覆膜开孔条件下层状土壤蒸发的水热运移

为揭示覆膜开孔条件下不同质地层状土蒸发特性,选择0～100%范围内的6种覆膜开孔率、夹塿和夹砂2种层状土及3个夹层位置,进行室内土柱蒸发试验,测定了蒸发量随时间变化规律,以及土壤水分和温度分布规律.结果表明:覆膜开孔率和夹层位置的变化都影响层状土壤的温度分布,3个层位下全覆膜与裸土蒸发表层温差分别为3.6,6.6和21.8℃,层位越深,剖面温差越大.覆膜开孔率越大,剖面土温整体越低,蒸发水量损失越大;夹层位置越深,累积蒸发量随时间变化曲线整体越高.幂函数和对数模型描述塿夹砂及砂夹塿的累积蒸发量与时间关系较好.总体上,覆膜开孔率和夹层位置都影响蒸发过程中的水热运移规律.     

覆膜开孔蒸发条件下斥水土壤水盐变化规律

通过不同斥水度土壤覆膜开孔下的室内蒸发试验,分析了3种土壤不同斥水度和覆膜开孔影响下,土壤水分和盐分的运动特征.试验结果表明,覆膜开孔条件下不同斥水度土壤累积蒸发量与时间平方根呈正比,土壤斥水性抑制土壤水分蒸发;单位膜孔面积的单位深度累积蒸发量(Er)随覆膜开孔率增大而急剧减小,与覆膜开孔率的变化关系可以用幂函数表示;随着土壤斥水度增大,剖面水分蒸发幅度减小;开孔率越大,剖面含盐量变化幅度越大,而斥水度对剖面含盐量影响不明显.     

覆膜开孔蒸发条件下土体高度对水盐运移的影响

通过不同高度土体在不同覆膜开孔率条件下的室内蒸发试验,研究了土体高度变化时水盐分布的差异与相互联系.试验结果表明,不同高度土体的单位深度累积蒸发量与时间变化符合Gardner理论关系,单位深度累积蒸发量与时间和土体总高度存在二元线性函数关系;单位深度累积蒸发量和单位膜孔面积单位深度累积蒸发量均与土体高度和覆膜开孔率存在较好的函数关系;土体高度越小,单位深度含盐量和盐分浓度变化幅度越大,土体高度是影响盐分上行的影响因素之一;覆膜开孔限制土壤水分蒸发速度进而影响土体盐分表聚,因此减小覆膜开孔率可以有效减少土体盐分表聚.     

覆膜开孔蒸发条件下土体高度对水盐运移的影响

通过不同高度土体在不同覆膜开孔率条件下的室内蒸发试验,研究了土体高度变化时水盐分布的差异与相互联系。试验结果表明,不同高度土体的单位深度累积蒸发量与时间变化符合Gardner理论关系,单位深度累积蒸发量与时间和土体总高度存在二元线性函数关系;单位深度累积蒸发量和单位膜孔面积单位深度累积蒸发量均与土体高度和覆膜开孔率存在较好的函数关系;土体高度越小,单位深度含盐量和盐分浓度变化幅度越大,土体高度是影响盐分上行的影响因素之一;覆膜开孔限制土壤水分蒸发速度进而影响土体盐分表聚,因此减小覆膜开孔率可以有效减少土体盐分表聚。     

覆膜开孔入渗——蒸发条件下夹砂层土壤水、盐、热变化规律

入渗-覆膜开孔蒸发条件下砂夹层影响水、盐、热运动的方式和规律尚不清楚。通过不同埋深砂夹层土体室内入渗-蒸发试验,分析了3个不同埋深砂夹层和覆膜开孔影响下土体水、盐、热变化规律。试验结果表明,夹砂层土体在整个积水入渗过程中经历非线性、线性两个过程;砂夹层对水流有一定的阻滞作用,同时对盐分的淋洗不利;不同覆膜开孔率蒸发条件下,任意时刻剖面温度分布均为表层0cm最高,土体底部最低,25cm为土体温度变化的影响深度;25cm以上不同砂夹层埋深土体剖面温度梯度规律表现为T（5～10cm埋深）〉T（10～15cm埋深）〉T（20～25cm埋深）。     

