沿海滩涂农田耕层土壤饱和导水率间接方法的评价

为筛选和构建适合苏北沿海滩涂围垦农田耕层土壤饱和水力传导率间接估算的土壤转换函数,在典型地块实测土壤饱和导水率和相关土壤基本性质的基础上,分析了11种根据基本土壤性质预测饱和导水率的转换函数方法的适用性,同时探讨了基于人工神经网络方法的土壤转换函数的预测效果。结果表明:滩涂围垦农田耕层土壤平均饱和导水率为10.04 cm/d,属低透水强度;在现有的土壤饱和导水率转换函数中,Vereecken函数是最适合滩涂围垦农区土壤、具有最佳预测精度的转换函数,其预测均方根误差为8.154,其次是Li、Campbell和Rawls函数;以砂粒、粘粒、容重和有机质作为输入因子,基于人工神经网络的土壤转换函数较Vereecken函数其预测均方根误差降至7.920,在输入因子中增加土壤盐分指标可进一步提高饱和导水率的预测精度,其预测均方根误差降为7.634。本文的研究结果显示利用人工神经网络方法建立的转换函数可有效提高滩涂盐渍农田土壤饱和导水率的预测精度。     

应用土壤质地预测干旱区葡萄园土壤饱和导水率空间分布

田间表层土壤饱和导水率的空间变异性是影响灌溉水分入渗和土壤水分再分布的主要因素之一,研究土壤饱和导水率的空间变化规律,有助于定量估计土壤水分的空间分布和设计农田的精准灌溉管理制度。为了探究应用其他土壤性质如质地、容重、有机质预测土壤饱和导水率空间分布的可行性,试验在7.6 hm2的葡萄园内,采用均匀网格25 m×25 m与随机取样相结合的方式,测定了表层(0～10 cm)土壤饱和导水率、粘粒、粉粒、砂粒、容重和有机质含量,借助经典统计学和地统计学,分析了表层土壤饱和导水率的空间分布规律、与土壤属性的空间相关性,并对普通克里格法、回归法和回归克里格法预测土壤饱和导水率空间分布的结果进行了对比。结果表明:1)土壤饱和导水率具有较强的变异性,平均值为1.64 cm/d,变异系数为1.17;2)表层土壤饱和导水率60%的空间变化是由随机性或小于取样尺度的空间变异造成;3)土壤饱和导水率与粘粒、粉粒、砂粒和有机质含量具有一定空间相关性,而与土壤容重几乎没有空间相关性;4)在中值区以土壤属性辅助的回归克里格法对土壤饱和导水率的预测精度较好,在低值和高值区其与普通克里格法表现类似。研究结果将为更好地描述土壤饱和导水率空间变异结构及更准确地预测其空间分布提供参考。     

苏打碱土盐分淋洗与饱和导水率的关系

土壤饱和导水率是土壤重要的物理性质之一,反映了土壤入渗和渗漏性质,是计算土壤剖面水通量和排水工程设计的一个重要土壤水力参数[1]。准确地估测农田饱和导水率,对于制定正确的水分和盐分、水分和养分的管理措施及有效地防止污染物对环境的影响,都有十分重要的意义。已有研究表明,饱和导水率受土壤质地、结构、盐分含量与组成、容重或孔隙度、土壤水分特征等诸多因素影响[2-7]。就碱土而言,饱和导水率低是其标志性特征之一[8-10],提高饱和导水率是有效淋洗碱土盐分的基本前提[11]。松嫩平原是国内仅次于黄淮海平原的第二大平原,其西部是中国五大盐渍土分布区域之一[12]。土壤盐分以NaHCO3和NaCO3为主[     

热融湖塘对青藏高原土壤饱和导水率的影响及因素分析

为研究多年冻土区热融湖塘对湖岸生态水文过程的影响,该文基于湖岸不同迹地植被发育、导水性及土壤理化性质的分析,并结合土壤转换函数(pedo-transfer functions,PTFs),对土壤导水性及其影响因素进行研究。结果表明:热融湖塘的形成使土壤环境发生了重要演变,其中湖岸死根区土壤饱和导水率相比于未影响区域(110.88 cm/d)增加了70.1%之多,而其在盐渍化区域相比于未影响区域减少了33.8%,同时土壤饱和导水率随着坡度的增加而增强;通过比较ROSETTA、CAMPBELL和VAUCLIN 3种土壤转换函数的预测能力,发现VAUCLIN模型更适合于模拟青藏高原高寒草甸土壤饱和导水率。热融湖塘影响迹地对土壤饱和导水率的变化,是植被盖度、有机质含量、颗粒组成等因素耦合影响作用的结果,运用土壤转换函数对其进行预测时,须综合考虑以上因子。对热融湖塘不同迹地土壤水力参数的研究可为区域土壤侵蚀,产流模式及水文过程的研究提供理论基础。     

