤容重、饱和度和通气孔度的计算公式。

秸秆覆盖条件下土壤水热盐耦合运动规律模拟研究进展

分别从等温和非等温水盐动态模拟以及覆盖边界层三个方面 ,以秸秆覆盖条件下土壤水、热、盐耦合运动规律模拟研究为重点 ,介绍了 50年代以来土壤水热盐数学模拟的研究成果 ,并简要论述了有关模型的特点及今后的发展方向。

作物生长与土壤水氮运移联合模拟的研究Ⅱ——模型验证与应用

在华北平原中国农业大学东北旺实验田开展了水肥耦合灌溉实验,设置了传统和优化水肥4个组合处理,同时应用作者提出的联合模拟模型SPWS对2000年夏玉米生育期内的土壤水分、氮素转化运移以及水氮限制条件下夏玉米的叶面积指数、干物重、吸氮量及籽粒产量进行了模拟,模拟结果与实测数据均吻合良好。水氮平衡分析结果表明,优化灌溉和优化施肥管理措施均能明显减小水分渗漏、硝酸盐淋失和氮素的气体损失,且均有不同程度的增产作用,其中优化水肥处理下水氮利用率分别为1.33kg/m3和31.6kg/kgN,为4个组合处理中最高。

四种不同生态系统的土壤解磷细菌数量及种群分布

通过分析农田、林地、草地和菜地土壤有机磷细菌和无机磷细菌的数量及种群结构，发现有机磷细菌数量比无机磷细菌多；有机磷细菌主要是芽孢杆菌属，其次是假单胞菌属；而无机磷细菌主要是假单胞菌属。菜地土壤解磷细菌的数量和种类最多。不同的细菌解磷能力差异很大，其解磷能力与培养介质的ｐＨ值有一定的关系；许多菌株在进一步的纯化过程中失去了解磷能力。

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。

土壤容重和温度对时域反射仪测定土壤水分的影响

土壤含水量（θv）与电磁波在插入土壤的时域反射仪（TDR）探针中传播时间（T）的半理论、半经验标定曲线θv＝（T／Ta－Ts／Ta）／（Kw0.5－1）通常用于计算土壤含水量。本项试验应用TDR测定了不同质地及不同容重条件下烘干土壤的Ts／Ta值。结果表明，四种被测土壤的Ts／Ta值介于1．61～1．80，且土壤容重大，Ts／Ta值也大，三种农业土壤的Ts／Ta平均值可取1．68。用烘干至饱和含水量的砂质壤土和壤上的土柱试验结果表明，选用不同的Ts／Ta值，引起的含水量偏差分别为0．001～－0．005cm3／cm3和0．007～0．006cm3／cm3。对于砂质壤土，在实际合水量不变但改变土壤温度的情况下，TDR测定的含水量在实际含水量大于0．30cm3／cm3时有明显的偏差，且温度升高，TDR测定的含水量偏低，反之亦然。本文还给出了温度每增加（或减少）1℃引起的含水量测定值的偏差范围以及进行修正的方法。

土壤电导率对时域反射仪测定土壤水分的影响

试验通过往土壤中加入电介质溶液 ,以及在不同粘粒含量土壤上用时域反射仪 (TDR)测定土壤含水量 ,研究结果表明 :在较低含水量情况下 (砂土 <0 1 5cm3cm- 3,砂质壤土 <0 .1 8cm3cm- 3) ,电导率的增加不易引起TDR测定值的明显偏差 ;但在较高含水量下 ,当溶液电导率增加到 8dSm- 1 (砂质壤土 )和 1 1dSm- 1 (砂土 )时 ,TDR测得的含水量值明显高于实际值。在较高电导率 ( <1 6dSm- 1 )下 ,K0 .5a 与实际含水量仍呈较好的线性关系 ,但电导率引起的介电损失影响了K0 .5a ～θ线性关系的斜率和截距。本文给出了考虑电导率影响的K0 .5a ～θ线性关系的校正方程。土壤粘粒含量的增加也会引起TDR测定偏差 ,在低含水量时测定值偏低 ,在高含水量时测定值偏高。粘粒含量 <5 0 %时 ,测定偏差 <0 .0 2cm3cm- 3。

