动物粪液中可溶性磷在土壤中的吸附和迁移特性研究

农田土壤施用动物粪肥引入了大量的可溶性有机物、有机磷和无机磷,了解这些可溶性物质在土壤中的相对移动性及它们之间的相互作用有助于指导农田养分管理。本研究从粪液中分离获得含水溶性无机磷、有机磷和有机物（碳）的溶液,选择了具不同质地和有机质含量的4个土壤（含高量有机质的黄筋泥、含低量有机质的黄筋泥、淡涂泥和清水沙）,应用等温吸附和土柱模拟淋洗方法研究了可溶性有机碳、无机磷和有机磷共存条件下,粪液中可溶性有机态磷和无机态磷在土壤中的吸附和迁移特性。吸附试验表明,可溶性有机物（碳）的存在大大降低了土壤对有机态磷和无机态磷的吸附,表明施用液态有机肥比施用化肥具有更大的磷流失风险。供试土壤对无机态磷的吸附强度高于有机态磷,但对二者的吸附量大小为:黄筋泥>淡涂泥>清水沙;并与粘粒含量、氧化铁含量呈正相关。有机质较高的土壤对有机磷的吸附明显低于有机质低的土壤。淋洗试验表明,在供试土壤中,这3种可溶性物质在土壤中吸持(包括生物吸持)的顺序为:可溶性无机磷>可溶性有机碳>可溶性有机磷;有机态磷比无机态磷更易在土壤中迁移。     

农药在土壤中迁移及其影响因素的初步研究

本文运用非饱和土壤中水分运动和溶质运移基本理论,建立了非饱和土壤中农药运移的数值模拟模型.模型中考虑了农药在土壤中迁移与转化的主要过程:附土壤水分的对流;水动力弥散;土壤吸附及生物化学降解等.模型得到了室内土柱中灭幼脲-Ⅲ号杀虫剂淋溶试验的验证.文中分析了各种因素对该农药存土壤中迁移的影响,并且对两种不同的农药进行了比较.研究表明,在本文所研究的条件下影响农药在土壤中迁移与转化的主要因素是土壤吸附和农药在土壤中的降解.     

不同可溶性有机碳对铜在土壤中迁移的影响

土壤中可溶性有机碳（DOC）的存在被认为是能促进重金属在土壤中迁移的重要因素之一,但不同DOC的作用效果可能不同。本研究以Cu为研究对象,利用饱和土壤恒定流条件下的混合置换实验,试图阐明：不同DOC（胡敏酸（HA）和柠檬酸（CA））在土壤中的迁移过程,及其对Cu在土壤中迁移的促进作用。结果表明CA在砂土和红壤性水稻土中的移动能力高于HA;而HA和CA均有促进Cu在土壤中迁移的趋势,但CA的促进效果更为明显,这可能与CA比HA更能提高环境pH值及HA的分子比较大有关;尽管Cu在供试的两种土壤中的迁移能力均很弱,但其在质地粘重的红壤性水稻土中的迁移潜力似乎大于其在砂土中的迁移潜力。上述结果表明,当土壤中加入DOC含量较高的溶液时,Cu在土壤中迁移能力的增强可能主要与土壤溶液中存在可移动的Cu-有机质络合物有关,为验证这一研究结果,进一步的田间和长期试验十分必要。     

模拟自然气候条件下未饱和土壤中热质迁移过程的实验研究

本文利用可模拟自然环境的土壤热质迁移实验装置,就自然气候条件下风速,日照,大气温度与湿度等因素对土壤中水,盐,热等要素的一维动态迁移的影响进行了多种条件下的实验研究,揭示了土壤内温度,水分和盐分的分布动态与外界气候因素之间的联系,获得了土壤热质迁移过程中各主要参数的变化规律,对于本文实验中的砂土而言,发现土表以下存在吸水,过渡和释水三个自然分区,并分析了热渗透深度和平衡时间等主要的热质迁移特征,人     

模拟自然气候条件下未饱和土壤中热质迁移过程的实验装置

多孔介质传热传质过程在自然界和人类生活、生产中广泛存在,土壤就是一类最典型的多孔介质.随着农业工程化的进程,人们对土壤中水、肥、热的吸收、保持和迁移规律越来越重视,研究也越加深入.     

