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基于压差传感器的自记录盘式负压入渗仪设计

传感器与微系统 2011年第2期30卷 94-96,100页

作者：林琳陈捷张中彬武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 中国科学院南京土壤研究所江苏南京210008

为了解决入渗数据人工观测过程中的劳动量过大和读数误差问题,设计了利用压差传感器与数据采集器联合运行,自动搜集入渗数据的自记录盘式负压入渗仪。对盘式负压入渗仪原理与各部件组成,压差传感器与储水管的联合运行机制,以及数据采集... 详细信息

为了解决入渗数据人工观测过程中的劳动量过大和读数误差问题,设计了利用压差传感器与数据采集器联合运行,自动搜集入渗数据的自记录盘式负压入渗仪。对盘式负压入渗仪原理与各部件组成,压差传感器与储水管的联合运行机制,以及数据采集器采用的数学处理过程进行了研究。通过自由入渗、室内土柱入渗和田间入渗实验3种方式逐步校验了该仪器读数的准确性和应用的可靠性。

关键词：压差传感器水力传导度空间变异数据采集

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区域尺度地下水浅埋区拟二维水流数值模型

灌溉排水学报 2010年第1期29卷 74-77页

作者：林琳杨金忠张中彬中国科学院南京土壤研究所南京210008 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072

建立拟二维系统模型,在非饱和含水层采用沿平面积分得到的垂向一维方程,在饱和含水层采用沿侧向积分得到的垂向二维方程,推导了模型的动态耦合项,提出饱和-非饱和含水层迭代耦合算法,解决潜水面处网格变动问题。与SWMS_2D进行对比,采用... 详细信息

建立拟二维系统模型,在非饱和含水层采用沿平面积分得到的垂向一维方程,在饱和含水层采用沿侧向积分得到的垂向二维方程,推导了模型的动态耦合项,提出饱和-非饱和含水层迭代耦合算法,解决潜水面处网格变动问题。与SWMS_2D进行对比,采用垂向二维水分运动稳定流解析解算例验证拟二维模型的准确度,采用非稳定流算例验证拟二维系统模型对计算效率提升的显著性。

关键词：区域水流模型饱和-非饱和耦合算法

基于稀土氧化物示踪法探究冻融循环对黑土团聚体周转的影响

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土壤学报 2024年第4期61卷 964-977页

作者：刘雅俊刘帅甘磊张中彬彭新华桂林理工大学广西岩溶地区水污染控制与用水安全保障协同创新中心广西桂林541004 中国科学院南京土壤研究所南京210008

为区分土壤团聚体形成和破碎过程,阐明冻融循环对黑土土壤结构的影响,本文利用稀土氧化物(REOs)示踪技术,通过室内模拟试验,探究不同初始含水量(50%田间持水量(T50)vs.100%田间持水量(T100))和冻融循环次数(0次、3次、6次、12次和20次)... 详细信息

为区分土壤团聚体形成和破碎过程,阐明冻融循环对黑土土壤结构的影响,本文利用稀土氧化物(REOs)示踪技术,通过室内模拟试验,探究不同初始含水量(50%田间持水量(T50)vs.100%田间持水量(T100))和冻融循环次数(0次、3次、6次、12次和20次)对团聚体粒径分布、平均质量直径(MWD)以及团聚体周转过程的影响。结果表明:同一初始含水量下,随着冻融循环次数的增加,MWD、>0.25mm和0.25 mm团聚体的破碎和0.25mm团聚体的周转时间高于<0.25mm团聚体,T100处理下的团聚体周转时间显著高于T50处理(P<0.05)。综上所述,冻融循环次数和土壤初始含水量通过影响团聚体形成和破碎过程改变土壤结构的稳定性。本研究结果可为进一步探究冻融循环下黑土土壤结构变化提供理论依据。

关键词：冻融循环团聚体周转黑土稀土氧化物团聚体稳定性

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半干旱区科尔沁沙地土壤水分时空特征研究

土壤 2015年第4期47卷 765-772页

作者：刘凯高磊彭新华张中彬土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008 中国科学院大学北京100049

采用经典统计和地统计学的方法，分析了2013年半干旱区科尔沁沙地（1．5hm2）不同植被类型下0～160cm剖面土壤水分的时空变异特征。结果表明：土壤含水量在剖面上的变异系数在18％～177％之间，属于中等或强变异水平；土壤水分状况影响... 详细信息

采用经典统计和地统计学的方法，分析了2013年半干旱区科尔沁沙地（1．5hm2）不同植被类型下0～160cm剖面土壤水分的时空变异特征。结果表明：土壤含水量在剖面上的变异系数在18％～177％之间，属于中等或强变异水平；土壤水分状况影响其变异性，湿季的变异性低于干季。草本植被和灌木通过截留降雨和根系吸水，加剧了土壤水分在空间上的变异。在同一时期，土壤水分的空间自相关性随着深度的增加而不断减小；相同深度的空间自相关性为湿季大于干季。在湿季各层土壤含水量具有较好的空间连续性，而干季各层土壤水分变化均较为剧烈，土壤水分的破碎化程度较高。降雨有促使土壤水分分布趋于均匀及增强空间相关性的效果。

