不同利用类型土壤水分下渗特征试验研究

以延安市柳林镇高坡村不同利用类型的土地为研究对象,采用双环法进行水分入渗试验,分析讨论不同土地利用类型土壤水分平均入渗速率、稳渗率等下渗特征.结果表明：①不同土地利用类型水分入渗速率均可用霍顿方程来描述;②留茬农地入渗前200 min平均入渗速率可达1.52 mm/min,稳渗率为1.17 mm/min,其它土地利用类型其平均入渗速率与稳渗率均表现为留茬农地＞耕地＞荒草地＞田间道路;③土壤容重直接影响水分入渗,容重愈大,稳渗率愈低,两者呈指数函数关系.     

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。     

不同粘粒含量土壤水分入渗能力模拟试验研究

为研究土壤粘粒含量对土壤入渗能力的影响,通过向自然土壤中添加沙粒、人工粘土的方法配制不同粘粒含量土壤,用土柱积水入渗模拟了人工配制土壤中粘粒含量对其入渗能力的影响.结果表明:(1) 土壤粘粒含量对土壤入渗能力有较大影响,随粘粒含量增多,入渗能力递减:＜0.001 mm粘粒含量从6%增加至40.4%时,稳定入渗速率从0.0169 cm/min降低至0.0068 cm/min,90 min累积入渗量则从3.66 cm降低至2.02 cm;(2) 稳定入渗速率、90 min累积入渗量与粘粒及物理性粘粒含量分别呈幂函数负相关、指数负相关关系,但与粘粒含量相关性更为显著;(3) 通过对Green-Ampt模型、Philip模型及Kostiakov模型的参数拟合及累积入渗量计算,发现在本试验中Kostiakov模型拟合精度最高,Philip模型次之,Green-Ampt模型较差,说明Kostiakov模型对于均质土体是个比较实用的入渗模型.     

毛乌素沙地南缘沙区水分入渗特征及其影响因素

水分入渗是土壤水分循环的重要环节。为探明毛乌素沙地生物结皮覆盖沙区水分入渗特征及其影响因素,采用双环法测定不同类型地表(裸沙、浅灰色藻类结皮、黑褐色藻类结皮和藓类结皮,依次用BS、LC、DC和MC表示)水分入渗速率及其土壤理化性质。结果表明:1与BS相比,LC、DC和MC样地初始入渗率分别减少了37.7%、59.2%和73.6%,稳定前平均入渗率分别减少了37.5%、62.2%和81.3%,稳定入渗率分别减少了13.6%、67.4%和78.9%,累计入渗量分别减少了25.8%、61.3%和78.6%。2不同类型地表达到稳定入渗所需的时间在3~8 min;相关性分析结果显示,水分入渗速率与砂粒和土壤容重呈正相关关系,与粉粒、黏粒、结皮厚度、结皮抗剪强度、结皮层容重和有机碳含量呈负相关关系。3主成分分析结果表明,黏粒、结皮抗剪强度和土壤容重是影响该地区水分入渗速率的主要因子。因此,生物结皮在沙丘表面的形成和发育过程中,通过改变土壤的理化性质,减缓了该地区水分入渗速率,增加了降水的径流流失风险。     

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。     

黄土高原生物结皮对土壤水分入渗的影响

利用圆盘入渗仪测量6种处理（无生物结皮、生物结皮、长芒草、长芒草＋生物结皮、柠条、柠条＋生物结皮）下水分的入渗特征,并进行对比分析。结果表明：①无论有、无植被,生物结皮的存在都会阻碍水分的入渗,无生物结皮的稳定入渗速率和累积入渗量均大于有生物结皮;植被的存在,加剧了生物结皮的阻水性。②Kostiakov模型对无结皮、长...     

荒漠结皮对土壤水分状况的影响

本研究针对鄂尔多斯沙地生物结皮进行调查 ,利用人工喷水模拟降雨分析结皮对土壤入渗性能的影响。研究表明 :生物结皮能显著地降低土壤水分的入渗速率。在去掉结皮时 ,表层下 5 cm处的土壤含水量在 1 0分钟时即开始显著增加 ,而有结皮时 ,此处的含水量则在 1 5分钟时才开始显著增加。利用圆盘入渗仪测定有结皮和无结皮条件下的土壤饱和导水率表明 :固定沙丘间地有生物结皮的土壤饱和导水率范围是 :2 9.1 0 - 82 .2 1 mm/ h;半固定沙丘有微弱结皮时饱和导水率为 1 43.5 4 - 2 30 .2 5 ;去掉结皮后土壤的饱和导水率可显著上升数倍 ,无结皮的流沙的饱和导水率最高。     

天山中部不同林龄天然云杉林地表土壤入渗性能研究

通过对天山中部不同林龄天山云杉(Picea schrenkiana var.tianschanica(Rupr.)Chen et Fu)地表土壤和林外草地土壤进行实验室人工降雨模拟渗透试验,初步探讨了天山云杉林地土壤的入渗性能.结果表明:1)累积渗透量、入渗速率与入渗时间均呈幂指数相关关系.稳渗速率最高为近熟林1.91...     

