西北旱区压砂地土壤水分入渗规律研究

基于野外大田试验,用灰色关联分析法和土壤水分入渗模型研究了裸地(CK)及不同种植年限压砂地土壤水分入渗规律。结果表明,土壤水分入渗能力依次为:新砂地中砂地老砂地裸地(CK),入渗初期新砂地入渗能力明显高于中、老砂地及裸地,压砂地入渗速率新砂地最高,中砂地、老砂地次之。裸地土壤水分入渗过程呈指数负相关,压砂地土壤水分入渗均呈幂函数负相关,土壤累积入渗量随着时间的推移呈幂函数正相关,相关系数介于0.976~0.996,Horton模型与Kostiakov模型均可描述压砂地土壤水分入渗规律,可以代表压砂地土壤水分入渗模型。根据灰关联度的大小,土壤水分入渗能力依次为:新砂地(1.000)中砂地(0.756)老砂地(0.729)裸地(0.622)。     

等高绿篱系统土壤水分入渗特性研究

以等高绿篱(新银合欢和黄荆)前淤积土与石坎梯田为研究对象.探讨等高绿篱系统与石坎梯田不同土层深度、不同距篱/坎的土壤水分人渗特性及其影响因素,并对其土壤水分入渗过程进行模型拟合.结果显示.同一土层,随距篱坎变长,各处理土壤入渗性能坎依次减弱,不同距篱绿篱处理土壤入渗性能存在较大差异,而不同距坎石坎梯田处理土壤人渗性能差异相对不明显,随土层加深,绿篱处理土壤入渗性能相应依次减弱,而石坎梯田处理土壤人渗性能急剧减弱;表层(0-0.15 m)土壤平均人渗性能,石坎梯田处理优于绿篱处理,对于二层(0.15-0.30 m)土壤平均人渗性能.绿篱处理转而优于石坎梯田处理,三层(0.30-0.45 m)土壤,各处理土壤入渗性能基本相当;黄荆处理土壤人渗性能存在明显的空间变化规律,主要通过水平和垂直两个方向来体现.其中水平方向,距篱远近间接反映了黄荆对土壤入渗性能的影响程度,距篱越近,影响越大;土壤容重、砂粘比与有机质对土壤入渗性能均有显著影响.而初始含水量仅对初始入渗率有显著影响,其中砂粘比对初始人渗率、前30 min入渗量影响最大,容重对稳定人渗率影响最大;Green-Ampt模型和Philip模型更适合本研究土壤水分入渗过程描述与模拟,且具有较高的准确性.     

土壤水分入渗模型的研究方法综述

在查阅大量文献资料的基础上,回顾、总结了国内外土壤水分入渗模型的研究进展,对入渗模型进行了比较分析。土壤水分入渗的研究一直是研究热点,但是在土壤水分下渗模型的改进和应用,研究如何将单点入渗模型扩展到较大区域等方面,还有大量问题有待深入研究。     

不同竹林地土壤水分入渗研究

通过对深圳茜坑水库水源保护区内4个主要竹林植被类型竹林试验小区土壤入渗性能的研究,揭示了不同竹林类型对土壤渗透性的影响.研究结果表明:不同竹林地土壤的初渗速率从小到大依次为毛竹试验区(1.42mm/min)、勃氏甜龙竹试验区(11.79 mm/min)、麻竹试验区(12.22 mm/min)和红竹试验区(18.04 mm/min).稳渗速率由小到大依次为毛竹试验区(0.14 mm/min)、勃氏甜龙竹试验区(1.78 mm/min)、麻竹试验区(2.54 mm/min)和红竹试验区(3.92 mm/min).毛竹林的土壤初渗率、稳渗率和平均入渗率均较低.土壤入渗性能与土壤孔隙度、土壤容重、土壤质地、土壤结构、土壤初始含水率、地表枯落物的厚度有关.相对于红竹林、麻竹林和勃氏甜龙竹林,毛竹林的土壤入渗率较低,不适宜作为水源涵养林的选择竹种.     

