土壤斥水性影响因素及改良措施的研究进展

论述了森林火灾、土壤含水率、有机质含量、pH值、生物膜和粘土矿物质等因素对土壤斥水性的影响以及国内外土壤斥水性改良措施的研究进展,并提出当前土壤斥水性研究的重点和今后的研究方向是土壤毛孔或粒子范围方面的研究、土壤含水率和斥水性的表达、大范围田间斥水性对不同水文学要素的定量影响,同时指出国内土壤斥水性的研究发展方向。     

土壤斥水性影响因素及改良措施的研究进展

论述了森林火灾、土壤含水率、有机质含量、pH值、生物膜和粘土矿物质等因素对土壤斥水性的影响以及国内外土壤斥水性改良措施的研究进展,并提出当前土壤斥水性研究的重点和今后的研究方向是土壤毛孔或粒子范围方面的研究、土壤含水率和斥水性的表达、大范围田间斥水性对不同水文学要素的定量影响,同时指出国内土壤斥水性的研究发展方向.     

妫水河流域土壤斥水性分布与影响因素研究

为了研究我国北方土石山区流域土壤斥水性影响因素及其分布规律,以妫水河流域为例开展了野外调查和室内研究。对流域内9种植被类型共385个土壤样本的滴水穿透时间(Water drop penetration time,WDPT)与土壤有机质含量、p H值、质量分形维数、土壤颗粒比表面积进行统计分析。研究表明:WDPT由大到小依次为有林地、灌木林、疏林地、果园、高覆盖度草地、旱地、中覆盖度草地、低覆盖度草地、滩地。有林地和灌木林为强烈斥水性,疏林地和果园为轻微斥水性,高覆盖度草地无斥水性,旱地、中覆盖度草地、低覆盖度草地和滩地为亲水性;土壤斥水性在流域的空间分布上表现为西北部、东北部和东南部山区斥水性较大,中部盆地斥水性较小;在垂向分布上表现为表层最大、中层次之、深层最小;WDPT与土壤有机质含量呈正相关性,与p H值、质量分形维数、土壤颗粒比表面积呈负相关性;土壤p H值和有机质含量是斥水性的主要影响因素,质量分形维数、土壤颗粒比表面积是次要因素。     

不同污染程度的水对土壤斥水性的影晌

污水在农业灌溉中的回用是一种有效的节水途径,但长期应用会导致土壤斥水性的提高.本研究以以色列西南部Berry的原状土壤为例,研究了8种不同污染程度的灌溉用水对土壤斥水性的影响,并用统计分析方法从多个水质参数中找出主要的影响因素.结果表明,土壤斥水性与综合水质指标F值具有很高的相关性,相关系数为0.957,呈极显著正相关;多元回归分析发现,水质中有机质含量指标化学需氧量(COD)是影响土壤斥水性的最主要因素,其次是浑浊度(Turbidity),它们与土壤斥水性建立的多元回归方程的相关系数达0.997.仅用化学需氧量(COD)与土壤斥水性建立关系,相关系数为0.877.这为进一步研究土壤斥水性和节水灌溉提供理论依据.     

灌溉水质和灌水方式对红壤斥水性及其理化性质的影响

以蒸馏水为对照,选取再生水和稀释2,4,6倍再生水等4种低质水,采用连续灌溉和再生水-蒸馏水交替灌溉等2种灌溉方式对红壤进行1年的处理,以此探明灌溉水质和灌水方式对酸性土壤斥水性、pH、盐分及有机质质量比的影响.结果表明:2种灌溉方式下红壤均产生亚临界斥水性,连续灌溉下红壤接触角比交替灌溉平均增加了23.1°;2种灌溉方式均使红壤酸性增强,盐分和有机质质量比增加,其中连续灌溉下的增长率大于交替灌溉下增长率;连续灌溉下红壤斥水性、pH、盐分和有机质质量比随灌溉水质的变化均可用二次函数来描述,决定系数均在0.9以上;交替灌溉下,红壤斥水性和盐分与灌溉水质的关系可用二次函数来表示,决定系数均在0.9以上,而土壤pH和有机质质量比与灌溉水质相关性不明显;2种灌溉方式下,红壤斥水性与pH呈负相关,与盐分质量比呈正相关,与土壤有机质质量比在连续灌溉下表现为正相关,而交替灌溉下则相反.采用再生水-蒸馏水交替灌溉方式能抑制土壤斥水性的产生.     

