EN-1离子固化剂对黄土性土壤持水、供水等水分特征的影响

为了阐明黄土性固化土壤水分特征的植物有效性,探讨将EN-1固化剂应用于黄土边坡生态防护的可行性。采用室内模拟试验,以黄土地区典型土壤黄绵土为研究对象,对固化土壤的持水、供水、导水及蒸发性能进行研究。结果表明:不同处理土壤水吸力与对应土壤含水量的关系均符合方程θ=aS-b幂函数关系;固化剂降低了土壤的持水能力,但对土壤有效水含量影响不显著。固化剂有利于土壤导水能力提高,固化剂掺量在0.05%~0.10%范围内土壤具有最大入渗能力;无论土壤中是否加入固化剂,随土壤容重增加,土壤饱和导水率降低。固化黄绵土在蒸发初期土壤水分急剧减少,后期趋于缓慢;固化黄绵土累积蒸发量均低于对照,但不同固化剂掺量处理间差异不显著。     

岩溶山地不同土地利用土壤的水分特性差异

对北碚观音峡背斜岩溶低山不同土地利用方式下土壤的持水、供水、吸水和蒸发特征进行了研究。结果表明,土地利用方式的不同使低吸力段水分状况存在明显差异,样地1,7的供水性能较好,样地3和6持、供水能力都较好,样地9的持、供水性能差,样地4,10的持水性能较好但供水能力较差。样地2,3,5,9土壤比水容量达10-7数量级(ml/Pa·g)时在土水势-10～-30kPa范围开始出现,表明其土壤的保水供水性能相对弱;各样地土壤在土水势-30～-60kPa时比水容量达10-7数量级,表明岩溶山地土壤在脱水过程中,在还未达到理论上的BCM值时,实际就有可能因水分不足而对植物生长产生不利影响。通径分析表明,岩溶山地土壤的持水性能主要与有机质、>0.25mm水稳性团聚体有关,二者的效应大于粘粒的效应。     

砂粒含量对土壤水分蓄持能力影响模拟试验研究

通过人工配制不同质地土壤,测定土壤水分特征曲线,研究了土壤中砂粒含量对其水分蓄持能力的定量影响.结果表明:(1)砂粒含量对土壤水分蓄持能力有较大影响.土壤持水能力随砂粒含量增加递减,表征土壤持水能力的水分特征曲线Gardner模型参数及表征土壤饱和含水量的Van Genuchten模型参数均随砂粒含量增加逐渐减小.(2)砂粒含量对土壤比水容量有较大影响,试验土壤在任一吸力水平下的比水容量值均随其砂粒含量增加递减.(3)试验土壤饱和含水量与砂粒含量呈线性关系,田间持水量、凋菱系数与砂粒含量都呈开口向下抛物线右半段的关系.(4)试验土壤有效水、迟效水含量随砂粒含量增加递减,二者与砂粒含量均呈开口向下抛物线右半段的关系.易效水含量与砂粒含量呈开口向上抛物线关系.     

枯落物敷盖对红壤坡地土壤水分特性的影响

为探明红壤坡地枯落物敷盖的保水作用及其机理,在江西省北部德安县第四纪红黏土母质发育的红壤坡地开展定位试验,以裸露坡地为对照,研究枯落物敷盖措施实施15年后对0—60cm土层土壤的持水性、供水性和水分有效性的影响。结果表明:赣北红壤坡地的土壤水分持水能力低,供水能力弱,有效水含量少,仅为9.0%~11.1%;枯落物敷盖处理的红壤坡地上层(0—30cm)土壤持水能力高于裸露坡地;低吸力范围(100kPa)枯落物敷盖处理的下层(30—60cm)土壤供水能力高于裸露坡地。枯落物敷盖能够有效提高红壤坡地土壤(尤其是上层土壤)持水能力,增强上层土壤在相对湿润状况下的供水性能,而对土壤水分有效性影响相对较弱。该研究可为优化地表敷盖措施、增加和保持土壤水资源以及合理开发利用南方红壤坡地提供参考。     

晋西黄土区土壤水分有效性研究

在不同林地土壤水分特征曲线测定的基础上,进行土壤水分有效性的分级。通过分析不同林分的持水、供水能力,并结合生长季中土壤水分的测定,确定了不同林地土壤水分有效性水平。研究结果表明:不同立地条件下的各层土壤水分特征曲线几乎重合、形状基本相似,无显著差异;天然次生林地土壤持水能力最高,其余依次为油松×刺槐、侧柏×刺槐、侧柏、油松、灌草地、刺槐;土壤的供水能力侧柏×刺槐>次生林>刺槐>油松>侧柏>油松×刺槐>灌草地,同一立地条件下底层土>表层土;在7~10月期间,样地各土层均处于有效水范围内,0~80cm土层平均有效水储量为24.27~70.47 mm。     

