冻融作用下的土壤水盐运移特征研究

由于冻结和融化过程中存在相变换、温度梯度等多方面因素的影响,冻融过程中的水盐运移较为复杂。针对吉林西部土壤盐渍化问题,以大安市苏打盐渍土为研究对象,采用实地采样与室内模拟对比实验相结合的方法设计开展了土壤冻融实验。实验结果表明,冻融作用定向地改变土壤中的盐分和水分在各层的分布,影响水盐运移的因素主要为温度梯度和蒸发作用。在温度梯度的驱动下土壤中的水分和盐分存在自下而上的运移,受蒸发作用的影响水分蒸发而盐分留在土壤上部,致使土壤上部含盐量升高,土壤趋于盐碱化。长此以往将造成土壤盐渍化。     

基于HYDRUS?2D的田间土壤水盐运移过程研究

为了研究灌水条件下田间土壤水盐的迁移过程,采用HYDRUS-2D软件对持续入渗情况下田间土壤主要可溶性盐分运移的瞬时渗流场进行数值模拟。获取了田间土壤离子含量及浓度的变化过程曲线,揭示了各离子在整个渗流历时内不同土层深度的动态变化规律。结果表明:灌溉入渗对土体盐分的淋洗作用明显,在灌溉入渗条件下,田间表层土壤盐分下移态势明显,不同测深的可溶性离子浓度均呈下降趋势,但不同离子浓度下降的速率和开始运移的时间不同,其中SO2-4、Cl-和Na+浓度变化剧烈,HCO-3和Ca2+浓度变化平缓。模拟结果可为灌区的水土资源保护和可持续利用提供决策依据。     

灌溉与冻结交互作用对不同类型土地盐分迁移分配影响

为探讨灌溉与冻结过程中灌区不同类型土地盐分迁移的分异特征，以河套灌区典型试验区内3个代表不同土地类型的试验点为研究对象，采用统计学方法和水盐平衡原理，结合田间连续监测试验，分析了不同时期土壤盐分迁移特征。结果表明：整个试验期非耕地积盐现象明显，尤其是浅表层土壤(0～30 cm)单位面积储盐量平均增加了806.4 g/m²，而耕地则减少了49.7 g/m²。受灌溉淋洗和冻结作用的影响，在监测期内耕地与非耕地呈现不一致的盐分迁移规律，秋浇期非耕地土壤盐分向上迁移，导致70 cm以上土层处于积盐状态，而耕地土壤盐分向下迁移，各层均处于脱盐状态；冻结期通常耕地与非耕地的土壤盐分均向上迁移，但在距离排水渠道较近的情况下盐分从浅层土壤向深层土壤运移。该研究结果可为河套灌区秋浇工作的有效开展和排水脱盐的合理规划提供理论依据。     

地下水埋深对土壤剖面盐分离子分异的影响

采用室内土柱模拟试验研究了不同地下水埋深对土体盐分离子作用规律的影响。结果表明,在0～30 cm土层电导率随地下水埋深的变化呈现规律性变化,即:EC100 cmEC120 cmEC80 cm≥EC60 cmEC40 cm。且不同地下水埋深对不同盐分离子作用的影响不同,土壤盐分、Ca2+、Mg2+、Na+和SO42-表聚的敏感地下水埋深是100 cm,而Cl-表聚的敏感地下水埋深是60 cm。在相同地下水埋深条件下,Ca2+、Na+和SO42-迁移规律与土壤盐分的迁移规律一致。     

土壤水盐运移规律的试验研究

土壤水、盐运移规律的研究是农田水利、水土环境等领域的重要基础内容。对不同节水措施(覆膜灌溉、浅湿灌溉、浅水灌溉)下水田土壤中的水盐运移规律和对冬季不同积雪深度及施盐情况下春季土壤水盐垂直分布规律进行测定与分析。土壤盐分测定采用电导率法,土壤水分测定采用烘干法。结果表明:天津市西青区土壤电导率变化趋势大致一样,在50 cm以上的土层电导率是逐渐变小,50 cm以下的土层电导率基本就没有太大变化,地表的盐分随着淋溶过程运移到地下,导致地表的电导率值变小。     

