层状土壤质地对地下滴灌水氮分布的影响

以均质砂土（S）、均质壤土（L）和上砂下壤层状土壤（SL）为对象，采用室内土箱试验，研究了土壤质地及其层状结构和地下滴灌灌水器流量对水分、硝态氮和铵态氮分布的影响。结果表明，SL层状土壤中，砂-壤界面增加了水分的横向扩散而限制了水分的垂向运动，致使界面下部形成水分和硝态氮积聚区。土壤硝态氮分布还受肥料溶液浓度和土壤初始硝态氮浓度影响，对试验采用的土壤初始硝态氮浓度较低而肥料溶液硝态氮浓度较高的情况而言，灌水器周围的硝态氮浓度与肥料溶液的硝态氮浓度相近，随着离开灌水器距离的增加，土壤硝态氮浓度减小。灌水器周围的土壤含水率和硝态氮浓度随灌水器流量的增大而增大。施肥灌溉使灌水器周围5～10 cm范围内的铵态氮浓度出现峰值，而土壤质地和灌水器流量对铵态氮浓度分布没有明显影响。因此地下滴灌水氮管理措施的制定应综合考虑土壤质地及其结构、初始土壤水氮状况、灌水器埋深及流量、灌水量、肥液浓度等因素。  

夹砂层状土壤潜水蒸发特性及计算模型

针对西北地区农田土壤常见的砂土夹层土壤结构，通过室内土柱实验，研究了浅层地下水埋深条件下夹砂层状土壤的潜水蒸发特性。研究结果表明：砂层对水分蒸发既有促进也有抑制作用，相同厚度时潜水蒸发强度随砂层层位的升高以及级配的变差而降低。以砂层的相对层位和相对有效粒径作为砂层的量化指标，建立了适用于不同层位和质地夹砂层土壤稳定蒸发强度的修正模型，并对其进行了验证。该实验为定量研究夹砂层状土壤潜水蒸发提供了新思路。  

土壤层状质地对小流量地下滴灌灌水器特性的影响

以均质壤土（L）、均质砂土（S）、上砂下壤（SL）和壤土中有砂土夹层（LSL）4种土壤质地结构为对象，利用室内土箱试验，研究了土壤质地及其层状结构对灌水器流量的影响，估算了灌水器出口正压值。试验选用10 m水头压力下额定流量为1.1 L/h的地下滴灌专用灌水器。土壤为层状结构时，上层土壤厚度为20 cm，砂土夹层的厚度为10 cm。L、S、SL试验的灌水器埋深为15 cm；为了探讨灌水器埋深与土壤质地变化相对位置对灌水器性能的影响，LSL的灌水器埋深设计为15、25和35 cm。试验采用的工作压力为2、3、6和10 m水头。结果表明：灌水开始后，出口正压的迅速增大致使灌水器流量迅速减少，而后逐渐趋于稳定。灌水器流量随时间的变化可近似用幂函数表示。灌水器在土壤中的流量比在空气中的自由出流流量有所减小，灌水器自由出流流量越小，减小幅度越大。土壤层状质地对灌水器流量影响明显，一定压力下，灌水器在层状土壤中的流量小于在均质土壤中的流量，尤其当灌水器位于LSL的砂土夹层中时，流量比在均质壤土中减少13%，比自由出流流量减少20%。利用试验结果建立了地下滴灌灌水器流量与土壤饱和导水率、层状土壤结构、灌水器工作压力的经验关系，对各影响因子的敏感性分析结果表明，对地下滴灌灌水器流量影响最明显的是灌水器工作压力，其次是层状土壤结构，饱和导水率的影响较小。  

蒸发条件下粘土层对土壤水和溶质运移影响的模拟

以土壤水和溶质运移的动力学原理为基础 ,采用数值模拟方法 ,研究了在浅层地下水和蒸发条件下含有粘土层土壤的水和Cl-的运移状况 ,重点探讨了两种粘土的层位和层厚对水和Cl-运移影响的差别及原因。研究结果表明 ,粘土层对土壤的水和溶质运移影响的程度 ,与层状土壤中该粘土及其组合土壤的水力学性质有关。本文模拟的重粘土 (简称Y粘土 )与轻壤土所组成的层状土壤 ,其基本情况为 ,随粘土层层位的升高和层厚加大 ,土壤水分蒸发和地下水补给速率降低 ,Cl-积累减少。而轻粘土 (简称R粘土 )与轻壤土所组成的层状土壤 ,由于它们的导水率曲线在压力水头h约 - 10 0 0cm处相交 ,当h低于此值时 ,R粘土的导水率就大于轻壤土的。因此 ,蒸发、补给速率和Cl-积累强度出现以顶位最高 ,甚至高于均质轻壤土 ,其次为底位 ,最低为中部层位的现象。在蒸发条件下Cl-在剖面中的积聚部位主要是土表。粘土层的存在 ,起到了阻滞作用 ,而阻滞程度则与该粘土水力学性质、层位、厚度和地下水埋深有关  

