辽西北风沙地不同植物群落土壤入渗特性

采用野外双环入渗试验和室内土壤物理性质分析相结合的方法,研究辽西北风沙地不同植物群落(乔木林地、灌木林地、人工草地、荒草地)土壤入渗特征及影响因素。结果表明:不同植物群落的土壤初始入渗率、16min入渗率、稳定入渗率和累计入渗量等土壤入渗特征值均表现为荒草地人工草地灌木林地乔木林地;土壤入渗特征值与毛管孔隙度呈显著负相关,与饱和含水量、粉粒含量呈负相关,与土壤初始含水率、土壤容重、非毛管孔隙度、砂粒、粘粒含量呈正相关,但未达显著水平。不同植物群落下土壤入渗过程的拟合优度存在差异,Horton模型、G-P综合模型、Philip模型、Kastiakov模型的平均拟合优度依次为0.948、0.896、0.893、0.868,Horton模型相对误差为15.71%~68.61%,可作为辽西北风沙地不同植物群落土壤入渗过程的预测模型;主成分分析评价的土壤入渗能力排序为荒草地人工草地灌木林地乔木林地,初始入渗率、稳定入渗率、16 min入渗率和累积入渗量的主成分方差累积贡献率为99.628%,较好地表达了土壤入渗能力。     

微咸水矿化度对重度盐碱土壤入渗特征的影响

通过微咸水室内一维垂直入渗试验,分析了淡水以及4种不同矿化度(2,3,4,5 g·L~(-1))微咸水对重度盐碱土壤累积入渗量、湿润锋运移深度、土壤含水率、入渗历时、入渗速率的影响。结果表明:累积入渗量、湿润锋运移深度、土壤含水率随微咸水矿化度的增加呈现增大的趋势,但与淡水相比,2,3,4,5 g·L~(-1)微咸水的累积入渗量、湿润锋运移深度随入渗时间的变化差异较小;同一土层,土壤含水率大小比较:淡水5 g·L~(-1)3 g·L~(-1)2 g·L~(-1)4 g·L~(-1);在微咸水灌溉条件下,累积入渗量与湿润锋运移深度呈线性关系。采用Kostiakov模型,Philip模型和Green-Ampt模型模拟微咸水入渗过程,结果显示,Kostiakov模型可以更好地描述重度盐碱土入渗率与入渗时间的关系。     

添加γ-聚谷氨酸条件下Philip模型与Green-Ampt入渗模型的对比分析

干旱加剧及土壤退化严重,使新型保水剂γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的应用在农田节水灌溉中开始暂露头角。基于室内垂直一维入渗试验,在分析了γ-PGA对土壤水分入渗能力的影响的同时还对Philip模型和Green-Ampt入渗模型进行对比分析。结果表明:与未施加聚谷氨酸的处理(对照组)相比,随着γ-PGA施量的增加,累积入渗量和入渗率均呈单调递减趋势;两个入渗模型的拟合结果显示:Philip公式中,吸渗率呈减小趋势,Green-Ampt公式中,饱和导水率、饱和导水率与土壤水吸力的乘积都呈减小趋势,但土壤水吸力无明显变化。Philip模型与Green-Ampt入渗模型的对比分析结果表明:利用模型参数互推关系计算的Philip模型计算参数与拟合参数的一致性较好,而Green-Ampt模型的计算参数与拟合参数的一致性较差;利用Philip模型计算参数计算的累积入渗量与实测累积入渗量之间的吻合程度高,均方根误差小于0.5,而利用Green-Ampt模型计算参数计算的累积入渗量与实测累积入渗量之间的吻合程度较差,均方根差均大于0.5。说明在添加保水剂的条件下采用Philip入渗模型确定入渗参数时较为精确。     

