PAM与SAP交并施用对一维水分垂直入渗特性的影响

PAM(聚丙烯酰胺)和SAP(高吸水性高分子)分别作为具有显著固土截流和土壤水分保蓄能力的两类土壤化学调控材料,对于水土流失防治、生态环境保护、农业水分高效利用、作物增产等意义重大。目前PAM和SAP的研究按各自作用特点和一定应用条件集中在单一材料上,而针对PAM和SAP在旱区坡耕地交并施用的研究未见报道。通过室内一维垂直积水入渗法试验,分析PAM和SAP并施对坡地土壤水分垂直入渗特性的影响。结果表明:在同一SAP处理水平下,随着PAM施用量的增加,土壤入渗率、饱和导水率、累积入渗量均减小;在同一PAM处理水平下,土壤入渗率、饱和导水率、累积入渗量均呈现随SAP施用量增加而减小的趋势。所以,PAM和SAP处理均降低了土壤的入渗能力;但相对于SAP,PAM对一维水分垂直入渗的抑制作用显著。     

不同入渗水头和容重作用下饱和导水率变化特征研究

蓄水坑灌法是一种适用于我国北方干旱地区果林灌溉的新型灌水方法。蓄水坑灌条件下的土壤水分入渗是在变水头条件下进行,而变水头条件下的饱和导水率研究又是变水头、复杂边界条件下的蓄水坑入渗研究的基础。以入渗水头为试验控制因子,分别进行了三种土壤在不同入渗水头作用下的饱和导水率和三种土壤分别在不同的土壤容重条件下不同入渗水头的土壤饱和导水率试验。试验结果表明：入渗水头对土壤饱和导水率有显著的影响,随入渗水头的增大,土壤饱和导水率呈逐渐减小的趋势;对同一种土壤,随着容重的逐渐增加,入渗水头对其影响的显著性逐渐降低。     

沼液理化性质对土壤饱和导水率的影响

文章为探求沼液对土壤饱和导水率的影响,采用变水头渗透试验的方法系统研究了不同容重条件下沼液理化性质对土壤饱和导水率的影响,并采用多元逐步回归分析方法筛选了沼液理化性质对土壤饱和导水率的主要影响因子。结果表明,沼液入渗过程中,土壤饱和导水率随土壤容重的增加而降低;沼液配比、沼液电导率、沼液黏度、沼液干物质的量和土壤饱和导水率均呈拟合优度很好的负相关指数函数关系,且方程均具有极显著的统计学意义;沼液pH值和土壤饱和导水率呈负相关的抛物线关系,采用一元二次函数方程能够很好反映土壤饱和导水率随沼液pH值增减的变化特征;多元逐步回归分析表明沼液理化性质均与土壤饱和导水率存在极显著的相关性,其中沼液干物质的量和沼液黏度是影响土壤饱和导水率的主要因子。由此可见,土壤饱和导水率会受到沼液理化性质的影响,在研究分析沼液入渗对土壤饱和导水率影响时,不仅要考虑土壤机械组成、土壤容重、土壤有机质含量等土壤因素带来的影响外,还要考虑沼液理化特性对土壤饱和导水率产生的影响。     

波涌灌间歇供水表面密实层特性的实验研究

根据田间试验、前人的研究成果及现代控制理论中“黑箱”理论的思想，作者提出波涌灌入渗的结构模型。进而提出定量描述波涌藻土壤性能变化的指标－－表面密实层的饱和导水率ｋｓ和糙率ｎ值。利用成层土壤入渗理论推导出求解表面密实层饱和导水率ｋｓ的公式，设计出定量测定有关参数的试验方法，并用入渗仪定量测出有关参数的量值。同时研究了表面密实层饱和导水率ｋｓ与土壤机械组成、土壤容重、供水中断时间的定量关系。建立了表面     

