容重对土壤水分蓄持能力影响模拟试验研究

通过人工改变土壤颗粒级配,并设置不同容重水平,测定土壤水分特征参数,研究了容重对土壤水分蓄持能力的定量影响。结果表明:(1)容重对土壤水分特征曲线、比水容量有较大影响,试验土壤各吸力段水分蓄持能力均随容重增大递减,比水容量也随容重增大递减。(2)容重对试验土壤饱和含水量、田间持水量、凋萎系数有较大影响,此3个水分参数均随容重增大递减。饱和含水量与容重呈幂函数负相关关系,田间持水量及凋萎系数均与容重呈指数负相关关系。(3)容重对试验土壤有效水、易效水、迟效水含量有较大影响,此3水分参数均随容重增大递减,分别与容重呈指数、幂函数、对数负相关关系。     

黏粒质量分数对土壤水分蓄持能力影响的模拟试验

通过人工配制不同质地土壤,测定土壤水分特征参数,研究土壤中黏粒质量分数对其水分蓄持能力的定量影响。结果表明：1）黏粒质量分数对土壤水分蓄持能力有较大影响,土壤持水能力随黏粒质量分数增加而递增。2个水分特征曲线模型——Gardner模型及van Genuchten模型中,表征土壤持水能力的参数均随黏粒质量分数增加而增大。2）黏粒质量分数对土壤比水容量有较大影响,试验土壤在任一水吸力水平下的比水容量值均随其黏粒质量分数增大而增大。3）试验土壤饱和含水量、田间持水量分别与黏粒质量分数呈指数、对数正相关,凋萎系数与黏粒质量分数呈指数正相关。4）试验土壤有效水、迟效水含量随黏粒质量分数增加呈先升高后降低趋势,二者与黏粒质量分数均呈抛物线关系,最高点分别出现在黏粒质量分数为35.9%和35.8%处,易效水含量与黏粒质量分数相关性不显著。研究结果可为黄土区土壤水分蓄持机制进一步研究提供一定理论依据。     

微塑料对土壤持水性能的影响

为探究微塑料对土壤持水性能的影响,选用粒径为1 mm和25 μm的聚乙烯微塑料（PE—MPs）颗粒进行土培处理后,采用高速离心机法测得不同处理下的土壤水分特征曲线,并使用Gardner模型进行拟合分析。结果表明：（1）土壤中累积少量的PE—MPs （0~5.00 g/kg）能增强土壤持水性,但当累积量超过一定阈值（5.00~50.00 g/kg）会导致土壤持水能力显著降低。（2）1 mm大粒径PE—MPs大量积累对土壤持水性的降低效应更显著;25 μm小粒径PE—MPs少量积累对土壤持水性的提升效应更显著。（3）1 mm大粒径PE—MPs进入土壤后主要影响大孔隙与有效孔隙,对土壤有效含水率的影响较大;25 μm小粒径PE—MPs进入土壤后主要影响微小孔隙,对萎焉系数影响较大。该研究可为高农膜残留地区水分迁移模拟和农业生态风险评价提供理论依据。     

海涂土壤高光谱特性及其砂粒含量预测研究

土壤光谱反射特性作为土壤基本性质之一,和土壤理化性质有密切的关系,这种关系是土壤遥感技术的物理基础,为研究土壤本身的属性提供了一个新的途径和指标[1]。近年来发展和兴起的高光谱遥感,成为探测土壤性质细微差异及其相关土壤理化参量预测的新技术和新手段,并在其他研究领域得以广泛地应用[2]。国外较早就开展了高光谱基础研究和应用研究,在土壤高光谱研究方面,早在20世纪80年代初,Stone和Baumgardner[3]就在实验室用光谱仪测定了0.52μm到2.32μm波段范围内485个土样的反射光谱,并将这些光谱归纳和描述为5类土壤反射光谱曲线。进入20世纪90年代后,随着更为先进的高光谱仪的不断出现     