华北土石山区森林土壤中石砾分布特征对土壤大孔隙及导水性质的影响

为了探究土壤中石砾对大孔隙形成的作用及对饱和导水率的影响,研究京郊密云水库水源涵养林内土壤石砾分布特征、大孔隙分布特征以及与饱和导水率之间的关系。结果表明:(1)林区0—30cm土壤层内石砾体积含量范围为7.10%~22.05%,质量含量范围为10.76%~38.20%,且石砾多集中分布于5~10mm粒径范围内;石砾含量随坡向呈现阳坡阴坡半阴半阳坡的规律;(2)石砾含量与当量孔径1.5mm的孔隙密度呈现极显著相关关系(p0.01),粒径5mm的石砾体积含量与大孔隙密度具有显著相关性(p0.05),说明砾石主要影响较大孔隙,特别是粒径5mm的石砾对大孔隙的形成影响较大;(3)当量孔径1.5mm的孔隙数量仅占总孔隙数量的1.41%,但对导水速率的贡献率为54.44%;饱和导水率与其呈线性关系。     

排土场不同复垦方式下砾石对饱和导水率和贮水能力的影响

露天煤矿排土场是由矿井下采出的煤矸石,露天矿剥离的表土、岩石及覆土共同组成的松散土石混合堆积体,其内部含有的砾石对土体导水性能和贮水能力有重要影响,以往关于砾石对土壤水分的影响多集中于自然土壤,缺乏对排土场、弃渣场等土石混合工程堆积体的水文-侵蚀过程研究.以海州露天煤矿排土场为研究对象,基于野外调查采样和室内定水头入渗试验,研究了排土场不同复垦方式下土体砾石分布特征及其对饱和导水率和贮水能力的影响,以期为提高矿区水土资源利用效率提供理论依据.结果表明,不同复垦方式下排土场砾石总量随土层深度呈现增加的趋势,并且土体剖面砾石总量的平均值表现为农用地最小,这可能是由频繁耕作导致,不同土层之间砾石总量无显著差异;排土场土体不同粒径砾石相对含量平均值的大小顺序为(2~10 mm)>(>20 mm)>(10~20 mm),表现为大粒径砾石在各种因素的综合作用下正逐渐变为细粒径;排土场土体饱和导水率均表现为灌木林地最高,农用地和荒草地较低;饱和导水率与各粒径砾石含量之间呈极显著线性正相关,且随着砾石粒径的增大其相关性越强;排土场土体贮水能力各指标均以灌木林地和荒草地最强,乔木林地和农用地最差,并且饱和贮水量与各粒径的砾石含量之间均存在显著或极显著的相关关系,最大滞留贮水量与各粒径的砾石含量之间均呈现显著的幂函数相关关系,最大吸持贮水量与粒径2~10 mm砾石含量之间存在显著抛物线相关关系;对于>20 mm的粒径而言,影响土壤贮水能力的砾石含量阈值为14%.     

不同复垦方式排土场砾石对饱和导水率和贮水能力的影响

露天煤矿排土场是由矿井下采出的煤矸石,露天矿剥离的表土、岩石及覆土共同组成的松散土石混合堆积体,其内部含有的砾石对土体导水性能和贮水能力有重要影响,以往关于砾石对土壤水分的影响多集中于自然土壤,缺乏对排土场、弃渣场等土石混合工程堆积体的水文-侵蚀过程研究。以海州露天煤矿排土场为研究对象,基于野外调查采样和室内定水头入渗试验,研究了排土场不同复垦方式下土体砾石分布特征及其对饱和导水率和贮水能力的影响,以期为提高矿区水土资源利用效率提供理论依据。结果表明,不同复垦方式下排土场砾石总量随土层深度呈现增加的趋势,并且土体剖面砾石总量的平均值表现为农用地最小,这可能是由频繁耕作导致,不同土层之间砾石总量无显著差异;排土场土体不同粒径砾石相对含量平均值的大小顺序为(2~10 mm)(20 mm)(10~20 mm),表现为大粒径砾石在各种因素的综合作用下正逐渐变为细粒径;排土场土体饱和导水率均表现为灌木林地最高,农用地和荒草地较低;饱和导水率与各粒径砾石含量之间呈极显著线性正相关,且随着砾石粒径的增大其相关性越强;排土场土体贮水能力各指标均以灌木林地和荒草地最强,乔木林地和农用地最差,并且饱和贮水量与各粒径的砾石含量之间均存在显著或极显著的相关关系,最大滞留贮水量与各粒径的砾石含量之间均呈现显著的幂函数相关关系,最大吸持贮水量与粒径2~10 mm砾石含量之间存在显著抛物线相关关系;对于20 mm的粒径而言,影响土壤贮水能力的砾石含量阈值为14%。     