不同钠钾比微咸水对土壤入渗性能和水盐分布的影响

为探究不同钠钾离子组成微咸水对土壤入渗性能和水盐运移的影响,开展室内一维土柱入渗试验,依据不同钠钾比设置3种微咸水处理(S1、S2、S3:1∶0、1∶1、0∶1),以去离子水作为对照组(CK)。比较不同处理下土壤湿润锋运移速率的差异,而后通过Philip、Green-Ampt和Kostiakov模型对入渗过程进行拟合,并分析淋洗液电导率、浊度变化和土壤剖面的水盐分布特征。结果表明：(1)与CK处理相比,微咸水处理降低了相同时间内湿润锋的运移距离,在入渗时间达到600 min时,S1、S2、S3处理湿润锋运移距离分别降低41.31%、28.75%、19.94%。在0～60 min内S2和S3处理湿润锋运移距离无显著差异,但在60 min后,S2处理湿润锋运移速率显著低于S3处理;Kostiakov模型拟合效果优于Philip和Green-Ampt模型。(2)S1、S2、S3处理土壤积盐率分别为76.11%、74.16%、73.25%;在淋洗开始的1 000 min内,不同处理淋洗液浊度表现为S1>S2>S3>CK。(3)与CK处理相比,微咸水处理并未改变土体内的总含水量...     

祁连山八宝河流域典型草地土壤入渗特征

利用Guelph入渗仪，对祁连山八宝河流域典型草地的土壤入渗进行了调查，并基于Kostiakov模型和Horton模型对其入渗特征进行拟合。结果表明，峨堡样区土壤初始入渗率平均为1.66 cm·min^-1，稳定入渗率为0.99 cm·min^-1；阿柔样区土壤初始入渗率平均为0.47 cm·min^-1，稳定入渗率为0.21 cm·min^-1。入渗率随着海拔的升高而升高，与土壤含水量成正相关关系。整个入渗过程可分为三个阶段：0～10 min为入渗速率急剧变化阶段，10～30 min为入渗速率缓慢变化阶段和30 min以后逐渐达到稳定入渗阶段。Kostiakov模型在阿柔样区拟合效果较好；而Horton模型适合在峨堡样区使用。     

脱硫石膏对苏打盐碱土水盐入渗过程的影响

为研究脱硫石膏对苏打盐碱土水盐入渗过程的影响,2020年6月进行了一项室内土柱入渗试验,供试土壤离子组成主要为Na_2CO_3和NaHCO_3、电导率为1.89 mS·cm~(-1)、钠吸附比为10.01、碱化度为40.20%,设置了5个脱硫石膏施用水平(施用量分别为土重的0.0%,0.5%,1.0%,1.5%,2.0%),并利用Philip和Kostiakov两种入渗模型描述土壤水分入渗过程。结果表明:在入渗时间为630 min时,0.5%、1.0%、1.5%、2.0%处理累积入渗量与0.0%处理相比分别增加20.00%、43.03%、61.21%、55.15%,入渗率分别增加64.94%、233.33%、271.86%、339.83%;当湿润锋运移至60 cm时,0.5%、1.0%、1.5%、2.0%处理所用时间比0.0%处理分别减少33.33%、63.89%、63.89%、70.83%;同时,脱硫石膏显著影响了Philip和Kostiakov入渗公式参数,随脱硫石膏用量的增加而增加,吸渗率S从0.0647 cm·min~(-0.5)增加到0.0957 cm·min~(-0.5),稳定入渗率A从0.0024 cm·min~(-1)增加到0.0189 cm·min~(-1),经验指数K从0.0165增加到了0.0698;在50～60 cm土层深度随着脱硫石膏用量的增加电导率逐渐增加,土壤脱盐效率增加。综上,脱硫石膏可以加快苏打盐碱土水分入渗速率,增加脱盐效率,对苏打盐碱土改良有很好的效果。     

基于多入渗模型的荒漠砂质土壤积水入渗模拟对比

包气带土壤水分入渗在水文循环中起着至关重要的作用,深入了解降雨-积水-入渗过程的相互关系对评估荒漠环境下土壤水分补给和降水再分配具有重要意义.本研究以自然沙丘的丘间低地为研究对象,通过土壤剖面入渗原位观测试验.采用Kostiakov、Green-Ampt、Philip入渗模型和Hydrus-1D、Hydrus-2D/3...     

