土壤低吸力段持水性能及其与早期土壤干旱的关系研究

本文研究了东北5种耕作土壤<1巴的低吸力段持水性能,包括影响低吸力段持水量的因素、所吸持水分对植物的有效程度、比水容量及脱水速度等.根据东北地区春旱尽管程度不同,但发生较为普遍的这一特点,分析、比较各种土壤基质本身存在的差异,并就它们对早期土壤干旱的抗逆能力作出评价.结果表明,熟化程度较高的草甸棕壤最优,而砂壤质冲积性草甸土最差.     

用毛细吸渗原理快速测量土壤田间持水量的研究

田间持水量是衡量田间土壤保持水分能力的重要指标，视为对作物有效的土壤水分的上限，对农田灌溉和作物水分管理具有十分重要意义。该研究提出了能快速测量土壤田间持水量的新型毛细吸渗法。该方法以田间持水量为无地下水影响下土壤基质所能吸持的最大含水量为物理基础，设计了一套满足田间持水量要求的实验方法、装置和程序，采用5种不同土壤测量了其田间持水量，并与用威尔科克斯法测量得到的田间持水量进行了对比。结果表明：所提出的新型测量方法，无论是基本原理还是室内试验均可行。与威尔科克斯法相比，其测量值略微偏小；两种测量值相关性很好，相差约为9％，产生这种现象的原因主要是土壤的吸湿过程与脱湿过程中土壤含水率的滞后所致。与传统的测量方法相比，该方法可大大缩短测量时间，具有利用前景。     

砂姜黑土的水分特性及其与土壤易旱的关系

本文通过实验对砂姜黑土的水分特性及其与土壤易旱的关系进行了分析研究。结果表明:砂姜黑土持水性能较差,有效水分不仅含量较低,而且低吸力段所占比重较小;比水容量随吸力增大而急剧减少,在10—30kPa时即已减小到10^-7数量级(ml/g·Pa)。土壤导水性能弱,土壤吸力>30kPa后水分移动极其缓慢。说明土壤的供水容量和供水强度均较小,不利于对作物的及时供水。土壤毛管水上升速度缓慢,上升高度小,不利于作物对地下水的利用。土壤上部土层蒸发强度大,不利于保水;下部土层毛管性能微弱,水分运行缓慢,虽有利于保水,但不能及时补充根层所需的作物供水。这些特性综合反映了砂姜黑土的抗旱性较弱,是土壤易旱的主要原因。     

石油污染对土壤持水能力及供水强度的影响

[目的]研究石油污染对土壤持水能力及供水强度的影响,为有机污染物在土壤中迁移与转化规律研究提供理论基础。[方法]以陕北采油区的主要土壤类型—轻壤质黄绵土为研究对象,人为模拟获得5个不同梯度的石油污染土壤(0%,0.5%,1%,2%和4%),室内测定土壤水分特征曲线,采用Van Genuchten模型拟合获得模型参数,并以此为基础对比分析不同处理土壤持水能力、水分有效性、比水容量之间的差异。[结果]石油污染引起土壤持水性显著降低,污染浓度越大,持水性越低;对土壤水分特征曲线影响的显著区间主要在水吸力(pF)为1.5的低吸力段和水吸力(pF)为3.5以上的高吸力段,石油污染对土壤结构性的影响更加显著;高浓度的石油污染引起土壤有效水含量下降,加剧了土壤的干燥化程度,不利于协调干旱气候与植物需水性之间的矛盾;随着石油污染浓度的增加,土壤比水容量也呈现出显著递减趋势,土壤可利用水分对应的吸力范围相应变窄。[结论]石油污染显著降低了土壤的持水能力及供水强度,加剧了地区土壤旱情,给植物生产和生态环境带来严重危害。     

