CN112034138A - 土壤物理性质综合性状参数的计算方法与分级方法 - Google Patents

土壤物理性质综合性状参数的计算方法与分级方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112034138A
CN112034138A CN202010862249.9A CN202010862249A CN112034138A CN 112034138 A CN112034138 A CN 112034138A CN 202010862249 A CN202010862249 A CN 202010862249A CN 112034138 A CN112034138 A CN 112034138A
Authority
CN
China
Prior art keywords
soil
properties
spq
comprehensive
physical properties
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010862249.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112034138B (zh
Inventor
迟春明
周燕
卜东升
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tarim University
Original Assignee
Tarim University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tarim University filed Critical Tarim University
Priority to CN202010862249.9A priority Critical patent/CN112034138B/zh
Publication of CN112034138A publication Critical patent/CN112034138A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112034138B publication Critical patent/CN112034138B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/24—Earth materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/24—Earth materials
    • G01N33/245—Earth materials for agricultural purposes

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
  • Cultivation Of Plants (AREA)

Abstract

土壤物理性质综合性状参数的计算方法与分级方法，它涉及一种土壤物理质量计算方法与分级方法，属于土壤学技术领域。本发明是为了解决表示土壤物理性质优劣的传统参数无法全面反映土壤物理性质的综合性状以及土壤物理性质对作物生长的影响的技术问题。计算方法：

