黄土区坡面尺度不同植被类型土壤饱和导水率 剖面分布及影响因素

土壤饱和导水率(K_s)是影响水、溶质运移过程和水文模型模拟精度的重要参数,了解坡面尺度下不同植被类型K_s的剖面分布与影响因素有助于更好地理解土壤水文过程及其调控机制。本研究通过测定典型黄土区坡面尺度不同植被类型下12个土壤剖面(0～200 cm)的K_s及土壤基本性质,分析了不同坡向间及同一坡向内随植被类型变化土壤K_s的剖面分布特征及其影响因素。结果表明:不同植被类型下土壤K_s首先随着土壤深度的增加而减小,而后呈增大趋势。东北坡林地、西坡草地和林地剖面上层(0～20 cm)的平均土壤K_s(K_(s-average))均显著高于剖面下层(20～200 cm)(P0.05)。同一坡向内不同植被类型及不同坡向间相同植被类型0～20 cm土层的K_(s-average)没有显著差异(P0.05);而由于土壤质地和有机质含量的差异,20～200 cm土层的K_(s-average)表现为同一坡向内东北坡草地显著高于林地(P0.05),不同坡向间东北坡草地和林地分别显著高于西坡草地和林地(P0.05)。六道沟小流域不同植被类型下土壤K_s与容重、黏粒含量、粉粒含量呈极显著负相关(P0.001),与毛管孔隙度、饱和含水量、砂粒以及有机质含量(西坡草地除外)呈显著正相关(P0.05)。影响六道沟小流域K_s剖面分布的因素可由土壤持水特性(49.36%)、质地(24.98%)和养分含量(13.92%) 3个主成分贡献。本研究利用多元逐步回归分析获得了以容重、土壤质地和有机质为输入因子的土壤K_s传递函数(R~2=0.60～0.86,P0.001),可为典型黄土区坡面尺度土壤K_s的模拟和预测提供参考。     

介绍一种土壤饱和导水率测定仪

该仪器是根据荷兰的资料①仿制的。适用于室内土壤饱和导水率的测定。每次可同时测定15个土样。能用于各土层导水特性的鉴定。为了适宜各种类型土壤导水性能的测定,设制了低水位的恒水头测试仪,及高水位的变水头的测试装置。     

湿润速度对土壤饱和导水率的影响机理

为了揭示不同湿润速度对土壤饱和导水率(Ks)的影响机理,针对2种类型土壤(粘壤土和砂壤土),设置8个湿润速度(2.25mm/h,4.25mm/h,6.25mm/h,8.25mm/h,10.25mm/h,12.25mm/h,14.25mm/h和16.25mm/h),以无湿润速度(0mm/h)的环刀浸泡饱和为对照(CK),共9个处理,进行室内Ks的测定,最后通过分析团聚体指标和试验后土体微观结构照片验证结论。结果表明:湿润速度显著影响Ks,湿润速度越大,Ks越小。2种土壤Ks与湿润速度呈线性负相关,相关系数R2均达到0.96以上。湿润速度从0mm/h增加到16.25mm/h,粘壤土Ks由2.94cm/h变化至2.01cm/h,降低31.50%,而砂壤土则在3.97~2.86cm/h之间变化,降低27.79%。粘壤土的Ks受湿润速度影响非常明显,而砂壤土的Ks只有在高速湿润下才表现出显著差异。对于不同类型土壤,同一湿润速度下Ks也不相同,且差异显著,这与2种土壤的团聚体指标密切相关。湿润速度对Ks影响机理主要是土体中水流运动产生的剪切力破坏了土壤结构,湿润速度越大,产生的剪切力也越大,土壤结构破坏越完全,从而导致土壤导水能力显著下降。     

黄河三角洲滨海盐渍土饱和导水率的研究

通过对黄河三角洲滨海盐渍土饱和导水率的研究, 结果表明: 原状土的饱和导水率随着土壤剖面深度的增加呈现出表土层高、中间土层低、底土层又升高的趋势; 扰动土与原状土的饱和导水率差异较大, 土壤饱和导水率与土壤容重呈负相关、而与孔隙度、结构系数、团聚度等均呈正相关。原状土的饱和导水率能反映田间水分运动以及孔隙状况, 对研究土壤水量平衡和水土保持有重要的意义。扰动土的饱和导水率对于土壤理化性质的理论研究有一定参考价值。     