河西内陆河灌区覆盖免耕的农田水分效应

对甘肃河西内陆河灌区采用常规耕作、秸秆还田和覆盖免耕技术的农田水分效应进行研究,试验结果表明:在夏季休闲期,覆盖免耕比常规耕作和秸秆还田多贮水30.62 mm和23.91 mm;冬季休闲期可将大定额的储水灌溉减少到975～1350 m3/hm2;覆盖免耕抑制蒸发率在储水定额为975 m3/hm2时达到最大值38.1%,而在2 100 m3/hm2时最小为7.3%;覆盖免耕在作物生育期并没有减少土壤耗水量;各处理产量之间没有显著差异.     

黄土丘陵区安家沟流域土壤入渗特征空间变异的研究

以环刀法观测安家沟流域土壤的入渗过程,并测定土壤的理化性质。然后通过比较Horton、Kostiakov和Philip模型的模拟精度,确定利用Philip模型对土壤入渗进行模拟。根据标定原理,对Philip模型进行标定,并通过比较,选用标定效果更好的标定因子αA来标定模型。再利用土壤理化指标分别建立标定因子αA以及稳定入渗率A的转换函数,最后根据土壤理化性质的空间分布,利用已建立的转换函数,实现标定因子αA和稳定入渗率A的空间化。结果显示:初始含水量为0.1g/g时,αA在0.703~1.049mm/min~0.5之间;稳定入渗率在0.142~0.251mm/min之间。该研究实现了大尺度的土壤入渗的空间化。     

半干旱区秸秆覆盖量对土壤水分保蓄及作物水分利用效率的影响

2007～2008年在宁夏南部半干旱地区旱作春玉米播前设置了4种不同秸秆覆盖量(0、0.45、0.9、1.35万kg/hm2)处理,分析了该区秸秆覆盖量对土壤水分保蓄及水分利用效率的影响.两年定点试验表明,不同秸秆覆盖量对土壤含水量影响存在季节性、层次性差异;0.9 kg/hm2覆盖量处理,在玉米大喇叭口期以前,对保持0～40 cm土层的土壤含水量有显著效果(P< 0.05),较对照土壤水分含量提高了14.2%;秸秆覆盖量达到1.35万kg/hm 2时,土壤含水量不再显著增加.0.9～1.35万kg/hm2覆盖量处理较对照增产显著(P<0.01),幅度达16.9%;玉米水分利用效率较对照增加了4.3～5.6 kg/(mm*hm2),达到了极显著水平(P<0.01).     

秸秆覆盖量对土壤水分利用及春玉米产量的影响

为了探明半干旱区秸秆覆盖栽培中适宜的秸秆覆盖量,在宁南旱区进行了春玉米栽培试验。试验设1.35、0.9、0.45和0万kg/hm24个覆盖量处理,分析了不同覆盖量对土壤水分、玉米产量及水分利用效率的影响。结果表明,4年玉米生育期覆盖量从高到低0～200 cm土层平均土壤贮水量分别较CK(无覆盖)高15.47、10.79 mm和6.26 mm(P<0.05)。试验期间,2009年玉米生育期降雨量最低(为266.1 mm),各处理依次较CK增产13.10%、17.37%和5.40%(P<0.05);2010年玉米生育期降雨量最高(为433.6 mm),各处理依次较CK增产3.91%、7.58%(P<0.05)和1.70%。0.9～1.35万kg/hm2覆盖量增产效果明显,4年平均比CK增产14.23%～12.03%,水分利用效率提高了10.64%～8.87%。宁南旱区,0.9万kg/hm2秸秆覆盖量能更好地蓄水保墒,促进农田土壤水分良性循环,且对提高玉米产量和水分利用效率有显著效果。     

Topographic differentiations of biological soil crusts and hydraulic properties in fixed sand dunes,Tengger Desert

