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1.
基于加热光纤分布式温度传感器的土壤含水率测定方法 总被引：1，自引：0，他引：1
为探讨加热光纤分布式温度传感技术测量土壤含水率不同方法的可行性,通过室内土槽试验,加热埋设于砂土的碳纤维光纤,利用分布式温度传感器测量不同含水率下沿光纤的温度变化,建立最大升温值、累积升温值和热导率与土壤含水率的关系,并比较这3种方法推求土壤含水率的测量精度。结果表明,光纤的温度波动随采样间距的增大或时间间隔的增大均减小,合理的采样间距和时间间隔设置能控制温度波动小于±0.1℃。在低(0～0.1 m~3/m~3)、中(0.1～0.2 m~3/m~3)和高(0.2～0.35 m~3/m~3)3个含水率水平,热导率法的测量精度均高于最大升温值法和累积升温值法,并且3种方法的测量精度均随含水率增加而降低;热导率法的均方根误差为0.015 m~3/m~3,低于最大升温值法(0.038 m~3/m~3)和累积升温值法(0.050 m~3/m~3)。研究对高时空分辨率精确获取田间尺度土壤墒情信息发展精准农业具有重要意义。 相似文献
2.
多针热脉冲技术测定土壤热导率误差分析 总被引：2，自引：1，他引：1
土壤热导率是研究土壤热传输、水热耦合运移的基本物理参数。为了探知多针热脉冲技术的误差,该研究以能够准确测定热导率的单针法作为参比,在4种质地土壤上,对多针热脉冲技术在不同体积质量、含水率和气压条件下测定的热导率进行了分析。结果表明,多针热脉冲技术的热导率结果与单针法总体符合较好,其热导率测定值的平均误差为0.074 W/(m·K)。干土热导率随气压增大呈现对数增长,这是由于气体分子平均自由程下降的原因。多针热脉冲技术的测定误差主要出现在中等含水率区域,关键问题是加热针的温度升高偏大,促进了水汽潜热传输。另外,土壤与探针之间的热接触阻力、探针导致的土壤体积质量改变、温度梯度引起的液水流也影响测定结果的准确性。该研究可为农业水土工程中的土壤热导率模拟提供依据。 相似文献
3.
农田土壤热特性受地表能量平衡、土壤特性和作物生长的影响,存在显著的时空变异性,而目前缺乏关于作物行尺度土壤热特性变异特征的研究。本研究采用定位试验,利用热脉冲技术监测了玉米农田行尺度四个位置处（1/2行间、1/4行间、棵下和棵间）两个深度（2 cm和4.5 cm）土壤热特性的时空变异规律,并分析了土壤温度和含水量对土壤热特性的影响。结果表明,在试验期间,热导率、热容量和热扩散率的变化范围分别为0.66—2.22 W/(m?K),1.46—4.49 MJ/(m3?K)和4.07×10-7—6.88×10-7 m2/s。降雨之后,热导率和热容量增加,且随着时间推移逐渐降低。2 cm深度的土壤热特性的波动较大,棵下位置土壤热导率和热容量值最大,波动最为明显;土壤热扩散率在1/2行间位置最大。在4.5 cm深度,各位置土壤热特性变化趋势基本一致,土壤热导率和热容量值在1/2行间位置最大,土壤热扩散率在棵间位置最大。综合两个土层数据得出1/4行间位置的热导率和热容量更具代表性。本研究中土壤热特性对土壤含水量的响应规律较为明显,随着土壤含水量增加,热导率和热容量线性增加,热扩散率则表现出先增加后降低的规律。在测定的土壤温度范围内,热扩散率随土壤温度增加呈上升趋势。该研究可以为农田水热管理提供理论依据。 相似文献
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含水量和容重对旱地耕层土壤热导率的影响及预测 总被引：3，自引：1，他引：2
土壤热导率是研究地表能量平衡和土壤水热运移过程中的一个基础参数。受土壤耕作、干湿交替和根系生长等过程的影响,耕层土壤的含水率和结构呈现较强的变异特征,而目前缺乏关于定量分析耕层土壤热导率变异特征的研究。该研究利用田间定位试验,采用热脉冲技术测定了含水率和容重变化条件下耕层土壤热导率的变异特征,并利用传递函数模型对耕层土壤热导率进行了预测。结果表明:含水率和容重是影响耕层土壤热导率变异的主要因子,而耕作强度和干湿交替是这种变异的关键驱动力;与翻耕和旋耕处理相比,免耕处理提高了土壤容重和含水率,从而增大了土壤热导率;在干湿交替作用下,翻耕后土壤容重逐步增加,耕层热导率也呈现上升趋势,波动幅度与含水率的变化相关。基于含水率、容重和质地信息,土壤热导率传递函数模型可以给出可靠的田间土壤热导率估计值,其均方根误差和平均偏差分别为0.09和-0.01 W/(m·K);考虑耕层土壤容重的动态信息,可以提高该模型预测土壤热导率的准确性。 相似文献
5.
