中国土壤湿度的时空变化特征

基于中国155个农业气象观测站1981-2010年逐旬土壤湿度资料,分析了全国和12个气候区域0~50 cm逐层的土壤湿度时空分布规律,采用趋势分析和Cramér-von Mises（CVM）方法探究了土壤湿度的变化趋势及突变性。结果表明：西南、江淮、东北、江南、江汉、黄淮和华南地区各层土壤湿度均高于全国平均值,内蒙古地区最低;随着深度增加,西南地区土壤湿度增加最明显,仅青藏高原地区土壤湿度减小。不同区域0~50 cm各层土壤湿度年变化和季节变化差异明显,并具有阶段性特征,大部地区深层土壤湿度高于浅层;总体上,新疆、华南、华北、青藏高原、东北、黄淮地区1981-2010年土壤湿度减小趋势显著,其中新疆地区减小最为明显。除江淮地区外,各区域土壤湿度均存在较为明显的年际差异,突变时段主要集中在20世纪80年代后期至90年代初期、90年代后期两个时间段。     

A Note on Soil Structure Resistance of Natural Marine Deposits

It has been well documented that natural normally-consolidated marine soils are generally subjected to the effects of soil structure. The interpretation of the resistance of soil structure is an important issue in the theory study and engineering practice of ocean engineering and geotechnical engineering. It is traditionally considered that the resistance of soil structure gradually disappears with increasing stress level when the applied stress is beyond the consolidation yield stress. In this study, however, it is found that this traditional interpretation of the resistance of soil structure can not explain the strength behavior of natural marine deposits with a normally-consolidated stress history A new interpretation of the resistance of soil structure is proposed based on the strength behavior. In the preyield state, the undrained strength of natural marine deposits is composed of two components: one developed by the applied stress and the other developed by the resistance of soil structure. When the applied stress is beyond the consolidation yield stress, the strength behavior is independent of the resistance of soil structure.     

BIFoR FACE: Water–soil–vegetation–atmosphere data from a temperate deciduous forest catchment,including under elevated CO2

The ecosystem services provided by forests modulate runoff generation processes, nutrient cycling and water and energy exchange between soils, vegetation and atmosphere. Increasing atmospheric CO₂ affects many linked aspects of forest and catchment function in ways we do not adequately understand. Global levels of atmospheric CO₂ will be around 40% higher in 2050 than current levels, yet estimates of how water and solute fluxes in forested catchments will respond to increased CO₂ are highly uncertain. The Free Air CO₂ Enrichment (FACE) facility of the University of Birmingham's Institute of Forest Research (BIFoR) is the only FACE in mature deciduous forest. The site specializes in fundamental studies of the response of whole ecosystem patches of mature, deciduous, temperate woodland to elevated CO₂ (eCO₂). Here, we describe a dataset of hydrological parameters – seven weather parameters at each of three heights and four locations, shallow soil moisture and temperature, stream hydrology and CO₂ enrichment – retrieved at high frequency from the BIFoR FACE catchment.     

渔用高强度聚乙烯和普通聚乙烯单丝结构与性能的比较研究

为给渔具设计与材料的合理选配提供科学依据,通过差示扫描量热法(DSC)、广角X射线衍射(WAXD)及扫描电镜(SEM)等方法的比较,研究了渔用高强度聚乙烯(high-strength polyethylene,简称HSPE)和普通聚乙烯(PE)单丝的结构与性能。结果表明,HSPE单丝的断裂强度和结节强度比普通PE单丝分别提高了14．54％,3．05％,而断裂伸长率降低了44．44％;HSPE单丝的结晶度和声速值比普通PE单丝分别增加了6．20％和76．8％;HSPE单丝微晶尺寸稍大于普通PE单丝,而晶胞参数变化很小;HSPE单丝内部结晶形态为平行的串晶和纤维复合结构。正是由于结晶度、取向度的提高以及单丝内部生成了平行的串晶和纤维复合结构,导致了渔用HSPE单丝强度的提高。     

双层软土非线性固结理论研究

对固结系数的非线性变化进行了理论分析,推导了固结系数的非线性控制方程,指出了γ因子对固结系数非线性变化的影响。考虑到固结系数、渗透系数、压缩系数整体变化以及双层软土一维非线性固结方程求解困难,建立了差分格式的双层软土一维非线性固结差分方程,利用差分法对该方程进行了求解,为工程中复杂方程的计算提供了一种新的方法。研究表明:固结系数并不是决定双层软土非线性固结性状的唯一指标,须综合考虑各种因素的影响。     

土壤有机质含量估测及其影响因素的光谱分析

 土壤颗粒大小差异使土壤反射光谱产生相应变化,影响土壤有机质含量等属性的光谱预测精度。本研究准备了颗粒粒径分别为2、0.25和0.15mm的土样,测定土壤有机质(Soil Organic Matter,SOM)含量,并于室内模拟条件下测定其反射光谱。通过分析不同粒径土样的原始(Raw)、多次散射校正(Multiple scattering correction, Msc)、一阶微分(First derivative, Fd)、连续统去除(Continuum removal, Cr)光谱与SOM含量之间的关系,筛选出与SOM含量相关性最强的Fd光谱单波段(2250nm, r=0.82, P<0.01),并建立线性回归模型;利用全波段光谱反射率,以偏最小二乘回归(Partial least square regression, PLSR)方法,确立2mm土样Msc处理光谱的PLSR模型为最优模型(RPD=3.56、R²=0.90、RMSEP=1.96g/kg)。土壤颗粒粒径对土壤光谱反射率变化有明显影响,但二者之间并非简单的线性关系,可能存在一个转折点;单变量(单波段光谱反射率)线性回归模型的预测能力,明显低于全波段反射光谱(Msc处理)-PLSR模型;土样样本容量对SOM含量预测精度有显著影响。因此,根据样本容量大小,选择合适的土壤颗粒粒径与光谱预处理方法组合可以提高预测精度。     