饱和土壤冻融过程中水热迁移数值模拟

利用土壤冻融过程的水热传输方程,模拟了饱和土壤冻融的年变化过程,分析了土壤冻结深度的年变化规律和水分向冻结界面迁移的特征。同时亦对影响土壤冻结深度的温度因子做了探讨。     

降雨-径流条件下土壤溶质迁移过程模拟

通过雨滴的打击加速土壤表面溶质迁移至地表径流过程。通过设计3种水文条件即控制排水状态（-5 cm）、土壤水分饱和状态和土壤渗流状态（5 cm）,采用人工模拟3种降雨强度（30、60和90 mm/h）,及同时外加模拟相对于降雨量的0、2、4和10倍径流量,研究土壤溶质迁移到地表径流过程中扩散过程的规律。试验结果表明降雨强度、或地表径流总量、或地表水位线的增加,均加速土壤溶质的扩散过程。渗流作用下,对流-扩散作用存在着一种交互作用,能加速分子扩散过程。土壤溶质迁移过程同降雨强度、地表径流量和地下水位高低有着重要关系。     

紫云英翻压后稻田土壤可溶性有机氮迁移特性与损失风险

可溶性有机氮在氮素转化和生态环境安全方面具有重要的作用。在等氮磷钾条件下以单施化肥(CK)为对照,研究不同数量紫云英(CMV1,15 000 kg·hm^–2;CMV2,30 000 kg·hm^–2和CMV3,45 000 kg·hm^–2)翻压后灰泥田土壤可溶性有机氮(SON)和溶解性有机氮(DON)的动态变化、迁移特征及损失量。结果表明,不同施肥处理20～40 cm和40～60 cm土层SON含量分别较0～20 cm土层降低了58.50%和78.47%;施用紫云英利于SON在灰泥田土壤剖面中累积,水稻生育期0～60 cm土层CMV1、CMV2和CMV3处理SON密度分别较CK处理提高5.57%、10.11%和21.39%;不同施肥处理DON总损失量介于18.33～58.55 kg·hm^–2,占可溶性总氮的46.52%～50.16%,其中3.77～37.85 kg·hm^–2(以N计,下同)随淹水层径流损失,14.5～18.02 kg·hm^–2随渗滤液迁移损失...     

农田利用方式对土壤可溶性氮素含量及迁移的影响

分析农田利用方式对表层土壤可溶性氮素各组分的影响,揭示农田生态系统中可溶性氮素的迁移规律。测定5种利用类型下14种农田0~10 cm、10~20 cm层土壤可溶性无机氮(SIN)、可溶性有机氮(SON)含量,分析农田利用方式对可溶性氮素的影响;测定葱、红花继木、西瓜、油菜等4种农田0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm、50~60 cm层土壤SIN、SON含量,探讨可溶性氮素在土壤剖面中的迁移规律。结果表明,0~10 cm层14种农田土壤SIN和SON含量分别为2.16~152.06 mg kg~(-1)、10.80~173.77 mg kg~(-1),SON占TSN的39.90%~83.95%,平均为64.65%;10~20 cm SIN和SON含量分别为1.51~75.58 mg kg~(-1)、6.08~65.01 mg kg~(-1),SON/TSN为43.01%~78.79%,平均为65.76%。可溶性氮素各组分的关系为SON>NH4+-N>NO3--N;农田利用方式对可溶性氮素的影响达到显著水平。葱地、红花继木地、西瓜地、油菜地等4种农田土壤SIN和SON平均含量表现为随土层加深而减小,但有在下层(40~60 cm)累积的趋势。0~60 cm各层土壤SON/TSN为26.35%~72.35%,平均约为58.51%;农田利用方式对可溶性氮素在土壤中的迁移有影响。因此,农田利用方式对表层土壤SIN、SON含量有显著影响,并对其在土壤剖面中的迁移有影响;土壤SIN、SON含量随土层加深而减少,但有在下层累积的趋势;SON是可溶性氮素的主要组分,其对环境的影响值得关注。     

熟肉真空冷却过程中水分迁移理论分析和实验

真空冷却过程是复杂的相变传热传质过程.该文在能量和质量守恒理论的基础上,经过适当的简化,建立熟肉真空冷却过程中水分迁移的数学模型来分析水分迁移机理.利用圆柱形熟肉块的真空冷却实验来验证真空冷却过程中水分迁移的数学模型以获得真空冷却过程中熟肉的温度和压力的变化.结果分析发现:温度的模拟结果与实验数据基本一致,最大误差在5%以内,这表明此模型能够很好地预测真空冷却过程中熟肉内部的温度和压力分布.而且,通过模拟结果和实验数据可以得知:真空冷却过程中水分从熟肉内部向外部迁移的主要驱动力是熟肉内部之间的压差以及熟肉与真空室内之间的压差.因此,在实际应用过程中,为了提高真空冷却速率,应尽可能降低真空室内的压力以增加水分迁移的驱动力.     