波涌灌间歇供水表面密实层特性的实验研究

根据田间试验、前人的研究成果及现代控制理论中“黑箱”理论的思想，作者提出波涌灌入渗的结构模型。进而提出定量描述波涌灌土壤性能变化的指标表面密实层的饱和导水率ｋｓ和糙率ｎ值。利用成层土壤入渗理论推导出求解表面密实层饱和导水率ｋｓ的公式，设计出定量测定有关参数的试验方法，并用入渗仪定量测出有关参数的量值。同时研究了表面密实层饱和导水率ｋｓ与土壤机械组成、土壤容重、供水中断时间的定量关系。建立了表面密实层饱和导水率ｋｓ的求解模型，并且用试验方法定量测出表面密实层的糙度ｎ值，ｎ值约为０．０２５。为波涌灌效果的描述及波涌灌系统模拟奠定了基础。     

土壤容重对红壤水分垂直入渗特性的影响

为分析红壤地区土壤容重对水分入渗的影响并将其应用于指导灌溉生产,以江西红壤土为研究对象,采用垂直一维入渗方式模拟土壤容重对红壤中水分垂直运动规律影响.结果表明:在同一时刻湿润锋、累积入渗量、入渗率均随土壤容重的增大而减小,时间对湿润锋运移及累积入渗量影响程度相比于土壤容重较高,湿润锋与累积入渗量呈线性关系;入渗初期土壤容重对入渗率影响程度较高,随着入渗的进行其影响程度逐渐减小;饱和导水率与土壤容重呈负幂函数关系,Green-Ampt模型与Philip模型中饱和导水率模拟值在土壤容重大于1.30 g/cm3时相对误差小于9.62%,计算精度较高;再分布过程中,土壤容重越大,同一土层高度上土壤含水量越小,0~50 cm土层中土壤含水量随再分布时间增大而明显减小,土壤容重对含水量影响具有统计学意义(P0.05),50~70 cm土层中土壤容重对其变化影响不具有统计学意义.该研究成果可为红壤地区农作物的灌溉提供理论支撑.     

沼液施用对设施土壤饱和导水率的影响

为探求沼液灌溉对土壤饱和导水率的影响。系统研究了不同沼液配比及灌溉量对番茄根区不同深度土壤的pH值、容重、总孔隙度、颗粒机械组成、含水率和有机质的变化规律,进而分析对土壤饱和导水率的影响。灌施沼液能一定程度降低土壤pH值,降幅为1.25%～3.75%;施用沼液可以降低土壤容重,降低幅度在2.13%～8.97%之间;灌施沼液可以降低土壤砂粒含量,增加土壤粉粒及黏粒含量;随着沼液灌溉配比增大以及沼液灌溉量的增加,不同土层深度的总孔隙度均呈现增加的趋势;土壤含水率与沼液配比无关与沼液灌溉量呈正相关,土壤含水率随土层深度呈抛物线变化;垂直剖面上,沼液灌溉处理土壤剖面的饱和导水率都随土壤深度的增加而下降;有机质对土壤饱和导水率的影响阈值为18.51 g/kg。多元逐步回归分析表明土壤容重、黏粒含量以及土壤有机质含量是影响土壤饱和导水率的主要因子,建议沼液合理的配比及灌溉量应控制为T2处理,但是其长期施用效果还有待于进一步验证。     

容重对黏壤土土壤水分特征曲线的影响

土壤的容重影响土壤孔隙比,从而影响土壤的渗透特性,为研究容重对黏壤土土壤水分特征曲线的影响,选用淮河王家坝附近4个不同容重的黏壤土,采用压力膜法测定其土壤水分特征曲线,用变水头法测定饱和导水率,应用RETC软件中的van Genuchten模型进行拟合。结果表明:在相同的吸力时,黏壤土含水率随容重增加而增加;饱和导水率与容重呈负线性相关(R2=0.963 5),黏壤土饱和含水率θs、残余含水率θr和参数a值与容重呈显著负相关;田间持水率和有效含水率也随容重增加而增加;不同容重的黏壤土非饱和导水率随含水率而增加,在含水率小于0.4 cm~3/cm~3以内,非饱和导水率曲线呈平直状,说明非饱和导水率变化不大,此时的非饱和导水率非常小。当含水率大于0.4 cm~3/cm~3时,非饱和导水率曲线呈陡直状,非饱和导水率变化很大,非饱和导水率相同时,含水率随容重的增加而减小。研究成果可为黏壤土入渗及蒸发数值计算提供支持。     

