土壤优先流模型理论与观测技术的研究进展

优先流是土壤中常见的和重要的水流运动和溶质运移形式。由于土壤优先流的形成和影响因素众多、表现形式多样,加之土壤优先流的快速非平衡特征明显以及土壤高度的空间变异性,准确描述和模拟土壤优先流的时空变化特征一直以来都是土壤水文学界的热点问题和难点问题。该文从优先流的定义、表现类型、形成和影响因素、模型理论与观测技术等5个方面综述了土壤优先流的研究进展,指出该领域今后的主要研究方向为建立土壤优先流的统一判别标准、提升优先流模型理论的有效性、发展优先流的专用观测技术设备。文章对深入研究土壤优先流具有参考价值。     

免耕对稻油轮作系统土壤结构的影响

为探明免耕对稻油轮作系统土壤结构的影响,基于湖南省洞庭湖区4a的耕作试验(2016—2019),采用X射线CT扫描技术和常规土壤物理分析方法,研究了旋耕和免耕对水稻土0~25 cm土层土壤结构的影响。与旋耕相比,免耕处理对0~5 cm土层的土壤容重和土壤有机碳无显著影响,但免耕处理显著提高了0~10 cm土层>2 mm团聚体的含量和团聚体稳定性。不同耕作方式改变了土壤大孔隙度和孔隙大小分布,与旋耕处理相比,免耕处理增加了0~5和5~10 cm土层各个孔径范围内(>25μm)的大孔隙度,其中0~5 cm土层300~500μm孔径的大孔隙显著增加了70.5%,5~10 cm土层25~300和300~500μm孔径的大孔隙分别增加了82.8%和167.2%(P<0.05)。研究表明,稻油轮作系统免耕有利于提高表层土壤团聚体稳定性和大孔隙度,改善水稻土结构状况。     

不同大孔隙深度对土壤水分入渗特性的影响

利用特定粒径砂石和特制模具模拟同一有效面孔隙度、不同深度的大孔隙域.研究积水入渗条件下水分在其中的三维运移行为.实验研究表明,大孔隙的存在导致水分入渗湿润锋在入渗初期剧烈紊动,但随着入渗的推移湿润锋逐渐平稳且其稳定的转折时间和孔隙深度相关性较高;大孔隙域的存在使得水分迅速充满孔隙域并到达大孔隙域底部.造成初期水分垂直和径向两部分入渗,累积入渗增量随着孔隙深度的增大而加大并与孔隙深度呈一定的函数关系;大孔隙域的存在使得湿润锋在转折时间T_p前后表现出不同的现象,大孔隙域中心处的湿润锋为入渗过程中的最深值即特征湿润锋Z_(mf),实验分析Z_(mf)与孔隙深度Z在转折时间T_p前后呈同一函数关系但前后系数不同.利用偏差J_p对所建立的回归函数模型进行了累积入渗量I、特征湿润锋Zmf预测值和实测值之间的精度检验.结果表明其满足精度要求.     

放牧对缓冲带水分特性影响的研究

哥伦比亚土壤学教授S.Kumar等研究了农林缓冲带、草地缓冲带、轮作草地及连续放牧草地的饱和导水率、持水力。农林缓冲带、草地缓冲带土壤密度较轮作草地及连续放牧草地低12.6%,0～10cm缓冲带在0、-0.4kPa压力下的土壤含水量较大。农林缓冲带、草地缓冲带、轮作草地的0～10cm土壤大孔隙度分别是连续放牧草地的5.7倍、4.5倍、3.9倍。农林缓冲带、草地缓冲带的总孔隙度、大孔隙度、粗孔隙度、毛管孔隙度比草地高,而微孔隙度较草地低。草地缓冲带和农林缓冲带的平均饱和导水率是轮作草地和连续放牧草地的16.7倍,这说明草地缓冲带和农林缓冲带可较好地保持土壤水分。     

北京市昌平区农地土壤大孔隙形成的影响因素分析

【目的】探讨影响土壤大孔隙形成的主要因素。【方法】利用土壤水分穿透曲线法对北京市昌平区农地的土壤大孔隙数量特征进行分析,确定了大孔隙数量的潜在影响因素,包括根系密度、土壤质地、土壤结构(水稳性团聚体)、有机质含量,并利用典型相关分析,研究了各因素对大孔隙率的影响。【结果】根系密度、土壤质地和水稳性团聚体对大孔隙的形成均存在显著影响;根系密度与大孔隙率呈极显著正相关关系(P<0.01),根系密度对大孔隙的影响主要在于根对土壤的机械力作用以及环形根孔本身作为大孔隙的一部分对大孔隙率的直接贡献;土壤质地对大孔隙形成的影响主要在于粉粒含量的变化,粉粒含量与大孔隙率呈显著负相关关系(P<0.05),砂粒和黏粒含量对大孔隙率的影响不显著;土壤水稳性团聚体含量与大孔隙率呈显著正相关关系(P<0.05),但二者之间的关系又主要受有机质含量的影响。【结论】土壤大孔隙形成的主要影响因素为植物根系密度、粉粒含量和有机质含量。     