不同覆盖模式对土壤水分蒸发的影响

为了揭示不同覆盖模式抑制土壤水分蒸发的效果,通过模拟试验,对不同覆盖模式抑制土壤水分蒸发的效果进行了分析.试验设置无覆盖(CK)、覆砂(S)、覆砂+覆膜(SM)、覆秸秆+覆膜(JM)和覆秸秆+覆砂(JS)5种模式.结果表明:土壤表层不同覆盖处理的土壤日蒸发量不同,在蒸发初期,土壤水分蒸发量从大到小依次为CK,JS,JM,S,SM,之后基本保持CK,JS,S,SM,JM的变化趋势.当有降雨发生时,土壤水分蒸发量从大到小由CK,JM,SM,JS,S变为CK,JS,S,SM,JM的趋势;土壤表层的不同覆盖处理可有效减少土壤水分的蒸发,CK,JS,JM,S,SM处理的土壤水分累积蒸发量分别为1823.6,712.2,473.3,450.6,375.1 g,与对照相比,CK,JS,JM,S,SM处理的土壤水分累积蒸发量分别减少了60.9%,74.0%,75.3%,79.4%;在整个蒸发过程中,不同覆盖模式下土壤水分累积蒸发量与时间的关系符合W=at^b,综合分析可知,覆砂(S)处理是最符合试验区域的覆盖模式.     

滴灌两点源交汇入渗的斥水土壤水分运动规律

基于室内滴灌两点源交汇的水分入渗试验,对比研究了滴头间距为30 cm、滴头流量为041 mL／min条件下,斥水和亲水土壤的湿润锋变化和含水率分布规律．试验结果表明:在湿润体交汇前和交汇后,亲水土壤湿润锋都较光滑,形状呈1／4椭圆形,水平湿润锋比垂直的长,亲水性塿土和盐碱土交汇时间分别为1 270和2 79 min．斥水土壤的湿润锋明显不如亲水土壤光滑,部分位置出现优先流,斥水塿土和盐碱土交汇时间分别为40和210 min．不同条件下湿润锋的定量关系可采用对数和幂函数,拟合的决定系数均达到0.86以上．入渗的交汇面上,水平和垂向湿润锋与时间关系均可用对数关系描述,拟合的决定系数均达到098以上．塿土滴头下方垂向剖面上的土壤水分分布最均匀,湿润面近似圆形;塿土交汇面的次之,但仍比盐碱土的含水率等值线图规则．2种斥水土壤在不同深度上的水分分布都有很大的随机性和空间不均匀性．总体上,亲水性塿土的水分运动比亲水性盐碱土更具规律性,斥水土壤水分运动由于出现非稳定流,因此比亲水土壤的更不规律．相关成果可为在斥水土壤中应用节水灌溉技术提供技术参考．     

水质对层状土壤入渗过程的影响

供水水质的异同可能会影响层状土壤积水的入渗过程。将去离子水、天然降水、天然积水、自来水4种水质的水作用于3种土壤构型(均质塿土、塿夹砂、砂夹塿),讨论了4种水质的积水入渗对层状土壤结构入渗特征的影响。结果表明,不同水质和土壤构型的入渗时间由长到短分别为:去离子水、天然降水、自来水、天然积水(不同水质)和均质塿土、塿夹砂、砂夹塿(不同土壤构型)。4种水质累积入渗量的变化趋势基本相同,其累积入渗量由大到小分别为:天然降水、自来水、去离子水、天然积水(不同水质)和砂夹塿、塿夹砂、均质塿土(不同土壤构型)。相同时间内不同土壤构型的湿润锋推进距离由小到大为:均质塿土、塿夹砂、砂夹塿;水质对层状土壤湿润锋推进距离的影响程度由土壤分层组合方式决定。     

不同可降解膜覆盖对一维土柱土壤水分入渗和蒸发的影响

为了探索可降解膜覆盖对农田灌溉的影响机理,通过室内土柱试验,对普通地膜和三种不同可降解膜以及无膜覆盖条件下蒸发前后水分分布、不同时段蒸发量、不同土层温度进行了对比研究。结果表明:入渗结束后覆膜,经48 h的重分布,各处理组均可以对水分起保水作用,有效提高地下15～25 cm土壤水分含量,BD2处理(B型完全生物降解地膜,厚0.010 mm,主要成分PBAT设计降解诱导期60 d)的效果优于其他两种可降解膜,覆膜对5～15 cm土壤温度的保温作用明显。覆膜能抑制土壤水分蒸发,经过192 h各处理的累积蒸发量呈规律性增长,三种可降解膜对比可知:BD2处理对水分蒸发作用抑制明显,其保水保温作用与普通地膜差异不大,但可降解膜BD2处理最优。该研究可探明可降解膜覆盖对一维土柱土壤水分运动规律,并为建立相关模型提供参考。     