土壤斥水性对含水率的响应模型研究

选用以色列3类不同质地的10种不同斥水性的土壤为研究对象,采用滴水穿透时间法测定土壤斥水性对含水率的响应关系,得到了不同土壤斥水持续时间随含水率变化的规律,通过Gaussian模型、Lorentzian模型和Lognormal模型对这种规律进行回归分析,最终得出了土壤斥水持续时间随含水率的变化规律符合Lorentzian模型。由此响应模型,就可以根据某种土壤部分斥水性对含水率响应的实测数据,计算出土壤斥水性的峰值含水率、峰值斥水性以及临界含水率,为不同土壤斥水性进行对比和土壤改良提供理论依据。     

影响土壤斥水性的污灌水质主成分分析

为了探明不同污灌水质对土壤斥水性的影响,研究采用12种不同污染程度的生活污水对以色列3种类型的5种斥水土壤进行斥水性测定分析,通过对非均质条件下测定的土壤斥水持续时间进行标准化处理,并对12种污水中的9种独立水质指标进行主成分分析,计算污水水质综合指标,分析不同污水水质综合指标和不同主成分分量与土壤斥水性持续时间的关系.研究结果表明:黏性土和壤土的斥水持续时间与综合水质指标F值呈线性正相关关系,即土壤斥水持续时间随水质污染程度的增大而增大;砂质土壤的斥水持续时间与F值不具有统计学意义,即土壤斥水持续时间不受水质污染程度的影响.经多元回归分析得出,水质中的2个主成分分量与黏性土和壤土的土壤斥水性都呈正相关关系,而且第一主成分对土壤斥水性的影响大于第二主成分.     

翻耕法对土壤斥水性改良效果

为了消除土壤斥水性对农业生产的不利影响,对以色列具有强斥水性的2种土壤（黏性土、砂质土）、4种不同深度的翻耕处理（0～2.5,0～10,0～20,0～30 cm）和种植与否（种植、不种植）共进行16个处理,研究翻耕法对土壤斥水性的改良效果.对于种植的处理,每隔4个月重新进行翻耕处理一次,对于不种植的处理,在试验过程中不再进行翻耕处理,以1年时间为试验期,在每个阶段开始和结束时测定土壤斥水持续时间,最后对各试验在不同阶段土壤斥水持续时间进行比较分析.结果表明：对斥水性土壤进行翻耕处理的物理方法可以暂时消除土壤的斥水性,但斥水性又会在灌溉一段时间后重新出现,经过多次翻耕可有效地消除土壤的斥水性,消除效果随翻耕次数、时长和翻耕深度呈显著的正相关关系.翻耕法对黏性土壤的改良效果明显好于砂质土壤.研究结果可为物理方法进行土壤改良提供理论依据.     

烘干温度和时间对潜在土壤斥水性的影响研究

为研究不同烘干温度和时间对测定土样潜在斥水性的影响,选用以色列2种类型的4种土壤,通过在25、45、65和105℃的4种不同温度和不同时间的组合对土壤样品进行烘干,然后测定潜在土壤斥水性,最后分析不同烘干温度在不同时间下对不同土壤潜在斥水性的影响。结果表明,在测定土壤潜在斥水性时的最佳烘干温度为45～65℃,最佳烘干时间为24h。     

中南地区典型地带性土壤的斥水性及其影响因素分析

选取我国中南地区不同发育程度典型旱作土壤为研究对象,通过测定土壤基本理化性质与滴水穿透时间(WDPT),探究了该区域土壤斥水性变化规律及其影响因素。结果表明,(1)自北向南,随着水热条件增加,土壤p H值逐渐降低,游离氧化物(Fed、Ald)逐渐增加,非晶质氧化物(Feo、Alo)没有明显的地带性变化;表层有机质量高于下层,而林地表层高于耕地表层;(2)供试土壤均为亲水性土壤,WDPT分布在0.47~4.00 s之间,自北向南土壤斥水性整体呈逐渐降低的趋势;(3)WDPT与p H值、CEC、粉粒量显著正相关(r0.54,p0.05),砂粒量、非晶质氧化铁(Feo)、游离氧化铁、铝(Fed、Ald)与WDPT呈负相关关系(r-0.56,p0.05)。逐步回归分析表明,Fed和Feo对土壤斥水性的影响最显著(R2=0.71,p0.01),可以用来评价和预测土壤斥水性。     

