亭子口库区农田防护工程保水保土性能试验研究

为探讨亭子口库区农田防护工程低地垫高方案的可行性,利用室内大型土柱,对该方案的保水保土问题进行了试验研究。试验采用了不同土壤质地、不同土壤厚度、不同压实度、不同垫层、不同灌水量等共计24组方案,结果表明,经过一定的压实,低地垫高方案土壤保水性能能够达到或好于天然状态;不会出现细颗粒流失问题,耕作层厚度0.7 m能够满足保水保土要求。     

土柱尺寸对扰动黏壤土饱和导水率的影响

土壤饱和导水率Ks是最基本的水力参数之一,而已知实验室内其值的确定受土柱尺寸的影响.以关中的塿土为研究对象,在室内,采用定水头法,研究5～30 cm内6个不同土柱尺寸对扰动黏壤土Ka测定的影响.结果表明：随着时间的延伸,Ks逐渐减小,其值最初降幅较大,其后趋于稳定,且在5 ～ 30 cm土柱直径范围内,Ks随着土柱直径的变大,扰动黏壤土的Ks递增,二者线性相关,y=0.000 4x＋0.003 7（R2=0.965 1）.研究结果可为测定Ks合理测定时间段及合理尺寸的选择提供参考.     

生物质炭种类与混施深度对紫色土水分运移和氮磷流失的影响

土壤中施加生物质炭对改善土壤墒情及提高土壤肥力具有重要作用。为探明生物质炭种类与混施深度对土壤水分运移和养分拦截的作用特征,通过室内定水头土柱模拟试验,设置3种生物质炭（稻壳炭、玉米秸秆炭、竹炭）和2种混施深度（10 cm、20 cm）,以裸土为对照,测定水分运移及氮磷流失变化过程。结果表明：生物质炭对土壤孔隙结构的改变以及生物质炭比表面积和粒径分布可共同影响土壤水分运移。混施不同种类生物质炭能使土壤容重降低,其中混施稻壳炭后容重降低幅度最大,且稻壳炭能显著提高土壤总孔隙度与饱和含水量。混施稻壳炭能显著促进湿润锋运移,提高入渗量,其中稻壳炭混入10 cm土层后对炭-土层入渗的促进作用最大,对水分渗漏影响较小;而混入20 cm土层会促进渗漏,提高饱和导水率。玉米秸秆炭比表面积与总孔体积最大,吸持水分能力强;玉米秸秆炭不含大于1 mm粒径的颗粒,混施后对土壤总孔隙度影响较小,土壤饱和含水量显著降低,能抑制水分运移,其中玉米秸秆炭混入20 cm土层对渗漏的抑制作用最强。混施竹炭对湿润峰运移和入渗过程影响不明显,混入20 cm土层对渗漏有抑制作用。混施稻壳炭后,全磷（total phosphorous, TP）流失量减少,但会使全氮（total nitrogen, TN）流失量增加;混施玉米秸秆炭对TN流失影响较小,能使全磷流失量减少;混施竹炭能吸附氮素,但会使TP流失量增加。在田间开展应用时,可选择将稻壳炭混入10 cm土层,能有效减少地表径流与TP流失,但需注意会增加TN流失;玉米秸秆炭混入20 cm土层能降低水分运移速率,有效减少水分渗漏与TP流失,适用于砂土等透水性强的土壤。竹炭对水分运移的影响不如稻壳炭与玉米秸秆炭,且增加了TP流失,不适合实际应用。     

用水平土柱估算土壤入渗性能和水分布简化模型方法

在对Green-Ampt修正模型研究的基础上,根据水量平衡原理,提出了在水平土柱试验供水量、土壤初始与饱和含水率、土壤含水率线性分布假定的基础上计算土壤入渗性能的简化模型方法。用本研究提出的简化算法计算得到的土壤入渗性能与其他方法得到的结果非常接近。将该简化方法计算得到的土壤含水率分布与实测值进行比较表明,平均误差为4.18%,证明该方法估算的土壤含水率分布与实测值非常接近。结果表明该方法可以较为准确地估算土壤入渗性能在时间上及含水率在空间上的分布,能方便地应用到相关研究与应用中。     

粉煤灰充填复垦土壤可溶性钾的迁移与浓度变化趋势

应用土柱试验和HYDRUS-1D软件模拟,研究粉煤灰充填复垦土壤可溶性钾初期迁移特征和长期浓度变化趋势。结果表明,复垦初期若有田间灌溉行为或降雨量较大,绝大部分土壤可溶性钾在10 d左右均会随着土壤水分入渗迅速迁移至下层土壤或地下水,土壤可溶性钾流失严重,粉煤灰中高富集的钾往往不能为植物利用。地下水位对复垦土壤可溶性钾质量浓度长期变化有重要影响。地下水位较高(-115 cm)时,若降雨量少、蒸发量大,上覆土壤可溶性钾浓度升高,植物养分利用机会增加,但相应地上覆土壤盐分和重金属等污染的风险也会增加。     