不同温度下的土壤热导率模拟 总被引：13，自引：7，他引：6
土壤热导率是研究陆地表层水热盐耦合运动的基本物理参数。由于水汽潜热传热在高温下的显著作用,高温下的土壤热导率显著高于常温值。该研究的目的是建立能够有效预测高温下土壤热导率的模型。在气体扩散定律的基础上,该文结合常温土壤热导率模型,提出了一个计算高温土壤热导率的新方法。并利用热脉冲技术实际测定了不同温度、不同含水率下的土壤热导率,对新模型进行了测试验证。结果表明,Cass等的水汽运移促进因子参数依赖于土壤质地,且存在较大的不确定性。经过对该参数修正后,建立的热导率模型均能够较好地模拟出高温下的土壤热导率。 相似文献
6.
探针有限特性对热脉冲技术测定土壤热特性的影响 总被引：1，自引：1，他引：0
在利用热脉冲方法测定热特性时,通常对探针形状做理想化处理,即假设探针为线性热源,热导率无限大而热容量为零。在实际应用中,探针本身的有限特性(有限半径以及有限热容量)会导致热特性测定误差。为了研究探针有限特性对热脉冲技术测定土壤热特性的影响,该研究采用改进的热脉冲探针(直径2 mm、长度40 mm、间距8 mm)测定土壤热特性,并分别使用PILS(pulsed infinite line source,无限长线性脉冲热源)和ICPC(identical cylindrical perfect conductors,近似圆柱形完美导体)2种理论估计土壤热特性,比较分析了探针有限特性对热脉冲技术测定热特性结果的影响。结果表明:1)与PILS理论相比,利用ICPC理论拟合得到的温度升高曲线,可以有效减少探针有限半径和热容量对土壤热特性测定结果的影响。与ICPC理论相比,在0.03~0.25 m3/m3的含水率范围内,用PILS理论得到的砂土热扩散率和热导率分别偏低11.8%和5.2%;与模拟热容量相比,PILS和ICPC理论分别将热容量高估16.1%和7.9%;2)探针有限特性对土壤热特性的影响与含水率有关:在干土上最大;随着土壤含水率的增加,其影响逐渐降低。该研究对提高热脉冲技术测定土壤热特性的准确性具有指导意义。 相似文献
7.
土壤容重是反映土壤质量和土壤生产力水平的重要参数。由于测定土壤容重的方法（环刀法）费时、费力及需要现场采样,导致土壤容重样本数量有限,影响了土壤碳氮等物质储量的估算精度和精准调控。本研究利用新疆主要草地437个野外采样点获得的土壤容重和有机碳样本,分析了容重值和有机碳值的统计特征,构建了全疆及6个分区的土壤容重值与有机碳值的关系模型。结果显示:（1）新疆主要草地土壤的容重和有机碳的变化范围、均值及变异系数分别为0.24 ~ 1.99 g cm?3和0.01% ~ 24.51%、1.24 g cm?3和1.86%、23.15%和129.96%;（2）全疆尺度土壤容重值与有机碳值的最优关系模型为SBD = 1.3861e?0.0704 SOC（R2 = 0.35,P < 0.0001）;（3）相比于全疆尺度,阿尔泰山、塔城盆地和伊犁河谷等分区的最优关系模型精度有所提高。本文结果可以为准确评估新疆草地土壤碳储量等研究提供重要参数。 相似文献
8.
