聚丙烯酸钠对3种土壤质地入渗特征的影响

 采用一维垂直积水入渗法,分析聚丙烯酸钠在4种质量分数（0、0.08%、0.20%与0.50%）处理下对砂土、壤土和黏土水分入渗性能以及Kostiakov入渗模型参数的影响。结果表明:聚丙烯酸钠与土壤质量比在0.08%0.50%范围内时,3种土壤质地入渗速率都随时间推移呈下降趋势,土壤入渗能力随聚丙烯酸钠质量分数的增大明显降低;聚丙烯酸钠显著抑制土壤入渗能力;入渗系数k随聚丙烯酸钠用量的增加而下降;入渗指数a值随聚丙烯酸钠用量的增加基本呈上升趋势;k/a值对聚丙烯酸钠的响应随聚丙烯酸钠质量分数的增加逐渐增强。     

聚丙烯酸钠对3种土壤持水能力及作物产量的影响

在离心机模拟不同水吸力条件下,研究了聚丙烯酸钠(sodium polyacrylate记作SP)5种使用浓度(占干土质量0,0.01%,0.08%,0.2%与1%)对3种土壤(砂土、壤土、黏土)持水能力的影响;采用大田试验研究了地表撒施2 g/m2SP对冬小麦与下季玉米产量及WUE影响。结果表明:3种土壤在0.01 MPa至1.5 MPa水吸力下的持水能力随着SP用量的增加而增加,砂土的作用效果较壤土、黏土更显著;3种土壤适宜浓度为0.08%~0.2%,最佳用量为0.2%,此用量条件下砂土、壤土、黏土的最大毛管持水量分别较对照增加了138.61%,7.22%,62.70%;不灌水条件下,SP处理较不施用SP冬小麦增产4%,WUE增加5.7%,灌浆期灌水28.5 mm条件下SP处理较不施用SP增产1%,WUE降低1%;SP处理的玉米产量较对照降低0.5%,WUE提高3%,效果明显低于对冬小麦效果。     

2种高分子保水材料对土壤持水能力的影响

采用离心机法,研究聚丙烯酸钠与聚丙烯酰胺2种高分子化合物在5种使用浓度（占干土质量0、0．01％、0．08％、0．2％与1％）的条件下对3种土壤（砂土、壤土、黏土）持水能力的影响。结果表明：3种土壤在0．01—1．5MPa水吸力时,持水能力随着2种高分子材料用量的增加而增加,砂土的作用效果较壤土、黏土更显著;2种高分子材料与土壤质量比控制在8／10000～2／1000范围内其作用效果较好,该用量条件下高分子吸持水分平均可释放83．7％供植物吸收利用。2种高分子材料对土壤持水能力的作用效果基本相同。     

DCD 在不同质地土壤上的硝化抑制效果和剂量效应研究

通过硝化抑制剂抑制土壤硝化作用是实现作物铵硝混合营养和提高氮肥利用率的重要途径之一。本试验采用室内模拟的方法, 在人工气候室(25 ℃)黑暗培养条件下, 应用新疆石灰性土壤研究了不同剂量的双氰胺(dicyandiamide, DCD)在砂土、壤土、黏土3 种不同质地土壤中对土壤硝态氮、铵态氮转化的影响及DCD 的剂量效应和硝化抑制效果。处理30 d 内, 各剂量DCD 处理对砂土的硝化抑制率为96.5%~99.4%(平均值为98.3%), 在黏土上为66.9%~85.6%(平均值为77.6%), 在壤土上为49.3%~79.4%(平均值为67.7%), 总体硝化抑制率表现为砂土>黏土>壤土。在砂土上DCD 的剂量效应不明显, DCD 用量从纯氮的1.0%增加到7.0%时, 土壤中硝态氮含量仅增加1.9~10.7 mg·kg^-1(培养30 d 时); 而在壤土和黏土中, 土壤硝态氮含量随DCD 浓度的增加而显著下降, 存在明显剂量效应。这说明施用DCD 可显著抑制新疆石灰性土壤的硝化作用过程, 在砂土、壤土、黏土中DCD 的最佳浓度分别为纯氮用量的6.0%、7.0%和7.0%, 并在培养30 d 内发挥显著作用。     