酒精溶液对斥水土壤入渗规律的试验研究

采用室内土柱积液入渗试验,进行了不同斥水程度的2种土质的酒精溶液和蒸馏水的对比入渗试验研究,对比了不同斥水程度的土壤累积入渗量和入渗率随时间的变化,验证了Kostiakov公式在斥水土壤酒精溶液入渗的适应性,探索了i与t-1/2的拟合关系,以及全盐量和氯离子的剖面分布。结果表明,酒精入渗条件下,斥水性的存在明显影响土壤的入渗性能,而不同程度斥水性的斥水土壤的入渗能力变化不明显,但明显小于亲水土壤;湿润土层内的全盐量和Cl-的淋洗在不斥水条件下效果不明显,而在斥水土壤中较为明显,且在湿润锋处达到最大值;对土壤入渗率与入渗历时的关系,Kostiakov公式的适应性较好;i与t-1/2呈良好的指数关系。斥水性的存在影响酒精溶液入渗,但不同斥水程度的斥水土壤入渗不受酒精溶液的影响。与蒸馏水入渗相比,酒精溶液入渗极大地加速了土壤的入渗过程。     

CaCl2溶液灌溉对土壤水盐与斥水性分布的影响

选用砂土和盐碱土并添加斥水剂,采用0、1、3和6g/L的CaCl2溶液进行室内土柱入渗试验,对比灌水水质对土壤水盐及斥水性分布的影响。结果表明:咸水灌溉后,砂土1和亲水盐碱土的累积入渗量、湿润锋和入渗率曲线均较光滑;而砂土2和斥水盐碱土的入渗特征曲线不如砂土1的光滑,入渗过程比前者慢得多。灌水矿化度增加对盐碱土的入渗过程影响更明显。Philip模型与Kostiakov公式拟合亲水土壤入渗率过程都较好。砂土1和砂土2在咸水灌溉后剖面的滴水穿透时间都比初始值有所增加,但最大增加值仅3.6 s。盐碱土灌后剖面的滴水穿透时间增加明显,最大增加值为19 s。灌水矿化度增加对电导率、Ca2+质量浓度和Cl-质量浓度分布均有影响。研究表明咸水灌溉不仅影响水盐分布,而且对斥水性也有不同程度的影响。     

地膜覆盖对土壤棵间蒸发影响的研究

农作物地膜覆盖栽培技术是 2 0世纪 80年代发展起来的新技术 ,其保温、保墒和增产效果明显 ,但不同地膜覆盖率对减少土壤棵间蒸发影响规律 ,目前国内研究不多。通过在室内研究覆膜灌溉土壤蒸发规律 ,研究出不同土壤含水率的水分蒸发和不同覆盖率对土壤蒸发的影响关系 ,并在田间进行验证。为今后定量评价农作物地膜覆盖减少土壤棵间蒸发提供理论依据     

西北干旱区滴灌棉田膜间土壤蒸发试验研究

膜间土壤蒸发是覆膜棉田水分消耗的主要组成部分,在干旱少雨的新疆石河子利用微型蒸渗仪观测了地下滴灌和膜下滴灌条件下,覆膜棉田膜间土壤水分蒸发,并对膜间不同位置处的土壤蒸发规律进行了试验研究,研究结果表明,滴灌条件下膜间土壤水分蒸发分别与气温、辐射、饱和水汽差以及相对湿度呈指数相关关系,与参考作物需水量呈线型相关关系,与表层土壤含水率呈指数关系;膜间土壤累积蒸发量在苗期最高、其次是花铃期、吐絮期最小;膜下滴灌条件下膜边土壤的蒸发量高于膜间（两条膜正中间的裸地）蒸发量;地下滴灌条件下,错位种植会导致灌溉水的无效蒸发,不利于灌溉水的高效利用。     