Description

土壤物理性质综合性状参数的计算方法与分级方法
技术领域
本发明涉及一种土壤物理质量计算方法与分级方法，属于土壤学技术领域。
背景技术
表示土壤物理性质优劣的传统参数主要包括容重、孔隙性质(结构性)、水分有效性、黏粒含量(质地)等指标。但这些指标仅能反映土壤某一方面的物理性质，无法全面反映土壤物理性质的综合性状以及土壤物理性质对作物生长的影响。
发明内容
本发明的目的是为了解决表示土壤物理性质优劣的传统参数无法全面反映土壤物理性质的综合性状以及土壤物理性质对作物生长的影响的技术问题，提供了一种土壤物理性质综合性状参数的计算方法与分级方法。
土壤物理性质综合性状参数的计算方法如下：
Figure BDA0002648536520000011
式中，θ为土壤体积含水量，单位为cm3 cm-3，θs为土壤饱和含水量，单位为cm3 cm-3，SPQ为土壤物理质量参数，h为θ对应的土壤水吸力，单位为kPa。
土壤物理性质综合性状参数的分级方法如下：
根据公式(1)的计算结果，其中SPQ≥0.10，土壤物理性质综合性状为优秀；0.10>SPQ≥0.055，土壤物理性质综合性状为良好；0.055>SPQ≥0.03，土壤物理性质综合性状为差；0.03>SPQ，土壤物理性质综合性状为极差。
本发明方法能够全面反映土壤物理性质的综合性状以及土壤物理性质对作物生长的影响，并能够对土壤的理性质综合性状进行分级。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式中土壤物理性质综合性状参数的计算方法如下：
Figure BDA0002648536520000012
式中，θ为土壤体积含水量，单位为cm3 cm-3，θs为土壤饱和含水量，单位为cm3 cm-3，SPQ为土壤物理质量参数，h为θ对应的土壤水吸力，单位为kPa。
理论分析：
SPQ与容重、孔隙性质(结构性)、水分有效性、黏粒含量的相关性如下：
①容重(Db)与θs的关系式为：
θs＝(1-Db/2.65) (2)
土壤吸湿系数(wh,g g-1)为土壤水分常数之一，某一土壤的wh为固定值，其对应的水吸力值为3100kPa，wh对应的体积含水量为θh，其计算公式为：
θh＝wh×Db (3)
将(2)、(3)带入(1)得容重(Db)与SPQ的关系式：
Figure BDA0002648536520000021
由方程(4)可知，Db随SPQ的增加而降低，即SPQ越高Db越小，而Db越小说明土壤物理性质越好，即SPQ增加土壤物理性质变动越好。因此，SPQ反映土壤容重状况是正确的、可行的。
②SPQ与土壤孔隙性质(结构性)的关系：
当量孔径直径(d,mm)与水吸力关系公式为：
d＝0.3/h (5)
在已知土壤水分特征曲线的情况下，h1和h2对应的θ差值为：
θ1-θ2＝SPQ×(log10 h2-log10 h1) (6)
联合方程(5)和方程(6)可知△θ＝θ1-θ2即为当量孔径d1(0.3/h1)至d2(0.3/h2)的孔隙数量，因此，SPQ可以反映孔隙性质。
③SPQ与水分有效性关系：
田间持水量至萎蔫系数的土壤水分区间被称为土壤有效水区间，即能够被植物吸收的水分，田间持水量为土壤有效水分的上限，其水吸力值取h＝10kPa，萎蔫系数为土壤有效水分的下限，其水吸力值取1500kPa，则土壤有效水分最大区间(AWLm)为：
AWLm＝SPQ×(log10 1500-log10 10)≈2.2SPQ (7)
田间持水量至土壤毛管断裂含水量的土壤水分区间被称为土壤速效水，即能够被植物快速吸收的水分，土壤毛管断裂含水量对应的水吸力取h≈65kPa，则土壤速效水分区间的最大值(EAWLm)为：
EAWLm＝SPQ×(log10 65-log10 10)≈0.8SPQ (8)
因此，SPQ能够反映土壤水分有效性，SPQ越高，土壤有效水分和速效水数量越高。
④SPQ与黏粒含量(质地)的关系：
土壤物理性黏粒(dpc)是指直径<0.01mm的土壤颗粒，其含量与吸湿系数间存在显著线性关系，即：
wh＝a+b×dpc (9)
式中，a、b均为正数。
联合方程(1)、(3)、(9)，并取wh对应的水吸力h＝3100kPa，得：
Figure BDA0002648536520000031
方程(10)说明，在容重一定的情况下，SPQ随物理性黏粒(dpc)的增加而降低，而物理性黏粒(dpc)的增加说明土壤质地逐渐变得黏重，土壤物理性质变差，即SPQ降低土壤物理性质变差。因此，SPQ能够反映土壤黏粒(质地)状况。方程(1)的另外一种表示形式为：
θ＝θs-SPQ×log10(h) (11)
式中，θ为土壤体积含水量(cm3 cm-3)，θs为土壤饱和含水量(cm3 cm-3)，SPQ为土壤物理质量参数，h为土壤水吸力(kPa)。根据方程(1)、(11)或相关的推演形式计算SPQ。使用10kPa、100kPa水吸力值及其对应的土壤含水量θ10、θ100及θs共有3种方法计算SPQ。
Figure BDA0002648536520000032
SPQ＝θs-θ10
SPQ＝θ10-θ100
具体实施方式二：所述土壤物理性质综合性状参数的分级方法如下：
根据具体实施方式一的计算结果，其中SPQ≥0.10，土壤物理性质综合性状为优秀；0.10>SPQ≥0.055，土壤物理性质综合性状为良好；0.055>SPQ≥0.03，土壤物理性质综合性状为差；0.03>SPQ，土壤物理性质综合性状为极差。
采用下述实验验证本发明效果：
实验一：
苏打盐渍土土壤物理性质综合性状参数的计算方法与分级方法：
容重1.23g cm-3，θs＝0.5358cm-3 cm-3，θ10＝0.4889cm-3 cm-3，根据
Figure BDA0002648536520000041
(1)计算得到SPQ＝0.0469cm-3 cm-3。0.055>SPQ≥0.03，对应的土壤物理性质等级为差。这与苏打盐渍土的实际情况相符，即由于高碱化度导致土壤胶体和黏粒高度分散，即使在较低的容重时土壤物理性质仍然恶化严重。这说明本发明的方法在实际应用中是正确的、可行的。
实验二：
壤土与黏土土壤物理性质综合性状参数的计算方法与分级方法：容重均为1.25gcm-3，θs均为0.5283cm-3 cm-3，壤土θ10＝0.4027cm-3 cm-3，黏土θ10＝0.4374cm-3 cm-3。根据
Figure BDA0002648536520000042
计算得到的壤土和黏土的SPQ分别为0.1256cm-3 cm-3和0.0909cm-3cm-3。这与壤土和黏土的实际情况相符，在容重相同的情况下，黏土由于黏粒含量较高，质地较为黏重，因而其物理性质与壤土相比相对较差。这说明本发明的方法在实际应用中是正确的、可行的。

Claims (2)