关键词：科尔沁沙地土壤水分时空变异地统计学

南方红壤丘陵区不同土地利用方式土壤水力学性质研究

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土壤 2013年第5期45卷 875-882页

作者：王亮亮张中彬彭新华土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008 中国科学院大学北京100049

非饱和导水率是研究土壤水分和溶质运移的重要参数。本论文利用压力膜仪法以及FDR和Watermark(R)granular matrix田间原位测定数据,分别获得室内和田间的水分特征曲线,并利用van Genuchten模型间接推求非饱和导水率。同时,以原位的零通... 详细信息

非饱和导水率是研究土壤水分和溶质运移的重要参数。本论文利用压力膜仪法以及FDR和Watermark(R)granular matrix田间原位测定数据,分别获得室内和田间的水分特征曲线,并利用van Genuchten模型间接推求非饱和导水率。同时,以原位的零通量内排水法直接测得的非饱和导水率作为标准,分析了不同方法所获得的非饱和导水率的异同。研究结果表明:在花生地,压力膜仪法测得的VG曲线参数推求非饱和导水率和实际非饱和导水率相近;而在橘园地由于根系空间分布异质性导致室内与田间所获得非饱和导水率差异性较大。同时直接法测得的非饱和导水率结果也说明在该地区两种不同土地利用方式下水分运动的特征存在差异。

关键词：红壤 van Genuchten模型非饱和导水率零通量

桂林地区不同土地利用方式下土壤热导率空间变化

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江苏农业科学 2017年第11期45卷 226-230页

作者：陶涣壮甘磊马蕊张中彬程芳丽桂林理工大学/广西岩溶地区水污染控制与用水安全保障协同创新中心/广西环境污染控制理论与技术重点实验室广西桂林541004 中国科学院南京土壤研究所/土壤与农业可持续发展国家重点实验室江苏南京210008 桂林市农业科学院广西桂林541004

以广西桂林市农业科学院大豆种植地、甘蔗种植地、梨树种植地为例,对3种土地利用方式下干旱、中等、湿润土壤水分情况中土壤热导率的空间变化进行研究。结果表明:在干旱和湿润水分条件下,土壤热导率表现为梨树地>甘蔗地>大豆地,而中等... 详细信息

以广西桂林市农业科学院大豆种植地、甘蔗种植地、梨树种植地为例,对3种土地利用方式下干旱、中等、湿润土壤水分情况中土壤热导率的空间变化进行研究。结果表明:在干旱和湿润水分条件下,土壤热导率表现为梨树地>甘蔗地>大豆地,而中等水分条件下梨树地>大豆地>甘蔗地;土壤热导率的大小变化趋势与含水量相一致,说明土壤热导率的大小主要受土壤含水量的影响;土壤热导率的地统计分析表明,在3种土壤水分条件下,大豆地的土壤热导率空间结构比在50%~65%范围内,属于中等相关性,而甘蔗地和梨树地的空间结构比大于75%,空间相关性很强;大豆地的土壤热导率的高阈值空间分布比甘蔗地的稳定性好,主要是因为甘蔗地受垄沟灌溉的影响;而梨树地是免耕地,其空间分布稳定性较弱。研究结果说明,在研究区域土壤对其热导率空间相对稳定性具有一定维持能力,但土壤热导率的稳定性受耕作和灌溉等人为因素的影响。

关键词：土地利用方式土壤热导率土壤水分地统计分析空间变化

秸秆还田方式对砂姜黑土有机碳组分和孔隙结构的影响

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农业工程学报 2023年第16期39卷 71-78页

作者：丁天宇郭自春钱泳其王玥凯黄先金张中彬彭新华中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京210008 中国科学院大学现代农业科学学院北京100049

砂姜黑土容重高、土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)含量低是限制作物产量的关键因子,秸秆还田能有效改善土壤结构,提高土壤有机碳含量。为探明砂姜黑土区适宜的秸秆还田方式,进一步培肥改良耕地地力,该研究利用砂姜黑土连续6 a耕作... 详细信息

砂姜黑土容重高、土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)含量低是限制作物产量的关键因子,秸秆还田能有效改善土壤结构,提高土壤有机碳含量。为探明砂姜黑土区适宜的秸秆还田方式,进一步培肥改良耕地地力,该研究利用砂姜黑土连续6 a耕作与秸秆还田定位试验,探究不同秸秆还田方式(免耕还田、旋耕还田、深翻还田)对砂姜黑土不同土层(0~10、>10~20、>20~40 cm)有机碳及其组分颗粒有机碳(particulate organic carbon,POC)、矿物结合态有机碳(mineral-associated organic carbon,MAOC)和孔隙结构的影响。研究结果表明:在0~10 cm土层内,3种还田方式下SOC及其组分、土壤总孔隙度和大孔隙度(>50μm)均无显著性差异(P>0.05)。与旋耕还田相比,免耕还田使>10~20和>20~40 cm土层SOC含量分别降低了14.1%、23.7%(P10~40 cm土层内孔隙结构特征参数无显著影响(P>0.05);与旋耕还田相比,深翻还田使>10~20和>20~40 cm土层SOC含量分别提高了12.7%、44.1%(P20~40 cm土层POC和MAOC含量分别提高了116.0%和42.4%,显著提高了>10~40 cm土层内>200μm孔隙度、孔隙水力半径、最大连通网络孔隙度和全局连通性(P50μm)(R^(2)=0.643,P10~40 cm土层有机碳积累与大孔隙的形成,为该区较适宜的秸秆还田方式。