山西三交区块包气带土壤阻隔能力研究

[目的]研究山西省三交地区包气带土壤对地下水的阻隔能力。[方法]采用土柱淋滤,对排采水净化过程进行模拟。[结果]由降水引起土壤初始含水量对溶解性总固体的吸附过程产生影响,针对研究区排采水的日排放量,包气带吸附量未耗尽;土层厚度与F-的吸附容量及达到平衡所需的时间呈正相关,并由等温吸附曲线得出研究区包气带对F-的最大吸附量为2.85～2.91mg/kg;土壤对NH4的吸附受土层厚度和包气带土壤中本底值影响,还与包气带土壤中本底值有关。[结论]该研究为防渗措施不到位的储水池的改善提供一定的数据资料。     

天然钠基膨润土菌渣复合材料对提高沙土保水保肥效应的影响

中国西北地区沙漠边缘地带存在干旱缺水、土壤沙化程度高、漏水漏肥严重等问题，严重影响了植物正常生长，制约了农业和林果业可持续发展。该研究探究天然钠基膨润土菌渣复合材料对沙土保水保肥性能的影响。通过室内模拟试验，采用茶袋法及土柱模拟法，研究不同用量膨润土P（0、3.0%、5.0%、7.0%、9.0%），不同膨润土菌渣复合材料JF（膨润土+菌渣+腐植酸）、JA（膨润土+菌渣+氨基酸）、JN（膨润土+菌渣+牛粪）及不同主材比例（膨润土与菌渣比分别为1/2、1/2.5、1/3、1/3.5）对改善沙土漏水漏肥的效果。结果表明：JF、JA及JN组处理较P组处理可更大程度地提高沙土吸水倍数及持水性能；土柱淋溶条件下，P组处理可明显降低沙土水分累积渗漏量达18.00%～26.17%，氮素累积渗漏量达11.58%～27.22%，钾素累积渗漏量达2.82%～7.78%；JF1、JA1及JN1处理可明显降低沙土水分累积渗漏量达25.53%～30.31%，氮素累积渗漏量达25.66%～32.36%，钾素累积渗漏量达6.35%～10.73%），其中JF1处理降幅最大，且当膨润土用量为菌渣用量的一半，辅材为腐植酸时效果最佳，这也反映出菌渣及腐植酸的添加对膨润土提高沙土保水保肥性能具有明显的促进作用。试验表明在沙土中添加钠基膨润土菌渣复合材料可提高沙土保水保肥性能，特别是在减少氮素淋溶损失方面具有良好效果，研究结果能够为西北风沙区生态修复及乡村振兴提供策略和依据。     

重金属镉在土壤中迁移模拟研究

[目的]以氯化镉（CdCl2）为供试污染物,通过人工模拟试验研究重金属重大污染事故发生时CdCl2污染物在土体中沿横向及纵向的迁移过程和特征,为重大环境污染事件的快速处理提供理论依据。[方法]采用柱淋滤装置,模拟2阶段降雨条件下CdCl2在土壤层中的横向与纵向迁移分布特征,试验周期16d,采用便携式手控负压泵抽取土壤溶液样品,溶液中Cd含量采用原子吸收分光光度法测定。[结果]在整个试验期间,重金属Cd呈现明显的横向和纵向分布特征,CdCl2在投加后0.5h即覆盖表层横断面,146h覆盖整个纵剖面。Cd浓度的纵向相对变化速率分析表明,不同深度Cd污染物快速通过的时间不同,15、35和55cm深度处Cd污染物快速通过的时间分别约为48、117和266h。[结论]该箱体模拟装置可以同时考察污染物在土壤中沿横向和纵向的分布及迁移特征;较大降雨条件下重金属Cd污染物在土壤表面先以横向径流扩散为主,纵向迁移相对滞后。     

重金属镉在土壤中迁移模拟研究

[目的]以氯化镉（CdCl2）为供试污染物,通过人工模拟试验研究重金属重大污染事故发生时CdCl2污染物在土体中沿横向及纵向的迁移过程和特征,为重大环境污染事件的快速处理提供理论依据。[方法]采用柱淋滤装置,模拟2阶段降雨条件下CdCl2在土壤层中的横向与纵向迁移分布特征,试验周期16d,采用便携式手控负压泵抽取土壤溶液样品,溶液中Cd含量采用原子吸收分光光度法测定。[结果]在整个试验期间,重金属Cd呈现明显的横向和纵向分布特征,CdCl2在投加后0.5h即覆盖表层横断面,146h覆盖整个纵剖面。Cd浓度的纵向相对变化速率分析表明,不同深度Cd污染物快速通过的时间不同,15、35和55cm深度处Cd污染物快速通过的时间分别约为48、117和266h。[结论]该箱体模拟装置可以同时考察污染物在土壤中沿横向和纵向的分布及迁移特征;较大降雨条件下重金属Cd污染物在土壤表面先以横向径流扩散为主,纵向迁移相对滞后。     

新型硝化抑制剂对外源铵态氮在土壤中迁移转化及淋溶损失的影响

本文通过采用自制土柱装置,进行新型硝化抑制剂对氮素迁移转化及其淋溶损失的试验,探讨其对氮素垂直迁移和淋溶损失的影响,以及硝化抑制剂自身的有效性。结果表明:在27 d内,新型硝化抑制剂能显著抑制土壤铵氧化过程的发生,显著提高20 cm以上表层土壤铵态氮含量,降低表层土壤硝态氮含量;深层土壤地下水硝态氮浓度显著低于未加硝化抑制剂的对照土壤地下水的浓度,明显降低硝态氮垂直迁移的淋溶损失;不同的硝化抑制剂对土壤地下水氮素的迁移转化影响存在着显著的不同。