重庆江津区柑橘地土壤大孔隙特征

以重庆市江津区不同柑橘地为研究对象,采用土壤坡面染色法标记大孔隙、利用土壤水分穿透曲线方法及Poiseulle方程分析其土壤大孔隙特征。结果表明:染色区较非染色区有更大的稳定出流速率,大孔隙使染色区的水分渗透速率较非染色区提高了1.48倍以上,随着土层深度增加,其提高程度有增大的趋势。虽然染色区较非染色区更利于水分或溶液传导,但相比非染色区,染色区水分渗透曲线的波动更大。柑橘地大孔隙孔径范围在0.3～1.7mm之间,0.3～0.7mm孔径数量虽然为104数量级,但对染色溶液优先迁移的作用较弱;实际影响染色溶液迁移的为半径大于0.7mm的土壤大孔隙;20年林龄柑橘地10-20cm土层有效大孔隙数量高于10年林龄柑橘地。半径大于1.0mm的大孔隙在水分输入初期起到迅速排导水分的作用。柑橘地土壤大孔隙率在1.5%～19.5%之间,与稳定出流速率呈极显著正相关关系,决定了稳定出流速率71.9%的变异;半径大于0.7mm的大孔隙数量与稳定出流速率呈极显著正相关关系,决定了稳定出流速率90.9%的变异。     

人参床土的土壤结构及持水性能

人参生长的土壤理化环境决定人参的产量,良好的土壤结构能防止土壤侵蚀.试验研究了人参床土的土壤结构及持水性能,分析了老参地土壤物理性状恶化的原因,测定了人参床土颗粒组成、中千团粒、湿团粒、水稳性团聚体、微团聚体占干土重的百分含量及结构破坏率.结果表明:人参床土以物理性砂粒(>0.01 mm)为主,约占49%～63%,质地属于砂壤土.人参床土中>1 mm干团粒、0.5～2 mm水稳性团聚体、>0.01 mm微团聚体与产量具有显著的相关性.床土的总孔隙度为55.78%～72.69%,总孔隙度、非毛管孔隙度对产量影响很大.床土土壤容重、液相比例与产量之间达到了极显著的相关,土壤容重在0.85 g/cm3左右时为最佳值,液相比例达到30%左右时为最佳值.明确了人参床土的持水特征.     

高速公路护坡区绿化新技术探讨

研发出一种高强度、多孔隙的新型＂绿色生态混凝土＂可广泛应用于高速公路护坡工程建设中。采用的方法是：在护坡区填上客土,播下草种后夯实土壤,浇筑一层8～10cm厚的＂生态混凝土＂,让土壤中萌芽的草本植物穿透多孔隙的混凝土层后,快速在护坡表面形成致密的绿色植被群,起到良好的护坡、绿化作用。     

黄土塬边坡植被类型对土壤孔隙的影响

黄土塬边坡植被建设以固坡为目的,不同植被的土壤孔隙结构有利于增加降水入渗,从而减少坡面产流的水蚀危害。本研究以长武塬黄土塬边坡的侧柏(Platycladus orientalis)林地、沙棘(Hippophae rhamnoides)灌丛、草地和农地4种植被为研究对象,采集0–30 cm的原状土柱,利用CT扫描和图像处理技术,对其土壤孔隙度、孔隙数目、孔隙成圆率和孔隙分形维数进行定量分析,结合土层样品的理化性质,研究影响土壤孔隙结构的主要因素。结果表明,农地、侧柏孔隙的孔径大小分异不大,而草地、沙棘自身根系互动穿插生成的根孔扩展了孔径分布范围,不仅增加了孔隙度和大孔隙数目,也降低了孔隙成圆率。草地、沙棘有利于降水入渗,是固坡的优先选择。土壤有机质、粘粒含量等性质与孔隙参数之间具有极显著(P<0.001)或显著(P<0.05)相关关系,它们的改变对土壤孔隙特征变化和提高蓄水保土能力具有重要影响。     

黄土区切沟治理水土保持效益的研究

为研究黄土区切沟治理效益 ,在山西吉县进行大量的调查研究 .研究表明 :治理切沟的防洪减沙效益十分明显 ,降雨量为 70 .4mm ,30min最大雨强 0 .92mm min .未治理切沟土壤侵蚀量达 2 389t km2 ,而治理切沟水沙尚未出沟 .同时对治理切沟不同部位的不同林分土壤含水量、土壤理化性质等进行了研究 ,发现切沟内塌积土上林木生长、理化性质均优于其它地形部位