黄河三角洲滨海盐渍土饱和导水率的研究

通过对黄河三角洲滨海盐渍土饱和导水率的研究, 结果表明: 原状土的饱和导水率随着土壤剖面深度的增加呈现出表土层高、中间土层低、底土层又升高的趋势; 扰动土与原状土的饱和导水率差异较大, 土壤饱和导水率与土壤容重呈负相关、而与孔隙度、结构系数、团聚度等均呈正相关。原状土的饱和导水率能反映田间水分运动以及孔隙状况, 对研究土壤水量平衡和水土保持有重要的意义。扰动土的饱和导水率对于土壤理化性质的理论研究有一定参考价值。     

青海黄河沿岸农田土壤盐渍化成因及改良途径

青海省黄河上游沿岸农田的　土壤盐渍化，已成为该区农业发展的严重限制因素．研究主要选择了盐渍化严重的黄河上游　龙羊峡库区的农田．该区农田土壤为氯化物－硫酸盐盐土；土壤剖面盐分分布为两种类型，即　盐分表面聚集型和通体含盐型．土壤盐渍化成因主要有气候、灌溉水矿化度、土壤母质、灌溉制度和地形．当地土壤盐渍化的解决途径主要是生物措施，相应地配合水利与造林等工程　措施．     

常熟地区水稻土饱和导水率的间接方法研究

作为直接试验的一种替代方法,利用土壤基本物理性质通过土壤转换函数预测饱和导水率简便易行,成本低廉,并且预测精度能满足实际研究的需要。本研究利用目前得到较多应用的9种基于多元回归分析建立的转换函数来构建、校正预测土壤饱和导水率的经验公式,并与人工神经网络方法相比较。结果表明,人工神经网络总体预测效果要优于基于多元回归分析建立的转换函数,并且Cosby(1984)在输入参数较少的基础上预测饱和导水率精度最高。本文以Cosby(1984)预测常熟水稻土壤饱和导水率,进一步利用GIS的空间描述能力与函数的定量分析能力,得到区域尺度饱和导水率的分布状况,为该地区区域尺度数值模拟的运行提供基础参数支持。     

灰色关联及非线性规划法构建传递函数估算黑土水力参数

土壤水分特征曲线和饱和导水率是重要的水力参数,为了简便准确获取这些参数,以松嫩平原黑土区南部为研究区域,采集136个采样点土样用于测定不同土层土壤水分特征曲线、饱和导水率以及土壤理化性质,并运用灰色关联分析确定影响土壤水力参数的主要土壤理化性质,采用非线性规划构建土壤分形维数、有机质、干容重、土壤颗粒组成与土壤水分特征曲线、饱和导水率之间的土壤传递函数,并通过与现有土壤传递函数对比分析进行精度验证。结果表明:1)土壤分形维数是估算土壤水分特征曲线模型参数和饱和导水率的主要参数之一,同时,干容重和有机质含量也在不同土层土壤传递函数中起到重要的作用;2)通过验证分析,不同土层各参数平均绝对误差接近于0,均方根误差值也都较小,其中在不同土层土壤传递函数估算的土壤含水率均方根误差分别为0.022、0.017cm~3/cm~3;3)对比分析其他已存的土壤水分特征曲线和饱和导水率的土壤传递函数,该文构建的土壤传递函数均方根误差值均较小,决定系数值都在0.66以上,表明估算精度较高,均好于其他方法估算精度,具有良好的区域适应性。综上,所构建的土壤水分特征曲线和饱和导水率土壤传递函数可以用于松嫩平原黑土区土壤水力参数估算。     

