容重变化与土壤水分特征的依赖关系研究

通过石蜡固定容积方法,用离心机测定黄土高原典型两种扰动土壤不同压实容重下的水分特征曲线,采用Brooks-Corey模型对实验数据进行拟合.分析容重对模型参数和土壤持水性能的依赖关系.结果表明:随着土壤容重的增大,同一吸力下的有效饱和度增大,土壤水分特征曲线坡度越平缓.Brooks-Corey模型参数λ随容重的增大而减小,参数α随容重的增大而减小.且容重与参数α,λ可用幂函数和线性关系来描述.随着压实程度的增加,土壤的最大有效水含量却明显减少.因此,土壤压实使得其对水分的调节能力下降·降低土壤的水分存储能力,不利于植物生长.     

土壤压实指标在城市土壤评价中的应用与比较

通过测定南京市不同土地利用下的52个样点的紧实度、容重和孔隙度3个压实指标来反映城市土壤的压实程度。结果表明,南京市大多数土壤存在不同程度的压实,部分压实严重,可能限制植物的生长。不同压实指标在反映土壤压实程度上基本一致,它们之间具有极显著的相关性,可以相互转换。但紧实度指标受到土壤含水量的显著影响。在同一质地或质地相近的土壤,容重和孔隙度可以很好地反映土壤的压实程度。与总孔隙度和毛管孔隙度相比,通气孔隙度在反映土壤压实时更为敏感。所以在进行城市土壤压实状况评价时,可以选择不同的土壤压实程度指标,但就方法的实用性和可靠性来说,容重比紧实度和孔隙度指标一般更方便可靠。     

封丘地区土壤水分扩散率的研究

本文研究了河南封丘地区代表性土壤的水分扩散率,结果表明:封丘地区3个土壤亚类的水分扩散率变化于1. 0×10-3 ~1. 5×10cm2 min-1之间;土壤水分扩散率存在着空间上的变异性,随土壤剖面深度增加而呈现出表土层高、中间土层低、底土层又升高的趋势;各土层土壤水分扩散率与土壤含水量呈指数函数变化关系,经统计分析均达到极显著水平;土壤容重、孔隙度及孔隙类型、土壤有机质含量和土壤粘粒含量均对土壤水分扩散率有不同程度的影响,而土壤全盐含量对其影响不大。     

生物质炭对旱作农田土壤持水特性的影响

为确定添加生物质炭对旱作农田土壤持水特性的影响,在隆中黄土高原典型旱作农田区设置相关定位试验,对不同生物质炭输入水平的土壤容重、土壤孔隙度、土壤水分常数及土壤水分特征曲线进行测定。结果表明,生物质炭的添加能够减小土壤容重,增加土壤孔隙度。随着生物质炭输入水平的增加,土壤容重的减小及土壤孔隙度的增加幅度加大。生物质炭达到50t/hm~2时土壤结构变化最为明显,0—5,5—10,10—30cm土层中土壤容重相比对照分别减小7.01%,9.91%,16.60%,土壤毛管孔隙度分别增加19.47%,21.02%,29.94%;并且生物质炭的施入可以增加土壤饱和含水量、土壤田间持水量、土壤有效水分含量。随着生物质炭输入水平的不断加大,各水分常数呈现出上升趋势,但当生物质炭输入水平达到40t/hm~2后涨幅空间开始减小。说明生物质炭的添加能够提高旱作农田的持水性能,但输入水平达到40t/hm~2后,土壤持水性能趋于稳定。     

不同压实水平下铁尾矿砂和土壤的水力学特征比较

由于尾矿砂的不良结构和严重压实,水土流失严重,水分已成为其生态恢复的重要限制因素。因此以水分运移为主线,通过室内土柱模拟,研究铁尾矿砂和土壤在自然状态到最大压实状态间5个压实水平(铁尾矿砂1.50~1.70 g/cm^3,土壤1.30~1.50 g/cm^3)的水力学特征差异,为尾矿砂的合理改良提供依据。结果表明:铁尾矿砂自然容重1.50 g/cm^3的水分入渗能力低于土壤自然容重1.30 g/cm^3的水分入渗能力。随容重的增大,尾矿砂和土壤的水分运移特征均呈幂函数减小的趋势,但分别在1.60,1.40 g/cm^3处入渗能力明显降低。从水分参数入渗率、湿润锋距离、累计入渗量、饱和导水率、剖面水分分布整体来看,在较低容重范围内,土壤水分运移能力高于铁尾矿砂,但由于容重对土壤水分运移的影响大于铁尾矿砂,在较高容重范围内,土壤的水分运移能力则不如铁尾矿砂。铁尾矿砂和土壤的水分特征曲线形状也完全不同,铁尾矿砂呈现"上凸"形,表现为高吸力段缓低吸力段陡,土壤水分特征曲线均为"下凹"形,表现为高吸力段陡低吸力段缓。因此,尾矿砂中可以添加土壤或者类似土壤结构的基质来增强其不良的持水性和导水性,促进生态恢复。     