保水剂粒径与不同质地土壤吸、失水特性的相关关系

通过室内模拟试验,对2种保水剂4个粒径(0.25~0.5mm,0.5~1mm,1~2mm,2~3mm)的吸、失水特性进行测定分析,同时研究2种保水剂4个粒径分别与砂壤土、壤砂土、砂粘壤土混合后吸、失水的变化特性。结果表明:①2种保水剂的4个粒径段中1~2mm粒径的保水剂吸水量和累积蒸发量最大,不同粒径保水剂随着吸水次数的增多吸水量逐渐降低,且粒径越小下降幅度越大;②保水剂与土壤混合后吸水量减小,初次吸水时土壤含水量与保水剂粒径成反比,随着吸水次数的增多3种质地土壤在保水剂作用下土壤含水量大小顺序分别为壤砂土-砂粘壤土-砂壤土(1~2次)、砂粘壤土-壤砂土-砂壤土(3~5次)、砂粘壤土-砂壤土-壤砂土(6~8次);③2种不同粒径保水剂的施用增加了3种质地土壤的累积蒸发量,壤砂土、砂壤土中0.5~1mm粒径的保水剂累积蒸发量最大,砂粘壤土中1~2mm粒径的保水剂累积蒸发量最大,0.25~0.5mm粒径保水剂在3种土壤中累积蒸发量最小。     

生化黄腐酸对不同质地苏打盐碱土水盐运移特征的影响

为了探讨生化黄腐酸（biochemical fulvic acid, BFA）对不同质地（砂质壤土和壤质砂土）苏打盐碱土的改良作用机理，明确BFA对不同质地苏打盐碱土水盐运移特征的影响，该研究通过室内一维垂直入渗试验，对不同BFA施加量（0（CK）、1、2、4、8 g/kg）条件下土壤水盐运移特征、入渗模型参数和土壤八大盐分离子的变化特征进行了研究。结果表明：对于砂质壤土，当入渗至280 min时，与CK相比，BFA施加量为1、2、4、8 g/kg处理的累积入渗量分别减小了3.70%、10.19%、12.04%、25.00%，湿润峰深度分别减小了9.33%、17.00%、24.00%、27.33%；对于壤质砂土，当入渗至40 min时，与CK相比，BFA施加量为1、2、4、8 g/kg处理的累积入渗量分别减小了1.36%、10.51%、18.98%、29.83%，湿润峰深度分别减小了5.00%、11.33%、21.67%、31.33%。土壤水分入渗速率会随着BFA施加量的增加而减小，在0、5、10、15、20、25、30 cm土层深度，8 g/kg施加量处理的砂质壤土含水率分别高于CK处理11.43%、4.99%、8.54%、8.79%、9.02%、4.98%、-7.76%，而壤质砂土含水率分别高于CK处理4.76%、9.28%、6.18%、9.25%、8.05%、8.77%、-0.06%。Kostiakov和Philip模型均能较好地模拟土壤水分入渗过程，且随着BFA施加量的增加，吸渗率逐渐减小。然而施加BFA同样会增加不同深度土层的含盐量，在土壤钙离子、镁离子浓度较低的情况下，可能会使得土壤中富集钠离子。因此，施加BFA能够改变不同质地苏打盐碱土的水盐运移特征，为了防止施加BFA加剧土壤的次生盐碱化以及考虑施加BFA后的经济效益，该研究推荐BFA施加量为2～4 g/kg时对于不同质地苏打盐碱土具有更好的改良效果。     

