应用保水剂对黄绵土水分特征的影响研究

为了探求保水剂在黄绵土中的作用规律,选取了三种国内外不同的保水剂,利用离心机法测定了不同浓度保水剂作用下黄绵土水分特征曲线。从保水剂种类、浓度对土壤含水量的影响、不同保水剂对土壤吸释水及效率的影响、保水剂品种比选等方面系统进行了研究。结果表明:（1）浓度对黄绵土土壤饱和含水率的影响显著,且0.75%是明显的分界线。（2）土壤含水量随保水剂浓度增加而增大,随着土壤水吸力的增大而减小,且这种改变作用在低吸力段（0.01～0.8MPa）明显高于高吸力段（0.8～1.5MPa）,在0.01～0.05MPa之间尤其显著。（3）保水剂在黄绵土中的应用效果来看,钾-聚丙烯酸酯-聚丙烯酰胺共聚物类保水剂最好,其次是聚丙烯酸盐类保水剂,再次是丙烯酰胺与丙烯酸钾共聚物类保水剂,主要表现在提高土壤有效水分吸收效率和吸收数量两个方面。     

纳米碳对黄绵土水分运动及溶质迁移特征的影响

以黄绵土为研究对象,均匀添加不同含量纳米碳(质量含量分别为0,0.001,0.005,0.01,0.05g/g),采用室内土柱试验分别测定土壤累积入渗量曲线、溶质穿透曲线及水分特征曲线,初步研究了纳米碳含量对黄绵土水分运动及溶质迁移过程的影响。结果表明:(1)纳米碳的存在对土壤水分入渗过程产生阻碍作用,入渗率随着纳米碳含量增加而减小,Philip方程能较好地描述添加纳米碳的黄绵土入渗过程;(2)纳米碳可以提高土壤的持水能力,随着纳米碳含量增加,土壤饱和含水量增加,相同土壤水吸力下的土壤含水量增大,van Genuchten模型可较好拟合含有纳米碳的黄绵土水分特征曲线,进气吸力随纳米碳含量增加而减小,形状参数(n)随之减小;(3)纳米碳可以有效提高土壤吸持溶质能力,随纳米碳含量增加,初始穿透时间提前,完全穿透时间延长,弥散度增大;土柱被置换液完全穿透后,土样中Cl-平均含量随纳米碳含量增加而变大。     

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。     

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。     

SWCC测定过程产生的容重变化对SWCC参数的影响

土壤水分特征曲线（SWCC）测定过程本身会引起很大的容重变化。随着容重的增大,土壤的持水特性也发生改变。为了明确这种容重变化对土壤水分特征曲线的影响,本研究以4种原状土壤为例,用离心机法测定了不同定容重下的土壤水分特征曲线,分析了容重变化对Brooks-Corey和van Genuchten模型参数的影响。结果表明：土壤的容重越大,相同吸力下所对应的有效饱和度就越大,水分特征曲线就越平缓。4种土壤的参数A和α均随容重的增大而减小,可用幂函数表示。黑垆土和土娄土的λ、n随容重的增加而增大,可用线性函数描述,有别于黄绵土和红壤。从总体上看,无论扰动与否,土壤水分特征曲线测定过程引起的容重变化对粉质粘壤土和粉质粘土的影响情况一致。与van Genuchten模型相比,Brooks-Corey模型参数与容重具有更强的关系性。本研究有益于土壤水分特征曲线测定过程中容重影响因素的修正。     

古尔班通古特沙漠南缘丘间地土壤水分特征曲线及模拟

为研究干旱荒漠地区土壤水分特征的变化规律并探讨土壤水分特征曲线拟合模型的适宜性,以古尔班通古特沙漠南缘丘间地为研究对象,应用压力膜仪测定了丘间地剖面各土层(0—150cm)的土壤水分特征曲线,结合土壤容重、颗粒分布及饱和含水率等性质,分析了丘间地不同土层水分特征和孔隙大小的分布状况,明确了Gardner模型和van Genuchten模型拟合的适用性。结果表明:(1)丘间地剖面砂质土壤释水量伴随吸力呈规律性变化,低吸力段(0~100kPa)各土层水分特征曲线走势陡直,释水性强;中高吸力段(100~1 500kPa)曲线趋于平缓,持水性强。水分曲线特征与其物理性质一致,各土层物理性质差异较小,曲线的差异也较小。(2)丘间地剖面各土层大孔隙由上到下不断增加且20—40cm土层的小孔隙最多,有助于春季积雪融化迅速入渗到土壤里贮存,对植物吸收利用水分有重大意义。(3)两模型都能很好地拟合丘间地的土壤水分特征曲线,VG模型的拟合效果优于G模型,但G模型形式简单、参数少且易于求解,更便于实际应用。     

