土壤水分入渗的影响因素与试验研究方法综述

文章阐述了土壤水分入渗的主要影响因素,对入渗试验方法进行了比较分析,总结了土壤水分入渗的影响因素、土壤水分入渗试验研究等方面的国内外研究进展。土壤水分入渗一直是研究热点,但是在土壤化学性质、植被覆盖及耕作方式对土壤水分下渗的影响机理,如何将单点入渗模型扩展到较大区域,以及土壤水分入渗试验研究等方面,还有大量问题有待深入研究。     

毛乌素沙地土壤水分特征曲线和入渗性能的研究

采用张力计法测定了毛乌素沙地低吸力段土壤水分特征曲线,并用θ=aψ-b模型进行了拟合,分析了各层次土壤的持水和供水能力.结果显示0～20 cm的土壤持水能力最差,但供水能力最强,40～60 cm的土壤持水能力最强,供水能力一般;当土壤吸力达到0.06～0.08 MPa,即土壤容积含水率在1%～3%时,比水容量就已达到了10-1级,标志着土壤水分处于难效水阶段,植物利用比较困难;在室内采用环刀法测定了沙地土壤水分的入渗率,结果显示有植被覆盖的试验区的初始入渗率、稳定入渗率和累积入渗量都比无植被覆盖的对照区大,说明该地区植被对土壤水分的消耗影响显著.     

黑龙江省中西部地区典型土壤入渗特征及影响因素

选择黑龙江省中西部典型土壤类型作为研究对象,通过对土壤水分入渗率的测定,各典型土壤类型入渗特征及影响因素进行分析,结果表明:该区域土壤水分入渗率总体表现由大到小依次为风沙土、黑钙土、黑土。土类类型决定了土壤入渗率的级别;森林植被能减少土壤容重,增大土壤孔隙度和贮水量,进而增加土壤入渗能力;坡位对稳渗率的影响表现为由坡上部到坡下部稳渗率逐渐提高;土壤含水率与初始入渗率和稳渗时间呈负相关。     

不同林地土壤水分入渗和入渗模拟的研究

由达西定理和能量守恒原理推导了土壤水分入渗的数学模型，水平土柱法实测了模型中的基本运动参数；土壤水分扩散率Ｄ（θ），推求了土壤汾非饱和导水率Ｋ（θ），经过计算机用有限差分法模拟了六块不同林地的土壤水分入渗过程，实地试验检验了模拟结果。结果表明计算的累积人渗量和人渗率与实侧值非常一致。经过模拟结果绘制的入渗时水分随时间变化的剖面图，形象地反映了不同林地的土壤水分在的全过程。     

毛乌素沙地土壤水分特征曲线和入渗性能的研究

采用张力计法测定了毛乌素沙地低吸力段土壤水分特征曲线，并用θ=aΨ^-b模型进行了拟合，分析了各层次土壤的持水和供水能力。结果显示：0～20cm的土壤持水能力最差，但供水能力最强，40～60cm的土壤持水能力最强，供水能力一般；当土壤吸力达到0．06～0．08MPa，即土壤容积含水率在1％～3％时，比水容量就已达到了10^-1级，标志着土壤水分处于难效水阶段，植物利用比较困难；在室内采用环刀法测定了沙地土壤水分的入渗率，结果显示：有植被覆盖的试验区的初始入渗率、稳定入渗率和累积入渗量都比无植被覆盖的对照区大，说明该地区植被对土壤水分的消耗影响显著。     

滇中高原区主要森林类型林地土壤蓄水功能

应用人工模拟降雨、径流场定位观测及林地土壤层持水能力等实测资料,从森林土壤入渗性能,地表径流和土壤侵蚀,林地土壤水分状况,土壤的持水能力和最大容水量等方面深入分析了不同森林类型林地土壤的水源涵养功能及其差异。     

河北太行山片麻岩山地不同植被下土壤水分入渗特征

该文分析了保定市水土保持试验站不同植被(刺槐林、荒草和油松)下土壤水分入渗特征,稳渗率依次为刺槐林地0.9mm/min,荒草坡地为0.7mm/min,油松林地为0.65mm/min。并采用Horton公式、Kostiakv公式和Philip入渗公式对入渗过程进行模拟,Horton模型更适于不同植被类型土壤入渗模拟。     

红琊山林场主要林地类型土壤入渗特性

利用双环法对红琊山林场9种典型样地土壤的入渗规律进行了研究.结果表明:9种样地影响入渗因素中土壤含水量、容重等因子与渗透速率呈线性负相关,土壤孔隙度与渗透速率呈线性正相关.各林地渗透速率有差异,但都强于坡耕地.林地下垫面性质在某种程度上改善了土壤物理性状,间接影响到土壤的入渗速率.本研究将9块典型样地渗透能力分为4个等级:松栎混交林属于第1等级;5年生麻栎、1年生麻栎、天然林属于第2等级;马尾松林、国外松林、2年生麻栎林属于第3等级;麻栎萌发林、坡耕地属于第4等级.     

