林草间作地土壤低吸力段持水性能的初步研究

以庄浪县5种林草间作模式为对象,在田间采用张力计法测定各模式地的低吸力段土壤水分特征曲线,分析各模式地的土壤持水性能,比较不同模式地的比水容量,结果表明,各模式地土壤含水率随吸力变化较快;五种模式不同土层土壤持水力存在明显差异,表层土壤持水力较大,60cm土层土壤持水能力最差。仁用杏+红豆草模式地土壤持水能力和供水能力最强,是最为耐旱模式,油松+紫花苜蓿模式供水能力最差。     

短期放牧对高寒草甸表层土壤入渗和水分保持能力的影响

为深入揭示短期放牧对高寒草甸生态系统地表水文过程的影响机理,基于5个放牧强度(A:2.75只羊/hm~2;B:3.64只羊/hm~2;C:4.35只羊/hm~2;D:4.76只羊/hm~2;E:5.20只羊/hm~2)的3a控制放牧试验,对比研究了表层土壤(0—10cm)物理性状、入渗过程、土壤水分特征曲线及持水和供水能力对放牧强度的响应。结果表明:C处理的土壤初始含水量显著高于D、E处理,但各放牧强度的土壤容重和4个孔隙指标无显著变化;放牧改变了土壤入渗过程,随放牧强度增加,B与C处理入渗较好,D与E处理入渗较差;Gardner模型适用于放牧强度的土壤水分特征曲线拟合,相关系数均达极显著水平,且表征土壤持水性能的a值与低中吸力段含水量表明B与C处理的持水能力高于其它处理;100kPa吸力下比水容量显示,A、B和C处理较D与E处理提高了土壤供水能力。总之,合理放牧强度短期内有利于保存高寒草甸土壤含水量,增强土壤导水性和持水能力,保证土壤有效供水,降低高寒草甸生态系统的退化风险。     

上海城郊低吸力段土壤持水供水特性的研究

选择上海城郊地带,对不同农业用地类型和不同城市功能区土壤持水供水特征及其影响因素进行了分析,结果表明,由于土壤粉粒和沙粒含量较高,土壤持水供水能力弱。不同农业利用方式下土壤持水能力差异较小,土壤持水特征的变化主要集中在低吸力段(0～30 kPa),反映了土壤通气状况的改变。与农业土壤相比,受人为干扰强烈的城市不同功能区土壤持水能力差异明显。低吸力段土壤总孔隙度、毛管孔隙度、有机质含量与各吸力段土壤含水量之间存在显著相关关系,影响土壤持水性的主要因素是容重、土壤孔隙组成和有机质含量。土壤压实和有机质含量增加是影响城市土壤水分性质的重要因素。幂函数模型能较好地模拟土壤含水量与土壤吸力之间的关系。     

刚察县不同植被类型的土壤水分特征研究

通过对土壤的物理性质和水分特征曲线的测定,分析了刚察县4种植被类型土壤的持水性能和供水性能。结果表明,不同植被类型土壤水分特征曲线与Van Genuchten模型非常符合,R2值都高达0.99以上,说明用Van Genuchten模型描述不同类型土壤水分数量和能量之间的关系是比较准确的。不同植被类型土壤的物理性黏粒含量为:油菜地>高草地>草灌地,土壤容重为:高草地>草灌地>油菜地,而总孔隙度为:油菜地>草灌地>高草地,表明油菜地土壤水分物理性质明显优于草灌地和高草地。土壤持水能力随着土壤吸力的增加而呈现先急剧递减后变化平缓的趋势,不同植被类型土壤持水能力为:高草地>草灌地>油菜地。通过改善土壤结构,增加土壤密度和降低土壤总孔隙度等改善土壤物理性质的措施能对其持水性能产生积极作用。土壤供水能力随着土壤吸力的增加而递减,低吸力段高草地和稠密草灌地的土壤供水性能均优于油菜地和稀疏草灌地,而高吸力段油菜地和稠密草灌地的土壤供水性能优于高草地和稀疏草灌地,表明高草地和稀疏草灌地植被极易受到干旱的威胁。     