渭北旱塬管理措施对冬小麦地土壤剖面物理性状的影响

【目的】研究黄土高原旱作农业区不同施肥覆盖措施对冬小麦地0—40 cm土壤剖面物理性质的影响,可为保持良好的土壤物理性状,探求适合渭北旱塬可持续的田间管理措施提供参考。【方法】基于设在渭北旱塬15年的田间定位试验,选取NP (N 150 kg/hm^2+P 75 kg/hm^2)、NPK (NP+K 30 kg/hm^2)、NPB (NP+biochar 14.0t/hm^2)、NPFFT (NP配合地膜夏闲期覆盖)、NPFGT (NP配合地膜生育期覆盖)和NPFWT (NP配合地膜全年覆盖)共6个处理。于2017年冬小麦收获期采集剖面土样,对0—10 cm、10—20 cm、20—30 cm和30—40 cm土层土壤含水量、土壤容重、饱和导水率和水稳定性团聚体等相关土壤物理性质进行测定与分析。【结果】与NP相比,NPK处理降低了收获期0—20 cm土壤容重,增加了耕层土壤总孔隙度和0—40 cm土层> 2 mm水稳定性团聚体含量,0—10 cm土层> 2 mm水稳定性团聚体含量显著提高了1.3倍(P <0.05);NPB处理,收获期耕层土壤容重降低,土壤总孔隙度增加,表层土壤饱和导水率显著降低27.9%,剖面土壤含水量和> 2 mm水稳定性团聚体含量均增加,且表层> 2 mm水稳定性团聚体含量显著提高了1.0倍;NPFFT处理收获期剖面土壤含水量降低,耕层土壤容重增加,总孔隙度降低;NPFGT处理收获期耕层土壤容重和剖面土壤含水量均增加,耕层总孔隙度降低,剖面土壤饱和导水率降低,尤其表层显著降低60.2%;NPFWT处理收获期耕层土壤容重增加,总孔隙度降低,表层土壤饱和导水率降低,但10—40 cm土壤饱和导水率平均提高57.5%,剖面土壤含水量、> 2 mm水稳定性团聚体含量、平均重量直径和几何平均直径均增加。受当地传统耕作深度的影响,不同施肥覆盖措施对土壤容重、饱和导水率和孔隙度的影响主要集中在0—20 cm土层,对20—40 cm土层影响较小。【结论】在氮磷肥配施的基础上,增施钾肥、生物炭和地膜全年覆盖均有利于改善试验农田土壤物理性质,但从经济投入和对土壤物理性状改良程度方面考虑,增施钾肥和地膜全年覆盖这两种处理是保持渭北旱塬良好土壤剖面物理性质的有效措施。     

黄河三角洲海水灌溉对土壤盐碱化和导水率的影响

为研究海水灌溉对土壤盐碱化和导水率的影响，该文在黄河三角洲滨海盐渍土上采用75%的海水于田间小区进行3年灌溉试验，分析了海水灌溉前后土壤含盐量、土壤盐碱化的各项指标、土壤中各种离子和饱和导水率的变化，结果表明：采用75%的海水灌溉后土壤剖面中盐分含量明显升高，在土层80 cm以下有盐分积累的现象；而饱和导水率减小；土壤的pH值在海水灌溉前后变化不大；残余碳酸钠(RSC)的变化也较小；土壤的钠吸附比(SAR)和碱化度(ESP)在3年海水灌溉后上升较大，已经超过了碱化土壤的临界值，并均与土壤中的盐分含量呈对数曲线变化。在黄河三角洲地区运用海水灌溉可能会对土壤资源安全产生影响，海水灌溉必须防治次生盐渍化和土壤碱化的发生。     

科尔沁沙丘-草甸相间地区表土饱和导水率的土壤传递函数研究

以科尔沁沙地典型坨-甸相间地区为研究区,野外布设240个采样点,对流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘、沙丘区杨树林、沙丘区耕地、低覆盖度草甸、高覆盖度草甸、草甸区耕地、撂荒地9种地貌类型下的表层土壤进行了采样,测定了其含水率、干容重、有机质、饱和导水率等理化特性,分析了不同地貌类型下表层土壤理化参数差异。选取Campbell、Cosby、Wosten等、Saxton等4种土壤饱和导水率传递函数,对该地区表土饱和导水率进行了预测。结果显示这几种土壤传递函数预测值与实测值偏差较大,相关系数均小于0.3,精度难以满足本地区应用。在此基础上,选取土壤容重、有机质含量、饱和含水率、平均粒径、粒径标准偏差5种土壤特性参数作为输入变量,采用主成分分析与非线性回归分析相结合的方法,重新建立了预测本地区表土饱和导水率的土壤传递函数,结果显示预测值与实测值相关系数为0.661,该传递函数可用于科尔沁沙地表层土壤饱和导水率的预测。     

坡面尺度土壤特性的空间变异性

通过对20m长坡面土壤特性空间变异性的经典统计学分析,结果表明:(1)在同一土壤剖面内,各级粒径含量呈弱变异性,而有机质含量随土层深度的增大而逐渐降低,呈中等变异性;(2)土壤干容重的空间变异性较小,呈弱变异性,但土壤饱和导水率的空间变异性较大,呈中等变异性;(3)水分特征曲线具有一定的空间变异性,比水容量空间变异性较大,呈中等变异性。坡面土壤饱和导水率和干容重的等值线图表明,土壤饱和导水率的变化趋势并不仅仅取决于土壤干容重的相对大小,可能与有机质含量、黏粒含量以及根系分布情况等也有一定的关系。     

