土壤溶质运移研究动态及展望

土壤溶质运移的研究是目前土壤物理学、环境科学和农业灌溉学的重要研究领域 ,本文根据国内外学者对土壤溶质运移转化方面的研究成果 ,综述了土壤溶质运移研究中的优势流、模型的建立、新的研究手段的采用以及方程参数的确定 ,并简要讨论了土壤溶质运移的发展趋势。     

土壤溶质运移特性研究进展

可溶性化学物质(土壤溶质)在土壤中的运移和分布已成为近年来研究的热点。本文综述了近年来土壤溶质运移机理、吸附模型、溶质运移数学模型等方面的研究进展。     

土壤溶质运移参数估计图解方法

基于土壤中溶质运移的对流 弥散方程 (CDE)提出了溶质运移参数估计的图解方法。根据土柱溶质运移“穿透曲线”(BTC)数据计算通量浓度随时间变化 (dc/dt)。应用绘图软件 ,例如MicrosoftExcel,绘制出t1 5dc/dt和dc/dt相对于时间的变化曲线。这两条曲线都是单峰曲线 ,并被用于估计CDE中延迟因子(R)和弥散系数 (D0 )。设计算例和穿透实验数据被用于校正图解法估计参数的精度和稳定性。参数估计的稳定性由估计参数对它们平均值的标准差评价 ;参数的估计精度与CXTFIT法和等斜率法比较。结果表明图解法具有较高的精度和较好的稳定性 ,特别是对于运移参数R的估值。图解法是一个确定性方法 ,它具备确定性方法中估计参数唯一性特点 ,克服了统计方法中需要给定参数初值的缺点。因此 ,这个方法是土壤溶质运移参数估计的可选方法之一。     

降雨淋洗条件下溶质在土壤中运移的初步研究

在自然条件下,降雨淋洗是地表污染物质向下运移而污染地下水的主要途径之一,同时,也是淋洗土壤盐分、影响土壤盐分动态的重要因素之一.因此,研究降雨淋洗条件下土壤中的溶质运移,可为污染物质的处理和田间土壤水盐动态的调控提供理论基础.本文通过室内实验和理论计算对这一问题进行了初步探讨.     

柑橘地土壤大孔隙与优先流的关系研究

以重庆市江津区10和20a林龄的柑橘地为研究对象,应用优先流染色法和室内图像提取技术,土壤水分穿透曲线及Poiseulle方程综合分析土壤大孔隙与优先流的关系。结果表明,大孔隙使染色区的水分渗透速率较非染色区提高了1.48倍以上。柑橘地大孔隙孔径范围在0.3～1.7mm,半径大于0.7mm的土壤大孔隙是形成优先流路径的主要孔径范围。     

土壤系统中溶质运移研究

为了满足日益增长的人口对粮食的需求,农用化学物质被广泛使用,这些物质可通过各种渠道进入土壤,因此研究土壤中农用化学物质的迁移、转化,对于防止环境污染和促进农业持续发展有着重要的意义.     

土壤溶质运移模型的研究及应用

土壤溶质运移的研究已成为土壤学、生态学、水资源学以及资源与环境科学等相关学科的基础和前沿研究领域。本文系统地论述了不同尺度下土壤溶质运移模型的研究进展,对其在农业生产、资源利用和环境保护方面的应用进行了简要综述,并就其未来发展趋势进行了展望。     

土壤溶质锋运移的解析解

为了推求土壤溶质锋运移与时间的关系 ,假设土壤溶质运移发生在溶质输入内边界至溶质锋之间 ,应用拉普拉斯变换方法求解输入内边界到溶质锋边界的对流—弥散方程 ( CDE)。溶质锋浓度解与半无限精确解的比较表明 ,在内边界至溶质锋边界内具有良好的一致性。溶质锋运移解的一个重要应用是估计实验室和田间条件的溶质运移参数。这个新的参数估计方法要求土壤中溶质锋随时间运移数据。如果应用有色示踪剂 ,溶质锋运移可以目测 ;如果应用其他示踪剂 ,可以通过 TDR或其它仪器测量示踪剂通量或体积浓度 ,确定溶质锋的深度。这个新的方法简单易行、节省时间 ,而且能够应用到实验和田间条件。     