广东丘陵红壤土壤水分性能特征比较研究

对不同植被、不同利用方式下广东丘陵红壤水分性能进行了比较研究.结果表明,与自然地带性植被下的赤红壤比较,次生植被、人工植被下红壤类土壤导水性、持水能力和供水能力一般均较低.在同样的吸力下,次生植被、人工植被下红壤类土壤持水量较少,在同样吸力段.土壤释放的水量较少.玄武岩砖红壤持水量较大,但土壤水分有效性低.研究表明.广东丘陵旱地土壤局部干旱的发生,与其本身的土壤水分性能有密切关系,改良土壤水分性状,是调控广东丘陵旱地土壤水分的重要环节.     

广西岩溶区不同植被类型土壤水分特征及影响因素

[目的]了解岩溶区不同植被覆盖下的土壤水分特征曲线及其影响因素,为岩溶山区土壤水分运动的定量分析提供理论依据。[方法]通过野外调查与室内分析,研究广西平果果化典型岩溶峰丛洼地荒地、草地、灌丛、林灌4种不同植被覆盖下的土壤水分特征曲线。[结果]van Genuchten模型、Brooks—Corey模型和Gardner 3种模型对土壤水分特征曲线的拟合效果都很好,相关系数均在0.93以上,且残差平方和都小于0.000 5,但van Genuchten模型的拟合效果最好;土壤持水能力与植被的正向演替、饱和含水量、非毛管孔隙度、粉粒含量显著负相关,与土壤容重、黏粒含量、毛管孔隙度、初始含水量和毛管含水量极显著正相关;不同植被类型,相同吸力下,表层和底层土壤的持水能力最强,中间土层的持水能力较差;不同土层深度,相同吸力下,荒地的持水能力最强,林灌的持水能力最差。[结论]同一吸力下的土壤持水能力呈现出随植被的正向演替而不断降低的趋势;研究区影响土壤水分特征曲线的主导因素是非毛管孔隙度。     

北京西山侧柏林和刺槐林土壤水分研究

为了解不同人工林树种对土壤的改良情况,探究北京西山地区不同林分下土壤水分状况,通过对原状土样土壤水分特征曲线的拟合,分析刺槐林下和侧柏林土壤的水分状况.研究表明:该区土壤质地较粗,植物利用水分困难,侧柏林下土壤持水性要比刺槐好,侧柏和刺槐对土壤上层和下层改良作用不同;在刺槐林下,上层土壤持水性好于下层;而在侧柏林下,下层土壤持水性则好于上层;在供水性方面,刺槐林较侧柏林好,且同一立地条件下表层优于底层.刺槐林和侧柏林下土壤易效水和难效水的吸力界点都在0.3 MPa左右.     

坡地赤红壤物理退化及其机理研究：II.土壤水分性能退化特征

探讨了坡地赤红壤水分性能退化的特征,结果表明,与地带性自然植被下坡地赤红壤比较,次生植物或人工植被下坡地赤红壤水分性能变劣,表现在导水性降低,２ｈ饱和渗水量明显减少,自然赤红壤比耕型赤红壤的减幅大,持水能力下降,在同样吸力下,土壤持水量较少,供水能力下降,在同样吸力段,表土释放的水量较少,亚表土在低吸力段释放水量较少。     

砂粒含量对土壤水分蓄持能力影响模拟试验研究

通过人工配制不同质地土壤,测定土壤水分特征曲线,研究了土壤中砂粒含量对其水分蓄持能力的定量影响.结果表明:(1)砂粒含量对土壤水分蓄持能力有较大影响.土壤持水能力随砂粒含量增加递减,表征土壤持水能力的水分特征曲线Gardner模型参数及表征土壤饱和含水量的Van Genuchten模型参数均随砂粒含量增加逐渐减小.(2)砂粒含量对土壤比水容量有较大影响,试验土壤在任一吸力水平下的比水容量值均随其砂粒含量增加递减.(3)试验土壤饱和含水量与砂粒含量呈线性关系,田间持水量、凋菱系数与砂粒含量都呈开口向下抛物线右半段的关系.(4)试验土壤有效水、迟效水含量随砂粒含量增加递减,二者与砂粒含量均呈开口向下抛物线右半段的关系.易效水含量与砂粒含量呈开口向上抛物线关系.     

