滩涂围垦农田土壤饱和导水率的影响因素及转换函数研究

确定苏北沿海滩涂围垦农田耕层土壤饱和导水率的影响因素,构建适合该区的土壤转换函数,是研究该区田间土壤水盐运动和盐渍化防控的重要前提。本文在该区典型地块实测土壤饱和导水率和相关土壤基本理化性质,探讨了该区土壤饱和导水率的剖面分布特点,对影响饱和导水率的土壤基本性质进行了主成分分析,并建立了用于该区饱和导水率间接估算的土壤转换函数。结果表明:滩涂围垦农田土壤饱和导水率随剖面深度增加呈表土层高、亚表层低、底土层又升高的趋势,20~40 cm土层饱和导水率最小,介于2.75~6.73 cm·d-1,属低透水强度;土壤容重随剖面深度增加表现出与饱和导水率相反的变化特点。除了容重、孔隙度、质地等物理因素外,土壤肥力、盐分等化学性质也是影响饱和导水率的重要因素;影响滩涂围垦农田土壤饱和导水率的因素可由持水特性、盐碱状况、养分特征和土壤质地4个主成分反映,其累计贡献率达78.17%。在Vereecken转换函数中引入土壤盐分后可提高预测精度,修正函数Vereecken_1是最适合滩涂围垦农区土壤、具有最佳预测精度的转换函数。本文构建的土壤转换函数,可通过较易获得的砂粒、黏粒、容重、盐分和有机质对耕层土壤饱和导水率进行较高精度的预测,其结果可为滩涂盐渍化农区田间尺度土壤饱和导水率间接估算以及水盐运动数值模拟提供支持。     

介绍一种土壤饱和导水率测定仪

该仪器是根据荷兰的资料①仿制的。适用于室内土壤饱和导水率的测定。每次可同时测定15个土样。能用于各土层导水特性的鉴定。为了适宜各种类型土壤导水性能的测定,设制了低水位的恒水头测试仪,及高水位的变水头的测试装置。     

太湖地区农田生态环境中土壤饱和导水率研究

对太湖地区主要水稻土类型的饱和导水率进行了研究.结果表明,该土壤的饱和导水率变化于7.20×10-5～6.33×10-4 cm/s, 并随着深度的增加饱和导水率迅速下降;原状土和扰动土的饱和导水率相差很大, 土壤的质地、有机质含量、容重、孔隙度和结构系数等均对饱和导水率有一定的影响.原状土的饱和导水率能反映田间的实际情况, 对研究土壤水分平衡和水土保持有极其重要的意义. 而扰动土的饱和导水率只能作为一种农业工程的参考数据被运用.     

土壤饱和导水率的田间测定

本文简述了圆盘渗透仪(disc permeameter) 在田间条件下测定土壤饱和导水率的原理及方法.该方法在测定时田间土壤饱和导水率附加了一个负压Ψo,因而可以控制土壤入渗孔隙的孔径大小、排除土壤裂缝和蚯蚓孔洞对测定的影响,具有操作简便,测定精度高等优点.     

湿润速度对土壤饱和导水率的影响机理

为了揭示不同湿润速度对土壤饱和导水率(Ks)的影响机理,针对2种类型土壤(粘壤土和砂壤土),设置8个湿润速度(2.25mm/h,4.25mm/h,6.25mm/h,8.25mm/h,10.25mm/h,12.25mm/h,14.25mm/h和16.25mm/h),以无湿润速度(0mm/h)的环刀浸泡饱和为对照(CK),共9个处理,进行室内Ks的测定,最后通过分析团聚体指标和试验后土体微观结构照片验证结论。结果表明:湿润速度显著影响Ks,湿润速度越大,Ks越小。2种土壤Ks与湿润速度呈线性负相关,相关系数R2均达到0.96以上。湿润速度从0mm/h增加到16.25mm/h,粘壤土Ks由2.94cm/h变化至2.01cm/h,降低31.50%,而砂壤土则在3.97~2.86cm/h之间变化,降低27.79%。粘壤土的Ks受湿润速度影响非常明显,而砂壤土的Ks只有在高速湿润下才表现出显著差异。对于不同类型土壤,同一湿润速度下Ks也不相同,且差异显著,这与2种土壤的团聚体指标密切相关。湿润速度对Ks影响机理主要是土体中水流运动产生的剪切力破坏了土壤结构,湿润速度越大,产生的剪切力也越大,土壤结构破坏越完全,从而导致土壤导水能力显著下降。     