土培条件下重金属Cr(Ⅵ)对作物种子发芽影响的试验研究

不同土壤中Cr(Ⅵ)在质量浓度小于25 mg/kg时,对3种作物种子的发芽率均无显著性影响。在壤土和砂壤土条件下,Cr(Ⅵ)质量浓度小于2 mg/kg时,对试验种子发芽的根伸长及鲜质量均无显著性影响,粘土条件下,Cr(Ⅵ)质量浓度小于1 mg/kg时对种子的根伸长及鲜质量的影响也不显著,但随着质量浓度的增高转变为越来越强烈的抑制作用。经相关分析可知,土壤Cr(Ⅵ)质量浓度与作物种子的根伸长抑制率呈极显著正相关。由回归方程计算得到抑制率达到25%的EC25值,通过比较得出Cr(Ⅵ)在粘土中的抑制作用最强,在壤土和砂壤土中相差不大。     

斥水土壤的水力参数及水平吸渗规律

为了对不同斥水程度土壤的水力性质进行分析,对比了van Genuchten和Brooks-Corey模型对于不同斥水程度下的塿土、砂姜黑土、盐碱土和砂土的适用性;进行了一维水平吸渗试验,分别运用Philip模型和Kostiakov公式对入渗规律进行了模拟,并分析了吸渗率和斥水持续时间的关系;采用水平吸渗法推求了土壤非饱和扩散率,并用指数函数拟合了非饱和扩散率和体积含水率的关系.结果表明:van Genuchten和Brooks-Corey模型对亲水和斥水土壤均具有较好的适用性;斥水性土壤的累积入渗量随时间变化曲线在一定时刻发生转折,未转折前Kostiakov公式的模拟结果比Philip模型好;当斥水时间大于40 s时,吸渗率的变化趋于稳定并在0~0.1 cm/min0.5内变化;非饱和扩散率和体积含水率关系的模拟可采用指数关系,且其对亲水性土壤的模拟效果优于斥水性土壤.斥水土壤的水力参数与亲水土壤的有明显差别,且表现出特殊性.     

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.     

土壤的斥水性和含水量变化关系的数学模型

以以色列西南部Berry的原状土壤为例,采用滴水穿透时间法测定土壤斥水性随土壤由湿到干的变化情况,并对此关系建立正态、指数正态、对数正态3种数学模型,在对各模型进行综合指标评定后得出,指数正态模型为最佳数学模型。经实测数据进行验证和误差分析,预测结果很好。为进一步研究土壤斥水性和进行土壤改良提供理论依据。     

3种土壤灌溉后通气小白菜的水分及养分利用特性

选取3种河南省典型土壤(郑州黏土、洛阳粉壤土和驻马店砂壤土),以小白菜为供试作物,采用地下滴灌供水,设置常规灌溉为对照组(CK)、灌溉后通气(MV)为试验组开展盆栽试验,研究灌溉后通气对小白菜水分和养分利用的影响.结果表明,与CK相比,处理MV显著地提高了3种土壤小白菜根系活力、根干质量和净光合速率.处理MV显著提高了小白菜蒸腾速率,其中,黏土、粉壤土的分别提高了20.61%和15.98%.黏土在处理MV时,小白菜产量和水分利用效率分别提高了38.08%和52.70%;小白菜氮、磷、钾吸收效率分别增大了61.65%,66.54%,104.83%.粉壤土在处理MV时,小白菜磷、钾吸收效率分别增大了50.60%,73.65%.砂壤土在处理MV时,小白菜磷、钾吸收效率分别增大了40.84%,26.19%.以上差异均具有统计学意义(P<0.05).综上,黏土灌溉后通气处理对小白菜水分、养分利用及产量的提高效果最为显著.