土壤渗透特性的圆盘张力入渗法测定研究

以川中丘陵区紫色土为研究对象,采用圆盘张力入渗法,测定坡耕地和林地土壤在5个水头下(0、-1、-3、-6、-9cm)的导水率曲线,并对比分析野外圆盘张力入渗法和环刀土样室内降水头法测得的土壤饱和导水率的差异。结果表明,土壤稳定入渗率和非饱和导水率随负压绝对值的增大而降低,且坡耕地的变化幅度大于林地。野外圆盘张力入渗法测得的饱和导水率明显高于环刀土样降水头法的测定值。基于研究结果,推荐使用圆盘张力入渗法测定导水率曲线和饱和导水率。     

磁化微咸水一维水平吸渗特征与水分运动参数分析

为探明磁化微咸水的水分运动规律,通过室内一维水平土柱吸渗试验,研究了不同矿化度(0.14、2、3、4、6 g/L)磁化微咸水的水平吸渗特征及其对土壤水分运动参数的影响。结果表明:不同矿化度的磁化微咸水最终累积入渗量与湿润锋深度均显著降低,湿润体平均含水率比未磁化微咸水增加了2.03%~6.11%,磁化微咸水入渗能够增强土壤持水能力,有利于改善土壤水分分布。相对于未磁化微咸水,磁化微咸水PHILIP入渗模型吸渗率S降低了7.71%~12.11%;磁化与未磁化微咸水的饱和导水率K s、相对饱和导水率ΔK s均与入渗水矿化度呈现较好的二次多项式关系。微咸水经过磁化处理后,BROOKS COREY模型形状系数n相对减小,而进气吸力h d相对增大;土壤非饱和导水率及其增长速率均降低,而相同土壤水吸力能够吸持的土壤含水率增加;土壤水分饱和扩散率D s与起始扩散的土壤含水率均有所增加。研究表明,磁化微咸水入渗过程中的土壤水分运动参数发生了改变,其作用效果与微咸水矿化度密切相关。     

围垦年限和土壤容重对海涂土壤水分运动参数的影响

为探讨围垦年限和土壤容重双因素对海涂土壤水分运动参数的影响,在室内试验的基础上结合理论计算,对海涂4个年限围垦区土壤2个不同容重下土壤导水率、水分特征曲线和扩散率的变化进行了研究。结果表明:围垦年限对土壤颗粒组成、结构及钠盐含量等影响显著,土壤饱和导水率随围垦年限的增长而减小;持水能力、土壤水分扩散率随围垦年限的增长而增大。土壤饱和导水率、吸渗率、土壤水分扩散率及相同土壤吸力下的含水率均随容重的增大而减小,随着围垦年限的增长,土壤容重对水分运动参数的影响更明显。     

生物炭对砂土水力特征参数及持水特性影响试验研究

为了揭示生物炭节水、保肥的性能机理,研究了生物炭材料对砂土的水力特征参数及持水特性的影响。结果表明,生物炭能够显著改变砂土的土壤结构,随着生物炭用量的增加,砂土密度减小、总孔隙度增大;不同生物炭处理下饱和导水率均比对照小,持水能力均比对照组大;相同的水势情况下,土壤持水能力随着生物炭质量分数的增加而提高,且不同种类生物炭对土壤水力学参数的影响程度不一致。     

Changes in soil properties under intermittent water application

Summary A simple laboratory method was developed to measure changes in saturated hydraulic conductivity and bulk density as affected by intermittent saturating and draining of soil columns. Significant changes in soil properties were measured after intermittent wetting and draining. Laboratory experiments showed significant changes in bulk density and saturated hydraulic conductivity of soil samples during drainage period following saturation of initially dried samples. The rate of changes in soil properties during the drainage period was a function of soil type and degree of desaturation. The effect of intermittent application of water in reducing the soil hydraulic conductivity and subsequently the infiltration rate was verified in the field by measuring the changes in soil intake rate during intermittent (Surge-flow) irrigation.     