广东丘陵红壤土壤水分性能特征比较研究

对不同植被、不同利用方式下广东丘陵红壤水分性能进行了比较研究.结果表明,与自然地带性植被下的赤红壤比较,次生植被、人工植被下红壤类土壤导水性、持水能力和供水能力一般均较低.在同样的吸力下,次生植被、人工植被下红壤类土壤持水量较少,在同样吸力段.土壤释放的水量较少.玄武岩砖红壤持水量较大,但土壤水分有效性低.研究表明.广东丘陵旱地土壤局部干旱的发生,与其本身的土壤水分性能有密切关系,改良土壤水分性状,是调控广东丘陵旱地土壤水分的重要环节.     

林草间作地土壤低吸力段持水性能的初步研究

以庄浪县5种林草间作模式为对象,在田间采用张力计法测定各模式地的低吸力段土壤水分特征曲线,分析各模式地的土壤持水性能,比较不同模式地的比水容量,结果表明,各模式地土壤含水率随吸力变化较快;五种模式不同土层土壤持水力存在明显差异,表层土壤持水力较大,60cm土层土壤持水能力最差。仁用杏+红豆草模式地土壤持水能力和供水能力最强,是最为耐旱模式,油松+紫花苜蓿模式供水能力最差。     

反演含碎石碳酸盐岩红土水力特性

为探究喀斯特地区碎石夹层对碳酸盐岩红土水力特性的影响因素,通过室内模拟土柱入渗试验,采用垂直入渗水头法研究3种碎石体积含量(0,40％,80％)和3种碎石埋藏深度(0,5,15 cm)分别与累积入渗量、湿润锋、入渗特性和土壤水分特征曲线之间的关系,并采用3种模型分析了含碎石土壤对传统土壤入渗模型的适用性,将实测入渗数据...     

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。     

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。     

生物炭对东北黑土持水特性的影响

为探究生物炭对东北黑土持水特性的影响,系统研究3种添加比例(2%、5%、10%)、3种粒径(0.25、0.5、1 mm)的杨木炭和竹炭对3种质地东北黑土(壤土、砂壤土、砂土)田间持水量和含水率的影响规律,构建添加生物炭黑土的水分特征曲线,并采用Van-Genuchten和Broods-Corey模型进行拟合。结果表明:生物炭能显著提高不同质地东北黑土的持水能力,黑土的田间持水量与生物炭的添加比例呈显著正相关,而与生物炭的粒径呈负相关,0.5 mm和1 mm粒径的生物炭对黑土田间持水量的影响差异不显著,杨木炭显著优于竹炭,0.25 mm、10%添加比例的杨木炭对东北黑土持水能力的提高效果最优,壤土、砂壤土、砂土3种质地黑土的田间持水量和饱和含水率分别可提高64.97%、66.42%、69.39%和47.60%、38.93%、31.18%;Van-Genuchten模型能更精确的模拟添加生物炭黑土的水分特征曲线,最佳离心时间为100 min,三次函数曲线能够较好的拟合添加生物炭黑土的体积含水率与离心吸力之间的多元动态关系,为生物炭对各种质地东北黑土水分运动规律的深入研究提供理论依据。     

Eine Split-root-Technik zur Untersuchung der Nährstoffverfügbarkeit in Abhängigkeit vom Wassergehalt im Boden