农田土壤入渗特性研究

以陕西杨凌一级阶地砂壤土和三级阶地粘壤土所选典型田块的双环入渗试验为基础,对不同土壤质地条件下的土壤入渗特性进行了研究。结果表明：两种土壤质地条件下描述其入渗过程的最优入渗公式为修正Kostiakov公式;土壤入渗试验合理的设计观测时间一级阶地砂壤土条件下不应小于90 min,三级阶地粘壤土条件下不应小于120 min;根据各入渗参数的最大相关距离,计算了典型田块入渗试验的合理测点数,一级阶地砂壤土和三级阶地粘壤土试验田块均为42个测点;可在一定程度上借助稳定入渗率f₀的变异特征描述土壤入渗性能和衡量土壤入渗能力,但同时还应考虑入渗参数k的空间变异特征。     

黄土地表生物结皮对土壤贮水性能及水分入渗特征的影响

采用双环法对山西省偏关县3种结皮覆盖下(苔藓藻结皮、藻结皮和薄层藻结皮)土壤的贮水性能和渗透特征进行了对比研究.结果表明:不同结皮覆盖下土壤的贮水能力受结皮厚度和孔隙度状况的影响较大,0～10 cm土层饱和贮水量为502.69～525.80 t/hm2 ,滞留贮水量为169.71～198.29 t/hm2;初渗速率的变化范围为5. 19～11.10 mm/min,无结皮最高,苔藓藻结皮最低;稳渗速率变化范围为1.6 7～2.67 mm/min.采用的3种入渗模型(Kostiakov模型、Horton模型和Ph ilip模型)中Horton模型的拟合值更接近于实测值, 决定系数R2在0.98～0.99,更适用于描述本研究区具有生物结皮土壤的入渗特征.     

沼液穴灌入渗特征及Philip入渗模型拟合

为探求沼液穴灌条件下土壤入渗特征及适宜入渗模型，通过室内试验研究了沼液配比（沼液∶水，体积比，1∶4、1∶6、1∶8及纯水）、穴孔直径（3、5、7 cm）和土壤容重（1.35、1.45 g·cm-3）对土壤入渗特征的影响，利用数理统计方法分析影响沼液穴灌入渗的因素和湿润体变化规律，同时应用Philip入渗模型对沼液穴灌累积入渗量进行了拟合分析。结果表明：沼液穴灌累积入渗量均随沼液配比和土壤容重的增大而降低，随着穴孔直径的增加而增大，当入渗历时180 min时，土壤容重1.35 g·cm^-3和1.45 g·cm^-3的CK处理累积入渗量分别是沼液配比为1∶4、1∶6、1∶8处理的3.62、3.12、2.77倍和3.47、2.64、2.16倍；湿润体形状随穴孔直径的增加逐渐由水平轴大于垂直轴的椭球体趋向于水平轴小于垂直轴的椭球体，土壤容重1.35 g·cm^-3和1.45 g·cm^-3对应各穴孔直径（3、5、7 cm）的垂向最大湿润距离（V）与水平最大湿润距离（H）的比值(V/H)分别为0.929、1.081、1.111和0.957、1.048、1.064；幂函数能够准确描述湿润锋最大湿润距离与时间的函数关系；建立的多元线性方程能够较好描述累积入渗量与土壤容重、穴孔直径和沼液配比的关系，偏回归系数检验均达到显著或极显著水平；Philip入渗模型能够准确描述沼液穴灌累积入渗量随时间的变化规律，决定系数（R²）在0.98以上；Philip入渗模型中的土壤吸渗率(S)随穴孔直径的增大而增加，随沼液配比和土壤容重的增加而降低；土壤稳定入渗率（A）为负值与沼液的粘性及所含有的有机悬浮颗粒有关。基于以上分析，在农业生产中建议实施方案为：土壤容重1.35 g·cm^-3、穴孔直径5 cm、沼液配比1∶6和土壤容重1.45 g·cm^-3、穴孔直径7 cm、沼液配比1∶8。     

