非饱和土壤导水参数的推求

本文根据一维非饱和土壤水分的垂直入渗再分布和水平扩散再分布,采用土壤湿润剖面平均湿度和湿润锋湿度之间函数关系的三种形式,分别推导出非饱和土壤导水率,水分扩散率,比水容量的解析表达式,解析表达式中仅有四个独立参数,均可通过实验数据的简单拟合而得到.与其它方法相比,这种新的推求方法具有花费少、准确度高和测定范围大等特点.     

湿润速度对土壤饱和导水率的影响机理

为了揭示不同湿润速度对土壤饱和导水率(Ks)的影响机理,针对2种类型土壤(粘壤土和砂壤土),设置8个湿润速度(2.25mm/h,4.25mm/h,6.25mm/h,8.25mm/h,10.25mm/h,12.25mm/h,14.25mm/h和16.25mm/h),以无湿润速度(0mm/h)的环刀浸泡饱和为对照(CK),共9个处理,进行室内Ks的测定,最后通过分析团聚体指标和试验后土体微观结构照片验证结论。结果表明:湿润速度显著影响Ks,湿润速度越大,Ks越小。2种土壤Ks与湿润速度呈线性负相关,相关系数R2均达到0.96以上。湿润速度从0mm/h增加到16.25mm/h,粘壤土Ks由2.94cm/h变化至2.01cm/h,降低31.50%,而砂壤土则在3.97~2.86cm/h之间变化,降低27.79%。粘壤土的Ks受湿润速度影响非常明显,而砂壤土的Ks只有在高速湿润下才表现出显著差异。对于不同类型土壤,同一湿润速度下Ks也不相同,且差异显著,这与2种土壤的团聚体指标密切相关。湿润速度对Ks影响机理主要是土体中水流运动产生的剪切力破坏了土壤结构,湿润速度越大,产生的剪切力也越大,土壤结构破坏越完全,从而导致土壤导水能力显著下降。     

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。     

亚热带红壤丘陵区坡地土壤性质空间变异特征

土壤性质是影响坡地降雨入渗、产流及土壤水再分布的重要因素。研究坡地土壤性质的空间变异特征,有助于进一步研究坡地降雨入渗产流规律。通过对20m×24m径流小区土壤性质的空间变异特征分析,结果表明:(1)沿坡面,从坡上向坡下砂粒含量逐渐减少,土壤质地总体变细;有机质含量变化不大;土壤容重和饱和导水率均呈弱变异性。(2)在剖面内,从表层(0~10cm)向深层(120~130cm),土壤质地逐渐变粗,为弱变异性;有机质含量变化趋势明显,从地表向深层依次减小,坡上和坡下表层有机质含量分别高出深层约8.6和7.6倍,为中等变异性;土壤容重呈波状增大的变化,变化范围为1.08~1.63g/cm3,整体为弱变异性;土壤饱和导水率最大值出现在表层,向深层有呈波状减小的变化趋势,且波动强度依次减小,变异强度大,属强变异性,其大小属“高级”水平。     

黄河三角洲海水灌溉对土壤盐碱化和导水率的影响

为研究海水灌溉对土壤盐碱化和导水率的影响,该文在黄河三角洲滨海盐渍土上采用75%的海水于田间小区进行3年灌溉试验,分析了海水灌溉前后土壤含盐量、土壤盐碱化的各项指标、土壤中各种离子和饱和导水率的变化,结果表明：采用75%的海水灌溉后土壤剖面中盐分含量明显升高,在土层80 cm以下有盐分积累的现象;而饱和导水率减小;土壤的pH值在海水灌溉前后变化不大;残余碳酸钠(RSC)的变化也较小;土壤的钠吸附比(SAR)和碱化度(ESP)在3年海水灌溉后上升较大,已经超过了碱化土壤的临界值,并均与土壤中的盐分含量呈对数曲线变化。在黄河三角洲地区运用海水灌溉可能会对土壤资源安全产生影响,海水灌溉必须防治次生盐渍化和土壤碱化的发生。     

不同植被类型人工绿地土壤饱和导水能力、持水特征的比较

营造人工绿地是建设海绵城市的重要措施之一.人工绿地的蓄水消洪功能主要受土壤的入渗和保水能力影响且往往因植被类型不同而不同.以贵阳市花溪区城镇绿化带的乔木林、灌木林、草地3类典型人工绿地为研究对象,测定雨季和旱季0～10cm、10～20cm、20～30cm土层的饱和导水率及其体积含水量,通过比较和分析不同植被绿地土壤入渗...     