1.土壤物理性质综合性状参数的计算方法，其特征在于所述土壤物理性质综合性状参数的计算方法如下：
Figure FDA0002648536510000011
式中，θ为土壤体积含水量，单位为cm3 cm-3，θs为土壤饱和含水量，单位为cm3 cm-3，SPQ为土壤物理质量参数，h为θ对应的土壤水吸力，单位为kPa。
2.土壤物理性质综合性状参数的分级方法，其特征在于所述土壤物理性质综合性状参数的分级方法如下：
根据权利要求1的计算结果，其中SPQ≥0.10，土壤物理性质综合性状为优秀；0.10>SPQ≥0.055，土壤物理性质综合性状为良好；0.055>SPQ≥0.03，土壤物理性质综合性状为差；0.03>SPQ，土壤物理性质综合性状为极差。
CN202010862249.9A 2020-08-25 2020-08-25 土壤物理性质综合性状参数的计算方法与分级方法 Active CN112034138B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010862249.9A CN112034138B (zh) 2020-08-25 2020-08-25 土壤物理性质综合性状参数的计算方法与分级方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010862249.9A CN112034138B (zh) 2020-08-25 2020-08-25 土壤物理性质综合性状参数的计算方法与分级方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112034138A true CN112034138A (zh) 2020-12-04
CN112034138B CN112034138B (zh) 2023-03-28

Family

ID=73581227

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010862249.9A Active CN112034138B (zh) 2020-08-25 2020-08-25 土壤物理性质综合性状参数的计算方法与分级方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112034138B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113040015A (zh) * 2021-04-15 2021-06-29 塔里木大学 基于田间持水量的膜下滴灌棉花相对产量估算方法

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040145379A1 (en) * 2002-12-16 2004-07-29 Peter Buss Soil matric potential and salinity measurement apparatus and method of use
CN102034027A (zh) * 2010-12-16 2011-04-27 南京大学 流域尺度土壤湿度遥感数据同化方法
WO2013004976A1 (fr) * 2011-07-05 2013-01-10 Valorhiz Procede de determination des parametres hydrostructuraux d'un sol
CN102914629A (zh) * 2011-08-06 2013-02-06 中国科学院研究生院 在区域尺度上确定含碎石土壤持水性的空间变异的方法
CN104182647A (zh) * 2014-09-03 2014-12-03 塔里木大学 获得土壤水分特征曲线Van Genchten模型参数的方法
CN104198317A (zh) * 2014-09-03 2014-12-10 塔里木大学 测定土壤物理参数s的方法
US20150089684A1 (en) * 2004-12-21 2015-03-26 Monsanto Technology Llc Transgenic plants with enhanced agronomic traits
CN105823864A (zh) * 2016-03-04 2016-08-03 江苏大学 一种检测土壤固有水吸力的方法
CN106769629A (zh) * 2017-01-04 2017-05-31 塔里木大学 一种土壤质量含水量检测方法
CN208520509U (zh) * 2018-02-06 2019-02-19 江苏省农业科学院 动态土壤机械阻力模拟测算装置
US20190059209A1 (en) * 2017-08-24 2019-02-28 Pioneer Hi-Bred International, Inc. High resolution soil rooting zone penetrometer
CN109711103A (zh) * 2019-01-28 2019-05-03 中国科学院地理科学与资源研究所 全范围土壤水分特征曲线拟合方法及拟合系统
CN110726807A (zh) * 2019-10-08 2020-01-24 京蓝物联技术(北京)有限公司 作物系数确定的方法及装置
CN111198253A (zh) * 2020-02-18 2020-05-26 塔里木大学 土壤水分特征曲线表述方法及其获取方法

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040145379A1 (en) * 2002-12-16 2004-07-29 Peter Buss Soil matric potential and salinity measurement apparatus and method of use
US20150089684A1 (en) * 2004-12-21 2015-03-26 Monsanto Technology Llc Transgenic plants with enhanced agronomic traits
CN102034027A (zh) * 2010-12-16 2011-04-27 南京大学 流域尺度土壤湿度遥感数据同化方法
WO2013004976A1 (fr) * 2011-07-05 2013-01-10 Valorhiz Procede de determination des parametres hydrostructuraux d'un sol
CN102914629A (zh) * 2011-08-06 2013-02-06 中国科学院研究生院 在区域尺度上确定含碎石土壤持水性的空间变异的方法
CN104198317A (zh) * 2014-09-03 2014-12-10 塔里木大学 测定土壤物理参数s的方法
CN104182647A (zh) * 2014-09-03 2014-12-03 塔里木大学 获得土壤水分特征曲线Van Genchten模型参数的方法
CN105823864A (zh) * 2016-03-04 2016-08-03 江苏大学 一种检测土壤固有水吸力的方法
CN106769629A (zh) * 2017-01-04 2017-05-31 塔里木大学 一种土壤质量含水量检测方法
US20190059209A1 (en) * 2017-08-24 2019-02-28 Pioneer Hi-Bred International, Inc. High resolution soil rooting zone penetrometer
CN208520509U (zh) * 2018-02-06 2019-02-19 江苏省农业科学院 动态土壤机械阻力模拟测算装置
CN109711103A (zh) * 2019-01-28 2019-05-03 中国科学院地理科学与资源研究所 全范围土壤水分特征曲线拟合方法及拟合系统
CN110726807A (zh) * 2019-10-08 2020-01-24 京蓝物联技术(北京)有限公司 作物系数确定的方法及装置
CN111198253A (zh) * 2020-02-18 2020-05-26 塔里木大学 土壤水分特征曲线表述方法及其获取方法