非均质饱和土壤盐分优先运移的随机模拟

在室内使用特殊形状的土柱隔板成功地填装了在水平横截面上呈“川”字型分布、由质地相差较大的两种土壤相间构成的非均质土柱。当土柱出流达到稳态后，灌入CaCl2溶液，监测土柱出流液的浓度动态。通过计算表征氯离子迁移时间随机特征的概率密度函数，对出流盐分的优先运移采用传递函数模型进行仿真，并对构成非均质土柱的两种均质土壤分别进行了条件类似的水盐入渗实验和模拟。在此基础上获得了参与氯离子输运的土壤水运移体积和可动体积以及土壤溶液中氯离子的体积平均驻留浓度。     

重庆江津区柑橘地土壤大孔隙特征

以重庆市江津区不同柑橘地为研究对象,采用土壤坡面染色法标记大孔隙、利用土壤水分穿透曲线方法及Poiseulle方程分析其土壤大孔隙特征。结果表明:染色区较非染色区有更大的稳定出流速率,大孔隙使染色区的水分渗透速率较非染色区提高了1.48倍以上,随着土层深度增加,其提高程度有增大的趋势。虽然染色区较非染色区更利于水分或溶液传导,但相比非染色区,染色区水分渗透曲线的波动更大。柑橘地大孔隙孔径范围在0.3～1.7mm之间,0.3～0.7mm孔径数量虽然为104数量级,但对染色溶液优先迁移的作用较弱;实际影响染色溶液迁移的为半径大于0.7mm的土壤大孔隙;20年林龄柑橘地10-20cm土层有效大孔隙数量高于10年林龄柑橘地。半径大于1.0mm的大孔隙在水分输入初期起到迅速排导水分的作用。柑橘地土壤大孔隙率在1.5%～19.5%之间,与稳定出流速率呈极显著正相关关系,决定了稳定出流速率71.9%的变异;半径大于0.7mm的大孔隙数量与稳定出流速率呈极显著正相关关系,决定了稳定出流速率90.9%的变异。     

漫灌和喷灌条件下土壤养分运移特征的初步研究

用非饱和土壤溶质运移的对流扩散方程及其解析解,联系大田漫灌、喷灌的入渗实际,在室内试验的基础上,研究了漫灌、喷灌入渗条件下,土壤养分运移的特征。研究结果表明,阳离子Ｋ^＋,由于土壤颗粒的吸附作用,流动性差,入渗结束后,Ｋ^＋浓度集中分布在土表０～２０ｃｍ土层内。阴离子ＮＯ₃^-,流动性强,入渗方式对ＮＯ₃^-离子运移影响大。漫灌入渗条件下,孔隙水流速度大（是喷灌的３．５倍）,ＮＯ₃^-运移快,机械弥散作用是喷灌的１１．６倍,入渗结束后,ＮＯ₃^-浓度集中分布在土壤深层的作物主根区之外,不利于作物吸收利用,并容易造成地下水污染。而在喷灌入渗条件下,供水强度低,孔隙水流速度小,ＮＯ₃^-运移慢,弥散作用弱,入渗结束后,ＮＯ₃^-浓度的峰值迁移浅,ＮＯ₃^-浓度集中分布在土壤表层作物主根区内,有利于作物吸收利用。这正是喷灌节水、保肥的内在机理。     

聚丙烯酰胺对黄土坡面水分入渗及溶质迁移的影响

通过研究上方供水方式模拟降雨径流条件下,聚丙烯酰胺(PAM)对黄土坡面水分入渗及溶质(Br-)迁移的影响,结果显示:施加PAM能显著减少坡面产沙率及溶质的流失量,不施PAM(CK)的坡面累积产沙量分别是施加PAM1、PAM2、PAM3和PAM4的5.2,3.0,13.1,30.5倍;冲刷试验前期不同施量的PAM均能增加土壤水分入渗,约5～10min后与PAM施量较少的处理(<1g/1.25m2)相比,施量较大的处理(>1g/1.25m2)地表径流量较大;对于提高降雨径流的就地利用、增加地表入渗,PAM的最佳用量约为1g/1.25m2;对于集蓄和利用坡地径流、减少入渗,PAM最佳用量约为3g/1.25m2;不同PAM用量条件下,坡面溶质Br-浓度变化过程与时间存在y=axb的幂函数关系。     