南北方粘质土壤密度对土壤水分特征van Genuchten模型的影响研究

以南北方典型粘质土壤红壤和塿土为试验土样,通过水平入渗试验进行了土壤密度变化对土壤水分特征van Genuchten模型参数的影响研究。研究结果表明,特征湿润长度、吸力、饱和含水量、滞留含水量、饱和导水率均随土壤密度增加而减小;土壤水分特征van Genuchten模型参数n随着土壤密度的增加而递增,而参数α随着土壤密度的增加而减小,与土壤密度成反比;参数n和参数α随土壤密度变化关系可用幂函数来描述。为建立吸力、土壤密度、质量含水率三变量的土壤水分特征曲面提供新的途径,有助于完善土壤水动力学理论。     

A critical assessment of the role of measured hydraulic properties in the simulation of absorption,infiltration and redistribution of soil water

Free-water absorption and infiltration were measured in a repacked fine sand. Redistribution following constant-flux infiltration was also measured. These processes were then computer-simulated using independently measured soil water retentivity and conductivity data. Neither free-water absorption, nor ponded infiltration could be accurately similated, as they depended so critically on the soil water retentivity near saturation, where errors of observation prohibit accurate measurement. For simulating redistribution, useful answers were obtained even when hysteresis was ignored. But redistribution was grossly over-predicted when the Campell-Brooks and Corey method was used for inferring the unsaturated hydraulic conductivity from saturated conductivity and retentivity data.Campbell has produced a simple yet elegant, computer simulation package for soil water movement. But to use it successfully required alternative ways of evaluating the hydraulic parameters. Ponded infiltration was successfully simulated only when the sorptivity was used as an independent input. To simulate redistribution required accurate determination of the unsaturated hydraulic conductivity.Software such as Campbell's is now readily available, and likely to come into increasing use. For it to be used effectively more effort and physical insight needs to be directed towards appropriate characterization of the critical hydraulic properties. This physical emphasis will lessen the likelihood of such useful software generating erroneous and misleading results.     

宁夏黄灌区灌淤土水力参数研究

对宁夏黄灌区灌淤土水力参数进行了较为系统的研究.研究结果表明,原状土与扰动土饱和导水率变化范围分别为10～100 cm/d和3～50 cm/d.原状土饱和导水率随土壤剖面变化规律与扰动土一致:随着土壤深度的增加,饱和导水率呈现高低往复变化.原状土和扰动土的饱和导水率受粘粒含量、密度、孔隙度影响较大,受有机质含量影响较小...     

网格式生物埂对坡面土壤贮水及渗透性的影响

为研究网格式生物埂护坡的时间效应,以无生物埂护坡的裸坡为对照,对建设时间为1～4年的黄花生物埂坡面土壤的入渗与贮水特征进行了研究。结果表明,①建设年限1～4年的黄花生物埂与裸坡的饱和贮水量、最大滞留贮水量、最大吸持贮水量、初始入渗率、稳渗率、平均渗透率和渗透总量均表现为:4年>3年>2年>1年>裸坡,且均与建设时间呈显著的线性关系;②坡位对土壤贮水及渗透性的影响明显,1～4年的黄花生物埂均表现为坡上>坡中>坡下的规律,而裸坡表现出与之相反的规律;③土壤渗透性与土壤理化性质(总孔隙度、非毛管孔隙、毛管孔隙、土壤密度及有机质)和植被因子(根长密度、地下生物量和地上生物量)显著或极显著相关。     

