A seasonal behavior of surface soil moisture condition in a reclaimed tropical peatland

Soil moisture condition is essential to regulate the release of soil carbon from a drained peatland since aerobic microbial activities can be encouraged through oxygen supply associated with dewatering the soil layer while they may be discouraged under too dry conditions. Aiming to characterize the soil moisture condition in a reclaimed tropical peatland, we monitored the volumetric water content at 5?cm depth (θ _5?cm), groundwater level (GWL) and rainfall for 20 months from March 2010 to November 2011 in an oil palm field in Nakhon-Si-Thammarat, Thailand. We also measured the soil water retention curve and the unsaturated hydraulic conductivity (k) for a series of matric potential (h) to simulate the moisture condition monitored in the field by using the Buckingham-Darcy's flux law. During the dry season in 2010, the θ _5?cm consistently stayed lower than 0.35?m³?m^–3 with the GWL lower than a depth of 30?cm. In the transition from the dry season to the rainy season in 2010, the GWL rose to the land surface with peaks and dips across the time for about one month with the θ _5?cm increasing toward saturation. During the rainy season where the GWL stayed near or above the land surface, the θ _5?cm remained the field-saturated value of 0.58?m³?m^–3 on average, less than the laboratory-saturated value of 0.63?m³?m^–3, suggesting the development of a significant amount of entrapped air-phase. Hysteretic behavior in the measured θ _5?cm–GWL relation also supported that the top soil layer refuses to absorb water in wetting processes. The simulated θ _5?cm based on the measured k(h) and soil water retention curves demonstrated that the ease with which the top soil dries during a dry season was due mainly to the low k(h) value in the dried condition, while the slope of the θ(h) curve was so moderate that the soil layer could retain moisture for maintaining liquid water supply to the surface from the dropped GWL. Sensitivity analyses while varying the magnitude of both k(h) and evaporation rate (E) suggested that the k(h) function was more deterministic than the value of E in making the land surface easily dried. As the GWL stayed lower than 30?cm in depth for a total of 187 days out of the year monitored, while surface-ponding conditions took place for 120 days of the year, it was concluded that either the extremely dried condition or the saturated-moisture condition had dominantly occurred in the study site through a year and, thus, there may only be a limited time when soil organic matter near the land surface is in favorable moisture conditions for aerobic decomposition.     

地下水浅埋区重度盐碱地覆膜咸水滴灌水盐动态试验研究

通过在高垄埋设水银负压计,研究土壤水势动态,并在枸杞不同生育期对潜水位以上各土层盐分进行取样分析,研究土壤盐分周年动态变化,为地下水浅埋区重度盐碱地改良利用提供理论依据。结果表明,在覆膜滴灌一个灌溉周期内,土壤水分运动始终为自滴头下方饱和区持续径向向外扩散;雨季降雨使水分从土壤剖面整体向下运动,随着潜水位的升高水分运动逐渐减弱,转为自垄中部向垄坡方向运动。盐分运动受水分运动影响明显,周年盐分动态可以分为春季强烈蒸发—积盐阶段、灌溉淋洗—稳定阶段、雨季淋溶—脱盐阶段、秋季蒸发—积盐阶段和冬季相对稳定阶段五个阶段。剖面土壤电导率(EC1∶5)均值从1.64 dS m-1增长至1.69 dS m-1,土壤未明显积盐,但盐分在剖面分布的周年变化表明滴灌灌溉调控了水分盐分在土壤中的分布,为作物根系生长提供了良好的土壤环境条件。因此,地下水浅埋区重度盐碱地可以通过高垄覆膜咸水滴灌技术加以利用。     

Growth and chemical composition of eight grasses grown under high water table conditions

Abstract

Eight grasses were grown under high water table conditions for 14 weeks in a greenhouse experiment. Water tables were maintained at 2 or 5 inches below the soil surface. Differences in water table depth influenced clipping yields only slightly. Although total root weights were not reduced with the 2‐inch water table, there was a trend for fewer roots at lower depths and more roots near the surface with this treatment. The shallowest root systems occurred with annual bluegrass, Kentucky bluegrass and creeping red fescue. Elemental composition of the clippings was influenced by species and time of sampling. The greatest effect of water table depth on elemental content of the clippings occurred with Mn.     