层状土壤饱和导水率影响的试验研究

以塿土(Y)、黄绵土(L)、风沙土(S)3种土壤为供试土样,进行室内层状土柱实验,进行3种土样两两组合的两层性土柱实验和风沙土—黄绵土累次叠加的多层性土柱实验,共11个处理组合。采用定水头法,测定其饱和导水率(Ks)。具体处理为两层土:Y+S,Y+L,L+S,L+Y,S+Y,S+L(先后顺序分别表示土层上下);风沙土—黄绵土(S+L)作为层状组合,逐次叠加至5层。结果表明:两层性土壤中,细质地土壤在下时,其有效Ks显著低于粗质地土壤在下时的有效Ks值,而两层土壤有效Ks主要由细质地土壤导水特性决定;对于两层土壤的多次叠加,Ks值随分层数目的增加有增大的趋势。     

干粉PAM溶解时间对土壤饱和导水率的动态影响

本试验选取两种质地土壤(黏壤土和砂壤土),采用3种干粉PAM施用水平(0、22.5 kg/hm~2和45 kg/hm~2),测定土样在10.25 mm/h入渗速度下的土壤饱和导水率(KS),然后根据土样团聚体含量和稳定性及团聚结构的微观图片,分析干粉PAM影响下土壤结构的变化特征,进而说明干粉PAM溶解时间对KS的影响机理。结果表明:施用PAM后,KS随干粉PAM在水中溶解时间的延长而逐渐减小,最终趋于稳定;干粉PAM溶解时间较短时,PAM处理的KS高于对照,其中PAM施用水平45 kg/hm~2时砂壤土KS提高幅度最大,较对照提高26.87%,但不同PAM施用量处理间的KS差异不显著。干粉PAM溶解时间足够长时,PAM处理的KS均显著低于对照,其中PAM施用水平45 kg/hm~2时黏壤土KS降低幅度最大,较对照降低10.86%,但是不同施用量处理间KS差异不显著。从影响机理上分析,PAM主要是通过增加土壤团聚体含量及稳定性来提高KS;而干粉PAM溶解时间足够长时,由于PAM易吸附土壤颗粒,水解后的PAM分子链不断伸张延长,堵塞了土壤孔隙,加上PAM本身的黏滞特性,从而降低了KS。研究干粉PAM溶解时间对KS的动态影响,可以为PAM在改善土壤导水能力方面的应用提供理论依据。     

科尔沁不同沙地土壤饱和导水率比较研究

用Guelph入渗仪对科尔沁沙地不同沙漠化阶段土壤不同层次的土壤饱和导水率(Kfs)进行测定,分析研究了Kfs与沙地类型、土层厚度、沙丘坡位及土壤理化性质的关系.结果表明:(1)草地(潜在沙漠化)、固定沙丘(轻度沙漠化)和流动沙丘(严重沙漠化)的Kfs依次增大,平均值分别为2.15、4.79和5.89 mm min-1,呈现出土壤入渗能力随沙漠化程度的增强而增强的趋势;三种沙地间Kfs差异显著,沙丘不同坡位Kfs也有较大差异,表明科尔沁沙地Kfs具有较高的空间异质性;(2)三种沙地Kfs随深度的变化规律差异较大,草地Kfs随深度呈抛物线状变化,而固定沙丘Kfs随深度呈指数函数变化;(3)通过逐步回归分析发现对Kfs影响较大的土壤理化性质是土壤有机质含量、土壤细砂含量、黏粉粒含量和粗砂粒含量,并且Kfs与前三个因素呈显著的负相关关系,与最后一个因素呈显著的正相关关系.     

黄河三角洲滨海盐渍土饱和导水率的研究

通过对黄河三角洲滨海盐渍土饱和导水率的研究, 结果表明: 原状土的饱和导水率随着土壤剖面深度的增加呈现出表土层高、中间土层低、底土层又升高的趋势; 扰动土与原状土的饱和导水率差异较大, 土壤饱和导水率与土壤容重呈负相关、而与孔隙度、结构系数、团聚度等均呈正相关。原状土的饱和导水率能反映田间水分运动以及孔隙状况, 对研究土壤水量平衡和水土保持有重要的意义。扰动土的饱和导水率对于土壤理化性质的理论研究有一定参考价值。     

