珠三角滨海小流域土壤水分吸力及特征曲线研究

珠三角地区的中山、珠海等地下覆基岩多是花岗岩,花岗岩风化形成的土壤砾、砂含量高,其土壤水分特征曲线特点鲜明,但相关研究较少。本文以中山大学珠海校区滨海小流域为研究对象,利用马尔文粒径分析仪分析了小流域内的土壤质地,得出小流域内土壤基本属于砂壤土或砂土;在此基础上,根据小流域内实测的土壤含水量、土壤吸力数据,分析了土壤含水量、土壤吸力的变化及其对降雨、蒸发的响应特点。通过对野外实测数据的分析,发现小流域内径流试验场中各个深度土壤水分特征曲线(包括吸水过程和脱水过程)总体上呈"L"型,且含较多细小颗粒土壤的水分特征曲线(脱水过程)在"低含水量、高吸力"区呈现出"反S"型,根据此特点提出用Gauss、Dose res ponse(Bi-dose response)等函数对土壤水分特征曲线进行拟合的方法,并取得了良好的拟合效果。     

土壤水分特征曲线模型比较分析

在分析土壤水分特征曲线经验模型中特征参数的基础上，选取5种不同质地土壤，利用张力计测定了土壤水分特征曲线，根据实验资料确定了土壤水分特征曲线经验模型中参数，采用回归分析方法建立了参数与土壤物理特性间的函数关系，为采用土壤颗粒组成等土壤物理特性确定土壤水分特征曲线提供了指导。     

两种土壤水分特征曲线间接推求方法对黄土的适应性评价

土壤水分特征曲线(SWCC)是模拟土壤水分运动和溶质运移的一个重要参数,利用十壤的基本物理性质来间接推求SWCC的方法已经成为当今土壤物理学领域的研究热点.为了比较两种SWCC间接推求方法——Arya-Paris物理经验方法(简称AP方法)和Tyler-Wheatcraft分形几何方法(简称TW方法)对黄土的适应性,该文分析了黄土高原296组土壤颗粒分布、容重和水分特征曲线等资料,利用简化的Fredlund(Fred3P)模型模拟得到连续的十壤颗粒分布曲线,然后应用AP和TW方法预测出相应吸力下的土壤含水量.研究结果表明,对于黄十性土壤,AP和TW两种方法的预测结果均达到了一定的精度,相比较而言AP方法的预测效果明显优于TW方法,且受质地影响小.     

小麦根系机械作用对土壤水分特征曲线的影响

为探讨小麦根系机械作用对土壤水分特征曲线的影响,通过室内土柱试验,分层测定了0-40 cm土层小麦不同种植密度下的土壤水分特征曲线,以及土壤饱和含水量、毛管水含量等水力特征参数,并用Gardner模型对土壤水分特征曲线进行拟合,对比研究了小麦不同种植密度下土壤水分特征曲线及持水性、供水性以及土壤水分有效性.结果表明:由于不同种植密度及不同土层小麦根系发育与分布的差异,使其对土壤机械作用程度不同,导致土壤水分特征曲线存在明显差异.根系对土壤不同大小孔隙影响程度不同,使土壤饱和含水量、毛管水含量以及土壤有效水含量都受到不同程度的影响.而土壤的供水能力也因土壤孔隙的变化而发生改变,0-20 cm土层土壤供水能力呈现随种植密度增大而减弱的趋势;而20-40 cm土层,较高种植密度逐渐显现出更强的供水能力.     

高矿化度土壤水分特征曲线及拟合模型适宜性

为分析高矿化度对土壤水分特征曲线的影响,以淡水及矿化度分别为30、100和250g/L的水样对土体进行饱水处理(简称TDS-F、TDS-30、TDS-100和TDS-250处理),测定脱湿过程的土壤水分特征曲线。结果显示,试验吸力变化过程中,各处理比水容量相近,局部存在差异:TDS-100及TDS-250处理土体对水分的吸持能力明显小于TDS-30及TDS-F处理。分析表明:TDS-30处理使土体中等孔隙体积变小、TDS-100处理使土体较小孔隙体积变小、TDS-250处理使土体较大孔隙体积变小,进而影响土壤水分特征曲线形态。利用RETC软件结合统计分析确定,TDS-F、TDS-30、TDS-100及TDS-250处理土壤水分特征曲线的最优拟合模型分别为:vanGenuchten-Mualem、Dual-porosity-Mualem、Lognormaldistribution-Mualem及Dual-porosity-Mualem模型;各处理最优模型的非饱和导水率模式均为Mualem模型;从机理上解释各拟合模型优劣还较为困难。研究结果为干旱区高矿化度土壤水、盐运移计算提供一定参考。     