模拟降雨条件下保水剂对沙质土壤水分的影响

为了探究保水剂对沙质土壤水分的影响,采用室内重建土柱,在人工模拟降雨条件下研究不同用量保水剂对沙质土壤(0~30 cm)含水率的影响。结果表明:土壤含水率随着保水剂用量的增加而增加,保水剂用量为0.2%时不但省时省力,而且0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm 3个土层土壤含水率分别为45.42%、48.48%、46.16%,既能满足植物的生长需要,又能节省经济成本,可为干旱、半干旱区节水造林及保水剂的合理使用提供理论依据。     

γ透射法在土壤水运动研究中的应用

在作者对γ透射法测定土壤含水量的精度与分辨率研究的基础上,首先介绍了利用γ透射法在室内外一维入渗实验过程中,同时测定几个土壤水分运动参数的原理与方法;其次对作者近十多年来,根据不同实验要求所研制的室内一维与不同类别的二维土壤水分运动实验装置的结构组成与应用情况做了介绍;最后对γ透射法用于大型称重式蒸渗仪的土壤水分剖面检测也做了概述.在上述各实验方法及实验装置中均采用了计算机对土壤水分的自动检测、控制与数据处理,从而为非饱和土壤水分运动的研究提供了重要条件.研究表明,在利用γ透射法进行土壤含水量测定时,当穿透土体后的射线强度记数率不小于104情况下,室内实验的测点间距为2.5 cm,其误差不超过±2%;而大田试验的测点间距为5.0 cm,其误差范围为3%～5%.     

降雨及隔盐层对滨海盐碱地水盐运动的影响

 为探索不同材料隔盐层对滨海盐碱地水盐运动的影响,在白蜡林地树穴底部布设炉渣和沙子作为隔盐层,比较研究不同深度土壤水分和总盐分的季节性变化规律。结果表明：土壤表层和不同深度处土壤含水量及含盐量变化规律不同,表层主要受降雨和蒸发影响,底层则同时还受地下水位变化的影响;1个雨季中,土壤表层强降雨的淋洗作用极为明显,表层不同隔盐层的差异性不太明显,但离表层30cm处各隔盐层隔盐和抑制返盐的效果非常明显,设置炉渣隔盐层处理的电导率从5月份的591ms/m下降到了10月份的493ms/m,沙子隔盐层处理的电导率从558ms/m下降到501ms/m;离表层60cm处炉渣隔盐层从810ms/m下降到582ms/m,沙子隔盐层从607ms/m下降到560ms/m。从减小电导率的幅度上来看,炉渣的隔盐效果好于沙子。     

土壤初始含水率和降雨强度对黏黄土入渗性能的影响

为研究初始含水率和降雨强度对土壤入渗性能的影响,采用径流-入流-出流法和双环入渗法测量比较,采用不同降雨强度（20、40和60mm／h）和3种土壤含水率（2．60％、10．4％和19．5％）进行试验比较。结果表明：土壤入渗性能随着降雨强度的增加而降低,随着初始含水率的增加而降低;双环法测量的土壤初始入渗率随着含水率增加而增加,稳定入渗率则随着含水率的增加而降低。同时,通过Kostiakov、Horton和Philip入渗模型对试验结果进行回归分析,径流-入流-出流法测量结果均优于双环法测量结果,而且Horton入渗模型回归结果优于其他人渗模型。     

土壤质地和灌水器材料对负压灌溉出水流量及土壤水运移的影响

负压灌溉法是一种新近提出的节水灌溉技术,灌溉时供水水头为“负值”,即灌溉水源高程低于灌水器高程。不同材料灌水器和土壤质地是影响灌溉系统出水流量及土壤水运移的重要因素。该文研究了在高程差H为-0.5 m情况下两种灌水器及两种质地土壤对两者的影响。结果表明：灌水器相同时,累计入渗量、水平和垂直最大湿润距离随时间呈幂函数关系变化;在历时相同时黏壤土较砂壤土大;湿润体近似为六分之一的竖直椭球体,但黏壤土水平与垂直最大湿润距离之比大于砂壤土。土壤质地相同时,纤维灌水器较陶土灌水器出水流量高。试验结果进一步证明了负压灌溉的可行性,并为确定负压灌溉系统应用范围及规划设计过程中灌水器选择提供了依据。     

