不同粘粒含量土壤水分入渗能力模拟试验研究

为研究土壤粘粒含量对土壤入渗能力的影响,通过向自然土壤中添加沙粒、人工粘土的方法配制不同粘粒含量土壤,用土柱积水入渗模拟了人工配制土壤中粘粒含量对其入渗能力的影响.结果表明:(1) 土壤粘粒含量对土壤入渗能力有较大影响,随粘粒含量增多,入渗能力递减:＜0.001 mm粘粒含量从6%增加至40.4%时,稳定入渗速率从0.0169 cm/min降低至0.0068 cm/min,90 min累积入渗量则从3.66 cm降低至2.02 cm;(2) 稳定入渗速率、90 min累积入渗量与粘粒及物理性粘粒含量分别呈幂函数负相关、指数负相关关系,但与粘粒含量相关性更为显著;(3) 通过对Green-Ampt模型、Philip模型及Kostiakov模型的参数拟合及累积入渗量计算,发现在本试验中Kostiakov模型拟合精度最高,Philip模型次之,Green-Ampt模型较差,说明Kostiakov模型对于均质土体是个比较实用的入渗模型.     

黄土丘陵区退耕草地土壤稳定入渗率生长季变化

运用双环法,探讨了黄土丘陵区退耕草地土壤稳定入渗率生长季的变化。结果表明:(1)赖草地土壤稳定入渗率在生长季内呈现出"W"型显著的季节变化趋势(P0.05),紫花苜蓿地土壤稳定入渗率则无显著的生长季变化(P0.05)。在草地生长季,赖草地土壤稳定入渗率值的变化范围为1.61~4.53 mm·min~(-1),平均值为2.89 mm·min~(-1)。赖草地土壤稳定入渗率最小值出现在抽穗期(1.61 mm·min~(-1)),最大值出现在种子成熟期(4.53 mm·min~(-1))。紫花苜蓿地土壤稳定入渗率值的变化范围为2.12~2.3 mm·min~(-1),平均值为2.23 mm·min~(-1)。紫花苜蓿地土壤稳定入渗率最小值出现在种子成熟初期,在旁枝形成期、开花期和种子成熟末期出现最大值2.3mm·min~(-1)。(2)赖草地与裸地的土壤稳定入渗率具有显著性差异(P0.05),紫花苜蓿地与裸地则无显著性差异(P0.05),赖草地的平均土壤稳定入渗率最大(2.89±1.03 mm·min~(-1)),其次是紫花苜蓿地(2.23±0.09 mm·min~(-1));(3)土壤容重、总孔隙度和毛管孔隙度等土壤属性生长季的变化是影响黄土丘陵区退耕草地土壤稳定入渗率生长季变化的主要因素;(4)利用土壤容重、总孔隙度和毛管孔隙度等参数可以很好地模拟黄土丘陵区退耕草地土壤稳定入渗率生长季的变化(R20.86,NSE0.86)。     

添加γ-聚谷氨酸条件下Philip模型与Green-Ampt入渗模型的对比分析

干旱加剧及土壤退化严重,使新型保水剂γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的应用在农田节水灌溉中开始暂露头角。基于室内垂直一维入渗试验,在分析了γ-PGA对土壤水分入渗能力的影响的同时还对Philip模型和Green-Ampt入渗模型进行对比分析。结果表明:与未施加聚谷氨酸的处理(对照组)相比,随着γ-PGA施量的增加,累积入渗量和入渗率均呈单调递减趋势;两个入渗模型的拟合结果显示:Philip公式中,吸渗率呈减小趋势,Green-Ampt公式中,饱和导水率、饱和导水率与土壤水吸力的乘积都呈减小趋势,但土壤水吸力无明显变化。Philip模型与Green-Ampt入渗模型的对比分析结果表明:利用模型参数互推关系计算的Philip模型计算参数与拟合参数的一致性较好,而Green-Ampt模型的计算参数与拟合参数的一致性较差;利用Philip模型计算参数计算的累积入渗量与实测累积入渗量之间的吻合程度高,均方根误差小于0.5,而利用Green-Ampt模型计算参数计算的累积入渗量与实测累积入渗量之间的吻合程度较差,均方根差均大于0.5。说明在添加保水剂的条件下采用Philip入渗模型确定入渗参数时较为精确。     

微咸水与生物炭协同作用对盐碱土入渗特征及水盐运移的影响

为研究添加生物炭条件下微咸水矿化度对盐碱土水盐运移的影响,采用一维垂直土柱入渗试验,研究了微咸水灌溉并施用生物炭对盐碱土水盐运移特征及其对Philip和一维代数入渗模型参数的影响,并对入渗模型的适用性进行了评价。本研究设置淡水对照CK(0 g·L^-1)及4种微咸水矿化度水平(2、3、4、5 g·L^-1)与施用玉米秸秆生物炭(5 t·hm^-2)组合试验方案。结果表明：使用微咸水灌溉或施用生物炭均会增加土壤水分入渗速率及土壤含水率,提高土壤保水能力,且微咸水和生物炭协同作用下效果更好。灌溉微咸水并施用生物炭降低了土壤含盐量,在0～30 cm深度内的平均含盐量比初始含盐量降低了34.75%～74.00%,具有良好的盐分淋洗效果。Philip入渗模型能够较好模拟微咸水和生物炭协同作用下的土壤水分入渗情况,灌溉微咸水或施用生物炭会使吸渗率S增加,且两者结合使用时S增幅更大;由代数模型计算而得的土壤各层理论含水率值与实测值之间的平均绝对误差与均方根误差均小于2.2%,表现出一维代数模型较好的适用性。综上所述,使用微咸水灌溉并配施生物...     