不同压实水平下铁尾矿砂和土壤的水力学特征比较

由于尾矿砂的不良结构和严重压实,水土流失严重,水分已成为其生态恢复的重要限制因素。因此以水分运移为主线,通过室内土柱模拟,研究铁尾矿砂和土壤在自然状态到最大压实状态间5个压实水平(铁尾矿砂1.50~1.70 g/cm^3,土壤1.30~1.50 g/cm^3)的水力学特征差异,为尾矿砂的合理改良提供依据。结果表明:铁尾矿砂自然容重1.50 g/cm^3的水分入渗能力低于土壤自然容重1.30 g/cm^3的水分入渗能力。随容重的增大,尾矿砂和土壤的水分运移特征均呈幂函数减小的趋势,但分别在1.60,1.40 g/cm^3处入渗能力明显降低。从水分参数入渗率、湿润锋距离、累计入渗量、饱和导水率、剖面水分分布整体来看,在较低容重范围内,土壤水分运移能力高于铁尾矿砂,但由于容重对土壤水分运移的影响大于铁尾矿砂,在较高容重范围内,土壤的水分运移能力则不如铁尾矿砂。铁尾矿砂和土壤的水分特征曲线形状也完全不同,铁尾矿砂呈现"上凸"形,表现为高吸力段缓低吸力段陡,土壤水分特征曲线均为"下凹"形,表现为高吸力段陡低吸力段缓。因此,尾矿砂中可以添加土壤或者类似土壤结构的基质来增强其不良的持水性和导水性,促进生态恢复。     

坡地赤红壤物理退化及其机理研究：II.土壤水分性能退化特征

探讨了坡地赤红壤水分性能退化的特征,结果表明,与地带性自然植被下坡地赤红壤比较,次生植物或人工植被下坡地赤红壤水分性能变劣,表现在导水性降低,２ｈ饱和渗水量明显减少,自然赤红壤比耕型赤红壤的减幅大,持水能力下降,在同样吸力下,土壤持水量较少,供水能力下降,在同样吸力段,表土释放的水量较少,亚表土在低吸力段释放水量较少。     

湿润剂对基质水分吸持和白菜穴盘苗生长的影响

基质水分吸持特性直接影响蔬菜穴盘苗生长发育及整齐度,配制适宜的基质是潮汐式育苗的一个关键科学问题。为了探究湿润剂对基质水分吸持的作用,该研究选用3种湿润剂（SP、GY-S903、KT）,设置0、0.15、0.30、0.60 mL/L共4个添加量,研究湿润剂添加对育苗基质水分吸收、蒸散和白菜穴盘苗生长的作用。结果表明：添加湿润剂处理与未添加湿润剂的对照处理相比,基质吸水量提高23.90%～74.70%,吸水高度提高46.03%～94.28%,吸水速率增加60.57%～116.26%,且湿润剂添加量越高,基质吸水能力越强;相对于不添加湿润剂处理,添加湿润剂显著提高了基质相对含水量和基质水分蒸散速率（P<0.05）;湿润剂添加减小了潮汐床箱中不同位点穴盘基质吸水差异,吸水量变异系数降低9.01个百分点。进一步测定湿润剂添加后白菜穴盘苗生长发育参数,发现适量湿润剂对白菜穴盘苗生长无不良影响。研究结果为改善育苗基质水分吸持特性提供了依据。     

陕西省洛川县第3-4层黄土和古土壤水分特征研究

通过对陕西省洛川县第3—4黄土层和第3—4红色古土壤层的原状土进行水分特征曲线、田间持水量等项目的实验测定,分析计算了各层土壤的供水储水性能及有效水分含量。结果表明,洛川第3—4黄土层和第3—4红色古土壤土层的水分特征曲线与Van Genuchten模型非常符合,相关系数R2均达0.99以上,说明采用Van Genuchten模型对这4个土层的水分含量和能量之间的关系进行描述是比较准确的。0～30kPa吸力条件下,第3—4黄土层比第3—4红色古土壤层持水量高,黄土层的供水(释水)性能和储水性能强于古土壤。这4个土层随着吸力的增加,在较低吸力段供水性能和储水性能减弱幅度较大,在较高吸力段减弱幅度较小。黄土层所能容纳的有效水含量、饱和含水量与田间持水量均大于红色古土壤层,黄土层的稳定凋萎湿度一般小于红色古土壤的稳定凋萎湿度。     