不同尺度下田间土壤水分和混合电导率空间变异性与套合结构模型

应用地统计学原理和方法 ,分析了夏玉米田间 90m× 90m(L区 ) ,内套一个 30m× 30m(M区) ,再内套一个 1 0m× 1 0m(S区 ) 3个尺度下土壤含水量和电导率的空间变异性。结果表明 ,各尺度间土壤含水量的标准差和变异系数比较接近而电导率的差别较大。在L和M尺度下土壤含水量在 3个置信度下呈正态或对数正态分布 ,在S尺度下只在 0 0 1置信度下呈对数正态分布 ;在L尺度下土壤电导率仅在信度为 0 0 5和 0 0 1时呈对数正态分布 ,在M尺度下仅在信度为 0 0 1时正态或对数正态分布 ,较高信度时呈对数正态分布 ,在S尺度下不呈正态或对数正态分布。各尺度下它们的空间结构可用球状模型描述 ,其变程分别约为 2 2～ 1 9 8m(土壤含水量 )和 2 5～ 1 7 2m(电导率 ) ,不同尺度间土壤含水量和电导率的空间变异结构函数差别较大 ,用套合结构模型能更好地描述不同尺度下土壤含水量和电导率的空间变异性。

双环入渗仪的缓冲指标对测定土壤饱和导水率的影响

双环入渗仪在测定田间土壤饱和导水率时被广泛采用。本文采用不同直径的双环入渗仪(内环直径分别为20 cm、40 cm、80 cm和120 cm)和不同的内外环直径比,即不同的缓冲指标(0.2、0.33、0.5和0.71),进行了16组定水头积水入渗试验,研究了双环入渗仪缓冲指标对土壤饱和导水率测定的影响。结果表明:内环直径较小的入渗仪,其累积入渗过程曲线的分布较分散;随着入渗环直径逐渐增大,分散范围逐渐缩小。另外,随着缓冲指标的逐渐增大,测定的土壤饱和导水率并没有明显的增大或减小趋势,但内环直径20 cm的入渗仪测定的土壤饱和导水率的波动最大,而80 cm和120 cm内径的双环入渗仪测定的土壤饱和导水率最稳定,并且始终非常接近。因此,相对于双环入渗仪内环大小或土壤非均质性的影响,双环入渗仪的缓冲指标对于土壤饱和导水率测定的影响要小。

考虑水力学和矿化参数空间变异下土壤水氮运移的数值分析

以北京东郊永乐店一块农田为背景,将田间取样点所在的土壤剖面假设为一系列不发生相互作用的一维土柱,根据实测的土壤有机质含量,假定不同取样点的土壤有机氮的矿化速率常数(零级动力学)与有机质含量成正比,运用HYDRUS1D软件,分别就考虑和不考虑有机氮矿化速率的空间变异性两种方案,对2001年夏玉米生育期农田尺度下土壤水分运动和硝态氮淋失动态进行了数值分析。模拟结果表明:有机氮矿化速率的空间变异性对剖面250cm埋深处累积硝态氮淋失量的影响很小,其差异主要在于前者影响了土壤氮素的转化量;剖面250cm埋深处平均的土壤水渗透量和累积硝态氮淋失量分别为1.35mm、0.0065mg/cm2,变异系数大于1.8,表现出很强的空间变异性。模拟结果的地统计学分析表明:蒸发量和蒸腾量,收获时剖面250、150cm埋深处的土壤水通量的半方差函数均可用球状模型描述,其变程相近,约为8.7m;土壤水渗透量与累积硝态氮淋失量表现为相互独立的空间结构。考虑有机氮矿化速率空间变异性的土壤氮素净转化量可用球状模型描述,其变程与有机质含量的变程接近,约为4.7m。

北京菜园土土壤微生物生物量碳、氮与土壤一些性质的关系

10个土壤样品采自北京郊区种植年限不同的菜园地,同时测定了土壤中微生物生物量碳、氮及土壤有机碳、全氮、pH、有效磷、钾和物理性粘粒(<0.01mm)含量。研究发现:微生物生物量碳在24.8～522.4mg·kg^(-1)土,平均为234.4mg·kg^(-1)土;微生物生物量氮在39.2～74.1mg·kg^(-1)土,平均为51.3mg·kg^(-1)土;微生物生物量碳氮与土壤有机碳和全氮之间存在极显著的相关性,生物量碳占土壤有机碳平均为1.3%,生物量氮占土壤全氮平均为5.3%;微生物生物量碳氮与土壤有效磷钾和 pH 的相关性较低,但与物理性粘粒含量存在一定的相关性。

提高土壤水分/养分资源利用效率

阐述了土壤水分/养分资源利用效率的涵义及其表达式。分析了大田小麦-玉米种植制度下,土壤水氮状况和产量、利用效率的关系。着重分析了土壤水分和氮素的周年消耗特征。并应用多目标优化模型对小麦-玉米的水氮管理措施进行了优化。