多功能农林保水剂在油葵种植中的应用

以宁夏中部干旱带为靶区,油葵为试种作物,研究膜下滴灌方式下,不同施用深度及施用量的保水剂在油葵种植中的使用效果.结果表明,油葵主要根系分布土层(0~40 cm)的土壤含水率变化趋势基本一致,0~20 cm土层,保水剂用量为4 kg/667 m2、施入深度为20 cm时,土壤含水率均高于其他处理,比同期未施用保水剂的处理高10.8%~41.9%,20~40 cm土层比未施用保水剂的高17.8%~53.6%;叶面积指数也普遍高于未施保水剂的叶面积指数,施量为2 kg/667 m2,深度10 cm时,比未施用的叶面积指数增大1.01%~16.04%,施量为4 kg/667 m2、深度20 cm时,比未施用的产量提高31.6%,但与其他处理差异不显著.在油葵种植中采用4 kg/667 m2的施用量、饱和后沟施20 cm深的施用方法,对油葵生长及产量的促进效果最为明显,可作为宁夏中部干旱带油葵种植中的推荐施用方法.     

温度和矿化度对电磁波持水率计响应的影响与校正

为探究温度、矿化度、含水率变化对电磁波持水率计响应的影响,提升高含水条件油气井持水率监测及评价精度。本次研究设计完成不同温度(35~80℃)、不同矿化度(0~200000 ppm)和不同含水率(20%~100%)条件电磁波持水率探头模拟实验。结果表明:30~80℃范围,温度变化对电磁波持水率计响应影响相对较弱;矿化度小于50000 ppm时,随矿化度的增加,响应值明显增加,当矿化度大于50000 ppm时,持水率响应值趋于稳定;高低温度条件探头响应值与持水率均存在较好对应关系。基于实验结果提出了温度、矿化度影响线性插值校正方法,校正后持水率值与标准状况相比误差分布于0%~10%范围,有效地消除了温度、矿化度变化对电磁波持水率探头监测的影响。     

河北省中部平原区土壤墒情变化规律研究

采用衡水、冉庄、捷地3个旱情试验站2002-2005年4年土壤含水率资料,求算出了不同地区分深度逐月土壤含水率消退系数,拟合了不同地区的土壤雨后增墒公式,确定了3个试验站墒情变化规律,并利用2006年资料进行了验证．预报合格率达99％以上,达到甲级预报标准。3个试验站所代表区域的墒情变化规律的研究为河北省其它地区的墒情预报提供了依据。     

TRIME-T3管式TDR土壤水分测定系统在宁夏泾源地区的标定研究

通过对比TDR(时域反射仪)法与烘干称重法测定土壤含水率,针对TDR在宁夏泾源县的土壤水分测定进行了标定及适用性研究.结果表明,TRIME-T3 TDR不适用于精确的表层土壤含水率的测定;在TDR标定过程中采用分段标定的方法能够取得相关性更好的标定方程.     

不同含水率下污泥流变模型的显著性水平分析

典型的非牛顿流体流变模型有7种,为给出相对最优模型,结合污泥对流变模型进行显著性水平分析.采用旋转黏度计在20℃时对含水率为93.99%~98.72%的污泥进行流变实验,分析其流变特性,并对这7种流变模型进行拟合和白噪声检验,验证其有效性.结果表明:在低剪切速率0~150 s-1时,含水率对污泥黏度的影响更大.其中含水率为96.31%~98.72%的污泥表观黏度在0.5 Pa·s以下,适合于远距离运输,而含水率93.99%~95.52%的污泥表观黏度偏大,不适合于远距离运输.含水率为93.99%~95.52%时,两参数模型中,Power-law模型的显著性水平较高,优于其他两参数流变模型;含水率为93.99%~98.72%时,三参数模型中,流变模型Sisko优于H-B模型,四参数模型中,流变模型Carreau优于Cross模型.     

金属加工厂附近农田土壤锌污染的地统计学分析

目的为评价金属加工对农田土壤环境造成的影响.方法采用经典统计学与地统计学相结合的方法,研究了沈阳市南郊某有色金属加工厂附近农田土壤全锌含量的空间分布特征.结果在1000m距离内,土壤全锌含量与样点离加工厂烟囱的距离之间符合二阶多项式关系,并与距离呈显著负相关关系.0~10cm及10~20cm土层土壤全锌含量分别达226.92mg.kg-1和214.24mg.kg-1,远高于该地区土壤锌含量的背景值.高斯模型与实验半方差变异函数的拟合效果最好,其次是线性模型.0~10cm及10~20cm土层土壤全锌含量具有十分相似的空间分布格局,离加工厂烟囱距离越远,土壤全锌含量越低.结论克里格插值得出的土壤全锌含量的空间分布图很好地反映了农田土壤受到金属加工厂污染的情况.     