重庆四面山5种人工林土壤入渗特性对比

为揭示人工林在生长过程中对森林水文功能的影响,于2013年6—7月,利用双环入渗法对三峡库区重庆四面山5种人工林(杉木纯林、杉木+马尾松针叶混交林、木荷+杉木+马尾松针阔混交林、木荷+香樟+石栎+枫香阔叶混交林、木荷+石栎阔叶混交林)的土壤入渗特性进行研究,并与2008年相同实验方法所得数据进行对比。结果表明:1)4种混交林的土壤储水能力均大于杉木纯林,在5种林地土壤饱和储水量中,杉木纯林2013年比2008年减小11.76%,针叶混交林、针阔混交林、阔灌混交林、阔叶混交林2013年较2008年分别提高了19.24%、11.94%、17.98%和7.53%;2)人工林的生长可以增强林地的入渗能力,与2008年相比,2013年5种林地的土壤水分入渗初渗速率分别增加了52.8%、115.8%、51.1%、15.9%和49.9%,平均入渗速率也有增加;3)对5种林地的土壤水分入渗进行模拟,Horton模型比Kostiakov模型及Philip模型模拟效果更好。     

黄土区不同地类土壤水分入渗与模拟研究

以晋西黄土区为研究对象,研究黄土区土壤的水分入渗规律。为了更好地研究不同环境因子（尤其是立地、坡度、植被）对于土壤入渗性能的影响,在不同的土地利用条件下,对不同地貌部位进行了野外入渗实验。研究结果表明土壤渗透率随时间的变化规律是:在开始时渗透率最大,继之随时间而降低;林地累计入渗量明显高于其它用地。此外,林地的土壤入渗速率为最优,道路路面为最小。研究表明Philip方程能够很好地对当地土壤入渗进行模拟。     

重庆市四面山几种人工林地土壤水分特性研究

采用压力膜仪法测定了重庆市四面山5种人工林地(杉木人工纯林,杉木×马尾松人工混交林,木荷×香樟×思栎×枫香人工混交林,木荷×思栎人工混交林,杉木×马尾松×木荷人工混交林)的土壤水分特征曲线,并据此对这5种人工林地的土壤水分特性进行了分析。结果表明,采用Gardner于1970提出的经验方程θ=aS-b能够较好地模拟这5种人工林的土壤水分含量与土壤水吸力间的关系,且拟合后的决定系数均达到0.99;通过对拟合参数a值的比较得出,5种人工林地的持水能力的顺序为:木荷×杉木×马尾松人工林(a=0.328)>木荷×香樟×思栎×枫香人工林(a=0.248)>杉木人工林(a=0.225)>木荷×思栎人工林(a=0.218)>杉木×马尾松人工林(a=0.206);通过拟合方程计算得出5种人工林土壤有效水上限吸力值为0.03MPa比较合适,而根据比水容量的计算显示,吸力值为0.15MPa时,植物所能吸收到的土壤水量显著减少,故把此吸力值作为易有效水与难有效水的界限;通过比较ab值(即拟合参数a与b的乘积,土壤水吸力S=1.00×105 Pa时的比水容量)和易有效水含量两个指标得出,5种林地不同土层的供水性能变化规律性不明显,但5种人工林地整体的供水性能顺序为:木荷×香樟×思栎×枫香人工林(ab=0.065,易有效水11.704)>杉木人工林(ab=0.062,易有效水10.677)>木荷×思栎人工林(ab=0.058,易有效水10.485)>木荷×杉木×马尾松人工林(ab=0.058,易有效水10.003)>杉木×马尾松人工林(ab=0.056,易有效水9.980)。     

容重对不同有机质含量土壤水分入渗特性的影响

通过不同有机质含量的土壤入渗试验,分析有机质含量及容重对土壤水分入渗特性的影响.结果表明:容重对质地相同而有机质含量不同的土壤表现出不同的影响程度,对高有机质含量的土壤影响显著,有机质含量高的土壤在容重递增的过程中,土壤累积入渗量、湿润深度显著下降,稳定入渗率以乘幂形式迅速下降;有机质含量较低的土壤,容重增加对土壤入渗过程影响相对较小,容重增加时,其累积入渗量、入渗率、湿润深度也有不同程度的减小,但其减小的幅度范围较小,稳定入渗率呈平缓线性降低.采用Green-Ampt模型与Philip模型模拟不同容重及有机质含量的土壤饱和导水率结果与实测值吻合较好.     

贺兰山西麓绿洲土壤水分的入渗特性

[目的]研究贺兰山西麓腰坝绿洲土壤水分入渗特性,为当地合理利用水资源和农田灌溉提供理论依据。[方法]在当地选取21个试验点进行野外双环入渗试验,利用不同入渗公式对实测结果进行拟合,并通过多元分析及地统计学方法分析土壤水分入渗特性。[结果]Horton公式的拟合结果相关系数高达0.963,相对误差与均方根误差分别仅为4.09%与0.046 mm/min,拟合精度要优于Philip公式与Kostiakov公式,且模型参数具有较好的物理意义。土壤质地对入渗过程有显著性影响,土壤中含砂量越高,入渗速率越大,达到稳定所需时间越短,而土壤容重与初始含水率则分别对累积入渗量及初始入渗率有一定影响。稳定入渗率最大值约为最小值的12倍,变异系数高达0.677,且由东北向西南呈现递减的趋势。[结论]Horton公式适用于描述腰坝绿洲土壤水分入渗过程,土壤性质差异对入渗过程有较大影响,同时在空间上入渗率也存在较强变异性。     