不同龄期渗滤液污染物吸附降解实验及数值模拟

为深入了解垃圾渗滤液在土壤水环境中的运移,揭示不同龄期渗滤液中有机污染物迁移转化规律,以阜新垃圾填埋场为研究对象,通过室内模拟吸附、降解及迁移实验,研究了渗滤液有机污染物在土壤水环境中迁移和作用机理;拟合实验结果求出模型参数,并通过建立的数学模型对污染物在土层中穿透过程进行了模拟预测,结果表明新鲜样穿透能力较强。为预测垃圾渗滤液污染物对环境的潜在危害和安全处置提供理论依据。     

长江河口地区土壤盐分迁移系数模型研究

通过室内盐分淋洗试验,定期测定剖面电导率,并引入盐分迁移系数K,将土柱分为11个稳定流场,根据物质守恒定律,推导室内土柱盐分迁移系数模型,并利用1stOpt软件进行模型拟合。结果表明,稳定流场条件下,长江河口地区0~40cm土壤逐步脱盐,40~130cm土壤先积盐再脱盐,130~220cm土壤逐步积盐。盐分迁移系数模型拟合相关系数为0.977,决定系数为0.954,均方差为0.039,残差平方和为0.221,可以用来定量描述土壤盐分在稳定流场中的运移变化规律。     

清、洪水灌溉条件下土壤中盐分运移规律的试验研究

在大同县罗庄村玉米地进行洪水灌溉与清水灌溉的大田灌水试验,研究在不同的灌水定额下,用洪水与清水灌溉后,土壤剖面上盐分的运移规律。研究结果表明:用洪水与清水灌溉后,土壤中盐分的运移规律基本相同;盐分随水分运动而向下运移的深度随灌水定额的增大而增大。     

土样类型对非饱和土壤热湿迁移的影响研究

为研究不同土样类型对土壤热湿迁移规律的影响,搭建了一维土柱实验台,选取砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉砂、黏土6种土样类型作为研究对象,分别进行了热湿迁移规律的实验研究。实验结果表明:在初始含水率为5%、热源温度为30℃、击实功为20J实验工况下,6种土样在加热过程中热迁移表现出差异性,粉砂、细砂和黏土热迁移效果最佳,砾砂和粗砂次之,中砂热迁移效果最差。在热影响半径内,土体中热量的传导与含水率的传递相互作用,互为驱动:愈靠近热源,温度梯度愈成为水分在土样中运移的主要驱动力;愈远离热源,湿度梯度愈成为温度传导的主要驱动力。得到的不同土样类型在热湿迁移规律上的差异性及非饱和土样热湿迁移驱动机理可以为解决工程中所遇到的不同土质热湿迁移问题提供一定的参考依据。     

新疆棉田地下滴灌土壤水盐运移规律的初步研究

为探讨新疆棉田地下滴灌条件下土壤水盐运移的规律,在棉花各个生育阶段运用TDR和取样从水平方向和垂直方向测定棉田距滴灌带不同位置的土壤水分和盐分,研究分析后认为地下滴灌条件下棉花整个生育期土壤中盐分运移规律为:苗期较高,花铃期较低,吐絮期又较高。盐分经过长时间的水平和垂直运移,水平方向在距滴灌带较远的地方含盐量较高,最后在滴灌带中间位置积聚;垂直方向在耕作层的盐分含量有所降低,耕作层处于脱盐过程,盐分主要向深层运移,在80 cm以下的土层处于积盐过程。     

不同改良剂对滨海盐渍区土壤有机碳及土壤肥力的影响

研究了不同改良剂对滨海盐渍区土壤有机碳、盐分、pH值、土壤密度、养分及作物产量的影响。结果表明,与对照相比,不同改良剂均能明显提高0~20cm土层土壤有机碳,增加幅度为9%~57%。石膏、腐殖酸、有机肥的单施或配合施用均能明显降低表层土壤盐分和密度,提高土壤全氮、有效磷和速效钾,并能明显增加作物生物量和产量,增加幅度最高为35%和131%。     