土壤优先流运动的活动流场模型模拟和敏感性分析

在壤土和砂土条件下分别采用碘-淀粉染色示踪方法和亮蓝染色示踪方法各开展了2个染色示踪试验,分别采用活动流场模型和二域模型模拟计算了各试验入渗后染色区内的土壤含水率和溶质浓度分布,通过相对均方根误差分析评价了两个模型模拟预测优先流发展的有效性;此外,通过敏感性分析研究了不同入渗条件（土壤质地、入渗水量和土壤初始含水率）下活动流场模型模拟预测结果（入渗深度）对活动流场模型分形特征参数变化的敏感度。模型检验分析结果显示活动流场模型对土壤水入渗深度、入渗后染色区内土壤含水率和溶质浓度分布的预测精度要明显高于二域模型的模拟预测精度;活动流场模型较好的捕捉到了优先流运动整体的非均匀特征。敏感性分析结果显示,当降雨入渗水量和土壤初始含水率相同时,入渗深度对活动流场模型分形特征参数（γ）的敏感度随着γ的增大而增大;相同活动流场模型分形特征参数（γ）值条件下（即流动非均匀程度相同）,入渗深度对活动流场模型分形特征参数（γ）的敏感度随着入渗水量的增大和土壤初始含水率的升高而减小。     

土壤优先流运动的活动流场模型分形特征参数计算

活动流场模型分形特征参数控制着优先流的产生和发展,因此准确获得活动流场模型分形特征参数值对提高模型的模拟预测精度具有重要意义。该研究采用染色示踪方法,将优先流流场从流动背景中显示出来,通过数字图像分析和采样分析获得优先流流场和流场内土壤含水率的分布模式,根据活动流场模型本构方程拟合活动流场模型分形特征参数值;针对3种常见的入渗后染色区内土壤含水率分布模式,分别提供了相应的活动流场模型分形特征参数的计算方法。研究结果显示,1）由于入渗后土壤水重分布的影响,活动流场区域和染色区域在整个入渗深度范围并不完全重合,因此仅可选择活动流场与染色区域相重合深度范围内受土壤初始含水率影响较小的数据来拟合活动流场模型分形特征参数值;2）土壤质地对入渗后染色区内土壤含水率的分布模式有显著影响,细质地土壤中入渗后染色区土壤含水率沿入渗方向逐渐减小,粗质地土壤中入渗后染色区土壤含水率沿入渗方向先增大后减小。     

基于分形理论的土壤优先流运动控制方程

为表征土壤优先流的快速非平衡运动、更准确地预测非饱和带土壤中的水流运动和溶质运移过程,该文在活动流场模型基本理论和土壤优先流表现出的分形特征的基础上,将分形理论引入到连续性模型,根据质量守恒原理建立了描述土壤优先流形式下水流运动和溶质运移过程的控制方程,发展和完善了活动流场模型理论;对比分析了活动流场模型理论与二域模型理论和活动裂隙模型理论之间的联系和区别。研究成果为运用活动流场模型解决优先流条件下土壤水流运动和溶质运移等相关问题提供了参考。     

土壤水流通量对饱水带溶质运移参数的影响

The transport processes of solutes in two soil columns filled with undistrubed soil material collected from an unsaturated sandy aquifer formation in Belgium subjected to a variable upper boundary condition were identified from breakthrough curves measured by means of time domain reflectometry(TDR),Solute breakthrough was measured with 3 TDR probes inserted into each soil column at three different depths at a 10 minutes time interval.In addition,soil water content and pressure head were measured at 3 different depths.Analyteical solute transport models were used to estimate the solute disperison coefficient and average pore-water velocity from the observed breakthrough curves,the results showed that the analytical solutions were suitable in fitting the observed solute transport,The dispersion coefficient was found to be a function of the soil depth and average proe-water velocity,imposed by the soil water flux.the mobile moistrue content on the other hand was not correlated with the average pore-water velocity and the dispersion coefficient.     