氮肥溶液磁化灌溉下土壤入渗特征和水氮迁移规律研究

为探明不同浓度氮肥溶液磁化前后土壤入渗特征和水氮迁移规律,采用恒定磁场强度300 mT对质量浓度分别为0、0.4、0.7、1.1 g/L的硝酸钾溶液进行磁化处理,以未磁化处理为对照,测定各处理溶液的电导率、pH值、溶氧量、表面张力、累积入渗量、湿润锋运移距离和入渗后不同土壤剖面水氮迁移分布。试验结果表明：磁化处理溶液溶氧量显著提高,电导率和表面张力显著减小,并随溶液浓度变化有显著影响,但对pH值无显著影响。氮肥溶液磁化入渗增大了相同入渗时间内的湿润锋运移距离和累积入渗量,Philip、Green-Ampt、一维代数入渗模型拟合所得参数土壤吸渗率S、饱和导水率K_s以及有效土壤水扩散率■均增大,湿润峰处的土壤水吸力S_f、土壤水分特征曲线和非饱和导水率综合形状系数m均减小,增渗效果随氮肥溶液浓度增大而增大。磁化氮肥溶液可提高土壤持水能力,且随溶液浓度增大持水能力增强,一维代数入渗公式可较好描述不同磁场强度下各浓度溶液土壤入渗结束时的土壤含水率分布情况。氮肥溶液和磁化作用对土壤硝态氮含量的影响呈显著正相关关系,二者共同作用下,磁化高浓度溶液硝态氮含量...     

生物炭对黑垆土土壤水分运移特征参数影响

为了了解生物炭施加对宁南山区黑垆土土壤水分运移特征参数影响,以宁南山区典型土壤黑垆土为研究对象,按0%,1%,2%和3%的比例将土壤改良剂生物炭施加到垂直和水平土柱中,探讨不同施加比例下入渗速率、饱和体积含水量、饱和导水率、饱和扩散率等土壤水分运移特征参数的变化.研究结果表明:生物炭施加比例1%,2%和3%的土壤体积含水量较0%增加了2.98%,6.45%和7.94%,生物炭施加减缓了土壤入渗速率,提高了土壤持水性能;Philip模型比Kostiakov模型更加能反映出不同比例生物炭施加下土壤水分入渗过程;生物炭施加比例1%,2%和3%的饱和体积含水量分别较0%增加了5.05%,8.33%和9.85%,饱和导水率分别减少了45.71%,62.86%和74.28%,生物炭施加提高了土壤持水能力;Van Gencuhten中1%,2%,3%的参数a较0%分别减少了31.90%,29.25%,19.23%;n分别减少了0.28%,0.16%,0.66%;生物炭施加比例1%,2%和3%的饱和扩散率分别较0%减少了58.46%,77.96%和89.28%.生物炭施加改良了土壤结构,增加了土壤体积含水量,提高了土壤持水性能.     

深松耕作对土壤物理性状和入渗性能的影响

为探讨深松耕作对华北平原地区土壤物理性状和水分入渗性能的影响,采用双环(APM)、入渗仪等试验材料,研究了深松(40 cm)+旋耕(PS)和仅旋耕(CK)2种耕作方式对冬小麦全生育期土壤物理性状及入渗特性的影响.结果表明:冬小麦全生育期,PS处理(0,40]cm土层土壤容重、紧实度较CK分别降低6.58%,31.29%,土壤含水率较CK增加12.11%;PS处理20,40 cm深度土壤饱和导水率较CK分别显著提高116.65%,83.69%,60 cm深度土壤饱和导水率较CK提高8.25%;PS处理土壤初始入渗速率、稳定入渗速率和累计入渗量畦灌前较CK分别提高21.52%,31.75%和11.56%,畦灌后较CK分别提高61.54%,68.42%和12.63%,差异具有统计学意义;采用4种入渗模型对入渗试验进行了比较,其中,Kositiakov入渗模型能够较好地对各处理进行拟合,决定系数R 2在0.92~0.96,得到了不同处理畦灌前后的入渗系数a和入渗指数b.研究结果可为不同耕作方式模拟畦灌过程、确定畦灌最优灌水技术参数提供参考依据.