六盘山华北落叶松坡面土壤饱和导水率空间异质性及其影响因素

为深入理解森林坡面土壤饱和导水率的空间变异,利用经典统计学和地统计学的方法研究六盘山华北落叶松人工林坡面不同土层土壤饱和导水率的空间异质性,并基于相关性分析揭示其空间变异的主要因素。结果表明:(1)随土层的加深,土壤饱和导水率逐渐增加,不同土层土壤饱和导水率的空间变异程度存在差异,表现为40—60 cm土层土壤饱和导水率为强变异,其他土层均为中等变异。(2)不同土层土壤饱和导水率的空间结构也存在差异,20—40,40—60,60—80 cm土层土壤饱和导水率表现为强烈的空间自相关性,0—20,80—100 cm土层土壤饱和导水率表现为中等空间自相关性。(3)坡面土壤饱和导水率与石砾含量、非毛管孔隙度、毛管持水量、田间持水量和毛管孔隙度显著相关。综上,研究坡面土壤饱和导水率具有较强的空间变异,石砾含量和土壤物理性质是影响研究坡面土壤饱和导水率空间分布的主要因素。     

青海省东部不同土地利用方式下土壤饱和导水率分布及其影响因素

研究高寒地区土壤饱和导水率分布特征及其影响因素可为评估脆弱生态系统水源涵养能力和构建区域水文模型提供参数.通过测定青海省东部南北样线24个样点(0—30 cm)土壤基本理化性质和饱和导水率(Ks),分析了不同土地利用方式下Ks分布特征及其影响因素.结果表明:Ks均值表现为林地(1.89 cm/h)>草地(1.62 cm...     

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。     

重庆市四面山典型林分土壤饱和导水率研究

采用恒定水头法测定了重庆市四面山地区典型人工林和天然次生林剖面土壤饱和导水率(Ks),并运用多元回归和通径分析方法探讨了其与土壤物理因子和有机质的相关性。结果表明,土壤饱和导水率从表层到深层呈现出负指数形式的递减规律。各林分对饱和导水率均有显著提高,由高到低的顺序为:天然针阔混交林>天然阔叶林、楠竹林、针叶林>人工阔叶林、混交林、针叶林>荒地。土壤黏粒、容重、非毛管孔隙度和大于0.25 mm水稳性团聚体含量是影响该地区饱和导水率的主要因子。各林分对土壤有机质含量均有提高作用,有机质含量与饱和导水率符合二次曲线的关系。在植被经营过程中,建议营造针阔复层混交类型的树种配置模式。     

晋西不同土地利用方式下土壤饱和导水率的影响因素

为了更好地了解晋西不同土地利用方式下的土壤水分特性,利用土壤水分渗透仪测定饱和导水率(Ks),室内测定土壤物理化学性质,分析了饱和导水率与各项土壤物理化学性质指标的相关关系。研究结果表明,土壤饱和导水率随土层深度增加而下降土壤饱和导水率表现为:林地>地埂>农地土壤饱和导水率与容重、非毛管孔隙度、>0.25mm水稳性团聚体、土壤有机质含量等土壤理化特性存在显著相关关系。晋西地区应合理配置林地、地埂、农地,减少荒地,改善土壤的通气透水特性,改良土壤结构。     

晋西北黄土丘陵区土壤饱和导水率的空间分布特征及影响因素

土壤饱和导水率（K_s）是反映土壤入渗性能与土壤持水能力的重要参数,为探究流域尺度下土壤K_s的空间分布特征及影响因素,更好地掌握土壤水文过程与调节机理,选取晋西北黄土丘陵区朱家川流域横向梯度（上游、中游、下游）不同土地利用方式下的土壤（70个样点）为研究对象,采用定水头法测定土壤K_s,并获取样点地形因子和其他土壤理化性质,通过建立土壤K_s偏最小二乘回归模型（PLSR）,分析影响土壤K_s空间分布格局的主要因素。结果表明：（1）除土壤容重和砂粒含量为弱变异外,区域土壤理化性质其余因子均为中等变异;土壤K_s在横向梯度下表现为上游 > 中游 > 下游;（2）不同土地利用方式下土壤K_s差异显著（P<0.05）,由高到低顺序为林地 > 农地 > 草地;（3）林地（VIP=1.997）与草地（VIP=1.710）利用方式、土壤容重（VIP=1.548）、土壤有机质（VIP=1.323）、大团聚体（VIP=1.266）、粉粒含量（VIP=1.062）和黏粒含量（VIP=1.049）是土壤K_s变化的主要因素,林地利用方式影响程度最大。土地利用、土壤性质、地形因子均是影响黄土丘陵区土壤K_s空间分布的主要因素,是用来模拟预测土壤K_s空间分布的重要因子。     