降雨入渗条件下厚包气带土壤水流通量的模拟与分析

降雨较少的半干旱半湿润地区大范围的厚包气带中土壤水运动的研究越来越受到关注,其中厚包气带对降雨补给浅层地下水特征的影响是重要的研究问题。探究厚包气带情形下降雨对浅层地下水的补给作用和机理可为分析人类干扰情况下水文循环规律的变化、合理地制定水资源开发利用规划提供理论依据。本文以北京市大兴区新凤河流域采育镇由GEOPROBE钻机获得的9.6m厚包气带土壤样品为研究对象,在室内详细测得土壤特性数据的基础上,运用HYSRUS-1D软件模拟55a降雨入渗条件下的一维土壤水流动态过程,分析土壤水流通量的时空变异特征,探讨用较浅层位(2m深度附近)的土壤水流通量来估算深层土壤水渗漏量的可行性,旨在为野外裸地厚包气带条件下评价降雨入渗对浅层地下水的补给提供简捷实用的方法。研究结果表明:该地区多年自然降雨条件下的平均土壤水分深层渗漏量为131.03mm,多年平均降雨入渗补给系数约为0.21。其中,平水年对应的平均降雨入渗补给系数约为0.18。当模拟时段达到55年时,土壤剖面2m以下的入渗通量几乎不随深度变化而变化。这一实际案例的研究结果对该区域宏观水资源管理和评价具有一定的参考价值。     

Determining competitive nitrate and chloride adsorption in an andisol by the unsaturated transient flow method

Abstract

Activated sludge from a sewage disposal plant was labeled with ¹⁵N in the laboratory. The labeled sludge (dewatered cake) was then incubated under aerobic conditions for 30 days with four kinds of cultivated soils: volcanic ash soil, red-yellow soil, paddy soil, and sandy dune soil. The nitrogen mineralization of the soil organic matter was remarkable only in the case of the paddy soil. In this soil, a priming effect caused by the addition of the sludge was observed. After 30 days of incubation, the ¹⁵N organic fractions remaining in the red-yellow soil were determined. It was found that the amino acid and the unidentified fractions in the hydrolyzable nitrogen forms of the sludge contributed mainly to the amount of nitrogen mineralized. Finally, using sludges which originated from the same organic matter source, the lnftuence of a generally-used inorganic coagulator Oime and ferric chloride) of sludge on the nitrogen cycle was clarified. This coagulator caused a reduction in the amount of inorpnic nitrogen mineralized in the soil and also accelerated the nitrification process.     

Dual water flow pattern in the unsaturated zone under a gypsum-amended soil

Sediment samples were obtained from boreholes down to c. 20 m in a gypsum-treated, saline-water irrigated soil and from nearby uncultivated fields at two locations (Nir Oz and Nahal Oz). Measurements of tritium concentrations in the soil solution enabled the determination of water flow rates in the unsaturated zone. Two types of flow, fast and slow, were identified in the profiles. The slow component, the ‘piston-flow type’ in the sandy loess section in Nir Oz and in the clayey loess section of Nahal Oz, had a vertical velocity of 0.16 and 0.23 m a^?1, respectively. The faster component typically transported the solution through fractures and other preferred paths. The percentage of the slow component in the sandy and in the clayey loess was 40% and 60% respectively. A previous prediction of delayed transport of salts was verified and is related to the interaction between chemical composition of irrigation water and the agro technical practices of gypsum application.     

羟丙基甲基纤维素作土壤改良剂对土壤溶质运移的影响

羟丙基甲基纤维素(hydroxypropyl methyl cellulose,HPMC)是一种潜在的土壤改良剂,加入土壤中后具有明显的减渗效果,对缓解黄土高原水土养分的流失具有重要意义。该文通过在土壤中施加不同含量的HPMC,研究HPMC对土壤溶质迁移特性的影响。结果表明:1)HPMC质量分数在0～0.5 g/kg范围内,饱和导水率随HPMC添加量增大而逐渐减小,0.5g/kg组相比未添加HPMC的空白组降低37.3%;土壤中保守性溶质的运移速度显著降低;随HPMC添加量增加,溶质的初始和完全穿透时间明显推迟,穿透总历时延长;2)CDE方程和两区模型均能较好地模拟在土壤中添加不同含量HPMC时溶质的运移状况,2种模型的拟合曲线也均能与实测曲线较好吻合,但两区模型的模拟精度更高。3)基于两区模型的参数拟合结果,随HPMC添加量的增加,平均孔隙水流速越小,水动力弥散系数、弥散度和质量交换系数均增加,而土壤可动水体的含水量比率逐渐减少。