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多级干湿循环对农田土壤干缩裂缝演变特征的影响

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农业机械学报 2016年第12期47卷 172-177,252页

作者：张展羽李文杰王策陈于范世敏河海大学南方地区高效灌排与农业水土环境教育部重点实验室南京210098

为研究多级干湿循环条件下农田土壤干缩裂缝的演变特征，在室内试验基础上，结合数字图像处理技术对裂缝几何形态特征进行了统计与定量分析。结果表明，干湿循环后，土壤开裂位置不变，增湿过程中裂缝闭合规律也大致相似，但干燥初期裂... 详细信息

为研究多级干湿循环条件下农田土壤干缩裂缝的演变特征，在室内试验基础上，结合数字图像处理技术对裂缝几何形态特征进行了统计与定量分析。结果表明，干湿循环后，土壤开裂位置不变，增湿过程中裂缝闭合规律也大致相似，但干燥初期裂缝开裂规律受第1级干湿循环影响明显。第1级干湿循环后，裂缝面积率在含水率为20％～30％时增速降低，约90％的裂缝长度发育集中在含水率大于30％时，连通性指数在含水率大于14％时近似匀速增大。随着干湿循环级数的增加，土壤开裂含水率逐渐减小，而干缩稳定时裂缝网络连通性有所增强，但裂缝网络形态大致相似，裂缝总长也保持稳定。此外，裂缝宽度与土壤开裂程度均呈递减趋势，且各裂缝的宽度逐渐趋向统一，将对裂缝优先流有所遏制，有利于土壤水分的均匀入渗。

关键词：土壤干缩裂缝干湿循环演变特征几何形态特征

砾石覆盖对海涂围垦区盐土坡面上方来水冲刷侵蚀的影响

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应用基础与工程科学学报 2018年第6期26卷 1235-1246页

作者：唐胜强佘冬立河海大学南方地区高效灌排与农业水土环境教育部重点实验室河海大学农业工程学院

覆盖于土壤表面的砾石对坡面整个水蚀过程具有重要影响.为研究砾石覆盖对滨海粉砂盐土坡面上土壤侵蚀过程的作用,采用人工径流冲刷的方法,研究盐土坡面小区在2种出流量、2种坡度下的土壤侵蚀量随覆盖度(0%、20%、30%、40%、60%和80%)变... 详细信息

覆盖于土壤表面的砾石对坡面整个水蚀过程具有重要影响.为研究砾石覆盖对滨海粉砂盐土坡面上土壤侵蚀过程的作用,采用人工径流冲刷的方法,研究盐土坡面小区在2种出流量、2种坡度下的土壤侵蚀量随覆盖度(0%、20%、30%、40%、60%和80%)变化的关系.试验结果表明,坡面径流流速基本随覆盖度的增大而减小,产流时间基本随覆盖度的增大而增大.在10。坡面上,当流量较小(400L/h)时,20%~80%覆盖度减小坡面土壤侵蚀量的效果极显著(P<0.01),相比于无覆盖对照组降低平均输沙率的54.1%~86.0%;当流量较大(600L/h)时,只有在较大的覆盖度(60%、80%)条件下,输沙率显著下降(P<0.05).在20。坡面上,当流量较小(400Ⅳh)时,30%~80%砾石覆盖均显著(P<0.05)减小了坡面输沙率,相比于对照组降低平均输沙率的25.7%-39.2%;当流量较大(600L/h)时,仅80%覆盖度条件下的输沙率下降达到显著水平(P

关键词：砾石覆盖滨海盐土上方来水冲刷水流功率

生物炭对咸淡轮灌下盐渍土盐分分布和玉米生长的影响

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农业机械学报 2019年第1期50卷 226-234页

作者：朱成立吕雯黄明逸翟亚明强超河海大学南方地区高效灌排与农业水土环境教育部重点实验室南京210098 河海大学农业工程学院南京210098

为探究生物炭对咸淡交替灌溉下滨海垦区土壤盐分分布以及不同生育期玉米生理生长的影响,采用江苏省滨海垦区土壤开展玉米盆栽试验。设立不同生物炭与土壤炭土质量比(0、5%)处理,采用3种矿化度(1、3、5 g/L)微咸水在3个不同生育期(壮苗... 详细信息