负水头条件下的土壤水分垂直一维入渗特性研究

通过室内模拟试验研究了3种土壤在不同负水头条件下的土壤水分垂直一维入渗特性,并基于Brooks-Corey模型,结合非饱和土壤水动力学方程,推导分析了负水头条件下土壤水分垂直一维入渗时累积入渗量、入渗率、湿润锋以及入渗时间之间的理论关系,并利用入渗试验资料检验了这些变量关系。同时,验证了Philip入渗公式在负水头条件下的适用性。研究结果表明:这些理论关系可以很好地描述负水头条件下的土壤水分垂直一维入渗特性。     

重庆市四面山人工林土壤持水与入渗特性

通过土壤持水量和水分入渗速率的测定,对重庆市四面山4种人工林(杉木×马尾松针叶林、石栎×木荷×香樟×枫香阔叶林、石栎×木荷阔叶林、杉木×马尾松×木荷针阔林)土壤层的水文特征进行分析评价.结果表明,针阔混交林土壤饱和持水量最高,为314.98 mm;阔叶林其次,为301.26 mm与290.26 mm;针叶林最小,为237.94 mm.分别较荒地高44.93%,38.61%,33.72%和9.48%.石栎×木荷阔叶林土壤水分入渗速率最快,初渗速率为25.35 mm/min,稳渗速率为3.97 mm/min,平均入渗速率为5.48 m/min.灰关联评价结果显示,该区两种阔叶混交林均具调蓄涵养最大日降雨的能力,石栎×木荷×香樟×枫香阔叶林改良土壤持水性能效果显著,石栎×木荷阔叶林土壤水分入渗能力有明显提高.     

重庆四面山水源涵养林土壤抗冲性及影响因素

采用原状土冲刷水槽法对重庆四面山4种水源涵养林土壤的抗冲性进行试验研究,并探讨土壤抗冲性动态变化规律以及坡度、根系的影响。结果表明:楠竹林土壤抗冲性最大,其次为针阔混交林、针叶林,阔叶林最小,其抗冲刷系数分别为20.153、14.717、10.819和4.615 L.min/g;林地土壤抗冲性A0层强于A层,并随水流冲刷时间的延长呈指数函数增大;在研究范围内,25°是林地土壤抗冲性的转折坡度;<3 mm根系是四面山水源涵养林表层土壤根系的主要成分,林地A0层土壤抗冲性受<1 mm、1～3 mm、3～5 mm根系根量及死生物量的影响,A层主要受3～5 mm根系根量及其根长的影响。     

重庆四面山森林生态系统服务功能价值的初步评估

采用机会成本法、市场价格替代法等手段对重庆四面山地区典型亚热带常绿阔叶林生态系统 的涵养水源、保持土壤、净化空气、固定CO2、休闲游憩等生态系统功能进行了初步估 算.最后得出该地区森林生态系统的涵养水源价值为1.035亿元、保持土壤价值为0.279 7亿元、固定CO2价值为0.837 9亿元、净化空气价值为0.687 0亿元、休闲游憩价值为1.90 0 4亿元.该地区森林生态系统服务功能的总价值为4.74亿元 .     

入渗水量对重庆四面山草地优先流影响的定量评价

以重庆四面山草地为研究对象,通过野外染色示踪试验,借助图像处理技术、方差分析、相关性分析及变异性分析等方法,分析3种不同入渗水量(20,40,60mm,对应的样地编号分别为G20,G40,G60)对土壤优先流的影响并进行定量评价。结果表明:(1)染色面积比基本上随着土层深度的增加而减小,其中G20和G40的染色面积比分别从3cm和12cm处开始显著下降;(2)总染色面积比和优先流长度指数与入渗水量呈显著正相关(P0.01);(3)入渗水量的增加可以促进水分向更深层运动,最高可达60cm;(4)优先流区染色面积比和最大入渗深度的非均匀性随着入渗水量的增加而减小,其变异性系数的变化分别为1.88~0.47和0.52~0.07,但入渗水量对实际入渗深度的影响则更为复杂。     