双针热脉冲（DPHP）方法是目前用来测量土壤比热(c)、热导率(λ)和温度(T)的重要方法。然而,很多因素均会导致双针热脉冲法测得的λ和c存在误差,如土壤孔隙。本文用有限元法（FEM）对三种不同粒径石英砂的DPHP实验模拟表明：（1）土壤孔隙导致测得的温度空间分布存在显著的各向异性,加热针周围6 mm处不同方向的比热（c）之间相对相差达到了23%;（2）DPHP方法测得的土壤热特性标准差随粒径增大而增大,这与实际实验观察的结果一致;（3）土壤孔隙的存在使得DPHP法测得的土壤比热被高估,本模拟中加热针周围6 mm处c值被高估了约6%。 相似文献
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多尺度土壤入渗特性的变异特征和传递函数构建 总被引：3，自引：3，他引：0
土壤入渗特性的变异特征具有明显空间依赖性和尺度效应,其多尺度上的参数估值是农田灌溉设计和管理的重要基础。该研究以在关中平原进行的52组双环入渗试验为基础,通过比较不同方法计算的标定因子对Kostiakov公式的标定效果,结合小波分析和通径分析方法识别并量化分析标定因子和土壤特性参数（土壤机械组成、容重、初始含水率和有机质含量）在多尺度的相关性,在此基础上分别利用多元线性回归（Multiple Linear Regression, MLR）、BP神经网络（BP Artificial Neural Network, BP-ANN）和支持向量机（Support Vector Machine, SVM）3种方法构建估算标定因子的土壤传递函数。结果表明,采用最小二乘法计算标定因子对Kostiakov公式的标定效果最优,所有测点标定后累积入渗量与实测值的均方根误差（Root Mean Square Error, RMSE）、平均偏差（Mean Bias Error, MBE）、相对误差绝对值均值（Mean Absolute Value of Relative Error, MARE）分别为1.83 cm、0.24 cm、21.2%;多尺度条件下,土壤容重、砂粒、黏粒和有机质含量组合是引起研究区域标定因子空间变化的主要变异源,其中标定因子与砂粒和有机质含量呈显著正相关关系,总通径系数分别为0.78和0.65,与黏粒和土壤容重呈显著负相关关系,总通径系数分别为?0.74和?0.68;采用SVM法构建估算标定因子的土壤传递函数精度最高,其验证集所得入渗量估算值与实测值具有较高的一致性,两者间的RMSE、MBE和MARE分别为1.92 cm、0.05 cm和27.6%,说明SVM法可用于构建估算标定因子的土壤传递函数。研究结果有助于揭示多尺度上土壤入渗特性的变异特征和解决入渗参数难以快速获取的问题。 相似文献
10.
土壤水流通量(Jw)是一个重要的水力学参数,决定着土壤渗漏、径流和化学物质的迁移过程,但缺少相应的实际技术来进行实时定位测定。本研究通过设置室内一维饱和土壤不同水流速率下的热脉冲试验,根据热脉冲技术测定的热源上下游温度变化,利用上下游最大无量纲温差法(MDTD)、上下游温度升高比率法(Td/Tu)及改进的比率法估算Jw,并检验其可靠性。结果表明,三种方法估算的Jw与通过收集出流液测定的Jw存在很好的线性关系(R2>0.99)(Jw<6×10-5 m s-1)。三种方法估算的Jw均低于出流液测定值,其中Td/Tu估算的Jw精度最高,而且计算简单,需要的参数相对较少。对于质地较粗的砂土,Td/Tu法估算的Jw较为准确,但是对于质地较细的砂质黏壤土,尤其是Jw较大时,实测值和估算值差异很大,估算误差达到20%。此外,本文也分析了热脉冲技术低估Jw的原因,为进一步发展热脉冲技术提供依据。 相似文献
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土壤动物在农业生态系统中的研究进展 总被引：17，自引：1，他引：17
近些年来随着对生态学的深入研究,人们认识到土壤动物的群落结构、功能以及在生态过程中积极的不可替代的作用,土壤动物逐渐成为生态学研究的热点之一。本文分析评价了国内关于土壤动物的研究进展。同时对国外土壤动物在土壤环境评价、凋落物分解、土壤健康的指示作用、与污染环境的关系、二氧化碳浓度对其的影响、在农业生态系统中的作用、在城市生态系统研究中的作用、在废弃物处理及土壤改良中的应用、在N循环中的作用、湿地土壤动物研究等10个方面的研究动态进行了综述。并提出了对土壤动物研究工作的几点建议。 相似文献
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四种土壤管理方式对李园土壤微生物和土壤酶的影响 总被引：11，自引：0，他引：11
通过2003~2004两年的试验发现,刈割覆盖、刈割压埋、畜粪还园三处理纤维分解菌和硅酸盐细菌的数量均明显高于清耕处理(对照),且两种微生物数量均以夏季最多,秋季次之,春季再次,冬季最少。前三处理蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、纤维分解酶、多酚氧化酶的酶活性都较清耕有显著或极显著提高;各处理酶活性也以夏季最高、秋季次之,春季再次,冬季最低。2004年刈割覆盖、刈割压埋两处理蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶活性较2003年有显著或极显著增加,畜粪还园、清耕两处理三种酶活性两年间差异很小。经相关性分析还发现,纤维分解菌除与脲酶相关性不显著外,它与其余的酶均显著或极显著正相关;硅酸盐细菌与所有的酶均极显著正相关。 相似文献
13.