基于土壤功能与胁迫的耕地土壤健康评价方法

基于功能性土壤管理理论,针对初级生产力、养分供给与循环、生物多样性供给、水净化与调节、碳封存与调节5种功能选取评价指标,通过识别水田、水浇地和旱地对不同土壤功能的供给和需求关系,构建土壤功能供需判别矩阵,并叠加重金属污染胁迫因素,评价耕地土壤的健康状况,从而实现了基于土壤功能与胁迫的耕地土壤健康评价。在河南省温县进行了评价方法的适用性研究,结果表明：温县5种土壤功能供需空间格局基本呈现由南向北逐渐递增的趋势,以青峰岭为界,中北部土壤功能的供需处于盈余状态,而南部区域处于失衡状态;土壤健康等级交错分布,亚健康面积占比最大,为44.4%,健康土壤零散分布在黄庄镇、番田镇、武德镇和祥云镇;土壤质地、土体构型、土壤养分、土壤生物活性和重金属污染胁迫是导致耕地土壤健康空间分异的主要因素。本研究可在理论上丰富土壤健康评价方法体系,在实践上促进耕地资源可持续利用与管理。     

沙棘林地土壤肥力和水分

沙棘在土壤深厚、排水良好、有机质含量丰富的砂壤质土壤上生长良好(Wolf and Wegert,1993);良好生境下沙棘产量和质量均很高(Wahlberg and Jeppsson,1990)。在干旱半干旱地区,任何沙棘种植园的建立均需要解决水的供给问题。有关沙棘栽培种植文献的信息较为有限。在萨斯喀彻温省,防护林中的沙棘植株常处于水分和养分不足的胁迫之下。在工业化沙棘种植园中,栽培管理,特别是土壤肥力和水分相当重要。有关沙棘实用管理的生产指南已经编印,并提供给生产者(Li and Schroeder,1999)。许多有关沙棘土壤肥力的研究是在俄罗斯开展的。研究结果指出…     

土壤密度对土壤抗侵蚀性的影响

通过研究不同密度土壤的抗冲性、抗蚀性及抗剪强度,探索密度与土壤抗侵蚀性之间的相关关系,并进一步分析密度对土壤抗侵蚀性影响的机理。研究表明,随着土壤密度的增大,土壤的抗冲性与抗剪强度增强;但在土壤密度小于1.27g/cm3时,土壤的抗蚀性随着土壤密度的增大而增加,当土壤密度大于1.27g/cm3时,土壤的抗蚀性随着土壤密度的增大而减小。     

土壤采样器采样性能试验研究

农田土壤样品的快速获取及分析对科学施肥具有重要意义。土壤采样器是农田土壤采样的重要设备,获取和松放土壤的能力是评价其采样性能的重要指标。本文通过试验,从土壤样品长度和土壤松放后残余土壤质量两个方面分析自行设计的5种土壤采样器的采样能力,指出了1号土壤采样器设计综合采样性能较好。      

不同质地条件下土壤表层温度与土壤蒸发量的关系研究

土壤表层温度与土壤蒸发量有着紧密联系,土壤质地对二者均有着重要影响。【目的】探究不同质地土壤表层温度变化对土壤蒸发的影响。【方法】选取2种质地原状土(粉壤土与砂土),进行配比混合,得到5种不同质地土壤。测量1次性供水与充分供水条件下不同土壤的蒸发量、土壤表层温度数据、土壤砂粒量,探究不同质地条件下土壤相对蒸发量(RE)和土壤表层相对温度差(RT)的关系。【结果】①1次供水和充分供水条件下RT随着蒸发过程的进行逐渐增大,当蒸发过程至水汽扩散阶段时,RT趋于稳定;②随着土壤砂粒量增大,蒸发至水汽扩散阶段时对应的RT逐渐减小;③土壤质地相同情况下,RT越大,其RE越小,回归建立了二者的二次函数关系;④RT相同情况下,土壤中砂粒量越高,其RE越小。【结论】土壤中砂粒量的不同,使土壤孔隙、热容量等性质产生差异,导致蒸发过程中土壤温度及蒸发量变化出现规律性特点,RE与RT呈与含砂率有关的二次函数关系。     