不同植被恢复模式下矿区废弃地土壤水分物理性质研究

以南京幕府山矿区废弃地5种植被恢复模式人工林为研究对象,对其土壤物理结构和土壤水分特征进行研究,以期为长江下游地区矿山生态恢复提供参考。研究结果表明:阔叶混交林、阔叶纯林、针叶纯林、乔灌混交林和灌木林5种植被恢复模式林地土壤容重、孔隙度、含水量指标均优于对照地,土壤质量明显改善,持蓄水分和调节水分的潜在能力明显提高。其中阔叶混交林土壤结构特性最好,对水分的贮蓄和调节能力最强,其次是乔灌混交林及阔叶纯林,针叶纯林稍差,灌木林最差。相关性分析表明,不同植被恢复模式下林地土壤水分物理特征与其土壤水分变化和持排水性能密切相关。在以后植被恢复过程中应加强混交林营建,在树种选择上适当增加有利于改善土壤非毛管孔隙度的树种。     

重庆市四面山林地土壤水分入渗特性研究与评价

采用Spearman秩相关分析法与灰色关联度分析方法,对四面山几种不同林地土壤水分入渗特性进行了研究分析。结果表明,林地土壤容重、砂砾含量及非毛管孔隙度对土壤饱和导水率具有显著相关性。非毛管孔隙度、砂砾含量与土壤饱和导水率成正相关关系,土壤容重与土壤饱和导水率成负相关关系。选取土壤水分初渗速率、稳渗速率、入渗时间与累积入渗量4项参数进行灰关联评价。林地土壤水分入渗特性灰关联紧密相关程度依次为阔叶林(0.8031)>楠竹林(0.7869)>针阔混交林(0.4454)>针叶林(0.4039),阔叶林土壤在所研究的几种林地中具有较好的渗透性能。Horton水分渗透模型对各林地土壤水分入渗过程拟合的相关系数R值均大于0.950,对所研究的四面山林地土壤水分入渗过程具有良好的适用性。     

容重对土壤饱和水分运动参数的影响

通过石蜡固定容重方法测定了4种土壤不同容重下的饱和重量含水量与饱和导水率，分析了容重对这两个土壤饱和水分运动参数的影响。结果表明：饱和重量含水量随容重的增加而减小，与容重成反比关系．饱和导水率随着容重的增加呈现幂函数形式递减。这些结果将为构建变容重土壤水分运动创新性理论体系提供适当的定量关系，有利于实现土壤水资源的合理利用。     

典型新建绿地上海辰山植物园的土壤物理性质分析

以典型新建绿地上海辰山植物园为案例,对其土壤物理性质进行研究。结果显示:除土壤改良力度较大的月季园外,辰山植物园普遍存在土壤容重大、非毛管孔隙度小、渗透性差、质地粘重等缺陷;而不同植被类型土壤水分特征曲线能较好地拟合Gardner模型θ=AS-B,并达极显著水平(P<0.01);随土壤水吸力增加,土壤含水量降低;不同植被类型土壤供水能力即有效水含量大小关系为灌木地>乔木地>草地>裸地>竹林地;土壤含砂量低和机械或人为践踏引起的严重压实分别是引起辰山植物园土壤物理性质恶化的主要内因和外因,而土壤渗透性差和有效含水量低导致辰山植物园土壤易积水和植物不耐干旱。建议将土壤容重、非毛管孔隙度和入渗率,尤其是后者作为评价城市土壤物理性质的重要指标,应从减少压实、多施有机基质和多种乔、灌木植被等方式改善城市绿地土壤物理的性质和水分特性。     

施肥措施对砂姜黑土水分入渗性能的影响

土壤水分入渗是降雨和灌溉水转变为土壤有效水的过程,是降水、地表水、土壤水和地下水相互作用的环节,是影响作物水分利用效率的重要因素。砂姜黑土黏粒含量高,具有楔型结构等障碍因子,水分入渗性能和持水能力较弱,作物水分利用效率低。改良土体结构是提高土壤入渗与持水能力,增加作物水分利用效率的重要途径。为研究施肥措施对砂姜黑土理化性质及水分入渗性能的影响,设置不施肥对照(CK)、测土配方施肥(PF)、测土配方施肥+秸秆还田(PF+JG)和测土配方施肥+粉煤灰(PF+FMH)4个试验处理,进行小麦-玉米田间轮作试验。研究了土壤容重、颗粒组成、总孔隙度和有机质含量的变化规律,分析了土壤水分入渗特征及其与土壤理化性质之间的关系。结果表明,PF+JG、PF+FMH处理使土壤有机质含量分别较CK和PF提高18.01%、8.92%和11.18%、2.61%,土壤容重分别降低12.90%、11.29%和4.48%、2.98%,土壤总孔隙度分别增加13.89%、5.87%和12.46%、4.56%,土壤水分累积入渗量分别增加98.08%、90.39%和34.64%、29.41%。PF+JG(1.18×10-4 m·s-1)和PF+FMH(1.13×10-4 m·s-1)处理的土壤水分稳定入渗速率分别是CK(5.92×10-5 m·s-1)和PF(8.73×10-5 m·s-1)的1.99倍、1.91倍和1.35倍、1.29倍。土壤水分稳定入渗速率与有机质及总孔隙度显著正相关(P0.01),与土壤容重呈显著负相关(P0.05)。该研究表明,秸秆还田和粉煤灰处理,可提高土壤有机质含量,降低土壤容重,增加土壤孔隙度,提高土壤水分稳渗速率,可为土壤水分入渗性能提升提供理论依据。     