土壤时空变化研究的进展与未来 总被引：6，自引：4，他引：6
理解和表征土壤的时空变化是土壤学的基本任务,也是评估和合理发挥土壤功能的重要前提。土壤的时空变化与气候环境变迁、岩石圈风化、地表物质迁移、生物地球化学循环等圈层变化过程相耦合。围绕土壤时空变化研究的新近进展,本文综述并展望了土壤形成和演变过程、土壤形态学、土壤调查、土壤分类、数字土壤制图与土壤退化的发展态势。未来土壤时空变化研究的关键科学问题主要包括:地球表层系统中土壤与环境要素之间的多过程耦合机理与模拟、多尺度土壤-环境关系与模拟、多元土壤信息的融合机理与数据同化。未来重点研究领域将涉及到关键带科学引领的土壤形成和演变研究、多尺度数字土壤制图与时空变化预测、基于多传感器的土壤综合观测原理与技术、完整和详尽的国家和全球土壤资源清单及共享平台建设、区域土壤资源退化机理及其功能恢复。 相似文献
14.
Monika Frielinghaus Heinz Petelkau Heike Schäfer Klaus Seidel Lothar Müller 《Archives of Agronomy and Soil Science》2013,59(1-2):19-35
The efficiency and acceptance for erosion and compaction control management is not high and therefore not a guarantee for sustainable land use and soil functionality. The best method for increasing acceptance is a regional soil indicator system combined with an environmental indicator system (McRae et al. 2000). Like the concept of “critical load inputs”; for chemical pollutants, this system would make it possible to quantify the soil state and soil condition for decisions concerning the soil carrying or load capacity. The next step is the assessment of the land use pressure on soil in terms of the soil load capacity and the driving forces for land use. These results may determine the response level required: In a balanced situation, Best Management Practices may help ensure sustainability is maintained, slightly disproportional results suggest additional special agricultural management techniques may be needed, while significant differences may indicate the need for additional land use adjustments or changes in technical management. The indicator system is ideal for application in north‐eastern Germany for all moraine areas and the areas at risk to water and wind erosion and soil compaction. 相似文献
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慈溪市土壤系统分类研究 总被引：6，自引：0，他引：6
本文对浙江省慈溪市第二次土壤普查土壤分类系统进行了修订,并建立了慈溪市土壤系统分类,依据浙江省土系建立的原则和要求,初步建立了慈溪市土壤的土族和土系。 相似文献
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面向土壤系统分类的土壤调查制图方法的初步研究 总被引：3，自引：0，他引：3
我国的土壤系统分类方案已经基本形成,但还没有相应的土壤调查方法技术研究。按照传统土壤调查的主要剖面、检查剖面、定界剖面的思想与办法,采用空间内插技术,在研究区的4条实验路线上共挖掘了64个剖面点,通过这些剖面点的诊断层和诊断特性确定了研究区的土壤类型并勾绘了土壤类型界线。再用1条检验路线对勾绘的土壤图进行检查,结果表明,在检验路线上设置的20个检查剖面点中,其中19个剖面点与实际情况相符,正确率95%,说明使用内插法进行面向土壤系统分类的土壤调查制图是可行的。再结合土壤景观可以辅助土壤调查工作者更高效地确定土壤类型、勾绘土壤界线。 相似文献
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我国土壤退化发生广、发展快,后果严重,很多问题亟待解决,加大其研究力度势在必行。显而易见,人们对土壤特性与土壤退化过程了解得越详细,对土壤退化的评估与防治也会越好。因此迫切需要建立大量土壤退化时间序列来明确土壤退化过程中时间因素的作用并帮助人们正确理解和认识土壤退化与人为作用之间的关系。为了得到可靠的结果,土壤退化时间序列的建立需包括起始土壤相似性判定与退化土壤绝对或相对年龄的验证两个重要过程。本文详细论述了土壤退化时间序列的构建过程及应注意的问题,并探讨了土壤时间序列在我国土壤退化研究中的意义,旨在为土壤退化时间序列的正确建立与应用提供较为详尽的参考。 相似文献