基于介电特性的三七粉含水率检测与建模

为了探索三七粉介电特性与含水率之间的关系,利用LCR测试仪研究频率信号(0.1~1 000 k Hz),温度(15~55℃)和含水率(9.8%~17.8%)对三七粉介电特性的影响.结果表明,在0.1~10 k Hz频段内,相对介电常数ε'和介质损耗因数ε″变化趋势明显;ε'和ε″随着频率的增大而减小,随着温度和含水率的增大而增大.随后在1 k Hz和10 k Hz下建立了基于介电特性(ε'和ε″)和温度T预测三七粉含水率(W%)的模型,在1 k Hz下,预测模型的R2=0.977 3.最后,制作了50个样本,对模型进行验证,将试验值与模型计算值进行比较,发现其误差范围在±3.9%,说明所建立的模型是可行的.该研究结果对开发三七粉含水率检测仪具有一定的指导意义.     

奶牛粪沼液对小麦-玉米轮作土壤团聚体有机碳组分的影响

为探明奶牛粪沼液连续施用对耕层土壤团聚体及有机碳活性的影响,本研究以小麦-玉米轮作体系为研究对象,进行了2年奶牛粪沼液连续施用的田间小区试验,分析了沼液施用后表层(0~10 cm)和亚表层(10~20 cm)土壤水稳性团聚体及其总有机碳与各活性组分含量的变化特征.研究发现:施用沼液后土壤团聚体稳定性显著(P<0.05)增加,土壤小团聚体有向大团聚体演化的趋势,且沼液施用量越大,耕层土壤中大团聚体增加越多;施用沼液后耕层土壤碳库存分别比施用化肥的处理增加25.9%~35.2%,高活性有机碳的变化对土壤碳库的影响最大;施用沼液会通过活性碳的输入提升耕层土壤碳库活度,且亚表层土壤碳库活度对外源有机物的输入更加敏感,大团聚体中活性较高有机碳增加是主要驱动因子.     

施肥模式对收获后稻田CO2释放的影响

为探讨施肥模式对收割后稻田CO2垂直释放特征的影响,利用CIRAS-2便携式光合测定仪对施加氮肥、磷肥和菌肥的水稻土CO2释放速率及其影响因素进行测定,并对二者的相关性进行分析.结果表明:施加氮肥后,收割后稻田0 cm界面土壤CO2的释放速率提高97.73%,10 cm界面和20 cm界面分别降低39.93%和31.36%.施加磷肥后,收割后稻田0 cm界面CO2的释放速率与对照(CK)差异无统计学意义,10 cm界面降低33.84%,20 cm界面提高48.03%.施加菌肥对收割后稻田3个界面CO2的释放速率都无显著影响.收割后稻田CO2释放速率与该界面土壤含水率的相关性受施肥模式的影响,其影响程度随着土层的加深依次减轻.与氮肥和磷肥相比,菌根菌肥对土壤CO2释放影响不显著.     