Non-Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A.R.DEXTER: "A method for prediction of soil penetration resistance", 《SOIL AND TILLAGE RESEARCH》 *
CHI CHUNMING: "A method for prediction of the van Genuchten water retention curve", 《JOURNAL OF FOOD, AGRICULTURE & ENVIRONMENT》 *
DEXTER A R: "Soil physical quality: Part I. Theory, effects of soil texture, density, and organic matter, and effects on root growth", 《GEODERMA》 *
SREEDEEP S等: "A study to investigate the influence of soil properties on suction", 《JOURNAL OF TESTING AND EVALUATION》 *
VAN GENUCHTEN MTH: "A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils", 《SOIL SCIENCE SOCIETY OF AMERICA JOURNAL》 *
VAN LIER J: "Revisiting the S-index for soil physical quality and its use in Brazil", 《REVISTA BRASILEIRA DE CIÊNCIA DO SOLO》 *
张海阔等: "基于HYDRUS-1D模拟的变水头入渗条件下VG模型参数敏感性分析", 《河海大学学报(自然科学版)》 *
杨德军等: "土壤物理质量指标研究进展及在矿区环境中的应用展望", 《长江流域资源与环境》 *
杨欣坤等: "土壤水动力学参数及其影响因素研究进展", 《中国农学通报》 *
狄云丽等: "膜下滴灌棉田土壤物理质量对棉花产量的影响", 《塔里木大学学报》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113040015A (zh) * 2021-04-15 2021-06-29 塔里木大学 基于田间持水量的膜下滴灌棉花相对产量估算方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112034138B (zh) 2023-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Oleghe et al. Plant exudates improve the mechanical conditions for root penetration through compacted soils
Eibisch et al. Does water repellency of pyrochars and hydrochars counter their positive effects on soil hydraulic properties?
De Moraes et al. Mechanistic framework to link root growth models with weather and soil physical properties, including example applications to soybean growth in Brazil
CN112034138B (zh) 土壤物理性质综合性状参数的计算方法与分级方法
CN111896421B (zh) 一种基于吸附势理论计算甲烷在页岩中真实吸附量的方法
Veiga et al. Short and long-term effects of tillage systems and nutrient sources on soil physical properties of a Southern Brazilian Hapludox
Eynard et al. Wettability of soil aggregates from cultivated and uncultivated Ustolls and Usterts
CN104198317A (zh) 测定土壤物理参数s的方法
Paridah et al. Effects of anatomical characteristics and wood density on surface roughness and their relation to surface wettability of hardwood
Arévalo-Hernández et al. Variability and correlation of physical attributes of soils cultivated with cacao trees in two climate zones in Southern Bahia, Brazil
Benatti et al. Collapsibility study for tropical soil profile using oedometric tests with controlled suction
Oshima et al. Distinct effects of moisture and air contents on acoustic properties of sandy soil
Melo et al. Structural quality of polyacrylamide-treated cohesive soils in the coastal tablelands of Pernambuco
Tavares Filho et al. Characterization of soil structure and porosity under long-term conventional tillage and no-tillage systems
Yang et al. Preparation of carbon-based material with high water absorption capacity and its effect on the water retention characteristics of sandy soil
CN113484162B (zh) 基于颗粒软化系数的堆石料湿化应变确定方法
Sadovnikova et al. Thermodynamic assessment of the effect of strongly swelling polymer hydrogels on the water retention capacity of model porous media
Bezerra et al. Least limiting water range in Spodosol and initial growth of sugarcane under soil bulk densities and salinities
de Melo et al. Pore size distribution and hydro-physical properties of cohesive horizons treated with anionic polymer
Ma et al. Influence of dry density on coefficient of permeability of unsaturated loess
Gacoin et al. Optimal composition of a starch-hemp agro-composite materials
Fermino et al. Considerations about the packing density of growing media prepared under increasing levels of humidity
da Silva et al. Application of gypsum requirement levels and water depth for correction the sodicity and salinity of saline-sodic soils
Michel Effect of freezing on the physical properties and wettability of highly decomposed peats used as growing media
Witkowska-Walczak Hydrophysical characteristics and evaporation of Haplic Luvisol and Mollic Gleysol aggregates

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant