长期耕作对典型黑土水力性质的影响

为揭示长期耕作对黑土耕地水文退化的作用,以典型黑土区不同纬度带的未经机械耕作的林地与长期耕作的耕地土壤进行对比,研究沟垄耕作对土壤垂直和水平方向物理性质和水力性质的影响。结果表明：长期耕作使得总体物理与土壤水力性质严重退化,与林地土壤相比,耕地土壤质地未发生变化,有机质含量显著降低,容重从1.03（0.84~1.17）g·cm-3显著提高至1.31（1.20~1.46）g·cm-3,穿透阻力显著增加,持水供水与导水性显著降低,有效含水量从0.19（0.14~0.23）cm3·cm-3降至0.15（0.10~0.21）cm3·cm-3。物理质量指数S值从0.061（优）降至0.025（差）。长期沟垄耕作使得犁底层的饱和导水率（6.61 cm·d-1）仅为耕作层的1/10.。耕作导致耕作层垂直方向导水率（64.67 cm·d-1）低于水平方向（82.84 cm·d-1）。犁底层的穿透阻力（897.04 kPa）为耕作层的1.89倍,造成了耕作层与犁底层水力性质分层。长期耕作导致的耕地土壤水力性质分层和方向分异是促进耕地坡面径流“沟渠效应”而加速侵蚀退化的重要原因。     

近江平原区土壤水力参数及相关理化性质空间分布与影响因素

为研究土壤水力参数的空间分布特征,并揭示相关影响因素,以江汉平原典型近江农业区为研究单元,采集不同类型农用地的浅层(0～40 cm)原状和扰动土样,测定其水力参数和相关理化性质,揭示各水力参数及相关理化性质的空间分布特征,比较不同样地各参数和性质的差异,并分析相关影响因素。结果表明:研究区土壤各基本理化性质(土壤机械组成、有机质含量、容重、直径>0.1 mm和>0.3 mm大孔隙含量)和水力参数(饱和含水量(θ_s)、残余含水量(θ_r)、水分特征曲线拟合参数α和n、田间持水量(θ_f)、凋萎系数(θ_w)和最大有效水含量(θ_AW))均具有明显的空间异质性;近江区土壤机械组成、有机质含量、容重等部分理化性质与距江远近具有较强的空间相关性;直径>0.1 mm和>0.3 mm大孔隙含量,θ_s和θ_r,以及θ_f和θ_AW的空间分布特征相似。不同样地的有机质含量、容重和直径>0.3...     

采煤沉陷区包气带土壤水力参数测定及特征分析

为研究矿山采煤沉陷中的裂隙对包气带土壤水力参数影响,通过对淮南潘一煤矿沉陷区包气带土壤颗粒组成、水分特征曲线(SWCCs)和非饱和导水率曲线(UHCCs)测试分析,并与非沉陷区进行对比分析讨论。结果表明:处于稳沉阶段的沉陷区,其裂隙对包气带土壤水力参数产生影响表现为沉陷作用降低了包气带SWCCs斜率,且地表深部隐伏裂隙减小了SWCCs中的进气值,导致沉陷区包气带土壤释水能力增大;UHCCs测定分析表明,在相同基质势作用下,沉陷区土壤UHCCs明显低于对照组,由于沉陷产生的裂隙中的水最先被排空,形成不导水的空隙,导致非饱和导水率下降。研究结果为沉陷区水分运移试验研究提供一定理论与指导。     

沙地土壤有机质与土壤水动力学参数的关系

试验测定了不同有机质含量的沙地土壤饱和导水率、水分特征曲线及一些水分常数,研究分析了沙地土壤有机质含量与水动力学参数的关系以及有机质影响沙地土壤水分运动的机理。结果表明沙地土壤有机质含量与几个水分常数均呈极显著线性相关,土壤水吸力相同时有机质含量越高,土壤含水量也越大;土壤有机质含量和<0.01mm物理性粘粒与土壤饱和导水率呈极显著线性负相关,沙地土壤有机质是影响水分动力学参数最重要的因子之一。     

广西龙脊梯田区森林类型对土壤水力特性的影响

[目的] 研究不同森林类型土壤水力特性的变化特征,为区域生态景观建设与水源涵养功能提升提供科学依据。[方法] 以广西壮族自治区龙脊梯田区不同森林类型（竹林、杉木林、混交林）和梯田为研究对象,调查不同土层（10,20,40,60 cm）土壤物理特性,分析土壤水力性质差异及其影响因素。[结果] ①龙脊梯田土壤质地主要为粉砂质壤土;各层次土壤黏粒含量差异显著,而粉粒和砂粒含量差异不显著; ②杉木林和混交林各层次土壤容重差异性不显著,竹林与梯田下层土壤容重均显著大于上层;土壤毛管孔隙度、总孔隙度、田间持水量总体呈现：混交林>杉木林>竹林>梯田; ③竹林土壤渗透能力最强,杉木林和混交林次之,梯田最弱; ④相同土壤吸力下,混交林和杉木林土壤体积含水率大小相当,土壤持水能力均大于竹林和梯田。土壤容重、孔隙度（毛管孔隙度、总孔隙度）是土壤渗透性和持水性的主要影响因子,其中饱和导水率与土壤容重呈显著负相关,与孔隙度呈显著正相关;土壤水分特征曲线拟合参数θ_s与土壤容重、孔隙度（毛管孔隙度、总孔隙度）分别呈极显著负、正相关,α与土壤孔隙度呈显著正相关。[结论] 竹林土壤渗透性能最强,而土壤持水能力较弱,杉木林、混交林均具有较强的土壤持水能力,能发挥很好的水源涵养功能。     

横断山区森林土壤饱和导水率传递函数的评价与构建研究

利用国际上具有代表性的9种土壤饱和导水率(Ks)传递函数模型估算了横断山地区贡嘎山不同类型森林土壤的K_s，并与实测数据进行了比较，结果表明，现有模型在横断山地区的拟合结果与实测数据的偏差极大，其在研究区的适用性差。结合研究区土壤含石率偏高的特点，增加土壤石砾含量(粒径>2 mm)作为输入变量，同时选取土壤容重、有机质含量和颗粒分布3种土壤基本特性参数作为输入变量，构建了本区域K_s传递函数模型：K_s=9.48+12.32×BD+0.29×SOM–1.94×GF+2.89×silt–5.34×sand，结果显示，模型预测值与实测值相关系数为0.67，该模型可以作为横断山地区自然林地K_s传递函数使用，从而为山地森林水文过程和自然灾害预警研究提供实用的参数估算工具。     

黄土塬区10m深剖面土壤物理性质研究

土壤水分是影响黄土高原植被生长和生态环境建设的主要因素。已有对黄土高原土壤的持水性能、水分有效性能与移动性能、黄土高原环境的旱化与黄土中水分关系等方面的深入研究[1,2],也有小流域内土壤水分物理性状与地形和利用条件之间关系的具体分析[3,4]。但是这些工作所涉及的土壤剖面深度多为2 m或3 m,深层土壤水分物理参数研究还少有报道。而对于具有深厚土层的黄土塬区,高产农田与多年生林草地在土壤深层产生了不同程度的干燥化[5~7],土壤干燥化的深入探讨需要与剖面土壤物理性质相关联。为此,有必要对植物根系伸展范围以至更深层次的土壤质地、容重、水分特征曲线、饱和导水率、田间持水量以及萎蔫湿度等土壤物理性     

科尔沁沙丘-草甸相间地区表土饱和导水率的土壤传递函数研究

以科尔沁沙地典型坨-甸相间地区为研究区,野外布设240个采样点,对流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘、沙丘区杨树林、沙丘区耕地、低覆盖度草甸、高覆盖度草甸、草甸区耕地、撂荒地9种地貌类型下的表层土壤进行了采样,测定了其含水率、干容重、有机质、饱和导水率等理化特性,分析了不同地貌类型下表层土壤理化参数差异。选取Campbell、Cosby、Wosten等、Saxton等4种土壤饱和导水率传递函数,对该地区表土饱和导水率进行了预测。结果显示这几种土壤传递函数预测值与实测值偏差较大,相关系数均小于0.3,精度难以满足本地区应用。在此基础上,选取土壤容重、有机质含量、饱和含水率、平均粒径、粒径标准偏差5种土壤特性参数作为输入变量,采用主成分分析与非线性回归分析相结合的方法,重新建立了预测本地区表土饱和导水率的土壤传递函数,结果显示预测值与实测值相关系数为0.661,该传递函数可用于科尔沁沙地表层土壤饱和导水率的预测。     

晋陕蒙地区土壤质地重构对土壤水力性质的影响

[目的] 探究晋陕蒙地区土壤质地重构对土壤水力性质的影响,评价砒砂岩不同添加量对砂黄土的改良效果,为该区沙化土地修复工作提供理论依据。[方法] 将砒砂岩与砂黄土按照不同配比进行重构,研究其饱和导水率、土壤水分特征曲线、土壤有效持水量等指标。[结果] ①随着砒砂岩比例的增加(0%～100%),重构土中砂粒(0.05～2 mm)含量下降8.1%～33.5%,粉粒(0.002～0.05 mm)和黏粒(＜0.002 mm)含量分别增加5.2%～21.0%,2.9%～12.5%。当砒砂岩与砂黄土比例达到75∶25时,重构土壤质地由砂壤土转变为壤土;当砒砂岩与砂黄土按照25∶75比例混合时,该处理在10 ℃时的K_s为4.07×10^-6 m/s,与黄土高原地区典型的黄绵土田间自然状态下的K_s值相近; ②砒砂岩添加量对土壤水分特征曲线的影响主要在高吸力段,当砒砂岩与砂黄土的比例为25∶75时,土壤水分有效性相对较高; ③随着砒砂岩含量增加土壤保水性能呈现上升趋势,砒砂岩的添加比例越高,重构土壤饱和含水量(θ_s)和残余含水量(θ_r)越大。[结论] 砒砂岩与砂黄土按25∶75比例重构(土壤容重1.41 g/cm³)土壤有效持水量显著高于其他处理,是晋陕蒙地区土壤改良的有效方法。     

适量砒砂岩改良风沙土的吸水和保水特性

该文研究了不同砒砂岩改良风沙土模式下的土壤入渗特征、饱和导水率和水分特征曲线,分析了不同模型对砒砂岩改良风沙土水分特征曲线的适用性和不同改良模式的土壤水力学特征,以期为评价砒砂岩改良风沙土水力学特性以及筛选合理改良模式提供科学依据。结果表明:砒砂岩可以有效降低风沙土的入渗率和饱和导水率,增加风沙土的饱和含水量和滞留含水量,增强风沙土的持水能力。VGM(m,n)模型可以拟合砒砂岩改良风沙土土壤水分特征曲线。同一改良模式下,土壤的入渗率、饱和导水率和饱和含水量随容重增大呈减小趋势;容积含水量在低吸力段随容重增大逐渐减小,在中高吸力段逐渐增大。砒砂岩和风沙土以25∶75比例混合的复配模式,可以有效改良风沙土的吸水和保水特性,可在实践中推广。     

25年长期定位不同施肥措施对关中塿土水力学性质的影响

土壤水力学性质和功能的变化是评价长期施肥是否维持土壤可持续健康发展的重要方面。该研究通过采取"国家黄土肥力与肥料效益监测基地"的表层原状土壤,分析测定了撂荒(LH)、休闲(XX)、不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷钾肥(NPK)和有机肥与氮磷钾肥配施(MNPK)6个处理的土壤水分特征曲线、饱和导水率和紧实度等指标,评价了长期定位施肥对土壤基本物理性质和水力学性质的影响。结果表明:1)与CK、N和NPK处理相比,MNPK处理显著提高了土壤有机碳、饱和导水率和孔隙度,而降低了土壤容重和紧实度(P0.05)。2)不同施肥处理之间的土壤水分特征曲线表现出一定的差异,其土壤持水能力强弱为:XXN≈NPKCKMNPKLH;MNPK处理较CK、N和NPK处理持水能力分别提高2.57%、3.33%和7.34%;V-G模型拟合结果表明残余含水量(θ_r)、饱和含水量(θ_s)和进气值倒数(a)都存在一定程度的差异,θ_r在MNPK处理最大,XX最小;θ_s在N处理最大,MNPK次之,CK最小。进气值(1/a)在XX处理最大,LH最小。3)当量孔隙的分布主要在9μm大孔隙范围内,其次是0.2μm小孔隙范围,0.2～9μm之间的中孔隙分布较少。综上,MNPK有助于改善土壤结构,提高土壤持水性,降低土壤容重和紧实度,有助于作物生长和高产,是关中地区较为适宜的施肥措施。     

科尔沁沙地土壤水分特征曲线传递函数的构建与评估

为了快速准确的获取某一区域的水力性质,该文以科尔沁沙地典型沙丘-草甸相间地区为研究区,在对该区49个不同地貌类型采样点土壤水分特征曲线与土壤基本物理化学特性参数测试分析的基础上,采用函数参数非线性规划法构建了土壤干容重、粒径分布、有机质、pH值、电导率值等基本参数与水分特征曲线之间的传递函数,并进行了精度评估与分析。结果表明:1)研究区土壤水分特征曲线的坡度陡峭,不同地貌类型与土地利用方式下,土壤水分特征曲线有较大差异,相同负压下,土壤持水量按照流动沙丘-半固定沙丘-固定沙丘-农田-草甸的顺序递增;土壤的供水能力按照流动沙丘-半固定沙丘-固定沙丘-草甸-农田的顺序递减;2)利用土壤基本物化特性参数通过函数参数非线性规划法建立了研究区土壤水分特征曲线的传递函数,干容重和砂粒含量是预测土壤水分特征曲线模型参数的主要变量,增加土壤的理化指标可以提高预测精度,然而有机质含量、pH值、电导率值对本区土壤水分常数的影响并不大,对水分特征曲线模型3个参数的影响略微增加;3)通过对传递函数的检验与精度评估分析,各参数的平均误差均在0附近;饱和含水率、残余含水率的均方根误差分别为0.017、0.023;土壤水分常数的相关系数在0.95附近,饱和含水率、残余含水率的误差比的几何标准偏分别为1.04、1.27。表明所建土壤水分特征曲线传递函数的精度较高,可用于该区土壤水分特性研究。该研究可为该区水分、溶质运移、水-热-盐耦合运移模拟提供技术支持和理论保证。     

热融湖塘对青藏高原土壤饱和导水率的影响及因素分析

为研究多年冻土区热融湖塘对湖岸生态水文过程的影响,该文基于湖岸不同迹地植被发育、导水性及土壤理化性质的分析,并结合土壤转换函数(pedo-transfer functions,PTFs),对土壤导水性及其影响因素进行研究。结果表明:热融湖塘的形成使土壤环境发生了重要演变,其中湖岸死根区土壤饱和导水率相比于未影响区域(110.88 cm/d)增加了70.1%之多,而其在盐渍化区域相比于未影响区域减少了33.8%,同时土壤饱和导水率随着坡度的增加而增强;通过比较ROSETTA、CAMPBELL和VAUCLIN 3种土壤转换函数的预测能力,发现VAUCLIN模型更适合于模拟青藏高原高寒草甸土壤饱和导水率。热融湖塘影响迹地对土壤饱和导水率的变化,是植被盖度、有机质含量、颗粒组成等因素耦合影响作用的结果,运用土壤转换函数对其进行预测时,须综合考虑以上因子。对热融湖塘不同迹地土壤水力参数的研究可为区域土壤侵蚀,产流模式及水文过程的研究提供理论基础。     

基于支持向量机的土壤水力学参数预测

为了分析支持向量机在土壤水力学参数预测方面的效果,应用支持向量机构建用于预测土壤水力学参数的土壤传递函数,以土壤粒径分布、容重、有机质含量等土壤理化性质为输入项,分别预测土壤饱和导水率、饱和含水率、残余含水率,以及van Genuchten公式参数的对数形式。结果表明预测值和实测值不存在显著性差异,用支持向量机预测土壤水力学参数是可行的。不同输入项处理的预测分析表明,输入项为粒径分布、粒径分布和容重、粒径分布和有机质含量3种情况的预测效果差异不明显,而输入项为粒径分布、容重和有机质含量时预测效果优于前3种情况。支持向量机在预测土壤水力学参数方面的效果要优于多元线性逐步回归模型,而与BP神经网络模型相比不具有明显好的预测效果。     

Effect of zeolite and saline water application on saturated hydraulic conductivity and infiltration in different soil textures

The effects of zeolite application (0, 4, 8 and16 g kg^?1) and saline water (0.5, 1.5, 3.0 and 5.0 dS m^?1) on saturated hydraulic conductivity (K _s) and sorptivity (S) in different soils were evaluated under laboratory conditions. Results showed that K _s was increased at salinity levels of 0.5‐1.5 dS m^?1 in clay loam and loam with 8 and 4 g zeolite kg^?1 soil, respectively, and at salinity levels of 3.0–5.0 dS m^?1 with 16 g zeolite kg^?1 soil. K _s was decreased by using low and high salinity levels in sandy loam with application of 8 and 16 g zeolite kg^?1, respectively. In clay loam, salinity levels of 0.5–3.0 dS m^?1 with application of 16 g kg^?1 zeolite and 5.0 dS m^?1 with application of 8 g zeolite kg^?1 soil resulted in the lowest values of S. In loam, all salinity levels with application of 16 g zeolite kg^?1 soil increased S compared with other zeolite application rates. In sandy loam, only a salinity level of 0.5 dS m^?1 with application of 4 g zeolite kg^?1 soil increased S. Other zeolite applications decreased S, whereas increasing the zeolite application to 16 g kg^?1 soil resulted in the lowest value of S.     