黄土区小流域土壤容重和饱和导水率的时空动态特征

土壤水力性质是评估降水入渗、径流发生以及土体可蚀性的重要参数。研究小流域尺度土壤水力性质的时空动态特征,对于以小流域为基本单元的黄土高原综合治理具有直接意义,有助于加深对相关生态水文过程的理解。以陕西省神木县六道沟老叶满渠小流域为对象,进行50 m×50 m网格布点(共73个样点),2014年8-10月期间每月测定1次表层土壤容重和饱和导水率,结合经典统计学与地质统计学的方法研究容重和饱和导水率的时空变化规律。结果表明:1)小流域尺度容重的月际变化趋势较为一致,整体呈正态分布规律,饱和导水率的月际变化强烈,呈偏态分布;容重较饱和导水率变化范围较小,变异程度较低;2)小流域尺度容重和饱和导水率在8-10月的半方差可用指数模型进行最优拟合,两者均表现出中等程度的空间依赖性;Kriging插值图表明小流域容重总体差异性较小,而饱和导水率差异显著;8-10月,西坡局部区域、坡顶的容重呈逐月增大趋势,而饱和导水率呈减小趋势;3)Pearson相关性分析表明,8-10月单次测定的容重和饱和导水率之间的相关性不明显;在同一土壤类型下(干润砂质新成土)表现出极显著的负相关关系(P0.01)。     

利用自由点源入渗法测定土壤导水参数的室内试验

土壤水分运动过程模拟计算的准确性取决于土壤水分运动参数的精度,因此正确确定土壤水力参数成为一项重要任务。自由点源入渗方法是依据稳定点源入渗公式发展而来,其准确性缺乏验证。该文通过试验资料,对该方法进行了评估,结果显示该方法可以用于土壤水力参数的确定。     

干粉PAM溶解时间对土壤饱和导水率的动态影响

本试验选取两种质地土壤(黏壤土和砂壤土),采用3种干粉PAM施用水平(0、22.5 kg/hm~2和45 kg/hm~2),测定土样在10.25 mm/h入渗速度下的土壤饱和导水率(KS),然后根据土样团聚体含量和稳定性及团聚结构的微观图片,分析干粉PAM影响下土壤结构的变化特征,进而说明干粉PAM溶解时间对KS的影响机理。结果表明:施用PAM后,KS随干粉PAM在水中溶解时间的延长而逐渐减小,最终趋于稳定;干粉PAM溶解时间较短时,PAM处理的KS高于对照,其中PAM施用水平45 kg/hm~2时砂壤土KS提高幅度最大,较对照提高26.87%,但不同PAM施用量处理间的KS差异不显著。干粉PAM溶解时间足够长时,PAM处理的KS均显著低于对照,其中PAM施用水平45 kg/hm~2时黏壤土KS降低幅度最大,较对照降低10.86%,但是不同施用量处理间KS差异不显著。从影响机理上分析,PAM主要是通过增加土壤团聚体含量及稳定性来提高KS;而干粉PAM溶解时间足够长时,由于PAM易吸附土壤颗粒,水解后的PAM分子链不断伸张延长,堵塞了土壤孔隙,加上PAM本身的黏滞特性,从而降低了KS。研究干粉PAM溶解时间对KS的动态影响,可以为PAM在改善土壤导水能力方面的应用提供理论依据。     

南方典型土壤水力特征差异性分析

为探究南方地区典型土壤水力性质的差异,采用压力膜法、定水头渗透法和一维水平土柱吸渗法对粘性潮土、沙性潮土、红壤、水稻土和紫色土5种南方典型土壤的水动力学参数进行室内测定,对比分析了各土壤水力特征的差异及其产生的原因。结果表明:土壤质地和粘粒含量是影响土壤水力特征的主要因素;粘性潮土、沙性潮土属于级配良好土,而红壤、紫色土、水稻土属于级配不良土,粘性潮土、沙性潮土、红壤、紫色土、水稻土饱和导水率依次增大,分别为1.75×10~(-3),3.15×10~(-3),4.77×10~(-3),11.02×10~(-3),11.87×10~(-3) cm/min;相对水稻土和沙性潮土而言,其他3种试验土持水性较高。土壤有效水含量为沙性潮土粘性潮土水稻土紫色土红壤,其有效水孔隙体积分别占其总孔隙体积的48%,29%,27%,18%和17%。非饱和条件下,沙性潮土和红壤中的水分运动速率较快,远高于粘性潮土中的水分运动速率,约为其6.8倍。土壤质地、颗粒级配、粘粒和有机质含量不同是造成土壤水力特性差异的因素,其中土壤质地和颗粒级配为南方典型土壤水力特性差异的主要影响因素。     