热融湖塘对青藏高原土壤饱和导水率的影响及因素分析

为研究多年冻土区热融湖塘对湖岸生态水文过程的影响,该文基于湖岸不同迹地植被发育、导水性及土壤理化性质的分析,并结合土壤转换函数(pedo-transfer functions,PTFs),对土壤导水性及其影响因素进行研究。结果表明:热融湖塘的形成使土壤环境发生了重要演变,其中湖岸死根区土壤饱和导水率相比于未影响区域(110.88 cm/d)增加了70.1%之多,而其在盐渍化区域相比于未影响区域减少了33.8%,同时土壤饱和导水率随着坡度的增加而增强;通过比较ROSETTA、CAMPBELL和VAUCLIN 3种土壤转换函数的预测能力,发现VAUCLIN模型更适合于模拟青藏高原高寒草甸土壤饱和导水率。热融湖塘影响迹地对土壤饱和导水率的变化,是植被盖度、有机质含量、颗粒组成等因素耦合影响作用的结果,运用土壤转换函数对其进行预测时,须综合考虑以上因子。对热融湖塘不同迹地土壤水力参数的研究可为区域土壤侵蚀,产流模式及水文过程的研究提供理论基础。     

基于Guelph法的土壤饱和导水率测定方法对比

为探寻该区域Ks的最优测定方法,应用Guelph入渗仪测量了川中低山丘陵区的林地和坡耕地土壤的饱和导水率,对比分析单水头法(LA法、USH法)和双水头法(TH法、BH法)所测得饱和导水率(Ks)的差异,同时比较了田间原位Guelph法与室内降水头法测定结果的差异。对于同一土层深度,不同方法估算所得的Ks有较大的差异:1)双水头TH法测得的值最大(坡耕地土层>20～40cm除外),林地0～20cm,>20～40cm土层的Ks值分别为0.134,0.266mm/min,坡耕地0～20cm土层的Ks值为0.860mm/min。单水头USH法5cm水头所得值最小,林地0～20和>20～40cm土层的Ks值分别为0.015和0.022mm/min,坡耕地对应土层则分别为0.040和0.022mm/min;2)单水头USH法10cm水头(USH2)测得的Ks大于5cm水头(USH1)所得值,采用前者所测得林地0～20和>20～40cm土层、坡耕地0～20和>20～40cm土层的Ks值分别为0.031,0.056,0.211,0.031mm/min;3)田间原位BH法和USH2法(压力水头为10cm)测定的Ks均大于室内降水头法所测得的值,这可能与室内环刀法在采样中对土壤大孔隙通道的切断与破坏、所测定土壤样品的体积较小有关。综合上述结果,并考虑到单水头法操作简便,故而该研究推荐在川中低山丘陵紫色土地区使用单水头USH2法,压力水头为10cm。     

烟台棕壤土饱和导水率的初步研究

该文利用单环入渗的概化解,对不同土地利用方式下烟台棕壤土的饱和导水率进行了研究,同时分析了不同单环直径对求解饱和导水率产生的影响。研究结果表明：草地、裸地和道路的入渗速率、累积入渗量和饱和导水率呈现依次降低的变化趋势,利用直径为20、30和45 cm的入渗环得到的饱和导水率具有明显的差异性。根据求解的饱和导水率计算的累积入渗量非常接近实测值,整体相对误差很小,草地、裸地和道路,在5、7和40 m in后浮动在5%以内;在15、43和55 m in后变化幅度小于1%。20、30和45 cm入渗环累积入渗量计算值的相对误差初始阶段波动较大,随后逐渐趋于平稳。     

蓄水坑入渗表层土壤体积质量和饱和导水率的变化

表层土壤体积质量和导水率是影响土壤入渗及水分运动的重要物理参数。该文采用土壤切片技术和数字图像分析技术,分析了蓄水坑灌条件下入渗水头对砂壤土表层土壤体积质量的影响,进行了不同入渗水头、土壤体积质量对砂壤土表层土壤饱和导水率的试验研究,并对蓄水坑侧向水平入渗湿润锋变化的试验结果与数值模拟结果进行对比分析。结果表明：该研究试验条件下（土壤体积质量为1.345 g/cm3）,入渗水头对土壤体积质量和表层土壤饱和导水率有较明显的影响。随着入渗水头的增大,其作用下的表层土壤体积质量趋于增大,土壤结构趋于密实,表层土壤的饱和导水率趋于减小;表层土壤饱和导水率与入渗水头和土壤体积质量之间呈乘幂关系,且表层土壤饱和导水率对土壤体积质量的变化较为敏感,当土壤体积质量达到某一程度时（1.466 g/cm3）,入渗水头对表层土壤饱和导水率的影响甚微。研究成果揭示了入渗水头影响蓄水坑土壤入渗的微观机制,为进一步研究蓄水坑灌法提供了理论依据。     