纳米碳混合层对土壤水分入渗特性及水分分布影响

通过室内一维垂直土柱试验,利用TDR和张力计分别研究土壤中纳米碳混合层对土壤水分入渗特性、土壤水分分布以及纳米碳混合层对土壤水分特征曲线的影响。结果表明:(1)随着入渗时间的增加,含有纳米碳的土壤在相同入渗时间内累积入渗量减少,湿润锋推进距离明显减小,施加纳米碳具有明显的减渗作用。利用Philip入渗模型拟合入渗数据,吸渗率S随着纳米碳含量的增加而减小,随着纳米碳含量的增加,水分入渗初期的累积入渗量逐渐减小。对湿润锋分层进行线性拟合,在湿润锋进入第2层土壤时,入渗速率有了显著的降低,纳米碳混合层有着明显的阻水效果。(2)随着纳米碳的加入,纳米碳混合层的含水量明显提高,纳米碳混合层下层的土壤含水量相对于空白对照组土壤含水量更低;当纳米碳含量为0.5%时,纳米碳混合层的土壤含水量达到最大值。(3)随着纳米碳的施入,在土壤脱湿状态下,能显著提高土壤的持水能力,运用van Genuchten模型对水分特征曲线进行拟合,公式中的土壤的滞留含水率、饱和含水率及与进气值相关系数较不加纳米碳的土壤明显增加,形状系数n则小于不加纳米碳的土壤。     

再生水及盐溶液入渗与蒸发对土壤水盐和碱性的影响

为研究再生水利用对土壤盐碱性影响的特殊性,采用室内大型土槽试验,对比研究了清水、再生水和钠吸附比(sodium adsorption ratio,SAR)分别为3、10和20(mmolc/L)0.5的盐溶液入渗与蒸发10次(模拟灌溉2a)期间对土壤及土壤溶液盐分迁移累积和碱性的影响。结果表明:与清水相比,再生水和SAR值为20(mmolc/L)0.5的盐溶液处理中0～40cm深度壤土含水率较高,80～120cm砂土含水率的增加产生滞后现象;再生水和盐溶液入渗与蒸发后土壤中盐分产生累积,累积量为9.54%～51.83%,而再生水处理中淋洗液带出的盐分最多,是其他处理的1.09～1.42倍。清水、再生水和盐溶液处理土壤溶液钠吸附比(SAR)<3(mmolc/L)0.5,土壤pH值<8.5,再生水和盐溶液入渗与蒸发引起土壤碱化的风险较低。再生水入渗与蒸发后土壤溶液中K+和Ca2+在土体中的迁移分布与清水和盐溶液处理不同,再生水对土壤中Cl-有较强的淋洗作用,长期再生水灌溉过程中土壤K+、Ca2+和Cl-的迁移和淋洗需要引起重视。试验结果对农业中长期安全合理利用再生水具有指导意义。     

常用绿地土壤改良材料对土壤水分入渗的影响

利用一维垂直土柱法研究几种常用的绿地土壤改良材料及其不同配比对土壤水分入渗的影响,结果表明:土壤水分稳定入渗率、累积入渗量和湿润峰下移距离随土壤含砂量和粒径的增加而显著增加;绿化植物废弃物能提高土壤入渗及湿润峰下降深度,但单独应用效果不明显;脱硫石膏增加土壤入渗,加快湿润峰下移速度;但表施聚丙烯酰胺阻碍土壤水分下渗。Kostiakov入渗模型(I=Kt~(1-α))及幂函数(F=at~b)分别能很好地拟合几种改良材料的累积入渗量以及湿润峰随时间的变化,拟合系数R~2均在0.99以上,且模型中各项指标均较好地表征了几种改良材料的初始累积入渗量、土壤入渗能力的衰减程度及湿润峰变化。以体积比70%土+10%砂+20%绿化植物废弃物+0.5kg/m~3脱硫石膏配比对绿地雨水入渗和蓄积能力最佳。     