(土娄)土水分入渗、再分布过程反应性溶质(NH4+)运移特征研究

利用土柱切割法研究Lou土水分入渗、再分布过程反应性溶质（NH4^ )运移特征。在水分入渗初期，土壤剖面溶质分布曲线为斜线，随入渗时间延长，土壤剖面溶质分布曲线上部逐渐出现垂直于横坐标的垂直线段。与水分入渗、再分布相比，溶质（NH4^ )入渗、再分布明显滞后；水分入渗深度增加，水溶质入渗距离比增加，溶质入渗滞后程度增大。入渗液浓度增大，溶质入渗滞后程度及溶质入渗阻滞因子减小，相应的土壤吸持溶质的反应速率常数增大，表观活化自由能减小。不同再分布时间的土壤剖面溶质分布曲线具有交点（溶质再分布等浓度点），且该交点随入渗液浓度增大而加深。水分再分布过程中，溶质再分布等浓度点的土壤溶质吸持量基本不变，而其上部的土壤吸持量减小，下部的土壤吸持量增大。     

塿土水分入渗、再分布过程反应性溶质(NH_4~ )运移特征研究

利用土柱切割法研究（土娄）土水分入渗、再分布过程反应性溶质（NH4 ）运移特征。在水分入渗初期,土壤剖面溶质分布曲线为斜线,随入渗时间延长,土壤剖面溶质分布曲线上部逐渐出现垂直于横坐标的垂直线段。与水分入渗、再分布相比,溶质（NH4 ）入渗、再分布明显滞后;水分入渗深度增加,水溶质入渗距离比增加,溶质入渗滞后程度增大。入渗液浓度增大,溶质入渗滞后程度及溶质入渗阻滞因子减小,相应的土壤吸持溶质的反应速率常数增大,表观活化自由能减小。不同再分布时间的土壤剖面溶质分布曲线具有交点（溶质再分布等浓度点）,且该交点随入渗液浓度增大而加深。水分再分布过程中,溶质再分布等浓度点的土壤溶质吸持量基本不变,而其上部的土壤吸持量减小,下部的土壤吸持量增大。     

上海地区土壤持水特性研究

土壤水的研究,从Henri Darcy(1856)提出达西定律算起,已有一百多年历史.经历了由经验到理论、由静态到动态、由定性到定量、由宏观到微观逐步深入发展的过程^[1].1877年Briggs L.J.提出毛管假说,将土壤孔隙组成的孔道看成是一些大小不同的毛细管,认为表面张力是土壤保持水分的主要原因.     

黄泛平原不同质地土壤的持水特性

用压力膜法对黄泛平原不同质地潮土的持水特性进行了研究.结果指出,土壤的持水性、孔径分布和水容量都与土壤质地有密切关系.在高吸力情况下,土壤的持水性随土壤质地变粘而增强.土壤孔径分布与土壤质地的关系是:重力水孔隙随土壤质地变粘而减小;迟效水孔隙和无效水孔隙随质地变粘而增加;而易效水孔隙偏粘的土壤有减小的趋势.土壤水容量也受土壤质地的影响,重力水水容量随质地变粘而增加,易效水水容量是壤土高于砂性土和粘性大,而迟效水水容量则是轻粘土高于其它质地的土壤.     

Physical properties and moisture retention characteristics of some nigerian soils

Measurements were made of physical characteristics of 119 samples from 23 profiles derived from two parent materials in Nigeria. The laboratory analyses included texture, plasticity and shrinkage characteristics, and a range of soil moisture constants including saturation point and moisture retention at various suctions. Simple and multiple correlation coefficients and regression analyses were conducted to investigate the possibilities of obtaining estimates of soil moisture retention from the textural analysis. Clay and sand contents are correlated with various soil moisture constants. The textural analysis may therefore be used to estimate moisture holding capacity at different suctions for these and similar soils with a predominantly uniform clay mineralogy, dominated by kaolinite and sesquioxides. Moisture retention curves indicate that the “field capacity” for most of these soils is better estimated at 60 or 100 cm of water suction rather than at 0.3 bar. A plot of the pF curves indicated only slight differences between moisture retention at 2 or 3 bar suction and at 15 bar suction.     