矿区充填复垦土壤重金属分布规律及主要农作物污染评价

研究了复垦土壤的理化、生物特性,选用美国2800K1型渗透仪、英国三参数速测仪HH2/WET、美国紧实度仪,分析了土壤的紧实度等.结果表明:煤矸石、粉煤灰充填(覆土厚度40cm)复垦土壤的pH值为7.98～8.78,含水率高于正常土壤10%～20%,渗透性系数为0.059～0.286,紧实度在200～300PSI,有机质含量低于对照土壤.探讨了充填复垦区域土壤重金属空间分布特征分析的理论与方法,通过采集、处理,测试245个土样的As,Cd,Cr,Cu,Hg,Pb,Zn等的含量,利用变化度、污染度和含量趋势等指标,研究了煤矸石充填复垦土壤、粉煤灰充填复垦土壤、对照土壤3类土壤的重金属分布特征.得出结论:1)简单模型在一定程度上能反映出微量元素的变化趋势,3块场地模型拟合的误差均值保持在30%以内,其中,煤矸石场地误差最小,最大值为18.4%,最小值为8.3%;2)利用多项式模型由测点的数值推知未测点的数值,得到相对连续的重金属含量值,分析其空间分布规律;3)Kriging模型:以粉煤灰场地的Cd为例,建立的模型拟合精度较高.采用Pearson Correlation Coefficient方法,分析了pH值、有机质、紧实度和微生物对重金属分布的影响.结果表明:1)充填复垦场地的pH值、有机质和紧实度与重金属含量的相关性较弱,相关系数在-0.6到0.6之间.2)微生物与土壤重金属的相关性很大,在粉煤灰场地体现的更加明显.比较了世界主要国家和地区对小麦、水稻和大豆中重金属污染物的限量标准,提出了小麦等主要农作物重金属污染物限量的选取标准.采用单项、综合污染指数分析了根际土壤As,Cd,Cr,Cu,Hg,Pb,Zn的污染状况,得出了复垦土壤综合污染指数小于1,全部测点均达到了土壤环境质量二级标准要求.研究结果:1)复垦场地生长的成熟小麦,Cd,Cr在其不同器官中的分布迁移趋势是一致的;2)对照场地生长的成熟小麦,Cd,Cr在其不同器官中的分布趋势存在差异;提出根富集系数率,建立了Cd回归方程、Cr偏微分方程.引入Surfer软件成图方法,借助多项式模型反演所得的数据,对矿区复垦土壤的结构进行可视化,直观地描述了土壤重金属分布的纵向、横向特征;应用Photoshop软件,对主要农作物小麦中重金属的污染迁移,以Cd,Cr为例,制作了量化模拟色彩映射图,真实地评价了小麦不同器官中重金属的污染程度.     

非饱和粘土路基平衡湿度空间分布特征及预估

通过室内外试验探讨了非饱和粘土路基平衡湿度沿道路横断面的空间分布特征,并基于非饱和土力学基本理论,采用滤纸法测定了不同含水量土样的基质吸力,标定了反映含水量与基质吸力单值函数关系的土水特征曲线模型,建立了大气降水/蒸发影响区以外非饱和粘土路基平衡湿度的预估方法.研究结果表明,近中央分隔带和路肩处的上部路基土的平衡湿度受大气降水/蒸发的影响显著;大气降水/蒸发影响区以外的路基土平衡湿度主要受控于地下水位的影响;Fredlund＆Xing模型可较好地表征非饱和粘性路基土湿度和基质吸力的相关关系,模型参数拟合结果具有较高的可靠性;地下水位控制区粘土路基平衡湿度预估结果与试验测试值之间具有较高的一致性,预估方法合理可靠.     

用动态均衡法估算果树耗水量的研究

本文运用土壤水势能理论,研究了柑树根区土壤水分交换,从动态角度探讨了土壤水分储量的变化、水量均衡,从而建立了由土壤负压资料推算果树耗水量的通用模型——动态均衡法。初步研究表明,动态均衡法相对传统的水量平衡法。考虑的水量均衡要素更全面,计算结果更接近实际。     

基于集成学习方法的CLDAS土壤湿度降尺度研究

土壤湿度为陆地生态系统水循环和能量收支的关键参数, 陆面数据同化系统可获得时空连续的土壤湿度数据, 但由于空间分辨率较低限制了进一步应用.以华北地区作为研究区, 基于单一模型(梯度提升机、深度前馈神经网络和随机森林)以及Stacking集成学习方法, 对中国气象局陆面数据同化系统(CLDAS-V2.0)0~10 cm土层土壤湿度产品开展了降尺度研究.2019年4—10月降尺度模型的估算结果表明, 0~10 cm土层土壤湿度空间分辨率从6 km降尺度至1 km, 4种降尺度方法结果均能反映出我国土壤湿度时空变化规律, 一定程度上改进CLDAS产品高估现象, 且空间分布细节更加丰富, 精度得到提高, 其中以Stacking集成学习的降尺度方法最好, 降尺度的土壤湿度估算值与站点观测数据的相关性最高(R=0.756 8), 并且具有最小的误差(均方根误差为0.050 5 m³/m³, 偏差为-0.005 2 m³/m³).时间上, Stacking集成学习的降尺度结果同样与实测值的动态变化具有更高的相关性, 均方根误差和偏差以Stacking集成学习方法最小, 其次为随机森林和深度前馈神经网络.     