砾石覆盖厚度对斥水土壤入渗特性的影响及模型优选

基于室内一维垂直入渗土柱试验,研究砾石覆盖厚度(0,3,6,9,12 cm)对斥水土壤积水入渗及水分再分布的影响,并利用不同入渗模型进行拟合。结果表明:砾石覆盖显著增加斥水土壤湿润锋运移距离(p<0.05);同一时段内,各处理累积入渗量皆高于对照组(p<0.05),斥水性红壤累积入渗量与砾石覆盖厚度呈正相关关系;斥水性红壤初渗率与稳渗率随砾石覆盖厚度变化均可用指数函数来描述,决定系数分别为0.91和0.87,砾石覆盖使得斥水性潮土初渗率与稳渗率增大,其中稳渗率与砾石覆盖厚度呈二次函数关系,决定系数为0.78,覆盖6 cm时稳渗率达到最大;砾石覆盖明显提高斥水土壤剖面平均含水率,斥水性红壤和潮土最大分别增长180.8%和57.6%;隔绝蒸发条件下,再分布过程斥水土壤湿润体含水率表现为停渗时刻>再分布1天>再分布3天>再分布7天;Horton模型对砾石覆盖斥水土壤入渗过程的拟合效果最好,是分析和预测砾石覆盖斥水土壤水分入渗特征的适宜模型。     

贺兰山西麓绿洲土壤水分的入渗特性

[目的]研究贺兰山西麓腰坝绿洲土壤水分入渗特性,为当地合理利用水资源和农田灌溉提供理论依据。[方法]在当地选取21个试验点进行野外双环入渗试验,利用不同入渗公式对实测结果进行拟合,并通过多元分析及地统计学方法分析土壤水分入渗特性。[结果]Horton公式的拟合结果相关系数高达0.963,相对误差与均方根误差分别仅为4.09%与0.046 mm/min,拟合精度要优于Philip公式与Kostiakov公式,且模型参数具有较好的物理意义。土壤质地对入渗过程有显著性影响,土壤中含砂量越高,入渗速率越大,达到稳定所需时间越短,而土壤容重与初始含水率则分别对累积入渗量及初始入渗率有一定影响。稳定入渗率最大值约为最小值的12倍,变异系数高达0.677,且由东北向西南呈现递减的趋势。[结论]Horton公式适用于描述腰坝绿洲土壤水分入渗过程,土壤性质差异对入渗过程有较大影响,同时在空间上入渗率也存在较强变异性。     

不同坡度和不同生育期的谷子坡耕地入渗特征

坡度和作物生育期是影响坡耕地土壤入渗性能的关键因素,作物生长导致土壤特性及根系变化进而影响坡面入渗过程。通过人工模拟降雨试验,设计4个坡耕地坡度(3°,5°,10°,15°)及2个降雨强度(40,80 mm/h),在谷子4个生育期(拔节初期、拔节中期、抽穗初期、灌浆初期)开展试验,探究坡度和生育期对谷子坡耕地土壤入渗特征的影响机制,并结合入渗模型(Horton、Kostiakov、Philip模型)对谷子坡耕地土壤水分入渗过程进行拟合并评价其适用性。结果表明:(1)随坡度增加土壤入渗能力下降,与3°相比,15°坡耕地土壤稳定入渗速率、平均入渗速率及累积入渗量分别减小30.76%~52.38%,21.28%~37.50%和22.51%~43.55%。(2)随着谷子生育期的延长,土壤入渗能力显著增加,与拔节初期相比,灌浆初期时土壤稳定入渗速率、平均入渗速率及累积入渗量分别增加23.81%~80.00%,20.83%~40.00%,17.84%~54.10%,表现为拔节初期<拔节中期<抽穗初期<灌浆初期。(3)通过对入渗速率实测值进行拟合,Horton模型对坡耕地土壤入渗过程拟合最好,且模型拟合参数具有物理意义。研究结果可为增加坡耕地降雨入渗、提高水分利用效率、减少坡耕地水土流失提供理论依据。     