容重对土壤水分蓄持能力影响模拟试验研究

通过人工改变土壤颗粒级配,并设置不同容重水平,测定土壤水分特征参数,研究了容重对土壤水分蓄持能力的定量影响。结果表明:(1)容重对土壤水分特征曲线、比水容量有较大影响,试验土壤各吸力段水分蓄持能力均随容重增大递减,比水容量也随容重增大递减。(2)容重对试验土壤饱和含水量、田间持水量、凋萎系数有较大影响,此3个水分参数均随容重增大递减。饱和含水量与容重呈幂函数负相关关系,田间持水量及凋萎系数均与容重呈指数负相关关系。(3)容重对试验土壤有效水、易效水、迟效水含量有较大影响,此3水分参数均随容重增大递减,分别与容重呈指数、幂函数、对数负相关关系。     

石油烃污染对土壤持水特征及水分有效性的影响

石油烃污染土壤已经成为我国一个严重的环境问题,污染后的土壤理化性质发生改变,直接影响土壤的持水特性及水分有效性,确定石油烃污染对土壤持水特征和水分有效性的影响及其程度可为揭示石油烃污染对土壤性质的影响提供新的科学认识。通过人工配置柴油和原油不同污染浓度污染的黄绵土,利用离心机法测定土壤水分特征曲线,分析了土壤的持水特征与水分有效性。结果表明:(1)不同浓度柴油与原油污染土壤后,水分特征曲线均位于未污染土壤的下部,其中原油污染的影响更甚。(2)水分特征曲线van Genuchten模型参数θ_s、θ_r随着污染浓度的增加呈现指数衰减,参数α值呈幂函数减小、n值出现随污染浓度对数增加的特点。(3)土壤的饱和含水量、田间持水量以及凋萎含水量均随柴油、原油污染浓度的增加出现下降趋势,表观土壤有效含水量随污染浓度表现出先降后升的U字形的变化模式。无论原油还是柴油污染土壤,均会影响土壤的持水特征和水分有效性,影响的大小与石油烃的类型和浓度密切相关。     

矿区生态修复过程中不同立地类型土壤水动力学特性

[目的]揭示矿区不同立地土壤水动力学特性及其影响因素,为矿区生态环境恢复治理提供科学依据。[方法]基于矿区不同立地类型土壤水分特征曲线、非饱和导水率、孔隙度与紧实度等监测试验,揭示不同立地类型土壤持水性、有效水含量和导水特性等变化规律。[结果]土壤持水性和供水性在受损区<修复3a区<修复5a区<修复10a区<修复15a区<未干扰区,但修复区20—40cm土壤持水性、供水性较0—20cm土壤低,修复效果不明显;土壤结构改善效果遵循受损区<修复区<未干扰区的变化规律,且修复区亚表层土壤结构改善效果不明显。采用指数函数拟合吸力和非饱和导水率效果较好(r2>0.95),相同吸力下,容重大而非饱和导水率较小;非饱和导水率和容重呈负相关,和孔隙度呈正相关且相关性随吸力增加降低。矿区0—20cm易有效含水量呈现受损区<修复3a区<修复5a区<修复10a区<未干扰区<修复15a区,但修复区20—40cm土层易有效水含量较0—20cm小。[结论]土壤易有效水含量和容重、紧实度呈负相关关系,与总孔隙度、黏粒含量呈正相关关系。修复后土壤结构有所改善,持蓄调节水分能力有所提高。     

Analysis of water retention characteristics of oil-polluted earthy materials with different textures based on van Genuchten model

Purpose

The water retention characteristics of polluted soil systems are affected not only by the properties of the soil (e.g., texture) but also by those of the pollutants. This study aimed to evaluate the effect of oil pollution on the water-holding capacity of earthy materials with different textures.

