砂粒含量对土壤水分蓄持能力影响模拟试验研究

通过人工配制不同质地土壤,测定土壤水分特征曲线,研究了土壤中砂粒含量对其水分蓄持能力的定量影响.结果表明:(1)砂粒含量对土壤水分蓄持能力有较大影响.土壤持水能力随砂粒含量增加递减,表征土壤持水能力的水分特征曲线Gardner模型参数及表征土壤饱和含水量的Van Genuchten模型参数均随砂粒含量增加逐渐减小.(2)砂粒含量对土壤比水容量有较大影响,试验土壤在任一吸力水平下的比水容量值均随其砂粒含量增加递减.(3)试验土壤饱和含水量与砂粒含量呈线性关系,田间持水量、凋菱系数与砂粒含量都呈开口向下抛物线右半段的关系.(4)试验土壤有效水、迟效水含量随砂粒含量增加递减,二者与砂粒含量均呈开口向下抛物线右半段的关系.易效水含量与砂粒含量呈开口向上抛物线关系.     

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。     

黄土丘陵区人工油松林地土壤大孔隙定量研究

根据水分穿透曲线和Poiseulle方程原理,定量研究了黄土丘陵区人工油松林地原状土大孔隙的半径范围、个数及分布情况。黄土丘陵区人工油松林地田间持水量至饱和含水量之间的大孔隙半径为0.2~3mm,孔径>1mm的特大孔隙仅占大孔隙总数的2.2%,表现出特大孔隙较少、小孔隙较多的特点。土壤剖面上部的大孔隙加权平均半径较大,随土层深度的增加,大孔隙半径逐渐减小。大孔隙所占过水断面面积在1.27%~18.13%之间,大部分样品大孔隙所占过水断面面积<5%。坡位、坡度、坡形、坡向对大孔隙形成起着重要作用。大孔隙虽然占土壤体积的很小一部分,但其平均半径与水流通量和饱和导水率之间有显著幂函数关系,分别决定了水流通量的77%和饱和导水率的75%变异。植物强化土壤渗透能力的主要原因之一是根层土壤大孔隙的优势流效应。     

生物质炭和猪场沼液对潮土水力特征参数的影响

以黄淮海平原高产农田4年的定位试验为基础,研究施用生物质炭和猪场沼液对潮土水力特征参数及持水特性的影响。结果表明:生物炭和猪场沼液处理在不同程度上改善土壤容重和总孔隙度状况,提高土壤的持水性能,二者田间持水量分别比对照提高15.34%和13.83%,有效水含量分别提高16.20%和25.87%。对于土壤pH和饱和导水率的影响,二者表现不一,生物质炭处理使土壤pH略有升高,饱和导水率下降;沼液处理使pH下降,使饱和导水率增加。     

不同形成时间鼢鼠鼠丘土壤水力学性质的对比

为探寻高原鼢鼠活动对若尔盖草原土壤持水性能的影响,通过田间原位张力入渗和室内沙箱+压力膜仪试验,探索不同形成时间鼠丘土壤水力学参数以及土壤大孔隙度的差异。结果表明:与草地对照相比,鼠丘土壤中易于流失的结构性孔隙水(θstr)含量增加,而能被植物有效利用的基质性孔隙水(θtxt)含量下降(由对照组(0.14±0.02)cm~3/cm~3降低至(0.10±0.02)cm~3/cm~3)。新鼠丘和1年鼢鼠鼠丘中半径250μm中大孔隙的有效孔隙度较草地对照组分别平均增加30%和11%,饱和导水率分别平均增加38%和21%。高原鼢鼠活动改变了土壤水力学特征,降低了土壤有效水的持水量,提高了土壤饱和导水率,使草地保水能力下降,易出现水分亏缺,增加草地退化和逐步沙化的风险。     

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。     

黄土高原坡地表层土壤饱和导水率和水分含量空间变异特征

表层土壤水分含量和饱和导水率对深层土壤水分的动态的变化具有重要的决定作用。在黄土高原坡地（50m×360 m）范围内进行网格（10 m×10 m）取样,用地统计学方法研究表层（0～30 cm）土壤饱和导水率和水分含量的空间变异特征。结果表明：1）坡地表层土壤密度变化规律为坡下位大于坡上位,土壤饱和导水率变异系数为0.37,属于中等变异强度;2）饱和导水率和自然对数化的饱和导水率在360 m尺度内均不具备空间结构特征,是纯随机变量,线性有基台模型适用于描述表层土壤水分的分布特征,水分分布存在明显的块金效应,并且随滞后距离的增加半方差变大;3）饱和导水率和水分含量从坡上位到坡下位均呈现波浪式变化,饱和导水率大的采样点土壤水分含量低,反之则高。     