黄土高原土壤水分性质及其分区

黄土高原土壤具有很好的调节作物供水的功能,这和土壤的水分性质有关。本文研究了土壤的持水性能、有效性能和移动性能等。影响黄土高原土壤水分性质的主要因素是土壤质地。文内绘制了包括五个质地带的土壤质地分区图。田间持水量在轻壤土、中壤土和重壤土范围内均为20%±2,未表现出明显相关。萎蔫湿度则几乎完全决定于土壤质地。文内绘制了田间持水量和萎蔫湿度的等值线图。土壤水物理蒸发影响深度可达2-3米。两米土层内物理蒸发失水量轻壤土和中壤土达田间持水量的25-35%;具有下伏粘化层的重壤土,60厘米以下矢水量不大于10%。后者为作物准备了较多的储水。文内列出了不同质地土壤的水分特征曲线的经验方程,所有资料汇总于土壤水分性质表中。本研究结果为合理利用土地提供了基础数据。     

Soil salts reduce hydration of polymeric gels and affect moisture characteristics of soil

Abstract

Hydration of a hydrophilic crosslinked polystyrene (gel) in deionized water at 65 g of gel per g of soil was studied. Four different soil types were selected, three were light‐textured soils (loamy sand and sandy clay loam) and the other a clay. Container capacity, field capacity, permanent wilting point, and available water for these soils were measured for gel contents equal to 0,0.1, 0.2, and 0.3%. Absorption capacity of the gels when incorporated into the soil decreased considerably compared to its absorption in pure water. This was attributed to the increased ionic strength of soil moisture and the formation of additional ionic crosslinks in the gel network due to the presence of multivalent ions in the soils. It was found also that container capacity, field capacity, and available water capacity increased with the gel content in soil, whereas the permanent wilting point was not significantly affected.     

东北主要类型旱田土壤持水特性研究

土壤持水特性是对土壤水分有效性的一种反映,不同土壤持水特性存在差异。为了解东北地区主要旱田耕地土壤的持水特性,本研究通过定点采样方法,在不同地区选择了典型的黑土、草甸土、白浆土、碱土、褐土5类旱田耕地土壤,通过压力膜法得出不同水柱压力下土壤水分实测值,并通过Van Genuchten和Garden模型进行模型拟合,相关性极显著,通过Van Genuchten绘制土壤水分特征曲线,从曲线看出,不同类型土壤持水特性存在差异,0～10 cm土层各土壤水分特征曲线差异大、曲线分散,草甸土、白浆土、碱土含水量在各压力下均处于较高水平,褐土最低,黑土居中; 10～20 cm土层土壤水分特征曲线在低吸力阶段差异仍较大,高吸力阶段差异小,褐土含水量最低,草甸土、白浆土、碱土趋于一致,黑土居中; 20～30 cm土层差异减小,褐土、碱土、黑土趋于一致;通过Garden模型计算土壤比水容量,不同水吸力下,褐土比水容量最高,其次是黑土,草甸土、白浆土和碱土比水容量较低,说明褐土和黑土释水能力强;土壤饱和含水量与土壤容重显著负相关,土壤有效持水库容与土壤大颗粒、土壤0. 02 mm的颗粒呈极显著负相关,与0. 02～2 mm的颗粒含量呈显著正相关;草甸土、碱土、白浆土饱和持水库容高,但有效库容低,与褐土、黑土相反。因此,提高土壤持水能力要根据土壤的物质特性提出对应措施。     

Guidelines for safe trafficking and cultivation, and resistance–density–moisture relations of three disturbed soils from Alberta