辽西低山丘陵区坡地砾石含量及粒径对土壤入渗性能的影响

基于室内土柱模拟试验对比分析辽西低山丘陵区坡地不同粒径及砾石含量的土壤入渗规律,并采用4种模型分析了含砾石土壤对传统土壤入渗模型的适用性。结果表明:粒径一定时,随砾石含量的增加土壤累积入渗量减少,随累积入渗量的增加土柱湿润锋变化速率由小变大;砾石含量小于20%时,湿润锋前进到一定深度下,土壤累积入渗量随粒径的增加而增大;当砾石含量增大到一定值时,砾石含量相同直径不同的土壤累积入渗量与湿润锋随时间的变化基本无差异。累积入渗量与湿润锋推进距离呈良好的线性关系。利用Green-Ampt模型、通用模型、Horton模型和Kostiakov模型对入渗率与入渗历时的关系进行拟合,其中砾石含量为5%时,Horton模型拟合效果最好,砾石含量为10%~30%时通用模型适用性更强,Horton模型拟合效果最差,其他模型拟合效果因砾石含量及粒径等因素的不同而异。     

放牧对希拉穆仁草原土壤入渗过程影响的定量评估

为定量评估放牧对草原土壤入渗的影响,了解和防治放牧造成的水土流失,科学评估草原水文调节功能,采用双环入渗法研究了放牧对典型草原土壤入渗性能的影响,并收集影响土壤入渗的环境特征变量.结果表明:(1)土壤入渗能力均受到放牧活动的干扰,随着放牧强度的增加,土壤初渗速率、稳渗速率减小,达到稳渗时的历时缩短,而轻度放牧对土壤入渗...     

三峡库区紫色砂岩不同发育程度土壤入渗特征及其影响因素

为探究典型母岩不同发育程度土壤入渗特征,在三峡库区王家桥小流域采用圆盘入渗仪测定新成土（S1）、雏形土（S2）、淋溶土（S3）3种紫色砂岩不同发育程度土壤入渗过程,探究入渗过程的影响因素,并用3种常用模型进行入渗过程模拟,分析比较这些模型的适宜性。结果表明：（1）不同发育程度间土壤理化性质差异显著。雏形土和淋溶土土壤容重较新成土分别增加10.71%,19.50%,土壤总孔隙度分别降低8.79%,18.69%,通气孔隙度分别降低67.40%,8.16%,土壤黏粒含量分别增加10.01%,38.36%,砂粒含量分别减小8.09%,48.29%,土壤有机质分别增加2.88%,8.68%。（2）不同发育程度土壤间初始入渗率、平均入渗率、饱和导水率均表现为新成土>雏形土>淋溶土,雏形土、淋溶土平均入渗率及饱和导水率分别是新成土的0.99,0.58和0.89,0.83倍。（3）不同发育程度土壤理化性质差异对土壤入渗具有显著影响,土壤入渗速率与总孔隙度、毛管孔隙度、通气孔隙度、砂粒含量呈正相关关系,与容重、黏粒含量、有机质含量呈负相关关系。（4） Horton模型对紫色砂岩不同发育程度土壤入渗过程拟合效果最优（R²=0.942）,Kostiakov模型次之（R²=0.858）,Philip模型拟合效果较差（R²=0.832）。通过观测与模拟不同发育程度土壤入渗过程,研究结果可为流域土壤水分运移规律探究提供有益借鉴。     