喷灌强度对滨海盐碱地土壤水盐运移特征的影响

为研究一维条件下喷灌强度对滨海盐碱地土壤湿润峰运移、水分再分布特征及盐分淋洗的影响,选用滨海盐碱地黏质重度盐碱土和砂质重度盐碱土2种土壤,设置5个喷灌强度(分别是1.72、3.13、5.27、8.75、10.11mm/h),进行室内喷灌条件下土柱模拟试验。结果表明,喷灌强度与土壤黏粒含量显著影响湿润锋运移。湿润锋推进速度随着喷灌强度增加而增大,而湿润深度随之减小,且土壤黏粒含量越高,越不利于湿润锋运移;随着土壤水分再分布过程的推进,黏质重度盐碱土在3.13mm/h喷灌强度下同一深度体积含水率较其他处理大,砂质重度盐碱土在1.72mm/h喷灌强度条件下土柱具有较高的保水性;采用喷灌淋洗,可使上层土壤脱盐,盐分均累积至下层土壤,并使其急剧增加且达到最大值。对于黏质重度盐碱土,3.13mm/h喷灌强度下,盐分淋洗效果较好,而对于砂质重度盐碱土,8.75mm/h喷灌强度淋洗效果优于其他处理。该研究可为喷灌技术合理和可持续开发利用滨海盐碱地提供参考。     

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。     

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。     

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。     

灰色关联及非线性规划法构建传递函数估算黑土水力参数

土壤水分特征曲线和饱和导水率是重要的水力参数,为了简便准确获取这些参数,以松嫩平原黑土区南部为研究区域,采集136个采样点土样用于测定不同土层土壤水分特征曲线、饱和导水率以及土壤理化性质,并运用灰色关联分析确定影响土壤水力参数的主要土壤理化性质,采用非线性规划构建土壤分形维数、有机质、干容重、土壤颗粒组成与土壤水分特征曲线、饱和导水率之间的土壤传递函数,并通过与现有土壤传递函数对比分析进行精度验证。结果表明:1)土壤分形维数是估算土壤水分特征曲线模型参数和饱和导水率的主要参数之一,同时,干容重和有机质含量也在不同土层土壤传递函数中起到重要的作用;2)通过验证分析,不同土层各参数平均绝对误差接近于0,均方根误差值也都较小,其中在不同土层土壤传递函数估算的土壤含水率均方根误差分别为0.022、0.017cm~3/cm~3;3)对比分析其他已存的土壤水分特征曲线和饱和导水率的土壤传递函数,该文构建的土壤传递函数均方根误差值均较小,决定系数值都在0.66以上,表明估算精度较高,均好于其他方法估算精度,具有良好的区域适应性。综上,所构建的土壤水分特征曲线和饱和导水率土壤传递函数可以用于松嫩平原黑土区土壤水力参数估算。     

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.     

Short-term effects of biochar and gypsum on soil hydraulic properties and sodicity in a saline-alkali soil

Salt and sodicity of saline-alkali soil adversely affect the construction of ecological landscapes and negatively impact crop production. The reclamation potential of biochar (BC, wheat straw biochar applied at 1% by weight), gypsum (G, 0.4% by weight), and gypsum coupled with biochar (GBC) was examined in this laboratory-based study by evaluating their effects on a saline-alkali soil (silt loam) with no amendment as a control (CK). Saline ice and fresh water (simulated rainfall) were leached through soil columns to investigate changes in salt content, sodium adsorption ratio (SAR), alkalinity, and pH of the leachate and the soil. Results showed that saturated water content and field water capacity (FWC) significantly increased by 4.4% and 5.6%, respectively, in the BC treatment after a short incubation time. Co-application of biochar and gypsum (GBC) increased soil saturated hydraulic conductivity (Ks) by 58.4%, which was also significantly higher than the sole addition. Electrical conductivity (EC) of the leachate decreased sharply after saline ice leaching; subsequent freshwater leaching accelerated the removal of the rest of the salts, irrespective of the amendment application. However, the application of gypsum (G and GB) significantly enhanced the removal of exchangeable Na+ and reduced leachate SAR. After leaching, the soil salt content decreased significantly for all treatments. The application of gypsum resulted in a significantly lower soil pH, exchangeable sodium percentage (ESP), SAR, and alkalinity values than those recorded for the CK and BC treatments. These results demonstrated that the co-application of gypsum and biochar could improve saline-alkali soil hydraulic conductivity and decrease leaching-induced sodicity over a short period.     

采用新电导率指标分析土壤盐分变化规律

土壤电导率(Electrical conductivity,EC)是限制植物和微生物活性的阈值,影响到土壤养分和污染物的转化、存在状态及有效性[1],反映了在一定水分条件下土壤盐分的实际状况,且包含了土壤水分含量及离子组成等丰富信息[2]。在一定浓度范围内,土壤溶液含盐量与电导率呈正相关,溶解的盐类越多,溶液电导率就越大,故可根据溶液电导率的大小,间接地测量土壤含盐量[3-5]。     

负水头条件下的水平一维土壤吸渗特征

该文分析了不同负水头条件下土壤水分运动特征,并通过室内模拟试验研究了不同负水头条件下水平一维土壤的吸渗特征,根据Brooks-corey模型推求了描述负水头条件下土壤吸渗公式,并分析了各参量间的函数关系。分析了Philip吸渗公式在负水头条件下的适用性,并对所建立的公式进行检验。研究结果表明：上述理论关系可以很好描述负水头条件下水平一维土壤吸渗过程。