Biological soil crusts(BSCs) play an important role in surface soil hydrology. Soils dominated with moss BSCs may have higher infiltration rates than those dominated with cyanobacteria or algal BSCs. However, it is unnown whether improved infiltration in moss BSCs is accompanied by an increase in soil hydraulic conductivity or water retention capacity. We investigated this question in the Tengger Desert, where a 43-year-old revegetation program has promoted the formation of two distinct types of BSCs along topographic positions, i.e. the moss-dominated BSCs on the interdune land and windward slopes of the fixed sand dunes, and the algal-dominated BSCs on the crest and leeward slopes. Soil water retention capacity and hydraulic conductivity were measured using an indoor evaporation method and a field infiltration method. And the results were fitted to the van Genuchten–Mualem model. Unsaturated hydraulic conductivities under greater water pressure(–0.01 MPa) and water retention capacities in the entire pressure head range were higher for both crust types than for bare sand. However, saturated and unsaturated hydraulic conductivities in the near-saturation range(–0.01 MPa) showed decreasing trends from bare sand to moss crusts and to algal crusts. Our data suggested that topographic differentiation of BSCs significantly affected not only soil water retention and hydraulic conductivities, but also the overall hydrology of the fixed sand dunes at a landscape scale, as seen in the reduction and spatial variability in deep soil water storage.     

不同降雨历时梯田和坡耕地的土壤水分入渗特征

以黄土高原丘陵沟壑第三副区庄浪县为例,研究不同降雨历时条件下坡耕地和水平梯田土壤(黄绵土)水分入渗变化特征,应用Hydrus-1D模型对不同降雨条件下的土壤水分入渗进行定量模拟研究。结果表明:(1)与实测数据相比,Hydrus-1D模型模拟降雨后土壤水分的运移较合理。(2)地表层(0~40 cm)土壤含水量变异系数(CV)呈中等变异,即5 d的时间内梯田和坡耕地地表层的土壤含水量变化大,随着土层深度的增加变异系数减小,呈弱变异性。(3)在1.45 mm/min降雨强度下,在23 min时拔节期的小麦坡耕地产生径流,水平梯田在整个过程中没有产生径流。(4)降雨历时为10 min时,在土层深度为0~15 cm,梯田土壤含水量比坡耕地多0.13%~1.65%,在土层深度为30~200 cm,梯田和坡地都没有下渗。降雨历时为20min、30min时,在土层深度为0~20 cm,梯田的土壤含水量比坡耕地的分别多0.05%~2.22%、0.01%~2%。     

甘肃河西地区不同储水灌溉和生育期灌溉农田水分特征分析

对甘肃河西地区不同储水灌溉和生育期灌溉农田水分特征进行了试验研究.结果表明:在河西地区,冬季储水灌溉定额为180 mm的处理,其生育期剖面的土壤水分较多地分布在140～160 cm,且土壤含水量达到30%以上,容易发生深层渗漏;较小的储水灌溉定额,土壤水分主要分布在0～100 cm范围内,不会引起土壤剖面水分的深层渗漏.冬季储水灌溉定额愈大,春播前农田无效土壤蒸发也愈大.冬季储水灌溉定额相同,生育期灌溉定额大的处理其剖面含水量高,且分布愈深,深层土壤的水分渗漏也愈大.总的灌水定额相同,冬季储水灌溉和生育期灌溉比较,生育期灌溉定额较大的处理,剖面水分的分布主要集中在0～100 cm的土层内,没有出现易发生深层渗漏较高的水分分布.在小麦生育期,总的灌溉定额相同的条件下,冬季储水灌溉定额大的处理,0～200 cm土壤水分有亏缺,冬季储水灌溉定额大或生育期灌溉定额大,农田腾发量也愈大.适中的储水灌溉定额,不仅有利于作物的生长,还有利于灌溉水分利用效率的提高.     

祁连山区沙棘人工林生态经济效益分析

通过对沙棘人工造林效果的调查,分析总结出了沙棘人工林的生长规律;沙棘地上生物量随年龄增长之间有Y=0. 0002X5 -0. 0658X4 +0. 686X3 -2. 5659X2 +2. 2501X+3.3027(R=0. 96)的规律;沙棘产果量与地上生物量之间有Y=-0. 0819+0. 2299X-0. 0018X2(R=0. 99)的规律;沙棘结实和经济系数有随着树龄的增大而增大,石砾河滩至生长10年以后开始逐渐下降的规律;进一步分析了沙棘人工林对改善土壤物理性质的作用和生态水文功能。结果表明:沙棘林可降低土壤容重,增加土壤含水量; 10年生沙棘林枯落物厚度平均在1~3cm,枯落物重22t/hm2,水容量为绝干重的2. 12 ~4. 25倍;蓄水量达13. 65 ~23. 37t/hm2;林冠郁闭度在0. 7~0. 8时,林冠对降雨的截留量为39. 3%;林地0 ~20cm土壤的初渗率为16. 165#/min是对照区的8. 7倍;稳渗率为2. 4#/min是对照区的2. 53倍。     