江西省雨水、灌溉水及渗漏水中的硫对土壤硫的影响

Ten rainfall and irrigation water-collecting posts were set up in different ecotype districts of Jiangxi Province,China,to quarterly measure S content in rainfall and irrgation water.A rasinwater chemical composition-collecting device was used to collect the sulphur in rainfall,and the amount of sulphur adsorbed on the resin column in the device was determined.The soil percolating water was gathered using 6 lysimeters built up according to the profile sequence of the red soil derived from red sandstone and the red soil derived from Quaternary red clay,separately.On the lysimeters peanuts,soybean and radish were grown in rotation.Two treatments were designed:without S addition and with S additin at a rate of 14kg S ha^-1,The SO4^2- contents in rainfall,irrigation water and soil percolating water were determined by the turbidimetry.The results in 1997 showed that the average annual S content in rainwater ws 28.13kg S ha^-1.the average S content in irrigation water was 1.7mg S L^-1,and the average content of SO4^2- in soil percolation water was 2.30kg Sha^-1 year^-1 and 4.70 kg Sha^-1 year^-1 in treatments without and with sulphur application,respectively,In Jiangxi Province,apart from the losses by runoff and leaching,the sulphur in rainfall avaliable to crops is 7.3kg S ha^-1 year^-1 and additional S application is required.When rice is grown.however,irrigation water can suply 6.9kg S ha^-1,which,along with the sulphur in rainfall,cal almost meet the S requirement of one cropping of rice.     

均质土壤毛管水上升特性室内试验研究

针对西北地区因过量灌溉而引起的土壤盐渍化问题,通过室内模拟土柱试验,对地下水埋深较浅(仅为地面以下70 cm)的均质土上升毛管水运动特性进行了研究,分析了毛管水上升高度、地下水毛管补给量与时间之间的关系,以及毛管水上升高度与地下水补给量之间的关系,探明了地下水毛管上升的运动机理。结果表明,均质土壤毛管水上升高度和地下水补给量与时间之间均为幂函数关系,毛管水上升高度与地下水毛管补给量之间呈明显的线性关系。     

闽北不同土地利用方式与不同降雨强度对水土流失的影响

运用径流小区法研究闽北不同土地利用方式与不同降雨强度对水土流失的影响.结果表明:1)不同土地利用方式年均径流量的大小顺序为裸露地＞柑橘园＞锥栗林＞杉木林,年均土壤流失量的大小顺序为裸露地＞锥栗林＞柑橘园＞杉木林;2)降雨强度对土壤流失量的影响高于对径流量的影响,不同土地利用方式的径流量及土壤流失量与各降雨强度指标呈显著性幂函数关系,但各指标的拟合相关程度不同;3)裸露地(对照)土壤流失量与I10的相关性最高,锥栗林的土壤流失量与Ⅰ30和Ⅰ60的相关性最好,柑橘园的土壤流失量与Ⅰ30的相关性最好,而杉木林的土壤流失量与降雨强度的相关性极弱;4)裸露地、锥栗林和柑橘园的径流量与Ⅰ60和Ⅰ30的相关性较好,杉木林的径流量与降雨强度的相关性极弱;5)各土地利用方式的径流量和土壤流失量与Ⅰave的相关性均很弱.     

雨强和土地利用方式对黄土丘陵区水土流失的影响

为了更好掌握黄土丘陵区雨强和土地利用方式对水土流失的影响规律和机理,利用人工降雨模拟器,设计了5种雨强和4种土地利用方式的区组试验,对水土流失进行了定量研究。结果表明：雨强对不同土地利用方式的产流产沙都呈极显著的正效应,4种土地利用方式的地表平均产流产沙与雨强均呈幂函数显著增长趋势;5种雨强的平均地表产流量为林地＞休闲耕地＞栽培草地＞草地,平均产沙量分别为休闲耕地＞栽培草地＞草地＞林地,产流与产沙没有呈现完全的对应关系。如果没有林冠层、灌木层和枯枝落叶层对降雨的截留、阻滞和消弱,林地产流量高于其他土地利用方式,但具有良好的保土效果,而草地具有良好的保水和保土效果。     