土壤表面活性剂对土壤水分特性影响的研究

试验评估4种土壤表面活性剂Wet-Sol#233(Ⅰ)、WaterMaxx(Ⅱ)、Ad-Sorb(Ⅲ)和Fornula One(Ⅳ)对粉砂土和沙土水分特性的影响。在α=0.05水平下,表面活性剂处理和对照的渗透率、保水能力没有显著差异,仅在沙土样品中,处理问不饱和水力传导系数(P=0.009)和毛管上升(p=0.048)表现出显著差异。Ⅳ的不饱和水力传导系数显著高于Ⅱ和Ⅰ,和对照差异不显著,Ⅰ最低。毛管上升试验中,Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ样品的上升高度显著低于对照。通过土壤物理水分特性的数据统计,单一地使用阴离子型、非离子型、嵌段聚合物等4种土壤表面活性剂没有提高试验中亲水土壤的水分渗透分配和保水功能。     

表征土壤水分持留曲线的几种模型的适应性研究

土壤水分持留曲线指的是土壤体积水分含量与压力水头之间的关系,在研究土壤水分流动和溶质运移中有着非常重要的作用。由于它们之间的关系复杂,难以从理论上推导出确切的关系式;但通过大量的试验研究,人们已提出了许多经验公式来描述它,其中比较常用的有:Brooks-Corey（1964）模型,Gardner（1970）模型,van Genuchten（1980）模型和 Gardner-Russo（1988）模型等。在这些模型中都含有许多待求的参数。本文借助于最小二乘法,形成了确定这四个模型中的参数所对应的非线性方程组,并用Picard迭代求解它们。最后,用数值例子说明了这四种模型对不同类型土壤的适应性。     

石油烃污染对土壤持水特征及水分有效性的影响

石油烃污染土壤已经成为我国一个严重的环境问题,污染后的土壤理化性质发生改变,直接影响土壤的持水特性及水分有效性,确定石油烃污染对土壤持水特征和水分有效性的影响及其程度可为揭示石油烃污染对土壤性质的影响提供新的科学认识。通过人工配置柴油和原油不同污染浓度污染的黄绵土,利用离心机法测定土壤水分特征曲线,分析了土壤的持水特征与水分有效性。结果表明:(1)不同浓度柴油与原油污染土壤后,水分特征曲线均位于未污染土壤的下部,其中原油污染的影响更甚。(2)水分特征曲线van Genuchten模型参数θ_s、θ_r随着污染浓度的增加呈现指数衰减,参数α值呈幂函数减小、n值出现随污染浓度对数增加的特点。(3)土壤的饱和含水量、田间持水量以及凋萎含水量均随柴油、原油污染浓度的增加出现下降趋势,表观土壤有效含水量随污染浓度表现出先降后升的U字形的变化模式。无论原油还是柴油污染土壤,均会影响土壤的持水特征和水分有效性,影响的大小与石油烃的类型和浓度密切相关。     

祁连山区土壤砂粒含量剖面分布模式及其影响因素

祁连山区是西北黑河流域的水源,理解祁连山区土壤颗粒组成的剖面分布模式及其与环境要素之间的关系,有助于进一步定量理解土壤中水、肥、气、热的运移和开展颗粒组成/质地的三维制图。以2012—2013年获取的深度≥1 m的69个代表性土壤剖面为对象,分析了含量变异最大的砂粒的剖面分布模式及其与海拔、坡度、坡向、年均降水、平面曲率、剖面曲率、地形湿度指数、NDVI、土地利用、成土母质等环境变量之间的关系。结果表明:祁连山区砂粒含量的剖面分布模式可分为均一型、递增型、递减型、先增后减型、先减后增型和不规则型六类,但其很难用单一的环境变量来定量预测,其根源在于祁连山区成土母质复杂多样,加上复杂的地貌地形、土地利用等导致母质易发生运移而产生不连续性;对应复杂山区的土壤颗粒剖面分布模式的定量预测,还需从复合环境变量的角度进行深入的探索研究。     

不同水分条件下保水剂对土壤持水与供水能力的影响

为探明水分条件对保水剂作用效果的影响,采用盆栽实验,测定冬小麦生长结束后不同水分条件下保水剂不同用量（T1：0、T2：27 mg/kg、T3：54 mg/kg、T4：81 mg/kg）处理的土壤持水、供水及导水性能等。结果表明：保水剂的施用均提高了土壤持水、供水、导水能力及土壤有效水含量。轻度胁迫条件下,以T3处理的持水能力、有效水含量及导水能力最强,而供水能力以T4处理为佳;充分供水条件下,随保水剂用量的增加,土壤持水能力、供水能力、有效水含量及导水能力均提高,但T3和T4处理间差异不显著。与轻度胁迫相比,充分供水条件下各处理的持水能力、供水能力及导水能力均较高,而有效水含量以轻度胁迫条件下的T3处理较高,较对照增加18.6%。从经济的角度考虑,2水分条件下以T3处理（54 mg/kg）效果为佳。     

刚察县不同植被类型的土壤水分特征研究

通过对土壤的物理性质和水分特征曲线的测定,分析了刚察县4种植被类型土壤的持水性能和供水性能。结果表明,不同植被类型土壤水分特征曲线与Van Genuchten模型非常符合,R2值都高达0.99以上,说明用Van Genuchten模型描述不同类型土壤水分数量和能量之间的关系是比较准确的。不同植被类型土壤的物理性黏粒含量为:油菜地>高草地>草灌地,土壤容重为:高草地>草灌地>油菜地,而总孔隙度为:油菜地>草灌地>高草地,表明油菜地土壤水分物理性质明显优于草灌地和高草地。土壤持水能力随着土壤吸力的增加而呈现先急剧递减后变化平缓的趋势,不同植被类型土壤持水能力为:高草地>草灌地>油菜地。通过改善土壤结构,增加土壤密度和降低土壤总孔隙度等改善土壤物理性质的措施能对其持水性能产生积极作用。土壤供水能力随着土壤吸力的增加而递减,低吸力段高草地和稠密草灌地的土壤供水性能均优于油菜地和稀疏草灌地,而高吸力段油菜地和稠密草灌地的土壤供水性能优于高草地和稀疏草灌地,表明高草地和稀疏草灌地植被极易受到干旱的威胁。     

土壤特性对保水剂持水性能的影响

为研究土壤特性对保水剂持水性能的影响,测试了4种保水剂分别与砂壤土、壤砂土、砂粘壤土1和砂粘壤土2共4种土壤混合后的保水率,混合时土壤为风干土,保水剂与土壤混合的质量百分比为0.5%。结果表明:与单纯保水剂或者保水剂与砂子混合相比,保水剂与土壤混合后可明显降低保水剂的释水速度,提高保水剂的持水能力。土壤特性对保水剂释水速度有明显影响,土壤粘粒含量高,保水剂的释水速度慢,反之,则快。土壤粘粒含量高,土壤含水量高,保水剂表面水势梯度变低,使释水速度变慢;粘粒含量低,水势梯度变大,保水剂释水速率加快。经过7 h的恒温蒸发后,4种保水剂在粘粒含量较高的砂粘壤土(粘粒含量25%)中的保水率比在粘粒含量低的壤砂土(12.5%)中的保水率高43.7%~71.3%,且具有明显的差异。     

施用保水剂对旱地赤红壤持水能力及氮肥淋失的影响

为探明保水剂在旱地赤红壤对水分和氮素养分的保持效果,用土柱开展旱地赤红壤施用保水剂试验。结果表明,保水剂具有明显的保水保肥效果。添加土重1‰的保水剂,土壤吸持的水量增加18%～50%。保水剂的吸水能力在土壤水分处于饱和状态时为64～71g/g,在田间持水量状态时为112～115g/g,当土壤水分处于较低的供给水平时,保水剂的保水效果更明显。相比保水剂在不受土壤颗粒约束(无空间限制)的条件下,对0.01%～0.1%NaCl溶液及去离子水235～539g/g吸水能力的表现,表明土壤固相的限制和土壤盐分或电解质的影响,妨碍了保水剂吸水能力的发挥。保水剂的保肥效果也值得关注,在10mm/d的灌水强度下经过35d淋溶,施用保水剂的处理0-30cm土层的氮肥淋失率从26.2%降至17.1%,氮肥淋失减少了34.7%。     

砒砂岩区不同侵蚀程度表土多重分形特征与持水特性关系

以砒砂岩区鲍家沟流域不同侵蚀程度的表层土壤(0～20 cm)为研究对象,运用多重分形和典型相关分析相结合的方法,研究土壤粒径分布特性与土壤持水能力的相互关系.结果表明:①砒砂岩区不同侵蚀程度土壤粒径分布介于2.13～2390 μm,砂粒含量远高于粉粒和黏粒,随着侵蚀程度的加剧,土壤砂粒含量增加;②广义维数谱D(q)呈"...     

不同植被恢复模式对退化花岗岩红壤渗透性和持水量的影响

[目的] 研究不同植被恢复模式对退化花岗岩红壤渗透性和持水量的影响,为该区水土保持和红壤退化地的精准恢复提供理论依据。 [方法] 采用野外调查、室内分析和环刀法,以严重退化花岗岩红壤和自然林为对照,对不同植被恢复模式下退化花岗岩红壤的土壤渗透性和持水量进行研究。 [结果] 不同植被恢复模式和对照样地的土壤渗透性均随土层深度的增加而降低,土壤入渗特征值均表现为：初始入渗率＞平均渗透率＞稳定入渗率;不同植被恢复模式与对照样地比校,土壤渗透性指标和前30 min土壤渗透总量数值顺序为：自然林＞乔灌草＞条沟草灌＞封禁＞低效林改造＞全坡面播草＞严重退化地;0—40 cm土壤持水量的顺序为：自然林＞乔灌草模式＞条沟草灌＞封禁＞低效林改造＞全坡面播草＞严重退化地。0—5 cm土壤渗透性指标和土壤理化指标的冗余分析表明,土壤有机碳、全氮、全磷、速效磷、全钾、速效钾、pH值、粉粒含量是改善土壤渗透性的因子,而土壤硬度、土壤容重、黏粒和砂砾含量是制约土壤渗透性的因子。 [结论] 5种植被恢复模式中乔灌草植被恢复模式是改善土壤渗透性和持水量的最佳模式。     

不同水肥管理对苕子－玉米轮作农田土壤水稳性团聚体和持水能力的影响

  目的  为了探讨苕子-玉米轮作模式下不同水肥管理对苕子养分累积量及玉米季土壤含水量、水分特征曲线、水稳性团聚体组成、有机质、玉米籽粒产量的影响。  方法  于2017年在云南省农业科学院嵩明县试验基地布置苕子-玉米轮作大田试验。将玉米季部分肥料前移至绿肥季、在绿肥季设置灌溉处理作为调控措施,设10个处理。于苕子盛花期采样测定苕子养分累积量,于玉米生长时期实时监测土壤温度和含水量,于玉米收获期采样测定各处理的玉米产量、土壤有机质、水分特征曲线和团聚体组分等指标。  结果  绿肥季施氮磷肥和灌溉处理玉米籽粒产量最高。整个玉米季,冬闲处理土壤含水量总体最低,绿肥季施氮磷肥处理土壤含水量总体较高。冬闲处理土壤饱和含水量最低,各种绿肥季施肥处理土壤饱和含水量和田间持水量较对照处理均有提高。绿肥季灌溉和施肥措施不同程度的增加了土壤 > 2 mm团聚体含量,减少了0.25 ~ 2 mm和 < 0.053 mm团聚体含量。绿肥季不施肥,进行灌溉处理的 > 0.25 mm水稳性团聚体含量（WSAC_0.25）、几何平均直径（GMD）和团聚体系数（K_CTP）较对照处理分别降低了9.10%、17.52%和33.25%,其中WSAC_0.25降幅显著。  结论  玉米季肥料前移至绿肥季不仅不影响玉米籽粒产量,绿肥季进行施肥灌溉还可有效增加后茬玉米籽粒产量。种植绿肥可以提升土壤持水能力,绿肥季施肥或灌溉处理可在土壤低吸力范围内进一步优化土壤持水性能。绿肥季施肥处理可通过较大幅度增加土壤中 > 2 mm团聚体含量来提高水稳性团聚体的稳定性,而绿肥季不施肥,进行灌溉处理则是通过更大幅度减少0.25 ~ 2 mm团聚体含量来降低水稳性团聚体的稳定性。     