聚丙烯酰胺的理化特征及在黄土区减流减蚀应用前景

在阐述聚丙烯酰胺(polyacrylamide,简称PAM)的合成工艺、理化特征及在土壤改良中的应用基础上,详细描述了PAM和土壤粘粒及团聚体间的相互作用,并深入探讨了PAM增加团聚体稳定性、减少土壤结皮形成、增加降雨入渗、减少径流和土壤侵蚀的机理。从机理上概括了PAM的特性、土壤特征及施放方法对其改良效果的影响。     

Effects of mixed-based biochar on water infiltration and evaporation in aeolian sand soil

Aeolian sandy soil in mining areas exhibits intense evaporation and poor water retention capacity. This study was designed to find a suitable biochar application method to improve soil water infiltration and minimize soil water evaporation for aeolian sand soil. Using the indoor soil column method, we studied the effects of three application patterns (A (0-20 cm was a mixed sample of mixed-based biochar and soil), B (0-10 cm was a mixed sample of mixed-based biochar and soil and 10-20 cm was soil), and C (0-10 cm was soil and 10-20 cm was a mixed sample of mixed-based biochar and soil)), four application amounts (0% (control, CK), 1%, 2%, and 4% of mixed-based biochar in dry soil), and two particle sizes (0.05-0.25 mm (S1) and <0.05 mm (S2)) of mixed-based biochar on water infiltration and evaporation of aeolian sandy soil. We separately used five infiltration models (the Philip, Kostiakov, Horton, USDA-NRCS (United States Department of Agriculture-Natural Resources Conservation Service), and Kostiakov-Lewis models) to fit cumulative infiltration and time. Compared with CK, the application of mixed-based biochar significantly reduced cumulative soil water infiltration. Under application patterns A, B, and C, the higher the application amount and the finer the particle size were, the lower the migration speed of the wetting front. With the same application amount, cumulative soil water infiltration under application pattern A was the lowest. Taking infiltration for 10 min as an example, the reductions of cumulative soil water infiltration under the treatments of A2%_(S2), A4%_(S1), A4%_(S2), A1%_(S1), C2%_(S1), and B1%_(S1) were higher than 30%, which met the requirements of loess soil hydraulic parameters suitable for plant growth. The five infiltration models well fitted the effects of the treatments of application pattern C and S1 particle size (R²>0.980), but the R² values of the Horton model exceeded 0.990 for all treatments (except for the treatment B2%_(S2)). Compared with CK, all other treatments reduced cumulative soil water infiltration, except for B4%_(S2). With the same application amount, cumulative soil water evaporation difference between application patterns A and B was small. Treatments of application pattern C and S1 particle size caused a larger reduction in cumulative soil water evaporation. The reductions in cumulative soil water evaporation under the treatments of C4%_(S1), C4%_(S2), C2%_(S1), and C2%_(S2) were over 15.00%. Therefore, applying 2% of mixed-based biochar with S1 particle size to the underlying layer (10-20 cm) could improve soil water infiltration while minimizing soil water evaporation. Moreover, application pattern was the main factor affecting soil water infiltration and evaporation. Further, there were interactions among the three influencing factors in the infiltration process (application amount×particle size with the most important interaction), while there were no interactions among them in the evaporation process. The results of this study could contribute to the rational application of mixed-based biochar in aeolian sandy soil and the resource utilization of urban and agricultural wastes in mining areas.     