鄂东南崩岗剖面土壤水分特征曲线及模拟

崩岗是我国南方花岗岩地区破坏性极强的水土流失类型。以鄂东南地区两个典型的崩岗剖面为对象,探讨崩岗剖面包括表土层、红土层、斑纹层和碎屑层的土壤水分特征及方程拟合过程,明确崩岗发生的水分运动机理。结果表明:崩岗土壤释水量伴随吸力呈规律性变化,其中斑纹层和砂土层低吸力时脱水能力大于表土层和红土层,高吸力时各个层次土壤水分特征曲线趋于平缓。利用当量孔隙的计算发现不同土层的孔隙变化也存在变化规律,均体现为由表土层至碎屑层土壤大孔隙比例增加而毛管孔隙减少。选取van Genuchten方程和Gardner方程对崩岗剖面土壤实测数据进行了曲线拟合,同时进行了两个方程的拟合评价,R2基本在0.9以上,同时残差平方和的数量级在10-3和10-5之间。研究表明,van Genuchten方程参数能够较好地拟合崩岗表土层和红土层土壤水分特征曲线的实测数据,误差相对较小,而Gardner方程适用于斑纹层和碎屑层土壤。     

基于ANN的复垦土壤水分特征曲线的预测研究

为能较容易且更准确地获取复垦土壤水分特征曲线,将易测定的土壤特性如土壤质地、容重和饱和含水量作为输入变量,采用基于bagging算法的神经网络法建立了用于预测土壤水分特征曲线的土壤转换函数法(PTFs)模型,并对徐州矿区复垦土壤的水分特征曲线进行了预测,同时与普通BP算法预测精度进行了比较.研究结果表明所建立的PTFs参数模型具有较高的估计精度,bagging算法均方根预测误差比普通BP算法减少了7.5%～27.0%,说明该模型的建立与求解为复垦土壤水分特征曲线的预测研究提供了一条新途径.     

根据土壤水分特征曲线推求土壤的导水参数

本文中描述了土壤水分特征曲线的一个相对简单的幂函数方程.当把这一方程代入Burdine或Mualem的预报土壤导水率的模式后,可以得到相对导水率的分析解.相对导水率的表达式中仅包含一个参数,该参数用实验资料拟合水分特征曲线模型而得到.并结合特征曲线方程,给出了土壤水分扩散率的表达式.从Burdine和Mualem模式获得分析解的结果,与具有较宽范围导水性质的四种土壤的导水参数实测资料进行了比较.非饱和土壤导水率的预报结果良好;土壤水分扩散率的预报结果对其中三种土壤良好.     

重庆缙云山不同植被类型林地土壤水分特征曲线模拟

土壤水分特征曲线是土壤水分运动研究必不可少的环节之一.为了快速简便而且准确地获取土壤水分特征曲线,作者以重庆缙云山种不同类型植被林地土壤为研究对象,利用土壤不同基质势下,土壤水分含量与土壤基本物理特性之间的相关性,从Brooks-Corey模型出发,推算不同植被类型林地的土壤水分含量及其相应的土水势,确定该地区的土壤水分特征曲线,并通过与实测值的对比得出模型可用的结论,为该地区土壤水分运动的深入研究提供参考.     

用MatLab确定土壤水分特征曲线参数

土壤水分特征曲线是定量研究土壤水运动的重要参数。目前,土壤物理学家普遍采用vanGenuchten模型(简称VG模型)来描述土壤水分特征曲线(h-θ曲线),本文讨论了如何确定模型参数的方法。根据中国科学院栾城试验站大田土壤剖面所采土样实测土壤负压h和土壤含水率θ数据,VG模型中的参数利用MatLab非线性拟合函数来确定,通过用四参数模型计算,计算的θ值与实测的θ值拟合较好,误差相对较小。通过长江河口地区土样检验表明,用MatLab方法确定VG模型参数,计算值与实测值拟合也较好,且计算值与实测值的残差平方和范数<0.001。     

土壤水分光谱特征研究

土壤水分是土壤的最重要的组成部分之一，也是反映土地质量的一个重要指标。土壤中水分含量的高低对热量平衡、土壤温度、农业墒情均有重要意义。遥感技术具有快速、广域、现势性强等优点，所以用可见光、近红外、热红外以及微波等遥感手段探测土壤含水量的研究在国内外已得到广泛的重视和应用。目前，土壤水分遥感监测主要采用4类研究方法，即土壤水分光谱法、热红外方法（热惯量方法）、微波方法和植被指数法。     