河西走廊荒漠区土壤物理性质沿降水梯度的变化

土壤质量、土壤蓄水保肥能力和土壤养分吸收利用与土壤物理性质有密切联系。在甘肃省河西走廊民乐县至高台县自东向西的天然降水梯度上,选择荒漠区的7个研究点对土壤表层(0—20cm)和亚表层(20—40cm)分别采集42个土壤样品,在野外采用张力入渗仪测定饱和导水率,室内采用常规方法对土壤容重、孔隙度、颗粒组成等项目进行了测定。结果表明,在360～100mm的降水梯度上,荒漠土壤粉粒和黏粒含量降低,砂粒含量增加;伴随着土壤的粗粒化,引起土体的风散和结构的破坏,使土壤容重增加、孔隙度降低、持水性能下降等一系列物理性质的恶化。土壤表层、亚表层饱和导水率Ksat和变异系数Cv分别为70.0%和86.3%,均是土壤表层和亚表层各物理性质中变异系数最高的。     

改良剂对盐化潮土饱和导水率的影响

土壤导水性是影响土壤水分入渗、淋溶等过程的重要性质,而饱和导水率是在土壤为水饱和后影响土壤渗透能力、地表径流发生程度、盐分淋洗状况的重要参数。以室内土柱试验为主要手段,以盐化潮土为研究对象,探究聚丙烯酰胺(PAM)、竹炭型土壤调理剂(BC)、菌型有机复合肥(BO)对盐化潮土饱和导水率的影响。(1)盐化潮土饱和导水率随着BC用量增加而增大,BC用量为20 g/kg时盐化潮土饱和导水率为0.041 cm/min,较CK增加32.3%;盐化潮土的饱和导水率随PAM用量的增加而减小,PAM施用量为1 g/kg土壤饱和导水率为0.0127 cm/min,较CK降低59.0%;文中选取的BO各处理对土壤饱和导水率的影响效果较小,各用量间无显著差异。(2)与CK相比,BC和BO各处理所需的渗透时间均较短,7 h的累计出流量较大;PAM各处理所需的渗透时间较长,7 h的累计出流量较小。不同改良剂对盐化潮土导水性能的作用效果不同,本研究可为改良剂的选择与用量提供数据支持。     

喀斯特森林表层土壤持水能力空间分布特征及其影响因素

[目的] 探究喀斯特森林表层土壤持水能力空间分布特征及其影响因素,为提升该地区森林土壤水源涵养能力提供科学参考。 [方法] 以贵州省茂兰喀斯特原始森林表层土壤(0—10 cm)为研究对象,采用环刀法与室内浸泡法对土壤物理结构和持水特性进行测定,并利用方差分析、RDA分析等方法探究不同地形部位土壤持水能力空间分布差异及其影响因素。 [结果] ①土壤物理特征呈高异质性,土壤容重、土壤含水量、孔隙度、机械组成等在不同坡向、坡位和海拔间均具有显著性差异。 ②土壤持水率在不同坡向间差异最显著,土壤持水量在不同岩石裸露等级间差异最显著。土壤最大持水率、毛管持水率、饱和持水量与毛管持水量均随着坡位和海拔的增加而增加,且随着岩石裸露等级的下降而增加。土壤综合持水能力在低裸露、低海拔地区较好。 ③相关分析表明,地形特征、土壤物理特性与土壤持水率的相关性更强,林分特征与持水量的相关性更强,林分密度与持水量显著负相关,平均胸径、平均树高与持水量显著正相关。 ④PCA分析结果表明,土壤持水量是表征茂兰喀斯特森林表层土壤持水性能的第一主要因子,土壤持水率为第二主要因子,主成分一、二累计贡献率为77.5%。RDA分析结果表明,土壤孔隙度、岩石裸露等级是茂兰喀斯特森林表层土壤持水能力的主要影响因素。 [结论] 茂兰喀斯特森林土壤持水能力具有高异质性,在不同地形部位间差异显著,非毛细孔隙度(P_nc)是影响土壤持水能力的主要因子。     