A Split-Root Technique for the Investigation of the Relationship between Nutrient Availability and Soil Water content . Nutrient availability in soils depends among other factors on soil water content. In order to investigate the quantitative relationship between availability and soil water content a special technique was developed. This split-root technique has to fulfil several conditions. 1. This technique must be able to allow to differentiate between the direct influence of water supply on plant growth and the influence of soil water content on nutrient availability and the effect of the latter on plant growth. 2. It must grant a sufficient supply of water oxygen and all nutrients to the plant with the exception of that nutrient the availability of which is to be examined. 3. A predetermined water content or water tension should be maintained as constant as possible during the experiment. These requirements are best met with by means a split-root technique. The experiments were carried out in such a way that the plants were grown in a container consisting of three compartments of which the centre one contained quartz sand whereas the two outer compartments were filled with soil (fig.1). Each plant had half of its root system growing in the sand and half of it in the soil. The quartz sand was supplied with a nutrient solution containing all nutrients except the one the availability of which is to be examined. The water content of the soil was regulated by means of ceramic filter candles which were linked to a water reservoir. This water reservoir was kept under negative pressure according to the required water tension in the soil. The water tension in the soil was monitored by 2–4 tensiometers in each of the soil compartmens (tab.1). Water tension up to pF 2.7 could be established and maintained in the soil. There was little variation of water tension during an experiment (3 weeks) and the moisture distribution in the soil was uniform. In order to obtain good reproducibilities the experiments were carried out in growth chamber.     

Effect of shale fragments on alfalfa growth under controlled conditions

Abstract

The effect of shale fragments as soil conditioner was investigated in two greenhouse experiments using alfalfa as the test plant. Four soils differing by the texture and the shale content were used, the < 2 mm material alone or in a mixture with coarser fragments, shale or gravel. In the first experiment, cuts 1–4 were taken under adequate watering before water stress was applied for cuts 5–8. Water stress was applied since the beginning in the second experiment.

Soil‐shale substrates generally produced the highest yields. Soil‐gravel substrates followed next in the first experiment but sustained generally the lowest yield in the second experiment.

The results were related to the effect of the coarse fragments on soil structure and water retention of the substrates.     

稻草覆盖对红壤旱坡地水力性质及水分状况的影响

为探明红壤旱坡地应用稻草覆盖的雨季和旱季保水作用,在湖北省咸宁市第四纪红色黏土母质发育的红壤8°坡地上开展田间试验,以不覆盖为对照,研究稻草覆盖对红壤的持水性、水分有效性、供水性、导水性、含水量及储水量的影响。结果表明:稻草覆盖改善了土壤的持水性和水分有效性,覆盖当年土壤田间持水量、凋萎系数和有效水容量分别比对照提高6.0%、7.3%和4.4%;稻草覆盖显著减缓了雨季红壤表层饱和导水率的下降幅度,尤其是大雨期间保护地表饱和导水性的作用更明显,102.8 mm的降雨结束之后,稻草覆盖的土壤平均饱和导水率是对照的2.7倍;稻草覆盖对土壤的供水性及非饱和导水性的影响表现为低吸力段增强,高吸力段减弱;土壤储水量在集中降雨阶段的上升幅度和在降雨间歇期的下降幅度都表现为稻草覆盖对照。总体上,土壤储水量均表现为稻草覆盖对照;稻草覆盖增加雨季土壤储水量主要通过增加入渗,而增加旱季土壤储水量主要通过减少蒸散发;稻草覆盖增加雨季土壤储水量的作用有限,且保水作用雨季旱季。因此,稻草覆盖在红壤旱坡地上的雨季和旱季的保水途径、特点及作用大小都不同。     

添加砾石对崩岗岩土无侧限抗压强度的影响

崩岗是中国南方红壤地区常见的一种土壤侵蚀类型，该研究借鉴砾石影响降雨入渗、产流产沙和力学性质的研究成果，对砾石质量分数、形状和直径三因素进行正交设计，研究不同组合砾石对崩岗岩土无侧限抗压强度的影响。崩岗4层土体较好的处理分别为：淋溶层A：A3B1C1，质量分数15%，直径2～4 mm，圆砾；黏化层Bt：A3B2C1，质量分数15%，直径5～7 mm，圆砾；淀积层B：A3B2C1，质量分数15%，直径5～7 mm，圆砾；母质层C：A3B2C1，质量分数15%，直径5～7 mm，圆砾。4层土体的轴向应力随轴向应变均呈急剧上升、急剧下降、减速衰减和衰减稳定4个阶段，但砾石复合土高于未加砾石土。4层土体在较好处理下的无侧限抗压强度分别比未加砾石土提高59.56%、71.70%、49.51%和83.64%，且二者呈线性递增函数关系（R2＝0.99），添加砾石的土柱在受压时破坏程度较小。本研究将为崩岗侵蚀预防和分层治理提供一定的理论依据。     

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。