九仙山小流域不同植物群落土壤蓄水功能研究

采用森林水文学研究方法,对九仙山小流域不同植物群落的土壤水分贮存与入渗特征进行研究。结果表明:1)森林群落具有显著提高林地土壤孔隙度、土壤贮水量和土壤入渗速率的作用,其中麻栎林要好于侧柏林、刺槐林、杨树林,而枣树林最差;2)有林地的土壤入渗率明显高于荒草坡地,说明不同森林群落具有改善土壤入渗性能的作用。其中侧柏林提高土壤入渗速率的幅度最高,随后是麻栎林、刺槐林、杨树林,最差的是枣树林;3)Horton模型比较适用于模拟研究区的土壤入渗过程,但通用幂函数模型和Philip模型的适用性较差。     

湘西北小流域典型植被恢复群落土壤贮水量与入渗特性

对湘西北女儿寨小流域7种典型植被恢复群落土壤贮水量与入渗特征进行研究.结果表明:1) 森林群落土壤饱和贮水量与最大吸持贮水量均高于荒草灌丛群落,表明森林植被能较好地改良土壤、提高土壤持水能力;2) 通用经验方程对各种植被类型土壤入渗过程的拟合效果最好,Kostiakov方程次之,Horton方程最差;3) 毛竹杉木混交林群落土壤初渗率(17.10 mm·min-1)和平均入渗率(7.42 mm·min-1)最大,杉木人工林稳渗率(11.51mm·min-1)最高,油桐人工林初渗率(4.93 mm·min-1)、稳渗率(0.52 mm·min-1)和平均入渗率(1.23 mm·min-1)均最小;4) 坡位对土壤入渗率的影响具有不确定性,杜仲人工林表现为上坡＞中坡＞下坡,马尾松天然林、润楠次生林及荒草灌丛群落表现出与之相反的规律,以下坡最高,上坡最低,杉木人工林和毛竹杉木混交林则以上坡最高,中坡最低,油桐人工林以中坡最高,上坡最低;5) 主成分分析结果表明,土壤水分入渗性能与土壤持水量、土壤孔隙状况密切相关,并受林分结构、植物群落生物量、海拔、坡度及坡位因子的制约,而坡向、草层盖度、土壤密度的作用较小;6) 通过双重筛选逐步回归分析,建立土壤初渗率、稳渗率、平均入渗率的主导因子方程.     

Affecting factors of preferential flow in the forest of the Three Gorges area, Yangtze River

In order to study the factors affecting preferential flow, a 2.9 m-long, 2.6 m-deep soil profile was dug in the Quxi watershed, Yangtze River. To analyze the influence of rainfall on preferential flow, the preferential flow process was observed when the rainfalls were recorded. Soil physical and infiltration characteristics were also measured to study their effect on preferential flow. The results showed that the rainfall amount that could cause preferential flow was over 26 mm. There are four types of rainfall in the Three Gorges area, namely gradually dropping rain, even rain, sudden rain and peak rain. Preferential flow process was found to be relevant to the rainfall process. It was determined that with different rainfall types, preferential flow appeared at different times, occurring first in peak rain, followed by sudden rain, gradually dropping rain, and then even rain. Preferential flow would appear when the rainfall intensity was over 0.075 mm/min. In the studied area, the coarse soil particles increased with the soil depth, and for the deeper soil layer, the coarse particles promote the formation of preferential flow. Preferential flow accelerates the steady infiltration rate in the 83–110 cm soil horizon, and the quickly moving water in this horizon also enhanced the further formation and development of preferential flow. __________ Translated from Journal of Soil and Water Conservation, 2006, 20(5): 28–33 [译自: 水土保持学报]     

环境因子对土壤水分渗透特征的影响

采用双环法,研究不同地形条件(坡度、坡位、坡向)、降雨等因子对土壤渗透特征的影响。研究结果表明,土壤渗透速率具有明显的坡面垂直变异规律,随着坡度的增加,土壤的渗透速率减小,达到稳渗的时间延长,但是坡度大于20°以后,稳渗速率反而升高;阳坡土壤的初渗速率大于阴坡,而阴坡土壤的稳渗速率大于阳坡;不同坡位条件下的试验表现出从坡上部到坡下部,土壤渗透速率随坡位下移呈逐渐降低的趋势;降雨前土壤的初渗速率和稳渗速率均大于降雨后土壤的初渗速率和稳渗速率,降雨前土壤达到稳渗所需时间比降雨后长。     

彰武北部沙地不同植被覆盖下土壤水分状况研究

通过对彰武北部沙地乔、灌、草、农田、沙丘的土壤水分和物理性质研究得出:沙土表层(0~50 cm)含水量受降雨影响显著,100 cm以下影响不明显;地表植被不同则对水分的保持效果、水分在土壤中的垂直分布(0~300cm)、水分有效性和土壤下渗影响有所不同。     