为探究生物炭对咸淡交替灌溉下滨海垦区土壤盐分分布以及不同生育期玉米生理生长的影响,采用江苏省滨海垦区土壤开展玉米盆栽试验。设立不同生物炭与土壤炭土质量比(0、5%)处理,采用3种矿化度(1、3、5 g/L)微咸水在3个不同生育期(壮苗期、拔节抽雄期、灌浆期)进行咸淡交替灌溉("咸淡淡"、"淡咸淡"、"淡淡咸"),同时进行室内生物炭Na+吸附试验,研究不同矿化度下生物炭Na+吸附能力变化。结果表明:微咸水灌溉增加土壤析出液含盐量,且增长幅度随矿化度增加而加大,较高土壤含盐量引起的盐胁迫使得玉米光合参数与叶绿素含量在其盐分抗性较弱的营养阶段下降明显。"淡咸淡"的交替灌溉模式下株高和叶面积下降幅度较大,显著影响玉米生长。高矿化度下生物炭的Na+吸附能力显著提高。生物炭能缓解微咸水灌溉条件下土壤盐分表聚现象,减轻玉米受盐胁迫的程度,玉米各生长阶段光合参数与叶绿素含量以及株高和叶面积均有所增加,在高矿化度微咸水处理下效果尤为显著。施加生物炭后,玉米叶水势负值水平与叶片Na+/K+比均降低,说明生物炭可改善植物叶片水分状况并缓解盐胁迫造成的离子毒害。"咸淡淡"、"淡咸淡"交替灌溉模式不利于玉米生长,导致干物质质量和产量大幅下降,"淡淡咸"灌溉模式下玉米产量最高;生物炭通过促进玉米光合作用、减轻水分胁迫、避免离子毒害,最终提高收获指数。研究表明,生物炭能有效调控土壤盐分,抑制土壤次生盐渍化,有利于滨海垦区土地开垦;同时,相同微咸水轮灌模式下,施加生物炭可减轻玉米敏感期的盐分胁迫影响。

关键词：玉米滨海围垦区微咸水交替灌溉生物炭盐胁迫

咸淡水交替灌溉对滨海垦区夏玉米生理生长的影响

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农业机械学报 2018年第12期49卷 253-261页

作者：朱成立强超黄明逸翟亚明吕雯南方地区高效灌排与农业水土环境教育部重点实验室南京210098 河海大学农业工程学院南京210098

我国东部滨海地区拥有大量滩涂和微咸水资源,但土壤含盐量高、淡水资源缺乏,探究合理的咸淡水交替灌溉方法,可以促进滨海垦区土地资源的高效利用。选取江苏省滨海垦区典型土壤,使用3种不同矿化度(1、3、5 g/L)的微咸水在夏玉米3个不同... 详细信息

我国东部滨海地区拥有大量滩涂和微咸水资源,但土壤含盐量高、淡水资源缺乏,探究合理的咸淡水交替灌溉方法,可以促进滨海垦区土地资源的高效利用。选取江苏省滨海垦区典型土壤,使用3种不同矿化度(1、3、5 g/L)的微咸水在夏玉米3个不同生育期(壮苗期、拔节抽雄期、灌浆成熟期)进行咸淡交替灌溉("咸淡淡"、"淡咸淡"、"淡淡咸")盆栽试验。结果表明,微咸水灌溉后土壤上层积盐明显,夏玉米叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)减小,胞间CO2浓度(Ci)由于气孔限制而减小,但随着矿化度的增大,非气孔限制引起Ci增大。微咸水灌溉后夏玉米叶片中过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量增加,同时伴随着超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)酶活性的增强。高矿化度咸淡水交替灌溉抑制了玉米的生长和生产,拔节抽雄期夏玉米耗水量大幅增加,导致微咸水灌溉量增加,盐分胁迫最强烈,致使"淡咸淡"的灌溉方式表现最差。夏玉米在灌浆成熟期的抗性增强,此时微咸水灌溉对各生理指标影响较弱。在滨海垦区进行夏玉米种植,可在壮苗期采用较低矿化度的微咸水进行灌溉,而较高矿化度的微咸水仅适合在灌浆成熟期进行。

关键词：夏玉米微咸水交替灌溉光合作用氧化应激产量

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干湿循环过程中壤质黏土干缩裂缝的开闭规律

农业工程学报 2015年第8期31卷 126-132页

作者：李文杰张展羽王策朱文渊陈于河海大学水利水电学院南京210098 河海大学南方地区高效灌排与农业水土环境教育部重点实验室南京210098

为研究干湿循环过程中农田土壤干缩裂缝的开闭规律,在室内试验的基础上,结合数字图像处理技术对壤质黏土干湿循环过程中土壤干缩裂缝网络几何形态特征进行了定量分析。结果表明：干燥过程中土壤含水率随试验时间的变化经历3个阶段。增... 详细信息