土壤初始含水率对坡面降雨入渗及土壤水分再分布的影响

在防止土壤侵蚀和雨后抑制蒸发的条件下，利用室内人工降雨试验，研究了土壤初始含水率对坡面降雨入渗、湿润锋运移及土壤水分再分布规律的影响。结果表明：初始含水率越高，产流越快，平均入渗率越小，达到稳定入渗率的时间也越短；当初始含水率均匀分布时，降雨入渗和再分布过程中湿润锋面平行坡面垂直向下整体运移，坡面降雨入渗过程可以简化为一维；当初始含水率非均匀分布时，初始含水率越高，再分布过程中湿润锋的运移速率越大，但在降雨入渗过程中，湿润锋的运移速率与土体的湿润程度和范围有一定的关系；坡面上方来水(径流)虽然对湿润锋运移速率影响不大，但对入渗有一定的促进作用；再分布过程中，土壤水分有沿坡向下运移的趋势。     

灌溉水盐分组成对土壤水盐迁移参数的影响

淡水资源不足和盐渍化是干旱地区农业生产的限制因子。研究水盐迁移参数是水盐调控的重要目标。为此,该研究以甘肃省秦安县兴国镇果园土样为研究对象,采用水平土柱入渗法,探讨不同盐溶液(氯化钠、氯化钠和氯化镁、氯化钠和氯化钙、氯化钠和氯化钾)在矿化度均为3 g/L的条件下对土壤水分扩散率和盐分离子水平迁移的影响。结果表明:不同盐分组成的灌溉水质和含水率对土壤水分扩散率的影响均达极显著水平(P0.01)。在灌溉水矿化度均为3 g/L的条件下,氯化钠盐溶液传输水分的潜在能力最大,加入一定的复盐对水分的传导起到阻滞作用,阻滞能力的大小是:氯化钙氯化钾氯化镁。不同盐分组成的灌溉水对土壤碳酸氢根和硫酸根的水平迁移具有显著的影响(P0.05),对盐分、钙离子和钠离子水平迁移具有极显著的影响(P0.01)。入渗距离对土壤pH的影响以及灌溉水盐分组成对土壤钠吸附比的影响均达显著水平(P0.05)。灌溉水盐分组成对模型参数初始值和终止值有显著的影响,参数初始值和终止值均呈现:氯化钠氯化钠和氯化镁氯化钠和氯化钾氯化钠和氯化钙。因此,从微咸水利用和盐渍化土壤改良的角度考虑,在微咸水灌溉中加入一定量的钙制剂可抑制水分扩散和降低土壤盐分含量;从灌溉方法来看,需从地块的两端轮换灌溉可预防地块一端脱盐而另一端积盐的现象。这一研究结果对于指导干旱、半干旱地区微咸水利用具有重要的科学意义。     

不同肥力水平土壤团聚体的稳定性及对氮肥盐溶液的响应

在室内利用筛分技术研究了关中地区相同质地类型3个不同肥力水平土团聚体的组成及其稳定性,并在4个不同浓度氯化铵溶液中进行湿筛,探讨了不同肥力土壤团聚体对盐溶液的反应特征及抗化学物质分散的能力,以便揭示长期施用无机氮肥对土壤团聚体的作用与影响。结果表明,干、 湿筛结果显示3个肥力水平土壤直径＞0.25 mm团聚体的含量均随肥力水平的升高显著增加,供试土团聚体的水稳性较差,湿筛后直径＜0.25 mm的微团聚体含量在85%以上,而富有农学价值的直径在15 mm的水稳性团聚体在高肥力土壤中含量仅为2.80%,中肥力土壤为1.47%,低肥力土壤为0.84%。3种肥力土壤团聚体组成受氯化铵溶液浓度的影响,在4种浓度的氯化铵溶液中湿筛后,直径25 mm的团聚体的含量随溶液浓度增大而减少,而0.252 mm团聚体含量明显增加。试验得到的主要结论为, 不同肥力水平土壤团聚体质量差异明显; 团聚体的化学稳定性受盐溶液浓度和肥力水平的共同作用,随氮肥溶液浓度增大,团聚体组成集中在0.252 mm的较小范围,盐分使得多级的团聚体组成向单一化方向变化; 高肥力土壤受氮肥溶液的影响相对较弱,中、 低肥力土壤对氮肥溶液的响应则较为强烈。     