Impacts of fractal features of soil on moisture infiltration capacity of typical stands in Jinyun mountain of Chongqing city

The soil structure was expressed with fractal dimensions of particle size distribution (PSD), aggregate size distribution (ASD), and soil pore size distribution (SPD). The effect of soil fractal features on soil infiltration velocity and process was studied. The result of the fractal feature shows that fractal dimensions of PSD are obviously greater than those of ASD and SPD, and in different soil genetic horizons, the fractal dimension of ASD has the greatest variability, and shows a downtrend on the top-to-bottom genetic horizon. According to the soil infiltration process curve, the infiltration process was divided into three phases: (1) the initial phase (0–5 min), (2) the transition phase (5–30 min), and (3) the stable phase (30–180 min). In the initial phase of infiltration, the soil structure of soil genetic horizon A was the major influencing factor; in the transition phase of infiltration, the pore distribution of soil horizon AB and soil structure of horizon B were the major influencing factors; in the stable phase of infiltration, the soil structure of horizon C was the major influencing factor to the infiltration velocity. Soil infiltration process is influenced comprehensively by soil PSD, ASD, and SPD. In the overall soil water infiltration, the infiltration in shrub forest land was much faster than that in other land uses, and in the initial infiltration phase, arable land soil infiltration was much faster than that in forest land, and in the stable infiltration phase, the infiltration velocity in forest land was faster than that in arable land. __________ Translated from Journal of Beijing Forestry University, 2006, 28(3): 73–78 [译自: 北京林业大学学报]     

模块沙障对流动沙丘土壤水分动态的影响

在流动沙丘设置具有"肥岛"功能的"一字型"模块沙障,并采用HOBO土壤水分记录仪定位定时测定土壤水分,研究不同外包装材料及不同内部填加物对流动沙丘土壤降水入渗及其水分动态变化的影响。结果表明:模块沙障影响降水向沙障覆盖下深层土壤入渗,模块沙障下40 cm土层含水量变化范围为5.23%~6.03%,对照处理为7.86%;黄麻袋外包装、内填20%玉米芯处理土壤含水量为7.61%,而其他处理为5.23%~5.99%;9.2 mm降雨后黄麻模块沙障内部水分含量由7.2%增加到8.96%,而纤维袋模块沙障覆盖下20 cm土层水分则由2.99%急剧增加到9.97%,以后均逐渐下降。     

黄土丘陵区人工油松林地土壤入渗特征的研究

油松 (Pinustabulaeformis)人工林是黄土丘陵区半湿润地区的主要人工林类型 ,具有良好的水土保持和水源涵养功能。通过对人工油松林地和荒坡地土壤入渗特征的研究 ,发现 :人工油松林地的入渗速率显著高于荒坡地 ,其阴坡和阳坡土壤的入渗速率仅在坡顶部有一定的差异 ,而在坡的中下部并不明显 ;而荒坡地的初始入渗速率和最终入渗速率均是阴坡高于阳坡。由于来源坡上部的泥沙在下部沉积 ,致使坡下部形成一个入渗能力较低的致密层 ,降低了坡下部的入渗速率 ,使入渗速率在坡位上的空间变化表现为坡上部 >坡中部 >坡下部。对于黄土丘陵地区而言 ,水分入渗过程采用方正三方程和Kostiakov方程拟和较好 ,两个方程结合使用可更好地说明土壤的初始入渗速率和最终入渗速率     

黄土沟坡刺槐林地土壤水分垂直变化的数学模型

2004,2005年4-10月,在位于黄土高原半湿润水分生态区的陕西省长武县,采用中子仪对刺槐人工林土壤水分垂直变化进行监测,运用隔室模型和2004年的实测数据建立降水在土壤中的入渗平衡模型:WC=a(e-kh-1)+c(1-e-k1h)+f,其中a>0,c>0,f>0,k1>k>0,k1和k分别为土壤入渗水的吸附速率和衰减速度.k,k1在特定取值条件下,模型可表达黄土高原刺槐林下不同的土壤水分生态环境.采用2005年5月实测数据对模型的拟合验证结果表明:拟合优度R2符合统计学要求,能很好地反映刺槐人工林地土壤水分垂直变化特征.     

林地土壤水分运动研究述评

介绍国内外林地土壤水分入渗模型、林地土壤水分运动方程、森林流域壤中流模型及其验证和应用 ,并对这些模型做对比分析 ,指出各自的优点和不足 ,阐述深入研究林地土壤水分运动的重要意义。同时 ,说明今后该领域的研究应结合退耕还林工程中的实际科学问题 ,针对森林土壤水分研究中的薄弱环节 ,探索变雨强、变容重和大面积流域的林地土壤水分动力学规律 ,从而使森林土壤水分的研究走向成熟和系统化的阶段 ,为森林流域水资源的合理利用和水分循环的计算提供科学依据