The Atterberg limits and the Proctor compaction test are used by engineers for classifying soils and for predicting stability of building foundations. Field capacity and wilting point (agronomic limits) are used to indicate available water for plant uptake. Few studies have related the engineering criteria to the agronomic ones with regard to compaction hazard for soils. This study investigated the relationships between Atterberg limits, agronomic limits and the critical moisture content (moisture content at Proctor maximum density) for three disturbed soils (sandy loam and clay loam soils from a reclaimed Highvale mine site, and a silt loam soil from a grazing site at Lacombe) of different textures. Relationships between bulk density, moisture content and penetration resistance for these soils were also investigated. For the sandy loam and loam soils, the field capacity was close to the critical moisture content but lower than the plastic limit. Therefore, cultivation of these two soils at moisture contents close to field capacity should be avoided since maximum densification occurs at these moisture contents. Overall, the critical moisture content or field capacity would be a better guide for trafficking of sandy loam and loam textured soils than the Atterberg limits. For the clay loam, field capacity was within the plastic range. Thus trafficking this soil at field capacity would cause severe compaction. In conclusion, either field capacity or plastic limit, whichever is less, can be used as a guide to avoid trafficking at this moisture content and beyond. For the sandy loam and loam soils penetration resistance significantly increased only with increased bulk density (P≤0.05). For the clay loam soil, penetration resistance was positively related to bulk density and negatively related to moisture content.     

设施栽培下原状土与扰动土水分特性的试验研究

以四川省双流县设施栽培土壤为研究对象,对其原状土与扰动土的土壤水分特征曲线、水分物理性质和比水容量等项目进行了研究。结果表明,扰动土水分特征曲线总体变化趋势与原状土较为一致。在低吸力阶段,相同吸力条件下扰动土含水量高于原状土,在高吸力阶段两者差异较小。扰动土毛管孔隙度、总孔度和凋萎含水量在剖面上的总体变化趋势与原状土较为一致。扰动土不同土层田间持水量和有效水含量差异较小,原状土的田间持水量和有效水含量均随土层加深而减少。在低吸力阶段,相同吸力条件下扰动土比水容量远高于原状土,但随土壤水吸力增加,扰动土比水容量变化趋势逐渐与原状土一致。     

甘肃省不同气候类型区土壤水分特性

为揭示甘肃省不同气候区不同质地土壤的容重、田间持水量和凋萎湿度的差异,对观测资料的适用性和推广价值进行评价。通过对77个站点10—100 cm土壤水分资料的分析,结果表明:甘肃省全省的土壤容重范围为0.89～1.79 g/cm~3,平均值为1.36 g/cm~3,表层土壤容重与深层土壤容重差异显著(P0.05),半湿润区、半干旱区浅层土壤容重更易受到外界环境及人为活动的干扰。甘肃省大部田间持水量由西北向东南呈增加趋势,田间持水量的最大值为36%～40%,分布在高寒湿润区10—50 cm土层,全省10 cm与20 cm土层田间持水量差异较小,相关系数为0.96,与其他层次差异较大,50 cm土层很可能是甘肃地区土壤田间持水量的分界层。各土层凋萎湿度最大值均出现在冷温带干旱区、高寒半干旱半湿润区中部,不同层次间田间持水量与凋萎湿度呈极显著相关。甘肃省全省大部分地区主要以壤土为主,除此之外干旱区主要以砂壤土为主,半干旱区主要以砂壤土与黏壤土为主,半湿润区主要以粉壤土与黏壤土为主。探讨不同气候区不同层次间土壤容重、田间持水量和凋萎湿度的差异,以期为保障地上生产力、提高水分利用效率提供数据支撑。     

河北坝上地区不同植被类型土壤持水性能研究

以河北坝上地区不同植被类型土壤为研究对象,使用离心机法测定不同土层深度不同吸力下的土壤含水率,利用Van Genuchten模型拟合土壤水分特征曲线,分析土壤水文特征。研究表明:(1)研究区土壤为砂土,土壤容重为1.59 g/cm3,土壤水分特征曲线呈现"迅速下降–缓慢下降–稳定"的形态,不同植被类型土壤水分特征曲线相似;(2)农地的持释水能力最强,杨树样地的持水能力最差,柠条样地的释水能力最差,研究区内非农地的土壤凋萎系数平均为8.69%,随着土层深度的增加,土壤的持水能力、释水能力和凋萎系数都逐渐减小(P0.05)。(3)坝上地区应逐步减少高耗水乔木,建立起可持续发展的乔灌草防护体系。本研究可以为确定张北地区土壤凋萎系数和土壤干层,并合理选择种植植被提供理论依据。