覆膜开孔土壤蒸发的水盐分布特征及运移规律研究

在干旱半干旱的新疆地区,覆膜灌溉面积在逐年增加。但由于田间地膜覆盖率无法达到100%,同时出苗孔和灌水孔的存在使得研究覆膜灌后地表覆膜开孔率不同时蒸发的水盐运动很有必要。为获得覆膜开孔蒸发的土壤水盐分布特征,采用垂直一维入渗蒸发双层有机玻璃土柱实验系统进行蒸发试验。以概化的覆膜开孔率为上边界条件,针对初始水盐均匀和入渗结束后的蒸发两种处理,研究了覆膜开孔率影响下,蒸发土壤含盐量剖面和盐分浓度剖面的分布特征。结果表明,对水盐均匀处理,剖面盐分浓度可采用含水率及开孔率的函数关系表达;而对入渗蒸发处理,剖面盐分浓度随覆膜开孔率的范围不同可采用不同的指数形式表达。表土10cm返盐量随覆膜开孔率的增大而逐渐增加。单位膜孔面积的返盐量随覆膜开孔率的增加而减小,呈幂函数关系。此外,相同开孔率条件下,单位膜孔面积上蒸发量(ER)与土表10cm返盐量(Wsm,10)之间呈良好的线性关系。     

地下水埋深对膜下滴灌棉田水盐动态影响及土壤盐分累积特征

为了探究不同地下水埋深条件下膜下滴灌农田的水盐运移规律,于2012—2016年在新疆库尔勒绿洲,对采用膜下滴灌结合冬春灌压盐的棉田开展定位观测,在不同位置处150 cm深土壤剖面进行水盐监测,探究不同生育阶段地下水埋深与土壤水盐含量的关系。结果表明,膜下滴灌农田土壤水分呈反"S"型分布,土壤盐分呈"酒杯"状表聚型分布;试验期内地下水埋深从2~3 m增加到5~6 m,相应地苗期和非生育期返盐程度显著降低,收获期盐分含量下降;5a来土壤含盐量从6.5 g/kg下降到1 g/kg,土壤累积含盐量与地下水埋深呈负的指数关系;深层水分交换量表明土壤水和地下水间的联系明显减弱。建议将类似地区的地下水埋深控制在3.5 m左右,膜下滴灌结合冬春灌淋洗可有效抑制土壤层盐分累积,并可保证自然植被的生态需水。     

有限深土体中再分布的土壤水盐运移试验研究

再分布是田间水分循环的过程之一，研究再分布的水盐运移特征对于盐碱地开发和改良工作有重要意义。该文根据实测资料，研究了在有限深度下新疆盐碱土再分布过程中水分和盐分运移特征。根据γ透射法观测的水分剖面，可获得再分布水分的动态变化过程。对盐分分布特征进行分析，可建立含盐率和盐分浓度与深度之间的指数函数关系。采用水分特征曲线预测了再分布平衡时的含水率剖面，并与新疆盐碱土再分布10 d的实测含水率剖面资料进行了对比，结果表明，该特征曲线可较好地预测再分布达到平衡时的水分运动特征。     

地下渗灌土壤水分运动数值模拟

为了寻找一种准确实用的土壤水分运动模拟方法用于指导田间渗灌,该文对一种橡塑渗灌管田间渗灌过程进行监测,并采用Green-Ampt积水入渗模型和一维水平吸渗模型Philip解法分别对渗灌过程中土壤水分在垂直和水平方向的运动进行模拟,通过与田间实测值对比,检验模型的适用性。结果表明,应用Green-Ampt积水入渗模型模拟田间渗灌过程垂直方向土壤水分运动具有较好的准确性,一维水平吸渗模型Philip解法在水平方向的模拟则存在一定偏差。     

镧的累积对红壤阳离子交换量及土壤溶液组成的影响

Pot and adsorption-exchange experiments were carried out by collecting the soil samples from the surface layer(0-15cm) of red soil at the Ecological Experiment Station of Red Soil,the Chinese Academy of Sciences,in Jiangxi Province of CHina.When concentration of the exogenous La^3 exceeded 400mg kg^-1,there was less non-exchangeable La^3 than exchangeable La^3 in the soil.Cation exchagne capacity of the soil changed slightly with increasing concentration of the exogenous La^3 in both experiments.However,in the adsorption-exchange experiment,when concentration of the exogenous La^3 was higher than 300mg kg^-1,exchangeable basic cations decreased significantly,while exchangeable hydrogen and exchangeable aluminum increased significantly compared with the control treatments.The amounts of base cations(Ca^2 ,Mg^2 ,k^ and Na^ )exchanged by La^3 in the supernatant solution increased with the concentration of the exogenous La^3 ,especially when concentration of the exogenous La^3 was higher than 50mg kg^-1.