摘要：设计了一种适用于快速测量土壤含水率的近红外传感器。发光二极管(LED)作为传感器的光源,中心波长为1 940 nm的光为测量光,1 800 nm为参考光,土壤含水率对这2个波长的光有不同的吸收特性。光源发出的光照射到土壤表面,经反射后进入光电转换器,将光信号转换为电信号,送至两级放大电路、模数转换器(A/D)、显示和存储设备,输出的反射光强与土壤含水率存在一定的关系。仪器性能试验表明:光源传感器到土壤表面的距离对采集信号的强度有一定影响,根据传感器的结构,可以选择一定的距离使反射信号的强度和稳定性最好。两波长光的反射光强随着土壤粒径的增大而减小;土壤含水率与相对吸收深度之间具有很好的线性相关性,回归分析的决定系数为0.863。

摘要：土壤水运动过程是滴灌系统设计和运行管理的重要内容。该研究采用点源土壤入渗自动测量系统,利用计算机可控数码相机和图像识别技术测量滴灌地表湿润面积和土壤湿润体随时间的变化过程。采用正三棱形有机玻璃土箱,设计一系列点源滴灌室内试验,获得点源滴灌入渗过程随时间的变化过程。试验采用3个流量：2、4及8 L/h处理,每个处理设置了3个重复。用数码相机每4 min拍摄一次地表湿润面积,用于计算地表湿润面积随时间的变化过程。同时,在1、2、3、4、6、8、10、12、20、30、40、50、60、70、80、90、100、120、140、160、180 min时刻,在贴在土箱侧面的透明胶片上,手工记录地表湿润面积和垂直湿润锋面随时间的变化过程。由测量系统根据记录的地表湿润面积随时间的变化过程自动计算得到土壤的入渗过程。通过入渗过程,计算得到滴头下地表土壤的湿润面积,由计算得到的土壤入渗率和计算得到土壤的湿润剖面,将计算结果与实测结果对比,检验测量的精度。结果表明,手工测量得到的地表湿润面积都略大于由土壤入渗自动测量系统计算得到的入渗率计算的地表湿润面积。由计算得到的入渗率预测的土壤入渗深度,略大于实测土壤入渗深度。计算得到前者的相对误差为2%-15%,后者的相对误差为1%-8%。说明土壤入渗自动测量系统,能够准确描述点源滴灌地表湿润过程及土壤入渗过程,并能预测不同流量下垂直入渗深度,测量方法可以为滴灌系统的设计提供相关参数。

摘要：采用我国不同土壤类型地区的5种土壤样品，利用自行设计的近红外传感器测量不同土壤含水率对应的反射光强。选取中心波长1940nm的近红外光为测量光，1800nm为参考光，将两波长的反射光强值换算为相对吸收深度。实测结果表明，随着土壤含水率的增加，相对吸收深度增加，两者间呈线性相关关系。选取独立样品对线性标定模型进行验证，除红土外，其他4种样品的均方根误差均小于6％。通过标定，所设计的传感器能够较好地测定不同土壤的含水率。

摘要：为研究草地对土壤侵蚀过程的影响,选用黄绵土人工种植草地,采用室内模拟降雨试验研究黑麦草不同覆盖度(0、25%、50%和75%)对3种降雨强度(60、90和120 mm/h)坡面产流产沙过程的影响。结果表明:黑麦草覆盖可以显著减小侵蚀产沙。在坡面土壤预饱和的条件下,坡面产流、产沙与时间呈线性关系;累计产流量随降雨强度线性增加;同一降雨强度条件下,草地覆盖度对累计产流量影响不显著;草地坡面水流含沙量、输沙率、次降雨产沙量均随覆盖度增大而降低,随降雨强度增大而增加;3种降雨强度条件下,无黑麦草覆盖坡面水流含沙量差异不显著,次降雨产沙量和输沙率随着降雨强度的增加而增大。研究结果可为土壤侵蚀预报模型建立及水土保持措施的制定提供理论参考。

摘要：近年来生态沟渠技术在农业面源污染净化方面受到关注,但仍存在污染物去除效率低的问题,有待优化其结构与提升对典型污染物的处理效率。针对典型面源污染物特征,构建由不同基质和植物组配组成的生态沟渠(ED1与ED2以石灰石、火山石、沸石和麦饭石为填充基质,ED3以沸石、陶粒、炉渣为填充基质;ED1与ED3种植菖蒲、梭鱼草和铜钱草,ED2种植菖蒲、美人蕉和铜钱草),探索其在不同条件下对典型面源污染物氨氮(N H_(4)^(+)-N)、总氮(TN)、总磷(TP)的去除性能,并通过高通量测序探究污染物去除与微生物种群之间的关系。结果表明:以石灰石、火山石、沸石和麦饭石为填充基质与种植菖蒲、美人蕉和铜钱草(ED2)是较优的组配形式,其对N H_(4)^(+)-N、TN和TP的去除率分别可达100%、86.89%和87.42%,与ED1和ED3相比较,ED2对面源污染物去除效果最好。进水污染物浓度、水力停留时间(HRT)、水位对生态沟渠去除污染物的效果均有较大影响,在HRT为12 h、中水位(6 cm)和高进水浓度(N H_(4)^(+)-N、TN和TP浓度分别为15、40和1.2 mg/L)条件下生态沟渠对污染物N H_(4)^(+)-N、TN和TP去除率最高,分别为99%~100%、41%~50%、81%~88%。由微生物多样性分析可知,变形菌门、放线菌门和绿弯菌门为生态沟渠中主要优势菌门,这些菌门对氮、磷的去除发挥了关键作用;运行后ED2中优势菌种的物种相对丰度最高,其中ED2中美人蕉具有较高的特异性微生物物种丰度,其微生物群落多样性最高,ED2中铜钱草物种丰度最高,其变形菌门的相对丰度由运行前的25.49%提升至运行后的45.11%,微生物群落丰度变化与污染物去除率呈正相关关系。研究结果对于优化生态沟渠设计和运行管理具有重要实践意义。