纳米TiO_2对土壤水分运动及离子迁移过程影响的试验研究

为了研究纳米TiO2对土壤水分养分运动及重金属吸附过程的影响,基于室内一维垂直定水头土柱试验,采用扰动黄绵土均匀添加不同含量纳米TiO2作为研究对象(质量含量分别为0,0.001,0.005,0.01,0.05g/g),分别测定土壤累积入渗量曲线、水分特征曲线、溶质穿透曲线及重金属等温吸附曲线。结果表明:(1)纳米TiO2对土壤水分入渗过程产生阻碍作用,入渗率随着纳米TiO2含量增加而减小;(2)纳米TiO2可以提高土壤的持水能力,随着纳米TiO2含量增加,相同土壤水吸力下的土壤含水量增大,进气吸力(α)随纳米TiO2含量增加而增大,形状参数(n)随之减小;(3)纳米TiO2可以有效提高土壤吸持惰性离子能力,随纳米TiO2含量增加,初始穿透时间提前,完全穿透时间延长,弥散度增大。(4)相同平衡浓度,随着纳米TiO2含量的增加,Cu2+吸附量加大。采用Langmuir方程拟合Cu2+等温吸附曲线,最大吸附量(Sm)随着纳米TiO2含量增加而增大。研究可为改善黄绵土保水保肥性及重金属污染的治理提供理论依据。     

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。     

温度对砂型土壤和石英砂水分特征曲线的影响

为了研究温度变化对土壤和石英砂持水特性差异的影响机理,在离心机试验的基础上结合理论分析,对不同温度下土壤和石英砂水分特征曲线实测数据、低吸力段比水容及Van Genuchten经验模型的拟合参数进行了研究分析。结果表明:温度的变化对土壤水分特征曲线的位置影响显著,对曲线的走势无太大影响;而对于石英砂样本受温度变化的影响并不明显;温度对土壤持水能力的影响很大部分是由土壤中水分的性质和土壤自身性质共同决定的;同时,结合比水容的概念和水分特征曲线的VG模型参数较准确地评价温度变化下两种供试样品的持水性能和水分的有效程度。     

推求土壤水分运动参数的简单入渗法──Ⅱ.实验验证

预报土壤中水分流动需要的土壤导水特性可通过观察水平土柱的入渗过程来确定,这一观测过程的分析是基于对Ｒｉｃｈａｒｄｓ方程求积分解。土壤水分特征曲线中的参数由观测的水平土柱和特征湿润长度和吸力为确定,非饱和土壤导水率由已确定的特征曲线中的参数和测定的饱和导水率导出。供试土壤有三种,它们的质地从砂壤到粘壤。由这种方法所确定的这三种土壤的水分特征曲线与实测的特征曲线符合良好,所确定的砂壤的非饱和导水率与实     

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。     

土壤破碎模数与湿度关系的初步研究

本文研究了一定吸力范围(1-15巴)内三种粘重土壤的破碎模数与湿度的关系,结果表明,砖红壤、红壤和下蜀黄土的破碎模数转折湿度分别为25.3%(干土%,下同),15.3%和15.7%。与它们的水分特征曲线对照研究表明,取8巴吸力的对应湿度作为破碎模数转折湿度,与实测值相比误差均小于1%。参照已经发表的14条典型的水分特征曲线估算,以8巴吸力的对应湿度作为破碎模数的转折湿度,对绝大多数土壤来说其误差可小于2%。由于破碎土块需施的压力在破碎模数转折湿度这一点上开始显著增加,因此它可以作为适耕下限的一个参数。     

适量砒砂岩改良风沙土的吸水和保水特性

该文研究了不同砒砂岩改良风沙土模式下的土壤入渗特征、饱和导水率和水分特征曲线,分析了不同模型对砒砂岩改良风沙土水分特征曲线的适用性和不同改良模式的土壤水力学特征,以期为评价砒砂岩改良风沙土水力学特性以及筛选合理改良模式提供科学依据。结果表明:砒砂岩可以有效降低风沙土的入渗率和饱和导水率,增加风沙土的饱和含水量和滞留含水量,增强风沙土的持水能力。VGM(m,n)模型可以拟合砒砂岩改良风沙土土壤水分特征曲线。同一改良模式下,土壤的入渗率、饱和导水率和饱和含水量随容重增大呈减小趋势;容积含水量在低吸力段随容重增大逐渐减小,在中高吸力段逐渐增大。砒砂岩和风沙土以25∶75比例混合的复配模式,可以有效改良风沙土的吸水和保水特性,可在实践中推广。     

水蚀风蚀交错带土壤剖面水力学性质变异

土壤剖面水力学性质的确定是土壤水分动态预测的基础。该文在水蚀风蚀交错区六道沟流域分别对居于坡中和坡上两块样地160 cm土层不同深度未扰动土壤的水分特征曲线进行了测定，将Van Genuchtens水分特征曲线模式与Mualem导水模式相结合，确定了两样地土壤剖面的水力学参数，对水力学参数在剖面的变化进行了分析。结果表明，土壤剖面饱和含水率、滞留含水率、进气吸力倒数和孔隙大小分布因子沿剖面变化不大，滞留含水率、进气吸力倒数属于中等程度变异，饱和含水率和孔隙大小分布指标属于弱变异，但经方差检验均不显著，说明该地区160 cm土壤剖面可以处理成均质剖面。     