土壤水分动态的随机模拟研究

本文把随机模拟方法应用于土壤水分的定量研究之中,并假定土壤水分的变化序列满足时间序列的通用加法模型。经检验证明:土壤水分变化序列由一确定的周期分量与一非确定的随机分量迭加而成。周期分量反映了气候的周期性波动和作物需水对土壤水分变化的影响,随机分量则反映了随机性的气候波动对土壤水分的影响,经对陕西武功、山西永济和陕西扶风三站土壤水分变化过程的模拟,其结果表明,该方法能以较高精度预测或模拟土壤水分在长时期內的动态变化过程,为采取灌溉排水和蓄水保墒等调节农田土壤水分的技术措施提供科学依据。     

应用热惯量编制土壤水分图及土壤水分探测效果

利用可见一近红外多光谱扫描图象和热红外日、夜扫描图象可以生成土壤反照率图和土壤日夜温差图,再利用室內测定的少量土壤热惯量资料对室外同步测定的土壤反照率和日夜温差进行二元回归,可得二元回归方程。借助此回归方程和所生成的土壤反照率图和土壤温差图可以生成真实土壤热惯量图。再利用土壤热惯量对土壤水分的回归方程,可将真实土壤热惯量图变成土壤水分图。这种土壤水分图反映出的土壤水分含量误差范围为-4.18%至1.98%,误差绝对值平均数为1.84%。     

不同湿度条件下土壤水分的蒸发性能和移动规律

水分蒸发过程是土壤水文状况的重要因子之一.土壤水分的蒸发过程、强度及其影响深度,除与气候条件有关外,它与土壤性质,尤其是土壤的湿润程度有极为密切的关系.因此,研究不同湿度条件下,土壤水分的蒸发性能及其移动规律,对因时制宜地采取有效的保墒措施,是很重要的.     

MEASUREMENT OF SOIL MOISTURE NEAR THE SURFACE USING A NEUTRON MOISTURE METER

Correction factors for neutron moisture meter measurements near the soil surface have been established from readings at several depths taken before and after the removal of 10 cm of surface soil. In determining the factors it is assumed initially that a uniform soil moisture profile exists. The factors are then applied to the measurements and, from calibration of the neutron meter, the soil moisture profile is established. If large variations with depth are revealed, the initial assumption of uniformity of moisture profile does not apply. A method of determining corrections to the computed factors to allow for the variations in the soil moisture with depth is described. This requires a knowledge of the variation of the correction factors with moisture content and methods of determining this are discussed.     

HYSTERESIS IN THE MOISTURE CHARACTERISTICS OF CLAY SOIL

The relation between soil suction, degree of saturation, and the air and water permeabilities is experimentally investigated for two clay soils. Marked hysteresis can exist between saturation and permeability, but does not follow a unique trend. Thus permeability can be greater on a wetting or drying cycle depending on the structure of the clay soil. This behaviour is considered in terms of the cluster concept of soil structure, and it is concluded that any general theory of hysteresis must recognize both the macrostructure and microstructure of a soil.     

土壤特征微团聚体的组成比例与肥力评价

以棕壤为例研究了15对不同肥力水平的典型棕壤、棕壤型水稻土的特征微团聚体（＜10m和＞10m）的组成比例，结果表明该比例即微团聚体（＜10m）／微团聚体（＞10m）可成为土壤肥力水平的一个综合指标。以该指标为标准的典型棕壤和棕壤型水稻土肥、瘦地区分界数分别为0.25和0.35，小于此二值分别为各自肥地，反之亦反。土壤培肥措施可使肥、瘦地特征微团聚体的比例降低并提高土壤肥力水平或根本改变瘦地肥力实质。     

COMPARISON OF MEASURED AND PREDICTED SOIL MOISTURE DEFICITS

The moisture regimes of two fen soils and two chalk soils in Lincolnshire were investigated using a neutron probe moisture meter. Soil moisture deficits were calculated and compared with those predicted using meteorological data. Measured deficits were in fairly close agreement to those predicted by two separate models, the main variation seeming to depend upon the dryness of the year, the crop and the soil type. Measured deficits were also compared with laboratory estimates of available water and it was found that the chalk soils dried to higher suctions than was at first expected.