Materials and methods

Three earthy materials (Lou, Loessial, and Aeolian sandy earthy materials) with different textures were treated with crude oil at five pollution levels (0, 0.5, 1, 2, and 4%). The soil water retention curve (SWRC) obtained for each treated sample was analyzed using the van Genuchten model.

Results and discussion

Oil pollution resulted in lower soil water retention in each case, with a leftward shift of the corresponding SWRC, and led to a decrease in the saturated water content of the earthy material, characterized by a marked increase in incomplete saturation, and a decrease in the residual water content (i.e., irreducible saturation). Oil pollution also determined a marked increase in the slope of the SWRC. The response of the SWRC to oil pollution was significantly influenced by the texture of earthy material, and the saturated water content of all earthy materials was strongly affected by the level of oil pollution. The residual water content of the heavier-textured Lou earthy material was also strongly affected by the oil pollution level, but no clear influence was found for the lighter-textured Loessial or Aeolian sandy earthy materials. The SWRC slope of the Aeolian sandy earthy material was sensitive to oil pollution, unlike those of the Lou and Loessial earthy materials.

Conclusions

Oil pollution reduced the water-holding capacity of different earthy materials to an extent depending on the soil texture. Under low-suction conditions, a significant effect of oil pollution on earthy materials of different texture was generally observed, while under high-suction conditions, the effect of oil pollution was greater for heavier-textured earthy materials.

     

黏粒质量分数对土壤水分蓄持能力影响的模拟试验

通过人工配制不同质地土壤,测定土壤水分特征参数,研究土壤中黏粒质量分数对其水分蓄持能力的定量影响。结果表明：1）黏粒质量分数对土壤水分蓄持能力有较大影响,土壤持水能力随黏粒质量分数增加而递增。2个水分特征曲线模型——Gardner模型及van Genuchten模型中,表征土壤持水能力的参数均随黏粒质量分数增加而增大。2）黏粒质量分数对土壤比水容量有较大影响,试验土壤在任一水吸力水平下的比水容量值均随其黏粒质量分数增大而增大。3）试验土壤饱和含水量、田间持水量分别与黏粒质量分数呈指数、对数正相关,凋萎系数与黏粒质量分数呈指数正相关。4）试验土壤有效水、迟效水含量随黏粒质量分数增加呈先升高后降低趋势,二者与黏粒质量分数均呈抛物线关系,最高点分别出现在黏粒质量分数为35.9%和35.8%处,易效水含量与黏粒质量分数相关性不显著。研究结果可为黄土区土壤水分蓄持机制进一步研究提供一定理论依据。     

旅游干扰对重庆市黄水国家森林公园枯落物及土壤蓄水能力的影响

[目的] 探索不同旅游干扰强度对景区枯落物及土壤蓄水能力的影响,为景区管理措施制定和生态环境改善提供一定的参考。[方法] 以重庆市黄水国家森林公园为研究对象,分析非干扰、轻度干扰、中度干扰和重度干扰4个处理条件下景区枯落物及土壤蓄水能力的变化。[结果] 随着旅游干扰强度的增强,景区枯落物及土壤蓄水能力均显著降低,而土壤容重则显著提升（p<0.05）。与未干扰相比,重度干扰下景区枯落物总蓄积量、未分解层和半分解层蓄积量分别显著降低55.30%,57.47%和49.19%（p<0.05）;未分解层枯落物最大持水率、最大拦蓄率、有效拦蓄率、最大持水量、最大拦蓄量及有效拦蓄量分别降低19.83%,24.83%,20.22%及57.89%,56.67%%和62.35%,而半分解层则分别降低30.01%,33.21%,37.48%及69.90%,70.94%,72.77%;土壤容重提升97.33%（p<0.05）,总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、最大持水量、毛管持水量、非毛管持水量、初渗率、稳渗率、平均渗透率和渗透总量分别提升26.57%,8.83%,17.74%,38.64%,42.98%,32.13%,67.01%,65.23%,64.22%和44.01%（p<0.05）。[结论] 旅游干扰通过降低景区枯落物尤其是半分解层枯落物和土壤蓄水能力而影响景区生态系统水文调节功能。     