重庆四面山林下典型植被对水分截留的影响

为探究西南地区林下植被与水分运移的定量关系,研究林下植被对水分截留的影响,在重庆四面山选取草珊瑚(Sarcandra glabra Nakai)、杜茎山(Maesa japonica Moritzi)、常山(Orixa japonica Thunb)3种典型常见灌木,采用人工模拟降雨方法分别研究了单株灌木、枯落物截留特征以及灌木和枯落物组合结构的截留特征。结果表明:(1)单株灌木、枯落物、灌木和枯落物组合结构对降雨的截留过程大致分为3个阶段,即快速截留阶段、饱和稳定阶段和降雨结束滞后冠滴雨阶段;(2)3种典型灌木草珊瑚、杜茎山、常山的截留量均随降雨强度的增大呈先增大后减小的规律;(3)枯落物最大截留量与降雨强度呈正相关关系,枯落物单位面积质量与枯落物平均最大、最小截留量间呈正相关关系;(4)与单株灌木和枯落物各自截留状况相比,灌木和枯落物组合结构最大截留量与降雨强度呈正相关关系,且快速截留阶段历时较长、最大截留量也较大。在雨强为35mm/h时,草珊瑚、杜茎山和其枯落物组合结构最大截留量大于灌木和枯落物各自最大截留量之和,常山和其枯落物组合结构最大截留量小于常山和其枯落物各自的最大截留量之和,在雨强为70,95mm/h时各组合结构最大截留量小于单株灌木和枯落物单独的最大截留量之和。林下灌木和枯落物在水分运移过程中均扮演了重要角色,其中枯落物对水分截留的贡献更大。因此,合理进行林下植被构建与配置能有效截留水分,对减少林地土壤侵蚀有一定的积极作用。     

重庆缙云山典型林分林地土壤入渗特性研究

通过对三峡库区重庆缙云山4种典型林分(针阔叶混交林,阔叶林,楠竹林和灌木林)林地土壤的入渗特性研究表明,4种典型林分林地土壤的快速度贮水量(即非毛管暂时滞留水)是农地的1.3~2倍,灌木林非毛管贮水量最大(171.27 mm)。4种典型林分林地土壤稳渗率的顺序为:灌木林(10.169 mm/m in)>楠竹林(0.927 mm/m in)>混交林(0.743 mm/m in)>阔叶林(0.551 mm/m in)>农地(0.253 mm/m in)。对于林地土壤,Ph ilip入渗公式比Horton公式拟合效果更好。而对于农地土壤,采用Horton公式模拟效果更好,相关系数均在0.94以上。运用入渗模型模拟要优于直接幂函数回归。     

重庆四面山植被类型对坡面产流的影响

 为研究长江三峡库区植被类型对坡面产流的影响,在重庆四面山布设针阔混交林、阔叶林、楠竹林、灌丛和农耕地5种不同植被类型的标准径流小区。对天然降雨过程和由降雨产生的地表径流进行观测。结果表明:不同植被类型林地地表径流量的平均值,从大到小依次为农地、灌丛、楠竹林、阔叶林和针阔混交林,分别是6·45、4·12、2·91、2·34和1·57mm。3种以乔木为主的林地地表径流量,均小于农地的地表径流量,不同乔木林地地表径流量差异不显著。不同植被类型林地地表径流量与降雨量存在显著的相关关系,与降雨强度也存在极显著的相关关系,并且都表现为多项式或幂函数关系。在同一降雨条件下,不同植被类型林地(包括农地),地表径流变化趋势存在一定差异,且均是农地地表径流量最大。     

不同土地利用类型土壤入渗性能及其影响因素研究

土壤入渗性能是土壤侵蚀研究的热点内容,其值受土壤理化性质的影响较大。为了准确测得紫色土区不同土地利用类型土壤入渗性能,采用一种新方法——点源入渗法对其进行测定,并对不同土地利用类型土壤入渗性能与其理化性质进行了相关性分析。结果表明:(1)不同土地利用类型土壤理化性质差异性较大,土壤初始含水率、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、0.25mm团聚体含量和有机质含量基本上是表层土大于下层土;(2)不同土地利用类型土壤入渗性能差异较大,初渗速率和平均入渗率大小基本表现为林地坡耕地草地,稳渗速率则为坡耕地林地草地,达到稳渗时间为坡耕地林地草地;(3)初渗速率与湿筛MWD值和结构破坏率呈显著正相关,与毛管孔隙度呈显著负相关;(4)稳渗速率与非毛管孔隙度呈显著正相关,与容重呈显著负相关;(5)平均入渗率与非毛管孔隙度和结构破坏率呈正相关,其相关系数较大,与土壤容重和毛管孔隙度呈负相关,其相关系数绝对值较大。本研究可为紫色土区土壤入渗的研究提供理论依据。