容重变化与土壤水分特征的依赖关系研究

通过石蜡固定容积方法,用离心机测定黄土高原典型两种扰动土壤不同压实容重下的水分特征曲线,采用Brooks-Corey模型对实验数据进行拟合.分析容重对模型参数和土壤持水性能的依赖关系.结果表明:随着土壤容重的增大,同一吸力下的有效饱和度增大,土壤水分特征曲线坡度越平缓.Brooks-Corey模型参数λ随容重的增大而减小,参数α随容重的增大而减小.且容重与参数α,λ可用幂函数和线性关系来描述.随着压实程度的增加,土壤的最大有效水含量却明显减少.因此,土壤压实使得其对水分的调节能力下降·降低土壤的水分存储能力,不利于植物生长.     

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。     

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。     

溶质类型与矿化度对土壤持水特性的影响

土壤水分特征曲线是研究土壤水分运动与调控等方面的重要科学依据。以往土壤水分特性曲线的研究关注土壤孔隙特性的影响,而对土壤液体的影响关注较少。为此,本研究以甘肃省秦安县果园黑麻土为研究对象,采用室内模拟的方法,研究了不同矿化度(0、1、3、5、10 g L-1)的NaCl和Na2SO4溶液对土壤脱水曲线及拟合参数的影响。结果表明:水质的矿化度对土壤饱和含水量有一定的影响,低矿化度(3 g L-1)仅对低吸力段(pF2.5)水分特征曲线有影响,高矿化度(≥3 g L-1)对整个吸力段(pF在0~4.2)水分特征曲线有影响,其中矿化度为5 g L-1的NaCl和Na2SO4处理土壤容积含水量最小,且较对照差异最大。相同矿化度的NaCl和Na2SO4溶液对土壤水分特征曲线参数变化率的影响程度不同,对α的影响最为显著,其次为θs,再次为n。NaCl对参数α和n变化率的影响均随矿化度的增大呈先增加后降低趋势,而Na2SO4对参数α和n变化率的影响随矿化度的增大呈先降低后增大的趋势,且NaCl对土壤持水特性的影响大于Na2SO4。     

生物炭添加对黄绵土水分补给和消退的影响

[目的]明确雨季生物炭添加对黄绵土储水、保水能力的影响,为科学利用生物炭改良黄土高原地区土壤以及确定合理的生物炭施用量提供基本理论支持。[方法]采用多层一体式土壤水分温度测量系统(JDTS-01)对黄土高原地区土壤水分进行野外定点观测,并使用烘干法对监测数据进行校正,研究黄绵土0—40 cm土层水分动态变化与补给、消退情况。基于双变量相关分析探讨了不同生物炭添加量下土壤水分补给和消退变化的影响因素及其相对重要性。[结果](1)整体上生物炭添加能在一定程度上增加土壤水分含量,低生物炭添加量增加了深层土壤水分,而高生物炭添加量增加了表层土壤水分,2.5%左右的生物炭添加量可能是影响土壤水分入渗和蒸发的拐点。(2)添加生物炭后,0—20 cm土层水分补给量增大,20—40 cm土层水分补给量减小。降雨带来的水分补给能够很大程度上滞留在土壤耕层,添加生物炭量较大时土壤水分补给效果更好;0—20 cm土层中添加生物炭处理的水分消退更快,而不添加生物炭的土壤水分入渗土层更深。(3)生物炭添加可以促进黄绵土土壤水分补给,减弱土壤水分消退,有利于降雨后土壤储水。[结论]生物炭添加能够改善黄土高原地区土...     

土壤水吸力对控释尿素养分释放特征的影响

为探究不同土壤水吸力对控释尿素养分释放的影响,根据供试壤质砂土的水分特征曲线设置了6种不同土壤水吸力的处理,采用25℃恒温土壤模拟实验,测定土壤中控释尿素的养分释放特征。结果表明,土壤水吸力为0 k Pa时恒温土壤培养法与静水浸提法测得的控释尿素养分释放特征无显著差异。土壤水吸力为75 k Pa、30 k Pa和0 k Pa的3个处理,测定的土壤孔隙中空气相对湿度均为95%以上,土壤水汽饱和,释放期基本相同,表明在不考虑水分流动及养分扩散状况影响时,土壤水分条件已不再是影响控释尿素养分释放的主要因素。土壤水吸力525 k Pa和260 k Pa(土壤孔隙中空气相对湿度分别为84%和91%)时释放期分别为416.4 d和120.0 d,相对于土壤水饱和时释放期(63.6 d)的相对相差分别为146.8%和59.1%,远超过《控释肥料》行业标准规定的允许差(20%),表明控释尿素的释放率和释放期受到土壤水吸力过高的抑制。土壤水吸力大小直接影响土壤孔隙空气湿度的饱和与否,土壤水吸力对控释尿素养分释放的影响通过土壤水汽作用于肥料颗粒实现。