层状土垂直一维入渗土壤水分运动数值模拟与验证

[目的]为进一步认识层状土垂直一维入渗土壤水分运动规律。[方法]依据非饱和土壤水分运动理论,建立了垂直一维土壤饱和—非饱和水分运动的数学模型,并用SWMS-2D软件进行求解。采用已有文献资料,对均质土和层状土的土壤剖面含水率、土壤湿润锋运移值和累积入渗量及入渗速率等指标的实测值与模拟值进行分析验证。[结果]实测值与模拟值具有较好的一致性,所提出的数学模型既适用于均质土壤,也适用于层状土壤。[结论]所建模型能比较真实地反映均质土和层状土垂直一维入渗土壤水分运动的状况,证明利用SWMS-2D软件对层状土柱中土壤水分运动进行模拟具有可行性。  

层状土壤饱和导水率影响的试验研究

以塿土(Y)、黄绵土(L)、风沙土(S)3种土壤为供试土样,进行室内层状土柱实验,进行3种土样两两组合的两层性土柱实验和风沙土—黄绵土累次叠加的多层性土柱实验,共11个处理组合。采用定水头法,测定其饱和导水率(Ks)。具体处理为两层土:Y+S,Y+L,L+S,L+Y,S+Y,S+L(先后顺序分别表示土层上下);风沙土—黄绵土(S+L)作为层状组合,逐次叠加至5层。结果表明:两层性土壤中,细质地土壤在下时,其有效Ks显著低于粗质地土壤在下时的有效Ks值,而两层土壤有效Ks主要由细质地土壤导水特性决定;对于两层土壤的多次叠加,Ks值随分层数目的增加有增大的趋势。  

不同因素影响下层状土壤水分入渗特征及水力学参数估计

层状土壤是自然界常见的土体结构，其水分运移规律不同于均质土；大气降水、灌溉水等水分的入渗是土壤水文过程的一个重要环节，同时它也与地下水补给、污染物运移等过程紧密相关。土壤初始含水量、土体构型及供水强度等因素均会影响水分的入渗过程。为探究积水深度、土体构型、初始含水量三种因素对层状土壤水分运移的影响，通过室内积水入渗试验对湿润锋、累积入渗量、土壤剖面压力水头进行观测，并利用Hydrus-1D模型反演水力参数并对相应条件下的水分运移规律进行模拟和分析。结果表明，层状土壤中湿润锋随时间的推进方式由非线性过渡至线性，入渗率逐渐减小。三种因素作用下，层状土壤水分运移特征有明显差异：积水深度、土壤初始含水量增加时，湿润锋运移速率和入渗率均增大，且各观测点压力水头升高加快，土壤不饱和程度降低；上砂壤下粉砂壤构型较上粉砂壤下砂壤构型而言，整体湿润锋推进速率和入渗率较大，出流快，且入渗后期界面处的压力水头高于其他观测点。且结果表明，反演的水力学参数较拟合实测的参数更适用于层状土壤入渗的模拟和预测。该研究旨在揭示和掌握层状土壤水分运移规律和影响因素的作用机制，并进一步为农田灌溉措施的合理制定提供科学依据。  

基于电阻率成像技术的土层精细划分

土壤层次的精确划分关系到土壤学相关研究结果的精确程度。为对田间尺度上层状土壤进行无损精细分层,采用电阻率成像技术,同时结合电阻率曲线纵向上的变化特征精细划分土壤层次,并将精细分层结果应用于层状土壤电阻率空间变异性研究。结果表明:运用电阻率曲线法对反演电阻率数据进行精细划分后,形成结果图能很好的满足研究过程中可视化呈现及精细化表达等需要;根据温纳四极反演电阻率曲线法将研究区内的剖面浅层土壤划分为5—13,13—24,24—50,50—70cm 4个层次;5—13cm(耕作层)电阻率值的变异系数最高(0.28),13—24cm(犁底层)平均电阻率值最低(17.35Ω·m)。研究成果可为土壤水文学和精准农业等相关研究提供技术支撑。