辽西北风沙地不同植物群落土壤入渗特性

采用野外双环入渗试验和室内土壤物理性质分析相结合的方法,研究辽西北风沙地不同植物群落(乔木林地、灌木林地、人工草地、荒草地)土壤入渗特征及影响因素。结果表明:不同植物群落的土壤初始入渗率、16min入渗率、稳定入渗率和累计入渗量等土壤入渗特征值均表现为荒草地人工草地灌木林地乔木林地;土壤入渗特征值与毛管孔隙度呈显著负相关,与饱和含水量、粉粒含量呈负相关,与土壤初始含水率、土壤容重、非毛管孔隙度、砂粒、粘粒含量呈正相关,但未达显著水平。不同植物群落下土壤入渗过程的拟合优度存在差异,Horton模型、G-P综合模型、Philip模型、Kastiakov模型的平均拟合优度依次为0.948、0.896、0.893、0.868,Horton模型相对误差为15.71%~68.61%,可作为辽西北风沙地不同植物群落土壤入渗过程的预测模型;主成分分析评价的土壤入渗能力排序为荒草地人工草地灌木林地乔木林地,初始入渗率、稳定入渗率、16 min入渗率和累积入渗量的主成分方差累积贡献率为99.628%,较好地表达了土壤入渗能力。     

Philip公式在三维入渗及参数测算中的应用

基于Philip公式,分析了Philip- Dunne入渗和单环入渗的三维动态过程,讨论了公式中的参数A与土壤饱和导水率ks的关系并据此建立了ks求算模型.结果表明:Philip公式在三维入渗的动态过程分析中仍然适用,其参数A与ks存在显著的幂级数关系,入渗实验方法及仪器规格会影响ks与A间的拟合关系及其精度；Phil...     

毛乌素沙地南缘沙区水分入渗特征及其影响因素

水分入渗是土壤水分循环的重要环节。为探明毛乌素沙地生物结皮覆盖沙区水分入渗特征及其影响因素,采用双环法测定不同类型地表(裸沙、浅灰色藻类结皮、黑褐色藻类结皮和藓类结皮,依次用BS、LC、DC和MC表示)水分入渗速率及其土壤理化性质。结果表明:1与BS相比,LC、DC和MC样地初始入渗率分别减少了37.7%、59.2%和73.6%,稳定前平均入渗率分别减少了37.5%、62.2%和81.3%,稳定入渗率分别减少了13.6%、67.4%和78.9%,累计入渗量分别减少了25.8%、61.3%和78.6%。2不同类型地表达到稳定入渗所需的时间在3~8 min;相关性分析结果显示,水分入渗速率与砂粒和土壤容重呈正相关关系,与粉粒、黏粒、结皮厚度、结皮抗剪强度、结皮层容重和有机碳含量呈负相关关系。3主成分分析结果表明,黏粒、结皮抗剪强度和土壤容重是影响该地区水分入渗速率的主要因子。因此,生物结皮在沙丘表面的形成和发育过程中,通过改变土壤的理化性质,减缓了该地区水分入渗速率,增加了降水的径流流失风险。     

鲁西北黄泛区农田土壤稳定入渗率空间变异性分析

以中科院禹城综合试验站102 m×52 m空间的农田表层土壤入渗试验为基础,通过对实测数据的统计得到该地块的表层土壤稳定入渗率fc具有较大的空间变异性,并服从对数正态分布.应用变差函数对fc的空间结构进行分析,发现fc的空间结构可用指数变差函数模型进行描述,拟合模型所得到的方差值与试验结果的统计值基本相近,其相关距离为23.98 m;最后利用了Kriging最优内插估值法,绘制了fc的空间等值分布图.     

微咸水矿化度对重度盐碱土壤入渗特征的影响

通过微咸水室内一维垂直入渗试验,分析了淡水以及4种不同矿化度(2,3,4,5 g·L~(-1))微咸水对重度盐碱土壤累积入渗量、湿润锋运移深度、土壤含水率、入渗历时、入渗速率的影响。结果表明:累积入渗量、湿润锋运移深度、土壤含水率随微咸水矿化度的增加呈现增大的趋势,但与淡水相比,2,3,4,5 g·L~(-1)微咸水的累积入渗量、湿润锋运移深度随入渗时间的变化差异较小;同一土层,土壤含水率大小比较:淡水5 g·L~(-1)3 g·L~(-1)2 g·L~(-1)4 g·L~(-1);在微咸水灌溉条件下,累积入渗量与湿润锋运移深度呈线性关系。采用Kostiakov模型,Philip模型和Green-Ampt模型模拟微咸水入渗过程,结果显示,Kostiakov模型可以更好地描述重度盐碱土入渗率与入渗时间的关系。     

微咸水钠吸附比对土壤理化性质和入渗特性的影响研究

目前微咸水的开发利用成为缓解淡水资源不足的一条重要途径,由于微咸水中含有各种盐分离子,会影响土壤的入渗特性,而且不同的钠吸附比对土壤的影响程度不同。为了分析钠吸附比对土壤入渗能力的影响,在河北省中科院南皮生态试验站进行了一维垂直积水入渗试验研究,在土壤初始含水率均为2.25%、入渗水的矿化度均为3 g/L时,分析不同钠吸附比的微咸水累积入渗量和湿润锋随时间的变化过程,发现二者具有相同的变化规律,用Philip模型进行分析,发现该模型对钠吸附比低于12.56(mmol/L)0.5的微咸水模拟结果较为精确。随着钠吸附比的变化,土壤剖面湿润区的水分运动接近活塞流;土壤含盐量主要受入渗水矿化度的影响,与钠吸附比关系不大。用钠吸附比较高的微咸水进行入渗,在土壤表层发生了Na 对Mg2 和Ca2 的置换作用,并导致表层土壤中钠离子的累积。