土体含水率与根系埋深对银杏树苗抗拉拔性能的影响

中国是受热带台风灾害影响最为严重的国家之一,由于强风暴雨作用引起的林木根系拔出及倾倒破坏致使交通中断、车辆受损、人员伤亡等次生灾害与日俱增。为进一步研究土体物理特性对林木抗拉拔性能的影响,采用自主设计的根系横向加载试验系统,通过对银杏树苗施加定速率横向加载的拉拔试验,模拟外力荷载下根系的倾倒过程。试验设置了5组梯度含水率和4种埋深工况分析土体含水率、根系埋深对拔出过程中抗拉拔力的影响。研究表明：在粉质砂土中,黏聚力根系位移抗拉拔力曲线中抗拉拔力的变化可以概括为平缓上升、陡峭上升和缓慢上升达到峰值3个阶段;最大抗拉拔力随含水率提升呈现先升后降的总体趋势,与土体黏聚力变化的总体趋势相同,当含水率趋近饱和含水率时,最大抗拉拔力衰减显著;当含水率一定时,根系的最大抗拉拔力随着根系埋深的增加,在试验设置的埋深区间内呈线性趋势增长。     

潜水稳定蒸发条件下土体响应模拟

基于Gardner提出的模型,对潜水稳定蒸发条件下,欧洲地区5种土体响应进行了模拟研究。数值实验结果表明：土壤含水率和对数坐标系下的土壤水吸力分布曲线分别呈现单拐点和双拐点的特点;相同地下水埋深条件下,土体的最大蒸发强度与黏粒含量呈负相关关系,二阶多项式可以很好的拟合地下水埋深与最大蒸发强度之间的关系;蒸发强度介于0.01cm/d～0.1cm/d,潜水稳定蒸发时,土体对应的最大地下水埋深值可以作为临界水深的参考范围;相对蒸发系数的模拟结果与相关文献记录的实验规律相似。使用Gardner模型可以对土体潜水稳定蒸发响应进行很好的模拟,模型求解方法相对简单,模拟结果可靠性高。     

黄土路基回弹模量湿度预估及修正系数确定

为了研究黄土路基湿度与强度的变化规律,调研了大量路基湿度预估模型,结合黄土地区气候环境特征,确定FredlundXing模型作为黄土地区路基湿度预估模型;选取了16种土样做物性参数试验,结合预估模型,得到了黄土路基平衡湿度范围质量含水率为16%~19%,体积含水率为29%~35%;现场实测霍候一级公路、宁夏桃同高速公路以及晋阳高速公路路基平衡湿度,实测值与预估值之差为-1.4%~1.7%;在此基础上,选取7种代表性土样做最佳含水率及平衡湿度情况下的动态回弹模量试验,推荐了山西省黄土路基湿度修正系数,晋北地区修正系数为0.4~0.5,晋南地区为0.5~0.6.     

基于交流阻抗法的土壤湿度测量

采用交流阻抗法快速测量土壤的湿度. 将双探针传感器一端插入土中,作为阻抗器件,另一端与NE555芯片相连,组成电阻频率转换电路,使加载在被测土壤上的直流电变为交变电流,同时将土壤的交变阻抗转换成频率信号,不需要模数转换,就可以通过单片机测得频率值. 通过频率与土壤湿度间的线性关系,获得土壤湿度值. 交流阻抗法有效克服了在直流电作用下带来的土壤电极极化现象,在快速测量的同时保证了测量精度. 实验结果表明该方法能有效测量0%~20%的土壤湿度范围.     

作物生长条件下蒸发与蒸腾的模拟及土壤水份动态预报

以由能量平衡原理及边界层水汽扩散理论而导出的Ｐｅｎｍａｎ－Ｍｏｎｔｅｉｔｈ公式为基础，确立了棵间潜在蒸发及潜在植株蒸腾的计算模式．建立了以作物根量分布为基础的根系吸水模型．结合实测资料，导出了棵间实际蒸发的经验模式．应用上述经验与半经验模型，结合非饱和土壤水份运移方程，对田间土壤水份动态进行了模拟与预测，其结果与实测结果拟合较好．     

含水率对再生混凝抗压强度影响研究

为了研究不同含水率状态下富含砖粒再生混凝土的抗压性能,制作了72块强度等级分别为RC20、RC25、RC30富含砖粒再生混凝土立方体试块标准养护28d后将其移入干燥箱中进行干燥处理。将干燥后的立方体试块分别放入清水中浸泡4、12、24、48、72、168、336 h后测量其含水率,并进行单轴抗压力学性能试验。建立再生混凝土强度随其含水率变化的计算模型。研究结果表明:富含砖粒再生混凝土抗压强度随含水率增加而降低,对RC20、RC25、RC30来说,饱和富含砖粒再生混凝土的立方体抗压强度较干燥状态分别降低了33.3%、16.9%、36.9%。