盐阳离子类型及浓度对土壤持水及干缩开裂的作用效果

为探索阳性盐离子对土壤持水性能的影响,同时定量分析失水过程所致的土体收缩及裂缝特征,选取陕西粉黏壤土作为供试土壤,分别采用含有K+、Na+、Ca2+和Mg2+4种离子的盐溶液(浓度均为5、30和100 g/L)对土样进行饱和处理,采用离心机法测定土-水曲线,进一步对土壤持水能力进行评价;同时测定土体沉降高度,采用数字图像处理技术获取面积密度和长度密度等裂隙度量指标,对土体收缩和开裂水平进行定量分析。结果发现:1)van Genuchten模型适用于盐溶液浸泡土壤的土-水曲线拟合;2)4种盐离子均基本导致土壤持水能力降低(5 g/L Na+除外),且持水性与离子浓度呈负相关关系;同时使得土壤饱和含水率、残余含水率和进气吸力降低,其中土壤饱和含水率与离子浓度呈负相关关系;3)K+和高浓度Na+有利于减轻土壤轴向收缩度,且土体轴向收缩应变与K+(P0.01)和Na+(P0.05)浓度呈负相关关系;在收缩过程中,不同离子对土壤容重的影响程度表现为Mg2+Ca2+Na+K+;4)4种离子均可减轻土壤开裂程度,且裂缝面积密度和长度密度与K+(P0.01)、Na+(P0.01)和Ca2+(P0.05)浓度呈负相关关系,与Mg2+浓度呈正相关关系(P0.01)。研究可为盐碱土壤持水能力评价、制定灌溉制度提供参考。     

设施栽培下原状土与扰动土水分特性的试验研究

以四川省双流县设施栽培土壤为研究对象,对其原状土与扰动土的土壤水分特征曲线、水分物理性质和比水容量等项目进行了研究。结果表明,扰动土水分特征曲线总体变化趋势与原状土较为一致。在低吸力阶段,相同吸力条件下扰动土含水量高于原状土,在高吸力阶段两者差异较小。扰动土毛管孔隙度、总孔度和凋萎含水量在剖面上的总体变化趋势与原状土较为一致。扰动土不同土层田间持水量和有效水含量差异较小,原状土的田间持水量和有效水含量均随土层加深而减少。在低吸力阶段,相同吸力条件下扰动土比水容量远高于原状土,但随土壤水吸力增加,扰动土比水容量变化趋势逐渐与原状土一致。     

东北主要类型旱田土壤持水特性研究

土壤持水特性是对土壤水分有效性的一种反映,不同土壤持水特性存在差异。为了解东北地区主要旱田耕地土壤的持水特性,本研究通过定点采样方法,在不同地区选择了典型的黑土、草甸土、白浆土、碱土、褐土5类旱田耕地土壤,通过压力膜法得出不同水柱压力下土壤水分实测值,并通过Van Genuchten和Garden模型进行模型拟合,相关性极显著,通过Van Genuchten绘制土壤水分特征曲线,从曲线看出,不同类型土壤持水特性存在差异,0～10 cm土层各土壤水分特征曲线差异大、曲线分散,草甸土、白浆土、碱土含水量在各压力下均处于较高水平,褐土最低,黑土居中; 10～20 cm土层土壤水分特征曲线在低吸力阶段差异仍较大,高吸力阶段差异小,褐土含水量最低,草甸土、白浆土、碱土趋于一致,黑土居中; 20～30 cm土层差异减小,褐土、碱土、黑土趋于一致;通过Garden模型计算土壤比水容量,不同水吸力下,褐土比水容量最高,其次是黑土,草甸土、白浆土和碱土比水容量较低,说明褐土和黑土释水能力强;土壤饱和含水量与土壤容重显著负相关,土壤有效持水库容与土壤大颗粒、土壤0. 02 mm的颗粒呈极显著负相关,与0. 02～2 mm的颗粒含量呈显著正相关;草甸土、碱土、白浆土饱和持水库容高,但有效库容低,与褐土、黑土相反。因此,提高土壤持水能力要根据土壤的物质特性提出对应措施。