城市功能区、植被类型和利用年限对土壤压实的影响

土地利用会对土壤压实产生影响。本文通过对南京市不同功能区、植被类型和利用年限的土壤进行调查研究,了解这些利用情况对土壤压实的影响程度。结果表明:城郊菜地土壤没有被压实,而城区土壤存在不同程度的压实退化现象;城区内部只有公园土壤与道路绿化带土壤之间的通气孔隙度指标差异显著,其他功能区土壤之间压实指标差异不显著。所以,就压实状况而言,城区内并不存在所谓的功能区之间的差异。植被类型和利用年限对城市土壤的压实都有显著的影响。蔬菜地土壤与自然土壤体积质量和孔隙度相近,为无压实土壤,城区除了树下灌木土壤无压实外,其他植被类型下的土壤均有不同程度的压实退化现象,草坪和裸地土壤压实最为严重。从利用年限看,利用时间少于5年的新土压实程度远远大于利用时间在20年以上老土的压实程度。土壤压实严重与城市建设时的机械压实和草坪建成后的人为践踏密切相关,利用较久的老土壤压实较轻,主要是在无进一步人为践踏情况下,植被生长后根系和土壤生物活动有一定的修复作用。乔木和灌木搭配的修复效果最好。     

Guidelines for safe trafficking and cultivation, and resistance–density–moisture relations of three disturbed soils from Alberta

The Atterberg limits and the Proctor compaction test are used by engineers for classifying soils and for predicting stability of building foundations. Field capacity and wilting point (agronomic limits) are used to indicate available water for plant uptake. Few studies have related the engineering criteria to the agronomic ones with regard to compaction hazard for soils. This study investigated the relationships between Atterberg limits, agronomic limits and the critical moisture content (moisture content at Proctor maximum density) for three disturbed soils (sandy loam and clay loam soils from a reclaimed Highvale mine site, and a silt loam soil from a grazing site at Lacombe) of different textures. Relationships between bulk density, moisture content and penetration resistance for these soils were also investigated. For the sandy loam and loam soils, the field capacity was close to the critical moisture content but lower than the plastic limit. Therefore, cultivation of these two soils at moisture contents close to field capacity should be avoided since maximum densification occurs at these moisture contents. Overall, the critical moisture content or field capacity would be a better guide for trafficking of sandy loam and loam textured soils than the Atterberg limits. For the clay loam, field capacity was within the plastic range. Thus trafficking this soil at field capacity would cause severe compaction. In conclusion, either field capacity or plastic limit, whichever is less, can be used as a guide to avoid trafficking at this moisture content and beyond. For the sandy loam and loam soils penetration resistance significantly increased only with increased bulk density (P≤0.05). For the clay loam soil, penetration resistance was positively related to bulk density and negatively related to moisture content.     

THE RELATION BETWEEN BULK DENSITY, AVAILABLE WATER CAPACITY, AND AIR CAPACITY OF SOILS

The effect of bulk density on moisture content at 50 mb tension in four soils of different textures was studied. The volumetric water content increased linearly with bulk density over a wide range of densities. Depending on texture, a maximum bulk density was reached above which continued compaction decreased the water content. This is shown to be the point at which the air capacity of the soil at this tension approaches zero. Accepting that the gravimetric wilting point depends mainly on texture, the available water capacity varies in a manner similar to the 50 mb water content. If the relationships described are valid in the field, the available water capacity and air capacity may be optimized using cultivation techniques to adjust the bulk density. The available water capacity of coarse-textured droughty soils may be increased by increasing the bulk density provided that the air capacity remains above acceptable lower limits (10–15 per cent). Conversely, the air capacity of compacted soils with large available-water capacities could be increased by reducing the bulk density to a value corresponding to an acceptable available-water capacity. In very compacted soils a decrease in bulk density will benefit both available-water capacity and air capacity.     