红壤丘陵区不同盖度生物结皮对水分入渗的影响

为探究不同盖度生物结皮对入渗特征的影响,在红壤丘陵区咸宁选取第四纪黏土发育土壤(S型)和泥质页岩发育土壤(N型)上的生物结皮,设计6个盖度水平(裸地,1%~20%,20%~40%,40%~60%,60%~80%,80%~100%),使用微型圆盘入渗仪(mini disk)测定土壤入渗过程,探究入渗过程的影响因素,同时采用3种常见的入渗模型对入渗过程进行拟合,并评价模型适用性。结果表明:(1)相对于裸地,生物结皮发育提高土壤有机质和黏粒含量,增加结皮厚度和生物量,降低砂粒含量。(2)第四纪黏土发育土壤水分入渗特征随生物结皮盖度的增加而逐渐降低,初始入渗速率、稳定入渗速率、平均入渗速率、非饱和导水率的变化范围分别为0.25~1.55,0.13~0.91,0.17~1.11,2.04~8.48 mm/min。泥质页岩发育土壤除40%~60%盖度砾石含量较高,土壤水分入渗也随盖度的增加而逐渐减小,80%~100%盖度的初始、平均和稳定入渗率较裸地分别降低91.14%,87.64%和91.30%,生物结皮的存在阻碍土壤水分入渗。冗余分析表明,对于第四纪黏土发育土壤,生物量(54.30%)对其入渗特征的解释度最高,泥质页岩发育土壤则为盖度(39.30%)和砾石含量(34.00%)。(3)Horton模型、Kostiakov模型、Philip模型3种主流入渗模型中Horton模型拟合效果最优。研究结果可为揭示湿润区生物结皮水分运移规律提供科学参考。     

喀斯特地区植被恢复过程中土壤渗透性能及其影响因素

采用空间代替时间的方法,选取喀斯特地区大湾小流域不同植被恢复阶段样地和不同经果幼林样地,以烤烟坡耕地和柳杉人工林作为对照,研究喀斯特地区植被恢复过程中的土壤渗透性能及其影响因素。结果表明:1)土壤渗透性能由高到低的顺序为李树+金银花>刺梨+猕猴桃>李树+刺梨>枣树+玉米,乔木疏林>灌木林>灌草>乔灌过渡林>草坡>柳杉人工林;2)烤烟坡耕地土壤平均入渗速率与稳定入渗速率均次于乔木疏林地,烤烟坡耕地土壤入渗性能较好;3)考斯恰柯夫方程是比较适宜于描述喀斯特地区植被恢复阶段土壤入渗特征的模型;Philip模型和Horton模型对经果幼林的土壤渗透性能模拟效果较好,Horton模型的初始入渗速率和稳定入渗速率与实测值较为接近,适宜于描述喀斯特地区的土壤入渗过程;4)土壤的渗透性能与>0.05 mm砂粒质量含量呈显著正相关关系(P<0.05),与0.05～0.001 mm粉粒质量含量呈极显著负相关关系(P<0.01);土壤渗透性能的影响因素主要是土壤>0.05 mm砂粒质量含量和0.05～0.001 mm粉粒质量含量。     

掺砂对土壤水分入渗和蒸发影响的室内试验

通过掺砂调控农田土壤水分入渗和蒸发,对新疆干旱绿洲农田抑盐、保水及合理的掺砂制度制定具有重要意义。该研究以不同的掺砂率为影响因子进行土柱模拟试验,设置了4个掺砂率水平,分别是0（对照）、25%、50%、75%。结果表明：不同掺砂率条件下湿润锋和累积入渗量与入渗历时有显著地乘幂关系,影响顺序为75%＞50%＞25%＞0,且在掺砂率≥25%影响幅度较大;不同掺砂处理对土壤水分蒸发过程同样也有显著地影响,随着掺砂率的增加,土壤蒸发显著减弱,随着掺砂率的增加,抑制土壤蒸发越强,且在掺砂率≥75%时有较大幅度影响。土壤在连续20 d蒸发过程中,各个处理的土壤累积蒸发量随时间的关系和Rose经验公式拟合度高; 不同掺砂处理能显著提高土壤掺砂层以下的土壤含水率,随着掺砂率的增加而增加,其中掺砂75%时最高。