关键词：土壤有机碳孔隙砂姜黑土深翻还田 CT扫描

淮北平原砂姜黑土区砂姜的空间分布及其驱动因素

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土壤学报 2022年第1期59卷 148-160页

作者：陈月明高磊张中彬郭自春邵芳荣彭新华中国科学院南京土壤研究所南京210008 中国科学院大学北京100049 安徽省农垦集团龙亢农场有限公司安徽怀远233426

砂姜黑土的典型特征就是土体内含有"砂姜"。基于经典统计学及地统计学方法,研究了淮北平原砂姜黑土区东西(河南上蔡到安徽泗县)及南北(河南鹿邑到安徽怀远)两条典型样带0~100 cm土层内砂姜含量分布及0~20 cm土壤性质、地形因子和气候特... 详细信息

砂姜黑土的典型特征就是土体内含有"砂姜"。基于经典统计学及地统计学方法,研究了淮北平原砂姜黑土区东西(河南上蔡到安徽泗县)及南北(河南鹿邑到安徽怀远)两条典型样带0~100 cm土层内砂姜含量分布及0~20 cm土壤性质、地形因子和气候特征。结果表明:(1)东西样带内从西向东、南北样带内从北向南,砂姜含量逐渐增多,埋深也逐渐变浅;(2)两条样带砂姜含量随土层的加深呈增加的趋势,而极大值出现在20~60cm土层,砂姜以2~5mm粒级的占比最大(40%~44%);(3)相关分析表明砂姜含量与蒙脱石组成比例(r=0.321,P <0.01)、年均降水量(r=0.416,P <0.01)、年均温度(r=0.369,P <0.01)呈正相关,而与土壤全钙(r=–0.279,P <0.05)、高程(r=–0.387,P <0.01)、年均蒸发量(r=–0.392,P<0.01)呈负相关。可见,淮北平原砂姜含量受地形、气候条件和土壤性质等因素的共同作用,形成了"西低东高,北低南高"空间分布格局。

关键词：淮北平原砂姜黑土钙质结核空间变异地统计学

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不同耕作方式对砂姜黑土孔隙结构特征的影响

土壤学报 2022年

作者：钱泳其熊鹏王玥凯张中彬郭自春邵芳荣彭新华土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 中国科学院大学安徽省农垦集团龙亢农场有限公司

砂姜黑土黏闭僵硬问题突出，耕作是改良其结构的重要措施之一。基于安徽龙亢农场砂姜黑土耕作试验基地，采集免耕（No-tillage,NT）、旋耕（Rotarytillage,RT）和深翻（Deepploughing,DP）处理的原状土柱（高20cm，直径10 cm），利用X射... 详细信息

砂姜黑土黏闭僵硬问题突出，耕作是改良其结构的重要措施之一。基于安徽龙亢农场砂姜黑土耕作试验基地，采集免耕（No-tillage,NT）、旋耕（Rotarytillage,RT）和深翻（Deepploughing,DP）处理的原状土柱（高20cm，直径10 cm），利用X射线CT扫描技术和ImageJ软件等对土壤孔隙结构进行三维重建和可视化处理，定量分析不同耕作方式对土壤孔隙度、孔径大小分布、孔隙形态特征、网络特征以及土壤饱和导水率的影响。结果表明：（1）与免耕相比，旋耕和深翻下土壤的大孔隙度分别增加了192.7%和261.1%(P <0.05)；与旋耕相比，深翻下土壤大孔隙度增加了23.4%;(2)相较于免耕，旋耕和深翻显著增加了土壤孔隙的水力半径、紧密度、分形维数和全局连通性（P <0.05），显著降低了各向异性程度和欧拉数（P <0.05），土壤饱和导水率得到显著提升，且深翻的改良效果总体优于旋耕；（3）相关分析表明土壤饱和导水率与除水力半径外的孔隙结构特征参数均存在显著相关（P<0.05），其中与连通性最大孔隙度的相关性最高（r=0.833**,P <0.01）。综上所述，深翻扩大了土壤孔隙的水力半径，改善了连通性，提升了复杂程度，从而构建了相对良好的土壤孔隙形态和网络结构，提高了导水能力，消减砂姜黑土结构性障碍效果显著。

关键词：砂姜黑土深翻 CT扫描技术孔隙结构饱和导水率