贡嘎山暗针叶林生态系统溶质优先运移分析

以长江上游贡嘎山暗针叶林生态系统为研究对象,利用自制土柱装置,以KNO3和KBr作为示踪试剂,采用集中输入（脉冲输入）和稳定均匀输入（阶跃输入）两种基本类型,通过淋洗液和出流液的浓度和体积变化获得穿透曲线对研究区域优先流及溶质优先迁移进行研究。结果表明:长江上游贡嘎山暗针叶林生态系统是优先流及优先迁移的典型区域,其优先流运移过程可以分成5个区域,土壤优先流过程引起溶质的快速大量迁移,导致土壤深层和地下水中溶质浓度快速提高,增加了深层土壤污染的程度。      

鹫峰国家森林公园不同林分下土壤优先流现象研究

优先流是土壤中普遍存在的一种水分和溶质运移现象,为初步了解土石山区植被下的土壤水分运动,用亮蓝野外染色示踪试验研究了位于北京西北部的鹫峰国家森林公园不同林分下土壤中的优先流。从染色结果来看:在3种不同林分下的土壤中均存在较明显的优先流现象,且不同林分下土壤优先流的表现形式不同。染色面积的百分比显示了示踪剂在剖面上的分布,反映出部分水分通过优先流直接进入到土壤下层。优先流的存在对土石山区降雨条件下的水文过程产生重要影响。     

人工银杏林土壤优先流多指标定量分析与评价 ——以镇江下蜀林场为例

选取了镇江市下蜀林场人工经济林作为研究对象,通过亮蓝试剂野外染色示踪法,采用图像处理技术、统计学理论对3种入渗水量(15、30、45 L)土壤优先流进行多指标(总染色面积比、基质流深度、优先流比、长度指数和最大染色深度)定量分析,并采用优先流评价指数对上述指标进行综合评价。结果表明:除优先流比和长度指数外,总染色面积比、基质流深度和最大染色深度均随着入渗水量的增大而增大;相关性分析中,入渗水量与最大染色深度、总染色面积比和长度指数均呈显著正相关(p0.01);15、30、45 L入渗水量条件下的优先流评价指数分别为0.27、0.34、0.55。采用单一指标难以对优先流发育程度进行准确评价,而多指标的综合分析研究表明入渗水量越大,优先流现象越明显。基于多指标定量分析的优先流评价指数能够很好地反映优先流发育程度,为人工经济林林地土壤水分污染提供理论基础。     

土壤润湿性对土壤优先流形成的影响

通过室内土柱试验研究土壤润湿性对优先流形成的影响,并采用时间矩方法对试验结果进行拟合,分析润湿性对水分运动的影响。同时,采用保守性的示踪剂曙红Y染色示踪来直观地观察不同润湿性土柱中水分运动的特性,特别是优先流的形成。结果表明:普通石英砂柱中没有形成优先流现象,亲水性石英砂在水分运动的前锋有不明显的优先流存在,而疏水性石英砂土柱中形成典型的优先流现象。     

滇中磨盘山典型林分土壤优先流特征及其归因分析

【目的】探究土壤优先流的形成机理,揭示林地土壤水分运移规律,加深对森林调节水文、涵养水源机理的认识,为滇中林区水源涵养、植被生态建设提供理论依据。【方法】以滇中磨盘山云南松林、华山松林、滇油杉林、高山栎林4种林分类型为研究对象,利用染色示踪法和Photoshop CS 5、Image Pro Plus 6.0图像处理软件获取优先流染色区域总面积和染色面积比,分析不同林分类型的土壤优先流特征及优先流染色面积比随土层深度的变化;同时测定各林分类型土壤的理化性质,采用相关分析、主成分分析和通径分析方法,研究影响4种林分土壤优先流特征的土壤因子。【结果】4种林分表层土壤水分运动以基质流为主,染色面积比随土层深度的增加逐渐减小,优先流现象明显,优先流发育程度表现为华山松林>云南松林>滇油杉林>高山栎林。4种林分不同土层深度的土壤理化性质存在显著差异(P＜0.05),华山松林地的土壤疏松程度、持水特性、土壤肥力特性均表现最优。4种林分土壤容重均与染色面积比呈极显著负相关（P＜0.01）,pH、全钾含量与染色面积比呈负相关;除土壤容重、pH、全钾含量外,饱和持水量、毛管持水量、毛管孔隙度、有机质含量等土壤因子均与染色面积比呈正相关关系。主成分分析和通径分析结果表明,优先流的形成是不同土壤因子直接作用和间接作用的结果,其中土壤容重是引起染色面积比变化的决定性因子,全氮含量对优先流的形成具有限制性作用。【结论】土壤疏松程度、持水特性、土壤肥力特性等共同作用影响优先流的形成与发生,土壤理化性质是土壤优先流形成的重要驱动因素。     