微咸水不同入渗水量土壤水盐运移特征研究

通过室内微咸水积水入渗土壤水盐运移模拟试验,分析了不同灌水量下湿润锋、土壤含水量、土壤含盐量、盐分浓度及Na 、Cl-浓度等的变化特征。研究结果表明,入渗水量与湿润锋呈线性关系,脱盐深度与湿润深度的比值近似为0.342。此外研究结果也显示上层土壤盐分浓度与入渗水矿化度密切相关,因此灌水量大小不仅影响湿润范围,而且直接决定上层土壤盐分含量。     

施肥方式对土壤间歇入渗特性的影响

通过不同施肥方式土壤间歇入渗试验,研究了施肥方式对土壤间歇入渗特性的影响。结果表明,不施肥与采用深施施肥方式对土壤间歇入渗能力影响不大,灌施间歇入渗量略大于深施,而表施间歇入渗量明显大于灌施与深施,不同施肥方式间歇入渗量的差异主要表现在第一周期。建立了不同施肥方式土壤间歇入渗模型,实例计算表明,该方法可简单而有效地确定土壤间歇入渗量。     

微咸水钠吸附比对土壤理化性质和入渗特性的影响研究

目前微咸水的开发利用成为缓解淡水资源不足的一条重要途径,由于微咸水中含有各种盐分离子,会影响土壤的入渗特性,而且不同的钠吸附比对土壤的影响程度不同。为了分析钠吸附比对土壤入渗能力的影响,在河北省中科院南皮生态试验站进行了一维垂直积水入渗试验研究,在土壤初始含水率均为2.25%、入渗水的矿化度均为3 g/L时,分析不同钠吸附比的微咸水累积入渗量和湿润锋随时间的变化过程,发现二者具有相同的变化规律,用Philip模型进行分析,发现该模型对钠吸附比低于12.56(mmol/L)0.5的微咸水模拟结果较为精确。随着钠吸附比的变化,土壤剖面湿润区的水分运动接近活塞流;土壤含盐量主要受入渗水矿化度的影响,与钠吸附比关系不大。用钠吸附比较高的微咸水进行入渗,在土壤表层发生了Na 对Mg2 和Ca2 的置换作用,并导致表层土壤中钠离子的累积。     

微咸水与生物炭协同作用对盐碱土入渗特征及水盐运移的影响

为研究添加生物炭条件下微咸水矿化度对盐碱土水盐运移的影响，采用一维垂直土柱入渗试验，研究了微咸水灌溉并施用生物炭对盐碱土水盐运移特征及其对Philip和一维代数入渗模型参数的影响，并对入渗模型的适用性进行了评价。本研究设置淡水对照CK(0 g·L^-1)及4种微咸水矿化度水平(2、3、4、5 g·L^-1)与施用玉米秸秆生物炭(5 t·hm^-2)组合试验方案。结果表明：使用微咸水灌溉或施用生物炭均会增加土壤水分入渗速率及土壤含水率，提高土壤保水能力，且微咸水和生物炭协同作用下效果更好。灌溉微咸水并施用生物炭降低了土壤含盐量，在0～30 cm深度内的平均含盐量比初始含盐量降低了34.75%～74.00%,具有良好的盐分淋洗效果。Philip入渗模型能够较好模拟微咸水和生物炭协同作用下的土壤水分入渗情况，灌溉微咸水或施用生物炭会使吸渗率S增加，且两者结合使用时S增幅更大；由代数模型计算而得的土壤各层理论含水率值与实测值之间的平均绝对误差与均方根误差均小于2.2%,表现出一维代数模型较好的适用性。综上所述，使用微咸水灌溉并配施生物...     

负水头供水条件下土壤水分一维入渗规律的研究

将土壤供水头压力控制为负值,测定了垂直入渗、毛管上升和水平入渗3种情况下的土壤吸水过程.发现随供水吸力的增加,垂直入渗、毛管上升和水平入渗过程中湿润峰前进速度和入渗速度的相对差异变小.将入渗速率等于潜在蒸发速率时的湿润厚度定义为临界湿润厚度,计算了潜在蒸散宰为5 mm/d时不同负水头下壤土的临界湿润厚度;确认了垂直、毛管和水平入渗下湿润峰位置与入渗量的关系,将湿润蜂位置-累计入渗量曲线的斜率,印巴湿润土体内入渗水分所占的容积百分数定义为湿润系数,提供了所测壤土的湿润系数-负水头曲线;建立了负水头供水过程中土壤含水量空间分布模型;观察到湿润锋含水量与供水吸力闸的依赖关系.