为研究干湿循环过程中农田土壤干缩裂缝的开闭规律,在室内试验的基础上,结合数字图像处理技术对壤质黏土干湿循环过程中土壤干缩裂缝网络几何形态特征进行了定量分析。结果表明：干燥过程中土壤含水率随试验时间的变化经历3个阶段。增湿过程中,含水率达到45%时裂缝完全闭合;裂缝面积率、长度密度、面积周长比与连通性指数分别在含水率增加到30%、32%、30%、35%时开始迅速减小。裂缝开裂与闭合是2个不可逆的过程。土壤水分在田间持水率和凋萎系数时裂缝几何参数统计表明,大多数裂缝面积在0~30 mm2之间,长度在0~40 mm之间。从田间持水率干燥到凋萎系数的过程中,裂缝面积与长度的频数分布均显著变化,从凋萎系数增湿到田间持水率的过程中,频数分布几乎没有变化。土壤含水率为凋萎系数时,干燥过程与增湿过程面积、长度的频数分布差异较小,而为田间持水率时差异明显。该成果有助于土壤干缩裂缝开闭机理及裂缝优先流的研究,为基于裂缝网络的精量灌溉制度的制定提供理论基础。

关键词：土壤裂缝含水率干湿循环开闭规律几何形态特征

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灌溉水质对土壤饱和导水率和入渗特性的影响

农业机械学报 2016年第10期47卷 108-114页

作者：唐胜强佘冬立河海大学南方地区高效灌排与农业水土环境教育部重点实验室南京210098 河海大学水利水电学院南京210098

为研究淡水与微咸水降水头入渗的差异,采用矿化度为1.0 g/L的微咸水与去离子淡水,对滨海围垦区粉砂土与南京黄棕壤土进行了一维降水头积水入渗试验。试验结果表明,采用微咸水入渗可以增大2种土壤的入渗能力,且对黄棕壤土的影响更为明显... 详细信息

为研究淡水与微咸水降水头入渗的差异,采用矿化度为1.0 g/L的微咸水与去离子淡水,对滨海围垦区粉砂土与南京黄棕壤土进行了一维降水头积水入渗试验。试验结果表明,采用微咸水入渗可以增大2种土壤的入渗能力,且对黄棕壤土的影响更为明显。利用Philip入渗模型对试验数据进行拟合,结果表明,模型可以较为精确地描述2种土壤的微咸水降水头入渗过程,且模型对黄棕壤土入渗过程的拟合精度更高。土壤水分与盐分再分布过程中,在粉砂土上层,微咸水灌溉对盐分的淋洗效果与淡水灌溉相近,但在土壤深层微咸水灌溉使土壤的积盐量显著高于淡水。采用淡水灌溉的黄棕壤土,土壤表层脱盐、深层积盐;采用微咸水灌溉的土柱剖面均明显积盐,且因表层土壤孔隙结构被破坏,持水能力增强,使表层土壤与深层土壤均积累了较高含量盐分。

关键词：一维积水入渗降水头滨海盐碱土微咸水土壤盐分再分布

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中国农作物水足迹时空分布与影响因素分析

农业机械学报 2018年第5期49卷 295-302页

作者：郭相平高爽吴梦洋余涛操信春河海大学南方地区高效灌排与农业水土环境教育部重点实验室南京210098 河海大学农业科学与工程学院南京210098

为全面评价中国农作物对水资源真实消耗,计算并分析了31个省区1996—2015年农作物水足迹,并借助通径分析方法分别对影响农作物生产水足迹(单位耕地面积水足迹)时间变化和空间分布的影响因素进行了揭示。结果显示:全国年均农作物水足迹为... 详细信息

为全面评价中国农作物对水资源真实消耗,计算并分析了31个省区1996—2015年农作物水足迹,并借助通径分析方法分别对影响农作物生产水足迹(单位耕地面积水足迹)时间变化和空间分布的影响因素进行了揭示。结果显示:全国年均农作物水足迹为1 421.07 Gm3,蓝水、绿水和灰水足迹分别占10.05%、66.79%及23.16%;粮食和水果类作物水足迹占总量的85%以上,二者很大程度上决定着中国农作物水足迹的变化。中国农作物生产水足迹为1 156.90 mm,时间上呈先下降后缓慢上升态势,空间上为从东南向西北逐渐递减的格局。人口密度、人均纯收入和化肥施用量是农作物生产水足迹时间变化的主要驱动因子,而降雨量、人均GDP及人均纯收入对其空间分布有重要影响。经济发展是降低农作物水足迹的原动力,可以促进化肥施用量降低、灌溉用水效率提高以及增强绿水资源调控能力。