不同斥水程度黏壤土一维入渗特性试验研究

采用人工配置的5种斥水程度等级的黏壤土,通过室内一维积水入渗试验,探究了斥水程度对黏壤土湿润锋运移、累积入渗量、入渗率、土壤剖面含水率以及水分再分布的影响,分析了不同斥水程度土壤入渗条件下入渗模型的适用性.结果表明:随着斥水程度增大,土壤入渗率变慢,湿润锋运移相同距离所需要的时间显著增加,其中运移到40 cm时,强斥水土壤比亲水土壤的运移时间增加了63%;随着斥水程度增大,累积入渗量减小,入渗结束时强斥水土壤比亲水土壤的累积入渗量减小了27%;土壤的入渗率也随着斥水程度增大而逐渐减小,强斥水土壤的稳定入渗率为亲水土壤的37%;随着斥水程度增大,土壤剖面含水率减小,且经过相同时间的水分再分布,土壤剖面含水率的变化量也随之减小;幂函数可以很好地模拟湿润锋运移距离和累积入渗量随时间的变化过程;对弱斥水土壤而言,Philip模型和Kostiakov模型对入渗率与时间的关系有较高的拟合度,而强斥水土壤则Kostiakov模型更为适用.研究可为斥水土壤的入渗提供理论基础.     

土壤斥水性研究进展

简述了土壤斥水的基本概念,归纳了土壤斥水对农田水分循环、水土保持、地下水环境等的影响,分析了土壤斥水发生的原因,总结了国内外已采用的斥水度测定方法及其各自特点,并对土壤斥水度空间变异性、斥水土壤在入渗和蒸发过程中的水分运动规律及斥水土壤入渗性能改善方法的研究现状作了较全面的分析和评述。由于土壤斥水与农田水分循环、微生物活动、产流产沙和地下水环境污染之间存在密切联系,因此有必要进行相关问题的研究。     

地下水浅埋下层状土壤波涌畦灌间歇入渗模型研究

为进一步揭示地下水浅埋下的层状土波涌畦灌间歇入渗机制,通过试验资料分析与理论研究,建立了波涌灌间歇入渗条件下的层状土Brook-Corey和Green-Ampt（BC-GA）改进入渗模型,推导出层状土间歇入渗湿润锋面水吸力与湿润锋运移深度的函数关系,确定了含砂层内部土壤饱和导水率、进气吸力是层状土间歇入渗运移距离变化的主要影响参数。周期数增大,上层土壤饱和导水率减小,饱和含水率减小,进气吸力增大,夹砂层内部仅进气吸力随周期数增加而增大。根据BC-GA模型计算不同埋深的含砂层土壤间歇入渗特性及湿润锋运移特性,对比分析指出,周期数增加,相同含砂层埋深下的累积入渗量减小,湿润锋运移距离增大;含砂层埋深增加,相同供水周期的累积入渗量增大,湿润锋增大;供水周期达到最大时,含砂层埋深对累积入渗量和湿润锋运移距离影响减小。     

压砂条件下水分一维垂直入渗试验研究

为研究压砂对土壤水分垂直入渗规律的影响,选取沙土和壤土这2种土壤作为研究对象,采用土柱试验模拟压砂条件下沙土和壤土的水分入渗垂直运动的影响规律,并分别设置2种土壤无压砂处理的对照试验,分析压砂对2种土壤的水分入渗垂直运动的影响规律.结果表明:压砂提高了包含砂层在内的土壤入渗能力,但抑制了砂层下土壤的入渗性能;通过函数拟合得到了累积入渗量随入渗时间变化的经验方程式,拟合程度较高;压砂条件对土壤初渗速率有较大影响,压砂条件下的沙土的初渗速率为不压砂的1.67倍,壤土为2.37倍,压砂对壤土初渗速率影响更为明显;稳渗速率均较小,且压砂对2种土壤的稳渗速率无明显影响;压砂对2种土壤的湿润深度随累积入渗量的变化均起到抑制作用,且对壤土抑制作用更强,2种土壤去除砂层影响后土层的湿润锋深度与累积入渗量的关系均近似呈线性规律.     

淮北平原汉王实验站土壤水资源特征试验研究

为了充分认识土壤水及其水资源特性,在淮北平原汉王水文水资源实验站对0.5～3.5 m地下水位控制条件下和秸秆、地膜、无覆盖三种条件下的土壤水分、包气带储水量、潜水蒸发、土壤蒸发、降雨入渗等要素进行了连续4年的观测,并结合水量平衡方程,对土壤水资源的要素特征进行了实验研究.结果表明：同一深度的土壤含水量大小顺序为秸秆覆盖〉地膜覆盖〉无覆盖;覆盖条件下土壤含水量变化相对稳定;土壤包气带有类似于土壤水库的作用,可调节水量可观,土壤水可作为一种重要的水资源;随土壤包气带厚度加大,潜水蒸发和降水下渗逐步减少,土壤蒸发表现突出.研究认为,充分认识土壤水资源特征,对指导土壤水资源开发利用、农业生产等有重要意义.