不同雨强条件下坡度对坡地产汇流及溶质运移的影响

为了分析坡度对坡面产汇流和溶质运移的影响,以室内土槽为平台,采用人工模拟降雨实验,研究了坡度为5°,10°和15°,雨强为30,60和120 mm/h条件下植被坡地的入渗总量、坡面流流速、地面径流以及地面径流中Br-,NH4+和NO3-的浓度变化.结果表明,在其它影响因素相同的情况下,随着坡度的增大,坡面平均流速增大,地面径流总量增加,入渗总量减少、地面径流初始产流时间和径流终止时间均呈减小趋势,地面径流中Br-浓度变化不大,变化曲线几乎重合,NH4+浓度总体上呈递减趋势,且随着降雨强度的增大,这种递减趋势越显著,NO3-的规律性不明显.用幂函数关系可较好地拟合出坡面平均流速与坡度的关系.     

Column Holdup Formula of Soil Solute Transport

The shortcomings of the present two formulae for describing column holdup are analyzed and deductions are made to find a new formula. The column holdup, Hw, described by the new formula is dimensional,and related to soil solute transport kinesis and column physical properties. Compared with the other two column holdups, Hw is feasible to describe dimensional column holdup during solute transport process. The relationships between Hw and retardation factor, R, in different solute transport boundary conditions are established.     

中水灌溉条件下含砾砂土污染物运移的初步研究

以宁夏回族自治区大武口市森林公园的含砾砂土为研究对象，通过室内试验，对中水灌溉条件下砂砾质土壤在不同灌水量、多次连续灌水、降雨淋洗等不同来水条件下水分、污染物运移的规律进行了初步的研究，为微污染水用于绿化灌溉对砂砾质土壤中污染物运移及累积的研究提供科学依据。     

地下滴灌土壤水运动和溶质运移的数学模型及验证

以非饱和土壤水运动理论和多孔介质中溶质运移的对流－弥散理论为基础，建立了地下滴灌条件下描述地埋点源土壤水运动和溶质运移的数学模型。模型中对滴头边界进行了简化，并对其可行性进行了检验。模拟计算结果得到室内试验资料验证。该模型可用来描述地下滴灌土壤水、肥运动和分布规律，以便为地下滴灌系统的合理设计提供理论依据。     

土壤容重对溶质迁移过程的影响

土壤在径流作用下发生流失、土壤溶质迁移等现象,是一个受径流、土壤性质、下垫面特性、土地利用方式等多种因素综合影响的复杂过程.利用斜坡土槽,采用一定的坡度和实验流量,对不同容重的土样进行了室内放水实验,研究了在土壤饱和条件下,土壤容重对土壤溶质迁移过程的影响.实验结果表明:(1)随径流作用时间的增加,单位时间内土壤溶质迁移量逐渐减少,其关系可用幂函数来描述;(2)土壤溶质发生迁移是受地表径流和壤中流共同作用的结果;(3)土壤容重对土壤溶质迁移过程影响总体表现为土壤容重越大,随径流迁移的土壤溶质量越少;(4)土壤容重增加相同幅度,但同时刻随径流迁移的土壤溶质递减量逐渐减少.     

溶质施放部位对红壤坡面溶质迁移特征的影响

以非吸附性溴离子为示踪剂,采用室内模拟降雨方法研究间歇降雨和施肥部位对红壤坡面产流、产沙以及溴离子迁移特征的影响。结果表明,降雨特征相同条件下,3次降雨的总径流量无明显差异,但第3次降雨形成的产沙量分别是第1次和第2次的7倍和2.2倍,这表明因前期含水量的提高而降低了土壤抗冲性是红壤侵蚀的主要原因之一;径流溴离子浓度随时间变化均呈幂函数衰减,与施肥部位无关;施肥部位越靠近坡底,径流溴离子初始浓度越高且衰减速度越快;溴离子流失数量与施肥距离呈显著正线性关系。通过估算3次间歇降雨径流中溶质流失数量的来源发现,淋溶到坡面土壤中的溴离子再次参与径流流失的数量,其平均比重从81.61%提高到了93.76%,这表明施加在上坡部位的肥料被淋溶后对后期径流养分流失的贡献十分显著。