关键词：水足迹农作物时空格局农业用水效率通径分析

旱涝交替下控制灌溉对稻田节水及氮磷减排的影响

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农业工程学报 2017年第5期33卷 122-128页

作者：高世凯俞双恩王梅曹睿哲郭蓉河海大学南方地区高效灌排与农业水土环境教育部重点实验室南京210098 河海大学水利水电学院南京210098

该文研究控制灌排技术对稻田水氮磷动态变化及节水减排效应的影响。于2015年5—10月在河海大学江宁校区节水园,在有底侧坑内进行水稻栽培试验,于水稻分蘖期、拔节孕穗期、抽穗开花期和乳熟期4个生育阶段进行控水试验,以常规控制灌溉为对... 详细信息

该文研究控制灌排技术对稻田水氮磷动态变化及节水减排效应的影响。于2015年5—10月在河海大学江宁校区节水园,在有底侧坑内进行水稻栽培试验,于水稻分蘖期、拔节孕穗期、抽穗开花期和乳熟期4个生育阶段进行控水试验,以常规控制灌溉为对照,测定稻田淹排水铵态氮(NH_4^+-N)、硝态氮(NO_3^--N)和总磷浓度变化。结果表明:旱转涝处理淹水初期稻田水中铵态氮(NH_4^+-N)、硝态氮(NO_3^--N)和总磷浓度显著高于涝转旱处理,这个时期地表和地下排水应该引起注意。控制灌排条件下灌水量减少7.4%~18.5%,排水量减少23.0%~43.5%,NH_4^+-N负荷减少18.5%~54.5%,NO_3^--N负荷减少16.8%~57.7%,总磷负荷减少34.2%~58.3%;其中拔节孕穗期和抽穗开花期在保证节水减排的同时,也能实现较高的产量;因此,控制灌排技术具有较好的节水减排效果,对南方稻作区灌排实践具有指导意义。

关键词：土壤水分氮磷旱涝交替控制灌排水稻农田水深

咸淡水交替灌溉对土壤盐分分布及夏玉米生长的影响

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农业机械学报 2017年第10期48卷 220-228,201页

作者：朱成立舒慕晨张展羽翟亚明闵勇黄明逸河海大学南方地区高效灌排与农业水土环境教育部重点实验室南京210098 河海大学水利水电学院南京210098

为了研究不同咸淡交替灌溉制度对各层土壤盐分含量、夏玉米生长的影响,采用3种矿化度(1、3、5 g/L)微咸水和3种不同生育期(壮苗期、拔节期、灌浆期)咸淡交替灌溉方式("咸淡淡"、"淡咸淡"、"淡淡咸")开展避雨盆栽试验研究。结果表明,全... 详细信息

为了研究不同咸淡交替灌溉制度对各层土壤盐分含量、夏玉米生长的影响,采用3种矿化度(1、3、5 g/L)微咸水和3种不同生育期(壮苗期、拔节期、灌浆期)咸淡交替灌溉方式("咸淡淡"、"淡咸淡"、"淡淡咸")开展避雨盆栽试验研究。结果表明,全生育期灌溉淡水处理(CK)各层土壤盐分含量最低,随着灌溉微咸水矿化度增加,各层土壤盐分含量增大,相同矿化度下,同一深度土壤盐分含量由大到小依次为"淡淡咸"、"淡咸淡"、"咸淡淡"。3 g/L和5 g/L"淡淡咸"处理的土壤含盐量由大到小依次为下层、上层、中层,其他处理由大到小依次为下层、中层、上层。不同生育期灌溉微咸水对夏玉米的株高、叶面积及产量的抑制程度由大到小依次为拔节期、壮苗期、灌浆期,即"淡咸淡"、"咸淡淡"、"淡淡咸",抑制作用随灌溉微咸水矿化度增加而增大,5 g/L"淡咸淡"处理与CK相比减产最多,减产率为34.85%。在滨海地区进行夏玉米种植,应考虑在生育后期灌溉微咸水,同时利用非生育期淡水灌溉降低土壤次生盐碱化的风险。

关键词：夏玉米产量交替灌溉微咸水土壤盐分