西昌普诗地区中—下白垩统小坝组岩石–紫色土剖面稀土元素地球化学特征分析

探究山地–丘陵区稀土元素地球化学特征,对了解区域生态地质环境具有十分重要的意义。本文在大凉山区生态地质调查的基础上,选取西昌市普诗地区中–下白垩统小坝组4个典型土壤垂向剖面进行系统采样分析,揭示了西昌普诗地区岩石–土壤剖面中14种稀土元素（La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu）的地球化学分布、迁移及富集特征。结果表明：相似的环境下不同类型成土母岩形成的同类土壤中稀土元素含量有所不同,泥岩–紫色土剖面（PM0909）、砂岩–紫色土剖面（PM03-3）、粉砂质泥岩–紫色土剖面（PM04-4）、泥质粉砂岩–紫色土剖面（PM0924）等代表性剖面土壤中,稀土元素含量依次为126.870 mg/kg、116.472 mg/kg、163.926 mg/kg、175.231 mg/kg,各个剖面稀土元素含量差异与成土母岩的岩性和粘土矿物含量关系密切,黏土矿物对稀土元素具有一定的吸附作用;研究区4个剖面呈现明显的“V”字形右倾模式,负Eu异常明显,重稀土部分较为平坦,属于轻稀土富集型,这与成土过程中稀土元素（REEs）淋溶及其成土母岩化学性质差异有关;不同成土母岩形成的剖面迁移系数存在一定的差异,迁移系数高值主要分布在各个剖面的淀积层（B层）底部及母质层（C层）,这是由于REEs受到淋溶、淀积作用和黏土矿物吸附、解吸作用的共同结果。本次研究结果可以为大凉山区大尺度的生态地质研究提供一定的理论支持和科学依据。

     

新疆北山白山地区地球化学特征及找矿远景预测

在新疆白山地区开展1∶50 000土壤地球化学测量的基础上,对该区地球化学特征进行了初步分析,并对该区元素地球化学参数进行计算,对元素分布特征、单元素异常特征、综合异常特征进行了研究。结果显示Cu、Ni、Au、W为区内具有一定潜力的找矿指标;通过元素异常特征,结合成矿地质条件及已知矿化信息,圈定了找矿远景区;利用土壤地球化学测量成果,发现了铜镍矿体,为进一步找矿工作指明了方向。     

水稻土中重金属元素Cd、Pb的竞争吸附 ——以长株潭地区水稻土为例

对中国南方的3个水稻土样品进行了Cd、Pb单一离子和混合离子吸附特点的研究。结果表明,3个水稻土样品中Cd、Pb的吸附特点都相似,Langmuir等温方程可很好地描述Cd、Pb的吸附等温线。3个土壤样品中,有较高pH值和较低有机物、CEC浓度、粘土含量、高岭石含量的2个土壤样品对Cd、Pb有较大的吸附量,且其等温吸附拟合的最大吸附量(B)也较大。在两组分混合溶液中,尽管共存离子的存在影响了土壤对单一离子的吸附,同时土壤对Cd的吸附在一定程度上受影响的程度大,但3个土壤样品都表现出对Pb有强的吸附能力。在3个土壤样品中,Langmuir等温方程中Pb的健合能常数(K)都大于Cd的健合能常数(K),混合溶液中的K值高于单一溶液的K值,表明2种金属离子对吸附位点的竞争提高了特定吸附位点的保持力,使金属离子在土壤中特定位点的吸附更加坚固。     

土质场地重力式挡土墙地震土压力振动台实验研究

汶川震区路基挡土墙震害表明,地震动荷载作用下重力式挡墙的位移、破坏与基础场地形式有关,除岩质场地和土质场地挡墙所共有的外倾形式,土质地基挡土墙还表现有整体推移及下部向外推移的倾转变形等复杂模式,因此地震土压力大小及分布也将受到这种复杂土-结相互作用的影响。基于碎石土及风化花岗岩填料的土质场地重力式挡土墙大型振动台模型实验,对挡土墙地震土压力及变形模式开展了对比研究,发现在强震作用下,土质地基挡墙因基础约束较弱而产生位移,并伴随明显的墙—土分离现象,致使实测地震土压力较之抗震设计规范计算值偏小（0.4g峰值加速度下约小6%～15%）,但作用点高度变化不大。由实验结果与现行抗震规范计算值的安全系数对比,认为对土质场地挡墙的地震土压力计算,按现行国内抗震设计规范基本能满足实际工程抗震设计需要;对于地震区挡墙设计,在允许挡墙发生少量容许位移的前提下可采用内摩擦角较大、自稳能力更好的墙背填料以减少地震土压力。