用一步出流法测定土壤的导水参数

采用一次加压出流法测定土壤水分运动参数——土壤水扩散率的方法,结合逐次加压法,测定土壤水分特征曲线,便可求出土壤的非饱和导水率K(θ),方法简便,概念明确,仪器设备简单,一次试验可以同时测得非饱和土壤水分运动的全部参数。     

设施土壤优先流特征及其影响因素研究

为揭示设施土壤优先流路的发生、分布规律及驱动因子,通过原位染色示踪试验结合图像解析技术,提取6个优先流特征指标,对设施蔬菜大棚和棚外粮田2种土地利用方式下土壤优先流的分布特征进行了比较,并采用主成分分析方法探索了土壤理化性质和作物根系特性等因子对优先流的影响。结果表明:(1)设施土壤优先流染色面积比、最大染色深度和长度指数均大于棚外粮田土壤,其优先流现象更明显,由此产生的环境风险更不容忽视;(2)优先流主要发生在深层土壤中,且设施蔬菜土壤优先流发生较棚外粮田土壤更为复杂:垂直剖面染色形态变化程度分别经历相对稳定—次活跃—活跃—速变—活跃—速变(棚内)和次活跃—速变(棚外);(3)优先流受土壤孔隙结构、土壤水分状况和根系特性影响较大,棚内土壤优先流驱动因子从表层的由土壤孔隙结构和水分状况共同起决定性作用转向深层由根系特性所控制,棚外土壤则与之相反。研究结果可为设施土壤优先流模拟及其引起的面源污染防控提供理论依据。     

不同土地利用类型优先流对磷素垂直迁移及淋失风险的影响

为揭示磷素在土壤剖面中垂直迁移及淋失机制,选择设施生产条件和露地生产条件2种不同土地利用类型为研究对象,通过原位染色示踪试验结合图像解析技术,比较设施样地、粮田样地2种土地利用方式下土壤优先流分布特征,探索优先流与基质流路径对2种土地利用类型全磷和土壤速效磷(Olsen-P)垂直迁移及分布特征的影响,评估不同迁移路径下磷素淋失风险,并探讨磷素随优先流/基质流迁移的影响因素.结果表明:(1)设施生产条件明显改变了水分入渗过程,优先流发育程度更高,并且优先流路径对水分入渗的贡献更大;而粮田土壤以浅层基质流为主,优先流路径分布较少.(2)设施土壤表层0～20 cm全磷和Olsen-P迁移方式以基质流为主,而20 cm以下土层磷素迁移则以优先流路径为主;与之相比,粮田土壤全磷和Olsen-P垂直迁移方式以基质流为主,优先流贡献率很低.(3)设施土壤优先流路径中CaCl2-P随Olsen-P的增加速率是基质流路径的2倍,磷素的优先流迁移路径极大地增加了其向环境淋失的风险.(4)相关分析表明,磷素随基质流迁移深度与土壤磷素最大吸持量Qm呈极显著负相关;磷素随优先流迁移深度明显大于基质流部分,磷素随优先流迁移深度与优先流路径中沙粒含量呈极显著正相关.     

枫香麻栎混交林土壤优先流特征及其对碳运移的影响

为探究不同降雨强度土壤优先流的水文特性及其对碳运移的影响,以南京紫金山枫香麻栎混交林为研究对象,通过野外染色示踪法,阐明10 mm、25 mm、50 mm三种模拟降雨强度下,土壤优先流的发育情况;通过计算优先流路径贡献率,研究优先流对土壤有机碳、无机碳、水溶性有机碳、水溶性无机碳运移的影响。结果表明:①随着模拟降雨强度增加,土壤纵剖面土壤优先流区面积比及其深度增大。当模拟降雨强度为10mm、25 mm和50 mm时,土壤纵剖面优先流区面积占比最大分别为15.33%、37.01%和69.14%,土壤优先流最大深度为27.59 cm、35.83 cm和42.00 cm。②土壤优先流区面积比与模拟降雨强度存在显著正相关关系;与优先流对水溶性有机碳的贡献率存在显著正相关关系,优先流的发育对土壤中水溶性有机碳产生运移作用;与优先流程度评价指数呈显著负相关关系。③降雨强度的增加,可以增强优先流的发育程度,优先流对水溶性有机碳运移的贡献率为15.06%～64.04%。     

长江三峡库区优先流模型修正及验证

为模拟长江三峡库区优先流运动,以Macro模型为基础模型,依据长江三峡花岗岩区试验地特征及观测数据,对模型驱动变量、土壤物理特性参数进行了适当修正,得到了试验地区优先流运动模型。应用EF统计方法对实测结果和模拟结果进行了检验,检验结果表明不同层次土壤中优先流流量的EF统计值均大于0.89,说明所建立的优先流模拟模型能够较好地模拟优先流过程。     