生物炭对粉黏壤土水力参数及胀缩性的影响

该文选取2种粒径（细炭0.013～0.048 mm、粗炭0.3～0.7 mm）的生物炭,以2种质量百分比（3%、6%）施入一种粉黏壤土,通过测定不同粒径生物炭及施加比例下土壤的水分特征曲线、饱和水力传导度、收缩性及饱和膨胀率,研究生物炭对粉黏壤土水力参数及胀缩性的影响。结果表明,2种粒径及添加比例的生物炭均降低了粉黏壤土的持水能力。但4种添加生物炭处理相互之间持水能力差异不显著。生物炭可降低粉黏壤土中极微孔隙和中大孔隙的比例,提高微孔隙和小孔隙所占的比例。生物炭的添加降低了该粉黏壤土的饱和含水率和凋萎系数。细炭对粉黏壤土的田间持水率没有显著影响,粗炭降低了粉黏壤土的田间持水率。两种粒径的生物炭均可提高粉黏壤土的有效含水率,并降低离心失水过程中土壤的收缩,在这2方面细炭的影响效果比粗炭显著;细炭的添加对粉黏壤土饱和膨胀率没有显著影响,粗炭则降低了粉黏壤土的饱和膨胀率。2种粒径生物炭的添加均降低了该粉黏壤土的饱和水力传导度。3%和6%的添加比例在大部分研究指标中未表现出明显差异。该研究可为生物炭在土壤环境修复应用方面提供一定的理论指导。     

亚热带土壤导水特征对钠盐溶液浓度的响应

再生水中高浓度钠盐溶液入渗对土壤水力特性的影响是长期低质水灌溉引起土壤生态环境退化的关键问题之一。该文采用定水头渗透法、一维水平土柱吸渗法测定不同浓度钠盐溶液条件下亚热带地区黏性潮土、沙性潮土、红壤、水稻土、紫色土共5种土壤的水动力学参数,分析了土壤理化性质和钠盐溶液浓度对土壤导水特征的影响及其作用机制。结果表明:土壤粉粒、交换性钙及交换性镁含量具有促进土壤水分运动的作用,而土壤黏粒、交换性铁及交换性铝含量则表现出抑制作用。与蒸馏水处理相比较,钠盐加快了土壤水分黏性潮土、沙性潮土及水稻土中的土壤水分运动速率,分别可最高提升其土壤水分扩散率为22.0%、37.3%、39.7%;钠盐减缓了红壤和紫色土的水分扩散速率,溶液钠盐浓度越高,其抑制作用越明显。土壤饱和导水率随溶液盐浓度升高呈先降后升的趋势,1~10 g/L钠盐浓度范围内土壤饱和导水率与钠盐浓度具有良好的抛物线关系(R^2>0.807),各土壤导水率最小极值点的钠盐浓度在5 g/L左右。因此,再生水灌溉利用时其盐浓度适度控制低于其极值点浓度。     

应用土壤质地预测干旱区葡萄园土壤饱和导水率空间分布

田间表层土壤饱和导水率的空间变异性是影响灌溉水分入渗和土壤水分再分布的主要因素之一,研究土壤饱和导水率的空间变化规律,有助于定量估计土壤水分的空间分布和设计农田的精准灌溉管理制度。为了探究应用其他土壤性质如质地、容重、有机质预测土壤饱和导水率空间分布的可行性,试验在7.6 hm2的葡萄园内,采用均匀网格25 m×25 m与随机取样相结合的方式,测定了表层(0～10 cm)土壤饱和导水率、粘粒、粉粒、砂粒、容重和有机质含量,借助经典统计学和地统计学,分析了表层土壤饱和导水率的空间分布规律、与土壤属性的空间相关性,并对普通克里格法、回归法和回归克里格法预测土壤饱和导水率空间分布的结果进行了对比。结果表明:1)土壤饱和导水率具有较强的变异性,平均值为1.64 cm/d,变异系数为1.17;2)表层土壤饱和导水率60%的空间变化是由随机性或小于取样尺度的空间变异造成;3)土壤饱和导水率与粘粒、粉粒、砂粒和有机质含量具有一定空间相关性,而与土壤容重几乎没有空间相关性;4)在中值区以土壤属性辅助的回归克里格法对土壤饱和导水率的预测精度较好,在低值和高值区其与普通克里格法表现类似。研究结果将为更好地描述土壤饱和导水率空间变异结构及更准确地预测其空间分布提供参考。