不同有机材料覆盖对土壤保水效果的影响

[目的]研究不同有机材料覆盖对土壤水分蒸发量、土壤含水量的影响,并筛选出保水效果最佳的材料。[方法]以木片、树皮及经过堆腐的园林废弃物为研究对象,进行模拟蒸发及桶装控制试验。[结果]不同粒径的园林废弃物覆盖均能降低土壤水分日蒸发量,日蒸发量从大到小依次为CK,3～5 cm粒径(M_3)、0～1 cm粒径(M_1)、1～3 cm粒径(M_2)。在连续蒸发14 d后,M_2,M_1,M_3和CK的土壤水分累积蒸发量分别为193.0,269.5,304.0和1 037.0 g,与CK相比,分别减少了81.4%,74.0%,70.7%;不同有机材料覆盖均能提高土壤含水量。除了雨季之外,不同土层土壤含水量从高到低依次表现为:木片覆盖(M_4)树皮覆盖(M_5)1～3 cm粒径园林废弃物覆盖(M_2)CK。土壤含水量的年变化整体呈现出双峰趋势,一年中4—5月含水量较低,6—8月含水量较高,不同土层土壤含水量的年变化趋势基本一致。M_4,M_5,M_2和CK的0—40 cm土层土壤年平均含水量分别为32.9%,30.3%,27.4%,26.8%。[结论]木片为保水效果最好的有机材料,其次是树皮和园林废弃物。     

贵州中部喀斯特地区黄壤持水性能的研究

在贵州中部采取0～1000cm土层的黄壤样品，分析了土壤基本理化性质，测定了土壤水分特征曲线，采用数理统计方法对数据进行了整理与分析。贵州中部低山丘陵区黄壤粘粒含量高。〈0．01mm颗粒含量806．23～686.2g／kg，〈0．001mm粒径颗粒含量651．05～263．57g／kg，粘粒含量高．犁底层透水性差，不利于降雨入渗。黄壤的持水量高，有效水的范围极窄10～100cm土层总库容5515．3m^3／hm^2。贮水库容4094．1m^3／hm^2，有效水库容仅9．69％，其比例较广州赤红壤、华北潮土和东北黑土低35．65，43．17和41．19个百分点；黄壤的通透库容小，不利于水分的上、下运行。     

砂土和黏土的颗粒差异对土壤斥水性的影响

斥水性土壤广泛存在于自然界中,并且对土壤环境和作物生长等有重要影响。建立理想化的土壤颗粒模型对砂土和黏土的斥水特性进行计算分析。结果表明:当接触角很小时,砂土中不存在斥水现象。随着接触角的增大,砂土斥水性与含水率密切相关,砂土的密实度对其斥水性也有重要影响,当砂土比较密实时,土壤的"亲水"与"斥水"特性对含水率特别敏感,随着含水率的变化,砂土可能由亲水性较好的土壤转变为斥水性土壤;当砂土比较松散时,土壤颗粒的斥水性对含水率并不敏感。当黏土接触角略小于90°且湿润半径b也较小时,黏土也存在斥水现象。如果黏土颗粒的接触角较小或接触角小于90°且湿润半径b较大,黏土总是亲水的。黏土含水率较大时,斥水特性由土壤颗粒的接触角决定。     

春玉米不同水分处理的田间表现及水分—产量关系—模拟土柱试验

该以不同水分处理玉米模拟土柱试验结果为根据，既定性又定量地阐述了叶面积、株高、体积及密度与土壤湿度的关系及各自的时间动态；相对生物产量、相对经济产量与无量纲土壤湿度的关系；经济产量、水分生产效率与耗水量的关系。     

生物炭对宁南山区土壤持水性能影响的定位研究

为确定生物炭作为土壤改良剂对半干旱地区土壤持水性能的影响,以中国科学院固原生态试验站为研究基地,通过添加不同种类(锯末、槐树皮)、不同比例(1％,3％,5％,以干土质量计)生物炭的小区定位试验,研究生物炭添加6个月后表层土壤容重、田间持水量及持水性能的变化.结果表明:施入生物炭可以有效地改善土壤容重,提高土壤田间持水量和土壤的导水性能.其中槐树皮生物炭的作用效果优于锯末生物炭,且土壤的持水性能与生物炭掺量呈正相关关系.