环境水容量对黄家寨镇景观稳定性影响的研究

以青海省大通县黄家寨镇为研究对象，分析该小流域“水分平衡”状况，指出评价环境水容量承载力的指标体系，探讨环境水容量对景观稳定性的影响。在此基础上，为构建该区景观优化模式提供理论依据。     

岩溶山地不同土地利用土壤的水分特性差异

对北碚观音峡背斜岩溶低山不同土地利用方式下土壤的持水、供水、吸水和蒸发特征进行了研究。结果表明,土地利用方式的不同使低吸力段水分状况存在明显差异,样地1,7的供水性能较好,样地3和6持、供水能力都较好,样地9的持、供水性能差,样地4,10的持水性能较好但供水能力较差。样地2,3,5,9土壤比水容量达10-7数量级(ml/Pa·g)时在土水势-10～-30kPa范围开始出现,表明其土壤的保水供水性能相对弱;各样地土壤在土水势-30～-60kPa时比水容量达10-7数量级,表明岩溶山地土壤在脱水过程中,在还未达到理论上的BCM值时,实际就有可能因水分不足而对植物生长产生不利影响。通径分析表明,岩溶山地土壤的持水性能主要与有机质、>0.25mm水稳性团聚体有关,二者的效应大于粘粒的效应。     

内蒙古自治区多伦县不同林地枯落物持水性能研究

[目的]探讨多伦县不同林分类型的枯落物持水性能差异,为该区森林土壤持水性能提供基础数据理论。[方法]以内蒙古自治区锡林浩特市多伦县为研究区,选取代表性的10块林地,收集林地地表枯落物,测定其现存量、持水性能及拦蓄能力等,旨在分析不同林分类型下枯落物持水性能的差异及其对表层土壤(0—20cm)含水率的影响。[结果](1)乔木林的枯落物现存量、持水能力和拦蓄能力均高于灌木林。(2)天然林的枯落物现存量、持水能力和拦蓄能力均高于人工林。(3)各林地枯落物厚度显著影响表层土壤的含水率,即枯落层越厚,表层土壤含水率越高。[结论]由于树种组成、年龄、林分密度及立地条件的影响,不同林分类型的持水能力差异较大,但变化规律为基本一致,同时,林地对土壤水分的影响高于草地。     

云南省水、陆面蒸发量计算方法的初步研究

采用本文提出的方法，计算了全省各站历年各旬的水面蒸发量、历年各月的陆面蒸发量。计算结果的精度能达到水文部门的乙级标准，表明文中所涉及的地面太阳总辐射量的计算、海拔高度对蒸发影响的订正、参数Ct的确定以及布德科公式适用范围的修改，在实际工作中具有应用价值。     

Use of intensity and capacity measurements to assess the potassium supplying power of soils

Abstract

For depletions of soil exchangeable potassium of between 15 and 50%, potassium concentrations in ryegrass and strawberry leaf were linearly related to pAR^O _K√BC^O where AR^O _K is the equilibrium potassium activity ratio and BC^O is the slope, measured at AR^O _K of the curve relating the quantity of labile potassium and the activity ratio. Potassium supplying power as measured by pAR^O _K√BC^O could also be expressed as a function of the equilibrium activity ratio and the mineral component of the cation exchange capacity of the soil.     

湖泊水环境承载力研究

以博斯腾湖为实例研究湖泊的水环境承载力,从湖泊水环境承载力的承载媒介(水资源量和水体质量)入手,以湖泊水环境承载力的承载对象(人口、污染物质、人类活动等等)为基础,建立湖泊水环境承载力研究概念模型和量化模型,通过建立湖泊生态需水量模型、湖泊环境需水量模型,结合系统动力学法计算了博斯腾湖的水资源量承载力,结合二维水流——水质模型模拟了湖泊中的污染物质(BOD、TN、矿化度)浓度分布,通过各点浓度分布经过聚合得到整个湖泊不同水位、不同来水频率下的水环境容量、富营养化水平、矿化度水平,而博湖的有机污染加剧、富营养化、矿化度升高正是湖泊水质受损的重要因子,通过这些因子用多目标规划模型得到湖泊的水质承载力。最后,将水资源量承载力和水质承载力结合得到湖泊的水环境承载力,对于湖泊水环境承载力的研究具有重要意义。     