秸秆覆盖条件下土壤水动态演变规律研究

在石家庄栾城县进行田间试验,在充分分析覆盖试验点与对比试验点系统误差的基础上研究了玉米秸秆覆盖条件下土壤水动态演变规律.研究表明,秸秆覆盖对土壤水动态的影响主要表现在相对干旱期(8月下旬～翌年4月下旬)与土壤浅层(0～70 cm),秸秆覆盖试验点土壤含水量、土壤水势均高于对比试验点,且随土壤深度增加,秸秆覆盖作用减弱,秸秆覆盖对180 cm以下土壤水动态影响微弱.当以地表棵间蒸发为主时,覆盖点比对比试验点蒸发量少26.7 mm,表明秸秆覆盖高效抑制土壤水无效蒸发;当以植被蒸腾作用为主时,覆盖点比对比试验点高3.3 mm,表明秸秆覆盖对作物蒸发作用影响微弱.干旱期秸秆覆盖点与对比试验点平均入渗速率分别为0.092 m m/d和0.115 mm/d,表明干旱期秸秆覆盖不利于深层土壤 (220 cm以下)水入渗;而丰水期秸秆覆盖点220 cm处入渗速率明显高于对比点,其平均速率分别为0.192 mm/d和0.096 mm/d,表明丰水期秸秆覆盖能有效促进深层入渗.     

风速和秸秆覆盖对土壤水分蒸发影响的模拟试验研究

通过室内模拟试验方法,研究了不同风速(静风、0.5、1.5m/s)和秸秆覆盖量(0、4 120、8240kg/hm2)对土壤水分蒸发的影响.结果表明:(1)土壤水分蒸发受风速和秸秆覆盖的明显影响,当土壤含水量大于田间持水量的70%、覆盖量一定时(0、4120 kg/hm2)时,风速0 m/8与1.5 m/s之间的土壤日...     

有机营养土壤改良剂对河西灌漠土理化性质和饲用高粱种植效益的影响

针对甘肃河西内陆灌区因长期施用化肥引起的土壤板结、有机质含量低、贮水功能弱、作物产量低而不稳等问题,采用正交试验方法,筛选出有机营养土壤改良剂配方,采用田间试验方法,研究了有机营养土壤改良剂对灌漠土理化性质和饲用高粱种植效益间的影响。结果表明:原料间的效应(R)是饲用高粱专用肥改性糠醛渣保水剂和聚乙烯醇,改良剂配方组合是:改性糠醛渣0.9375∶保水剂0.0025∶饲用高粱专用肥0.0563∶聚乙烯醇0.0037。有机营养土壤改良剂施用量与灌漠土孔隙度、持水量、有机质、速效养分、饲用高粱农艺性状、经济性状和产量呈显著的正相关关系。经回归统计分析,有机营养土壤改良剂经济效益最佳施用量为24.00 t·hm-2时,饲用高粱理论产量为3.08 t·hm-2。有机营养土壤改良剂的施用有效改善了灌漠土理化性质,提高了饲用高粱的产量。     

黄土高原藓结皮覆盖土壤导水性能和水流特征

生物结皮具有特殊的水文物理性质,为探究其对土壤水分渗透性和水流特征的影响,以黄土高原风沙土和黄绵土上3种典型地表覆盖类型(裸地、藓结皮、藓结皮-草本植物混合)为对象,采用环刀法和染色示踪法对其导水性质与水流特征进行探究。结果表明:藓结皮对2种土壤类型0~5 cm土层土壤理化性质影响较大,与裸地相比土壤容重降低了9.85%~10.00%,土壤黏粒含量增加了1.01~1.29倍,表层有机质含量提高了2.73~3.02倍;藓结皮使0~5 cm土层土壤饱和导水率降低了61.32%~88.89%,而在5~10 cm土层饱和导水率则有明显上升。另外,由于草本植物的影响,藓结皮-草本植物0~5 cm土层与藓结皮土壤相比土壤饱和导水率提高了1.32~6.43倍;黄绵土藓结皮与藓结皮-草本植物的染色面积比均高于裸地,且水分下渗深度增加了10 cm,而风沙土藓结皮与风沙土裸地的染色面积比差异不明显。综上所述,藓结皮和藓结皮-草本植物的存在改变了表层土壤水分渗透性以及水流运动特征和水分下渗深度,影响着黄土高原土壤水分保持和生态恢复。