土壤优势流的植物根系效应

综述了土壤优势流的基本特征,对环境的影响,特别是对水分和农用化学物利用效果的影响。阐述了根系对优势流的影响,并讨论了根系的动态变化对土壤优势流的影响。介绍了根系及优势流的一般研究方法,以及有关根系和优势流关系的研究中的一些问题。     

旱耕地土壤磷垂直迁移机理的研究

为了解磷素在土壤剖面中淋溶及迁移机理,选择有较长施肥历史的3个旱地土壤,用亮蓝溶液染色鉴定了优势流途径,并分离和采集被染色剂染色和不染色的土样,分析了土壤全磷、有效磷的垂直分布。结果表明,供试土壤中磷的迁移存在基质流和优势流2种途径,心土层以下染色部分土壤的磷含量明显高于不染色部分土壤,基质流迁移磷的深度与土壤磷的饱和吸附量成反比;土壤中优势流区域从上至下变小,但优势流磷迁移比基质流深得多,优势流磷迁移深度与基质流磷迁移深度的比值随土壤粘粒含量的增加而增加。     

负压式土壤张力计测定法改进及应用

普通负压式水银张力计最小读数1mm汞柱，即最小读数为13．6mm，水柱，改进后负压式复合张力计读数更精确，最小读数为1．0mm水柱，提高精确度13．6倍，使用其测定土壤水势更准确，田间条件测定土壤水势改以往普通负压式水银张力计一点测定为改进后负压式复合张力计两点测定，并能直接反映田间两点水势差异情况，判断田间土壤水分运动趋势，它使研究温度对土壤水势影响更方便，改装后负压式复合张力计对温度升降造成水势变化是通过U形管式黄液压力计数反映的，所以较准确反映温度对水势影响，因而测得结果更接近田间土壤水势，另外，改装后负压式复合张力计能准确测定土壤水势，通过称重计算出一定时间经过一段距离和横断面土壤水分运动而散失水量，从而求得在稳态流条件下土壤非饱和导水率，为土壤水分运动提供参数     

应用运动平均斜率模型模拟农林复合系统土壤水分动态的研究

根据MOLDRUP等(1989)提出的运动平均斜率(MMS)模型,考虑源汇项,在入渗和蒸发交替的条件下,对半干旱平原农区农林复合系统中土壤水分运动进行数值模拟,结果表明:模拟值与实测值吻合效果较好,并体现了该模型的简洁、快速等优点。由此表明,MMS模型具有较强的适用性,可为农林复合系统土壤水分运移、耗水特征以及水分效应的定量研究提供准确合理的理论计算依据。     

土壤水运动理论研究综述

土壤水是陆地植物赖以生存的源泉,是农业生产的必要务件.土壤水研究在理论和应用上均有重要意义.从土壤水运动的基本方程、土壤水分入渗、土壤水分运动参数的确定、土壤水分运动数值模拟、SPAC等几方面论述了国内外土壤水分的研究概况,并对未来土壤水的研究进行了展望..     

田间试验方法确定非饱和土壤水分运动参数

用田间试验确定土壤水分运动参数,由于所测定的土壤吸力较低,得不到完整的土壤水分特征曲线,应用受到了限制.对蒸发量大的干旱地区,在田间一定区域,使其土壤与其周围土体隔离,从而可以测得土壤的较高吸力.以土壤水动力学理论为基础,首次在新疆运用田间试验的方法计算确定了土壤水分运动参数,是一种简便的实用方法.     

浅埋条件下地下水-土壤-植物-大气连续体中水分运移研究综述

地下水-土壤-植物-大气连续体系统中水分运移研究对于水资源的有效利用及生态环境问题有着重要的科学研究意义。在地下水浅埋条件下,地下水、土壤水、植物水、大气水是一个连续的水分过程。通过归纳国内外在地下水浅埋条件下土壤水分运移、土壤盐分运移、以及水盐运移对植物生长发育等生物过程作用的机理等方面的研究成果,综述了近年来国内外在地下水浅埋深条件下GSPAC系统水运移在研究方法、试验和模型方面的进展、各种研究方法的原理、优缺点和今后的研究方向,分析指出定量地研究浅埋深地下水对SPAC系统水分过程、生物过程和能量过程等的作用和影响是一个复合过程,由单个过程研究向过程的综合分析发展难度较大,目前研究相对比较薄弱,是今后需要重点发展的一个方向,在此基础上阐述了GSPAC系统水运移的研究需要深入发展的几个方面。