红壤地区三种不同母质发育土壤的水分特性差异

对红壤地区玄武岩母质发育的红粘泥、第四纪古红土发育的黄筋泥以及与黄筋泥交叉分布的红砂土等 3种土壤在不同利用条件下的持水、供水特征进行研究 ,结果表明 ,土壤持水和供水的总体特征主要受土壤母质的控制 ;3种土壤对植物的最大有效水分含量差异明显 ,并且土壤种类之间的差异大于同一土壤不同利用方式下的差异 ;土壤利用方式的不同则使低吸力段水分状况存在明显差异 ,从而改变其旱作土壤的通气状况     

基于产能的耕地资源人口承载力研究

本文旨在探讨测算耕地人口承载力的科学方法,为新一轮土地利用规划修编中的资源区域配置和人口政策提供科学依据。首先,介绍了耕地理论产能和实际产能核算的方法,并在此基础上建立了未来耕地生产能力预测模型,形成了以Logistic生物模型和人口发展方程模型为人口预测方法,以宽裕型、小康型、富裕型3种消费水平为标准的耕地资源人口承载力计算方法。然后,以该方法为手段,以河北省卢龙县为例进行了实证研究,研究结果表明卢龙县2010年与2020年耕地生产能力分别为256 826.96 t和299 631.45 t,均可满足该县温饱型、小康型粮食消费需求,但未达到富裕型人口粮食消费需求,分别超载22 837人和56 617人。实证研究表明该方法测算结果符合当地实际发展情况,是一种较科学的人口承载力测算方法。     

Estimating water retention curves of forest soils from soil texture and bulk density

Forest soils differ significantly from the arable land in their distribution of the soil bulk density and humus content, but the water retention parameters are primarily derived from the data of agricultural soils. Thus, there is a need to relate physical parameters of forest soils with their water retention characteristics and compare them with those of agricultural soils. Using 1850 water retention curves from forest soils, we related the following soil physical parameters to soil texture, bulk density, and C content: air capacity (AC), available water capacity (AWC), and the permanent wilting point (PWP). The ACs of forest soils were significantly higher than those of agricultural soils which were related to the low bulk densities of the forest soils, whereas differences in AWCs were small. Therefore, for a proper evaluation of the water retention curves (WRCs) and the parameters derived from them, further subdivisions of the lowest (< 1.45 g cm^‐3) of the three bulk density classes was undertaken to the wide range of low soil densities in forest soils (giving a total of 5 bulk density classes). In Germany, 31 soil texture classes are used for the estimation of soil physical parameters. Such a detailed classification is not required because of insignificant differences in WRCs for a large number of these classes. Based on cluster analysis of AC, AWC, and PWP parameters, 10 texture collectives were obtained. Using 5 classes of bulk densities, we further calculated the ACs, AWCs, and the PWPs for these 10 classes. Furthermore, “van Genuchten parameters” (θ r, θ s, α, and n) were derived which described the average WRC for each designated class. In a second approach using multiple regression analysis, regression functions for AC, AWC, and PWP and for the van Genuchten parameter were calculated.     

Depression of methane production potential in paddy soils by subsurface drainage systems

Abstract

Subsurface drainage systems (pipe/tile drain systems) in paddy fields have been used in Japan since the 1960s for appropriate water management to encourage rice growing. Water management using the drainage systems probably accelerates the aerobic decomposition of organic matter in the paddy soils, and the management using the systems also accelerates leaching of water-soluble fractions in the soils. To evaluate these side-effects of the drainage systems on methane (CH₄) production potential in the soils, soil samples taken from four pairs of paddy fields with or without drainage systems (D-soils and ND-soils, respectively) were compared. In general, total C and N, hot-water-extractable hexose, ammonification and Fe²⁺ production were lower in D-soils than in ND-soils. Decomposition of buried rice straw during a fallow period was also accelerated in D-soils. Hence, both electron acceptors, such as reducible Fe, and electron donors, such as easily decomposable organic matter, in D-soils decreased on a short-term and long-term basis. To compare the effect of decreased electron acceptors and donors on the same criterion (mg C_eq kg^?1 dry matter (d.m.)), the oxidative capacity (OxiC) and reductive capacity (RedC) in each soil were calculated from the soil chemical and biological properties. Both OxiC and RedC decreased in D-soils, but the rate of decrease in RedC was 2.7-fold higher than that of OxiC. As the soil conditions became relatively oxidative, CH₄ production potential in D-soils decreased by approximately 40%. Thus, the installation of subsurface drainage systems under poorly drained paddy fields relatively decreased RedC in soil, and that CH₄ production potential in the soil also decreased.