城市“土壤水库”库容的萎缩及其环境效应

"土壤水库"具有容纳和调节水分的功能,不仅能供给植物生长所需的水分,而且具有防洪减灾的作用。城市土壤的水分储蓄和调节功能对于城市生态环境具有非常重要的作用。城市化造成了大量的封闭地表,使得土壤的功能几乎完全丧失。本文以南京市为例,选择不同压实程度的土壤,根据其饱和含水量、田间持水量和萎蔫点含水量计算土壤的总库容、有效库容、滞洪库容和死库容。结果表明,随着城市土壤压实程度的增加,土壤水库的总库容、有效库容和滞洪库容萎缩也越严重,而死库容却明显增加。城市土壤普遍存在压实现象,使城市土壤疏导和容纳水分的能力减弱,城市里出现瞬时洪涝的几率增加,强度加大。因此,良好的城市环境需要有更多的绿地和良好的土壤条件。     

红松水曲柳纯林与混交林土壤水分性质分析

对红松、水曲柳纯林与混交林的土壤水分物理性质进行了观测和对比分析。结果表明,红松与水曲柳混交后,无论是从各土层还是整个土层的平均值看,混交林中土壤容重较红松纯林降低。土壤总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、土壤饱和持水量、毛管持水量、田间持水量、凋萎系数、有效含水量、贮水能力、渗透系数K10等均较红松纯林明显增加,就整个土层的平均值而言,分别增加19.17%,21.50%,12.17%,32.68%,24.29%,42.22%,19.72%,27.71%,12.17%和39.44%。研究结果表明,红松与水曲柳混交后土壤的孔隙状况得到了改善,混交林土壤保持水土,涵养水源的功能较红松纯林明显提高。     

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。     

马铃薯淀粉渣对土壤保肥特性及玉米幼苗生长的影响

[目的]探究马铃薯淀粉渣对土壤保肥特性及玉米幼苗生长的影响,为马铃薯淀粉渣的利用提供依据。[方法]采用室内人工气候箱模拟自然环境和用淋洗管模拟田间淋洗的方法,测定沙壤土中施入0,1.00,5.00,10.00,20.00,30.00g/kg的马铃薯淀粉渣对土壤容重、土壤总孔隙度、土壤含水量;土壤淋洗出的硝态氮、铵态氮、速效磷和速效钾含量及玉米幼苗株高、茎粗和干鲜重等指标。[结果]马铃薯淀粉渣施用量为30g/kg时,土壤容重降幅达7.24%,土壤总孔隙度、土壤含水量升幅分别为10.15%,21.25%;土壤淋洗出的硝态氮、铵态氮、速效磷和速效钾含量降幅分别为97.13%,91.03%,63.85%和66.4%;玉米幼苗株高较对照降低8.90%,茎粗较对照增加25.53%,幼苗的干、鲜重分别比对照提高13.47%,15.79%。[结论]马铃薯淀粉渣施用量为30.00g/kg时,改善了土壤理化性状,增强了保肥能力,明显促进玉米幼苗干物质的积累。     

生物质炭对旱地红壤理化性状和水力学特性的影响

[目的]研究生物质炭对旱地红壤基本理化性质及水分特征曲线的影响,为红壤地区土壤改良提供依据。[方法]分层测定不同生物质炭施用量水平下的土样容重、孔隙度和有机碳含量,采用原状土压力膜法分层测定土壤的水分特征曲线。[结果]施用生物质炭能显著降低土壤的容重,提高土壤的孔隙度及有机碳含量,且随着施用量的增加,土壤容重逐渐降低,孔隙度及有机碳含量逐渐提高;随着生物质炭施用量的增加,土壤饱和含水量、田间持水量和有效水含量逐渐增加,凋萎系数逐渐减小,施用生物质炭30t/hm2的土壤处理饱和含水量、田间持水量和有效水含量最高;生物质炭施用量与土壤饱和含水量、田间持水量和有效水含量呈极显著正相关关系,与凋萎系数呈极显著负相关关系。[结论]施用生物质炭能显著提高红壤田间持水量和有效水含量。     

Hydraulic conductivity as an index of soil structure

Good soil structure is well recognised as a must for intensive cultivation. Various indices of soil structure suggested by earlier investigators had their own limited use in their application to the practical problems on the field. RICHARDS et al (1960) suggested compacted bulk density and hydraulic conductivity on the compacted samples as means of evaluating the structural status of soils. Problems of compaction, inadequate aeration and undesirable soil moisture relationships for growth of plants that are associated with soil structure depend on effective porosity (DAKSHINAMURTI, 1959) and porespace distribution in the soil for their solution. Hydraulic conductivity being related to the effective porosity should work out as a comparatively better index of soil structure. In the present investigation hydraulic conductivity and bulk density under varying conditions of compaction were studied and their significance and sensitivity as indices in comparison to other indices of soil structure were discussed.