土壤结构改良剂影响下的土壤水分有效性研究

以聚丙烯酰胺(PAM)与磷石膏(PG)为土壤结构改良剂,利用离心机法,测定土壤水分特征曲线,从分析土壤的吸水能力和持水能力的角度出发,研究土壤结构改良剂对土壤水分有效性的影响。研究结果表明,土壤的吸水能力、持水能力与释水能力均表现出与用量密切相关;在使用土壤结构改良剂的情况下,仍然可用van Genuchten方程很准确的模拟土壤吸力与含水率之间的关系,即可作为使用土壤结构改良剂后的土壤水分特征曲线的模拟表达式;在试验的用量范围内,土壤结构改良剂的使用不会影响植物对水分的吸收和利用。     

土壤斥水性对含水率的响应模型研究

选用以色列3类不同质地的10种不同斥水性的土壤为研究对象,采用滴水穿透时间法测定土壤斥水性对含水率的响应关系,得到了不同土壤斥水持续时间随含水率变化的规律,通过Gaussian模型、Lorentzian模型和Lognormal模型对这种规律进行回归分析,最终得出了土壤斥水持续时间随含水率的变化规律符合Lorentzian模型。由此响应模型,就可以根据某种土壤部分斥水性对含水率响应的实测数据,计算出土壤斥水性的峰值含水率、峰值斥水性以及临界含水率,为不同土壤斥水性进行对比和土壤改良提供理论依据。     

土壤失水过程对土体收缩特性的影响

为探求不同质地和容重土壤失水过程中的土体收缩特性,选取山东壤土(SD)和陕西粉粘壤土(SX)作为供试土壤,并分别设定初始容重为1.30、1.40、1.50 g/cm~3,采用离心机法测定土壤水分特征曲线,同时对土壤脱水过程中土体轴向和径向收缩特征进行研究。结果表明,对于SD和SX土样,不同容重土壤含水率随吸力增加呈现不同幅度的减小趋势,但其减小速率均表现出"慢-快-慢"的变化特点;在土壤脱水过程中,土体线缩率随含水率减小而增大,Logistic模型可以较好地拟合线缩率与含水率之间的非线性关系(R~2在0.96~0.99之间);土壤轴向(δ_s)、径向(δ_r)和体积收缩应变(δ_V)均随容重增加而减小,SD和SX土样分别以水平收缩形变和垂直收缩形变为主。相关性分析表明,δ_s、δ_r和δ_V与砂粒含量呈负相关关系,与粉粒和粘粒含量呈正相关关系,且3种收缩特征指标与土壤颗粒含量之间的相关性受容重影响;对于SD土样,δ_s和δ_r与粘粒和粉粒含量显著相关,δ_V与砂粒含量显著相关;对于SX土样,δ_s、δ_r和δ_V与砂粒和粉粒含量显著或极显著相关,而与粘粒含量无显著相关性。     

覆膜开孔蒸发条件下土体高度对水盐运移的影响

通过不同高度土体在不同覆膜开孔率条件下的室内蒸发试验,研究了土体高度变化时水盐分布的差异与相互联系。试验结果表明,不同高度土体的单位深度累积蒸发量与时间变化符合Gardner理论关系,单位深度累积蒸发量与时间和土体总高度存在二元线性函数关系;单位深度累积蒸发量和单位膜孔面积单位深度累积蒸发量均与土体高度和覆膜开孔率存在较好的函数关系;土体高度越小,单位深度含盐量和盐分浓度变化幅度越大,土体高度是影响盐分上行的影响因素之一;覆膜开孔限制土壤水分蒸发速度进而影响土体盐分表聚,因此减小覆膜开孔率可以有效减少土体盐分表聚。