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分形理论在土壤肥力研究中的应用与前景 总被引：3，自引：2，他引：1
分形理论的提出对于定量描述复杂的、高度不规则的系统特征与机理提供了方法.本文从土壤腐殖质、土壤微生物、土壤团聚体等方面回顾了分形理论在土壤肥力研究中的主要结果:土壤腐殖质胶体在不同条件下形成不同分形特征的聚合物;同一种微生物可能形成具有不同分形特征的结构;土壤中的有机无机胶体在不同条件下凝聚成不同的团聚体,从而形成不同的土壤结构并对其肥力功能产生影响.我们认为分形理论在探索土壤的形成过程和肥力功能上将具有重要的应用前景:如团粒结构体的形成可能是由土壤胶体分形凝聚而成;土壤中的活性有机质有逐渐老化的现象,可能和腐殖质胶体由结构疏松的分形结构向普通团聚体过渡的过程有关;土壤微生物在不同微环境下具有不同的分形特征,可以推测在各种土壤过程(包括物理、化学以及生物化学过程)中它们的功能也可能是不一样的.此外,土壤结构的开放程度决定孔隙、水分以及空气的分布,从而决定了微生物的生存空间.所以土壤结构体对微生物空间分布的影响也是将来该领域值得研究的内容之一. 相似文献
19.
城市化过程对土壤资源影响研究进展 总被引：2，自引：0，他引：2
世界范围内的快速城市化过程对土壤资源的质与量都产生了深刻影响.作为一种不可再生性自然资源,土壤在我国快速城市化过程中的强烈人为活动影响下发生功能上的转化、弱化甚至消失.城市及其周边地区的土壤景观、各种土壤过程都明显异于传统的土壤质量演变规律.与农业生态系统相比,城市生态系统更加复杂,城市化过程中土壤演变研究的挑战性也更大.深入开展城市化过程中土壤质、量响应及其生态环境效应的系统研究意义重大. 相似文献
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Towards a biochemical quality index for soils: An expression relating several biological and biochemical properties 总被引：4，自引：0，他引：4
C. Trasar-Cepeda C. Leirós F. Gil-Sotres S. Seoane 《Biology and Fertility of Soils》1997,26(2):100-106
Soil biological and biochemical properties are highly sensitive to environmental stress and thus can be used to assess quality.
Any soil quality index should include several biological and biochemical variables so as to reflect better the complex processes
affecting soil quality and to compensate for the wide variations occurring in individual properties. Many authors recommend
the use of a native soil supporting climax vegetation that has undergone minimal anthropogenic disturbance as a high quality
reference soil. In this study which examined three such native soils of Galicia (N.W. Spain) bearing Atlantic oakwood as the
climax vegetation, biological and biochemical properties were found to vary widely seasonally and with sampling site and depth.
These variations were closely correlated with the total carbon (C) and/or total nitrogen (N) contents of the soils. The following
equation:
Total N= (0.38×10–3) microbial biomass C +(1.4×10–3) mineralized N +(13.6×10–3) phosphomonoesterase +(8.9×10–3) β-glucosidase+(1.6×10–3) urease
explained 97% of the variance in total N for the soils studied, suggesting that a balance exists between the organic matter
content of a soil and its biological and biochemical properties. A simplified expression of the above equation may be useful
as a biochemical quality index for soils.
Received: 5 March 1997 相似文献