土柱尺寸对扰动黏壤土饱和导水率的影响

土壤饱和导水率Ks是最基本的水力参数之一,而已知实验室内其值的确定受土柱尺寸的影响.以关中的塿土为研究对象,在室内,采用定水头法,研究5～30 cm内6个不同土柱尺寸对扰动黏壤土Ka测定的影响.结果表明：随着时间的延伸,Ks逐渐减小,其值最初降幅较大,其后趋于稳定,且在5 ～ 30 cm土柱直径范围内,Ks随着土柱直径的变大,扰动黏壤土的Ks递增,二者线性相关,y=0.000 4x＋0.003 7（R2=0.965 1）.研究结果可为测定Ks合理测定时间段及合理尺寸的选择提供参考.     

利用圆盘入渗仪推求含碎石土壤饱和水力传导度(英)

在模拟土柱中，利用圆盘入渗仪对碎石对土壤饱和水力传导度的影响进行了分析。结果表明：含碎石土壤饱和水力传导度可以通过对不同负压下土壤稳定入渗速率进行非线性回归获得。含碎石土壤饱和水力传导度与去除碎石后的土壤饱和水力传导度及碎石形状指数密切相关。试验中含碎石土壤的饱和水力传导度随碎石含量的增加而呈指数降低趋势。     

秸秆-膨润土-PAM改良材料对砂质土壤饱和导水率的影响

为改善砂质土壤持水状况,设计了由作物秸秆、膨润土和聚丙烯酰胺（PAM）配制的改良材料,以重庆市分布面积较大的冷沙黄泥为研究对象,采用恒定水头入渗双环法,研究了秸秆改良材料对砂质土壤饱和导水率的影响。结果表明,施用秸秆改良材料能增加砂质土壤的饱和导水率,并且随着施用剂量的增大,土壤饱和导水率逐渐增加;随土培时间的延长土样饱和导水率均出现了先增大后减小的趋势,当土培时间为60 d时土样饱和导水率达到最大值;添加麦秆改良材料（质量分数为10 g/kg,配方中PAM质量分数为2%）的土样,在培养60 d后其饱和导水率是对照组的4.97倍,对砂质土壤改良效果最明显。可见,秸秆改良材料可以改善砂质土壤持水状况,对砂质土壤具有改良作用。     

Measuring near‐saturated hydraulic conductivity of soils by quasi unit‐gradient percolation—2. Application of the methodology

Sarkar et al. (this issue) proposed a laboratory measurement method for obtaining the hydraulic conductivity of soil at near‐saturated moisture conditions, bridging the gap between measurements that can be obtained with the evaporation method in the medium dry region, and measurements of the saturated conductivity by traditional methods. The method is based on a tension infiltration on a limited part of the surface of a soil sample and drainage of the sample at the same tension, leading to a divergent flow field. Despite equal tensions at top and bottom of the sample (“unit gradient”), the water flux in the sample is smaller than the corresponding value of the soil hydraulic conductivity at the applied tension. From numerical analysis of the flow problem, they concluded that unsaturated conductivity can be obtained with an accuracy of 10% for all texture classes of the USDA soil texture triangle. In this paper, we test the methodology for three different soil types using an appropriate apparatus. The results match well with independent saturated conductivity measurements on the wet side, and with unsaturated conductivity measurements in the medium moisture range that were obtained with the evaporation method.     

植被群落演替对土壤饱和导水率的影响

土壤饱和导水率是表征土壤入渗能力的重要参数,对不同土地利用类型反应敏感。为了揭示植被演替对土壤剖面上饱和导水率的影响规律,采用恒定水头法测定了天童林区155 a植物群落演替序列60 cm深土壤剖面上的饱和导水率。结果表明,不同演替阶段饱和导水率均随土壤深度增加迅速降低,在0～20 cm土层内,各演替阶段饱和导水率均存在极显著差异,0～60 cm土层内饱和导水率的平均值从裸地、石栎+檵木灌丛、马尾松林、木荷+马尾松林、木荷林到栲树林升高极为显著,植物群落演替到灌丛阶段,平均饱和导水率已与裸地存在显著差异,演