北京山区典型植被枯落物和土壤层水文功能

[目的]研究枯落物和土壤层水文功能,从而明晰北京山区不同植被的水源涵养能力,可为当地植被建设提供借鉴。[方法]使用室内浸泡法、环刀法、定水头法等对北京山区不同植被的枯落物与土壤层水文功能进行了定量分析,并通过相关性分析明确了有机碳与土壤层水文功能之间的关系。[结果](1)枯落物最大持水率、最大拦蓄率、有效拦蓄率为侧柏(Platycladus orientalis)×灌木混交林>五角枫(Acer elegantulum)纯林>五角枫×侧柏混交林>侧柏纯林。最大持水量、最大拦蓄量、有效拦蓄量均为五角枫纯林>侧柏×灌木混交林>五角枫×侧柏混交林>侧柏纯林,且均为半分解层大于未分解层。(2)土壤饱和持水量和毛管持水量排序为侧柏纯林>五角枫纯林>侧柏×灌木混交林>五角枫×侧柏混交林。土壤非毛管持水量大小排序为五角枫×侧柏混交林>五角枫纯林>侧柏×灌木混交林>侧柏纯林。土壤饱和导水率沿剖面向下逐渐减小,平均饱和导水率最大的植被类型为侧柏×灌木混交林。(3)土壤有机碳含量表现为沿剖面向下逐渐减小,且土壤有机碳含量与容重、总孔隙度...     

典型旱地红壤水力学特性及其影响因素研究

为了更系统地了解旱地红壤供水与贮水能力、有效水含量及其变化范围,按自然发生层采集旱地红壤原状土样,对其进行了水力学特性和影响因素研究.结果表明,旱地红壤原状土饱和导水率变化范围为1.44×10-3～3.45×10 3 cm/s,并呈现自上而下减小的趋势.从旱地红壤水分特征曲线得出剖面各层土壤的饱和含水量、田间持水量、萎蔫含水量和有效水含量,其中有效水含量变化区间为0.083～0.124cm3/cm3,耕作层最高.在旱地红壤水力学特性的影响因素研究中,容重、质地、有机质含量和结构系数均与水力学特性呈一定的相关性,其中容重和孔隙度为旱地红壤水力学特性的主要影响因素.     

Variability in Soil Hydraulic Conductivity and Soil Hydrological Response Under Different Land Covers in the Mountainous Area of the Heihe River Watershed,Northwest China

Understanding the variability in soil hydraulic conductivity in the mountainous headwaters is critical to the modeling of mountainous runoff and the water resources management of river basins, especially in the arid and semiarid areas. In this study, a total of 32 soil profiles with five layers within 0–70 cm were sampled under different land cover types: forest, meadow, high coverage grassland (HCG), medium coverage grassland (MCG), and barren land in the upper stream of the Heihe river watershed, Northwest China. Saturated hydraulic conductivity (K _S) was measured for each sample. The vertical variation of K _S and soil hydrological response under different land covers were analyzed. Results show that K _S value in layer 5 was significantly lower than the values of above four layers. K _S decreased in the order of forest, meadow, HCG, MCG, and barren land, corresponding to the degree of vegetation degradation. The K _S decreased with depth under forest, HCG, and barren land, but increased first and then decreased under meadow and MCG. The dominant stormflow paths for different land covers were different: forest was dominated by deep percolation, HCG was dominated by subsurface flow (SSF), meadow was prevailed by Hortonian overland flow and had no SSF, while MCG and barren land were also dominated by Hortonian overland flow, but still formed SSF. This result provides important information for improving the accuracy of mountainous hydrological modeling and, in turn, leading to sustainable management of water resources in the study watershed. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

Factors Influencing Point Measurement of Near‐surface Saturated Soil Hydraulic Conductivity in a Small Sicilian Basin

Hydraulic conductivity of saturated soil, K _s , controls many hydrological processes. Parameterization of basin hydrological models in terms of K _s is complicated and uncertain owing to the very high spatial variability of this soil property. A small Sicilian basin was intensively sampled by the simplified falling head technique to obtain spatially distributed K _s data, and an attempt to explain their spatial variability on the basis of soil physical characteristics, digital elevation model‐derived topographic attributes and land cover was carried out. High K _s values were obtained when clay content was low and both elevation and mean slope were high. Moreover, differences in K _s among land cover classes were detected. However, soil texture was found to have a main role on K _s variability. This finding was supported by a subsequent intensive sampling of two areas differing by elevation and land cover. The conclusion was that, for the sampled basin, a good knowledge of the spatial distribution of the soil textural fractions is necessary to develop an appropriate sampling plan for K _s , regardless of both the position within the basin and land use. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.