预测天然文岩渠流域土壤饱和导水率的土壤转换函数方法比较研究

在天然文岩渠流域大量实测土壤剖面数据的基础上,评价了12种根据基本土壤性质预测不同层次土壤饱和水力传导率的土壤转换函数方法的效果,同时还探讨了多元回归和BP人工神经网络两种构建方法的适用性。结果表明：基于BP神经网络方法的土壤转换函数预测精度均显著优于根据多元回归建立的土壤转换函数,其中基于BP-ANN的Wosten1999函数对于表层和底层土壤预测精度最高,而Li2007方法对第二层土壤预测效果最好;不考虑分层因素时,基于BP-ANN的Wosten1999函数预测效果最好。此外还利用GIS空间插值,对天然文岩渠流域不同深度的土壤饱和导水率进行可视化表达,为模拟该地区的土壤水分运动提供参数支持。     

蓄水坑入渗表层土壤体积质量和饱和导水率的变化

表层土壤体积质量和导水率是影响土壤入渗及水分运动的重要物理参数。该文采用土壤切片技术和数字图像分析技术,分析了蓄水坑灌条件下入渗水头对砂壤土表层土壤体积质量的影响,进行了不同入渗水头、土壤体积质量对砂壤土表层土壤饱和导水率的试验研究,并对蓄水坑侧向水平入渗湿润锋变化的试验结果与数值模拟结果进行对比分析。结果表明：该研究试验条件下（土壤体积质量为1.345 g/cm3）,入渗水头对土壤体积质量和表层土壤饱和导水率有较明显的影响。随着入渗水头的增大,其作用下的表层土壤体积质量趋于增大,土壤结构趋于密实,表层土壤的饱和导水率趋于减小;表层土壤饱和导水率与入渗水头和土壤体积质量之间呈乘幂关系,且表层土壤饱和导水率对土壤体积质量的变化较为敏感,当土壤体积质量达到某一程度时（1.466 g/cm3）,入渗水头对表层土壤饱和导水率的影响甚微。研究成果揭示了入渗水头影响蓄水坑土壤入渗的微观机制,为进一步研究蓄水坑灌法提供了理论依据。     

砂壤质褐土饱和导水率与物理性质的多尺度关系——小波分析法

正确估算土壤水力特性是准确了解土壤水分运动和溶质运移过程的前提。土壤水力特性具有明显的空间变异特征,由于其空间异质性是各种物理、化学和生物过程(如生物活动、耕作、地形、土壤侵蚀)在不同尺度下综合作用的产物,导致其变异     

黄土高原生态工程区土壤容重及饱和导水率的分布特征

土壤水力性质是影响水分运动、溶质运移以及流域水文模型模拟的重要参数。近年来,黄土高原实施的退耕还林(草)工程、治沟造地工程等重大生态工程,影响了该区域的地形地貌、土壤水力性质等。深入研究流域尺度土壤容重(Bulk Density,BD)与饱和导水率(Ks)的动态变化特征,对于理解重大生态工程影响下的水文过程演变规律具有重要意义。本研究以黄土高原重大生态工程影响的典型小流域为对象,采用80m×80m的网格布点(89个样点),分别于2016年9月(夏末)、11月(初冬)和2017年3月(初春)采集土壤表层(0～5 cm)环刀样品,分析BD和Ks的动态分布特征及其影响因素。结果表明:BD在0.93～1.61 g/cm3之间变动,Ks介于0.01～7.30 cm/min;BD呈弱变异性,变异系数(Coefficient of Variation,CV)为10%,而Ks呈强变异性(CV=166%)。坡面BD显著小于沟底(P0.05),而Ks则显著大于沟底(P0.05)。坡面林地和草地BD表现出显著的季节性差异(P0.05),而Ks在林地、灌木和草地之间均表现出显著的季节性差异(P0.05)。地形对流域内的土壤水力参数分布有显著影响,外界环境(温度)变化是决定BD和Ks呈季节性动态变化的重要因素。多因素方差分析表明土地利用类型对BD与Ks均有显著影响;采样时间对Ks有显著影响,对BD无显著影响。相关结果可为揭示重大生态工程区小流域土壤水力参数的动态变化规律及其主控因素提供数据支撑和理论参考,有助于小流域水文过程的模型模拟研究与精细调控。     

容重对土壤饱和水分运动参数的影响

通过石蜡固定容重方法测定了4种土壤不同容重下的饱和重量含水量与饱和导水率，分析了容重对这两个土壤饱和水分运动参数的影响。结果表明：饱和重量含水量随容重的增加而减小，与容重成反比关系．饱和导水率随着容重的增加呈现幂函数形式递减。这些结果将为构建变容重土壤水分运动创新性理论体系提供适当的定量关系，有利于实现土壤水资源的合理利用。