坐水播种土壤水分入渗的数值模拟

以土壤水动力学为理论基础，对坐水播种土壤水分入渗物理过程进行分析，建立其水分入渗的数学模型，并用有限元方法求解。通过室内入渗试验，检验数学模型的适用性。应用该数值模型，分析了土壤初始含水率、种沟宽度、回土量等因素对水分入渗的影响，并对回土量的选择进行了讨论。     

降水人渗与土壤水分动态模型研究进展

从贵州喀斯特山区季节性干旱严重的现实和高效可持续农业生产的需求出发，采用资料查阅的方式，全面综述了目前国际、国内现行的降水入渗模型、降水入渗影响因素、农田土壤水分动态等方面的主要研究成果与进展，明确了时间序列分析法可简单、实用、高精度地实现土壤水分动态趋势的模拟，所获得的资料将为贵州喀斯特地区类似的研究打下基础。     

磷素添加对土壤水分一维垂直入渗特性的影响

为探究磷素（P）添加对土壤水分一维垂直入渗特性的影响,该研究开展了磷素随水添加土壤入渗试验（CK、P1、P2、P3、P4）和加磷培养土壤入渗试验（ICK、IP1、IP2、IP3、IP4）,各试验均设5个P梯度,依次为0、0.075、0.15、0.225、0.3 g/kg。研究结果表明：1）随水施磷在入渗过程中对土壤入渗特性无显著影响;2）土壤加磷培养90 d后,其水分入渗能力显著增强（P<0.05）,相较于对照ICK而言,处理IP1、IP2、IP3、IP4的累积入渗量分别增加了7.82%、8.85%、9.82%、11.21%,所对应的入渗时间减小幅度分别为7.77%、14.56%、22.33%、27.18%;累积入渗量与湿润锋运移速度均随磷梯度增大而增大,拟合的Kostiakov公式和湿润锋运移距离-时间公式中的入渗参数与磷浓度呈现出很好的线性关系;3）IP3、IP4处理中0.25～2 mm粒级团聚体数量占比显著高于未加磷素的对照ICK（P<0.05）,与ICK相比分别提高了35.9%、51.28%。综上,磷素添加到土壤中时间的长短与土壤结构的变化有直接联系,加磷培养增加了土壤中0.25～2 mm粒级大团聚体的数量占比,从而增强了土壤入渗能力。该研究将施磷与土壤入渗能力相结合,揭示磷素添加对土壤水分入渗能力的影响及其机制,为农业生产中磷肥的合理施用提供理论依据。     

基于Hydrus-2D分析农田覆膜对降雨入渗的影响

为探究覆膜处理对农田降雨入渗过程的影响,该研究建立Hydrus-2D降雨入渗模型,模拟不同下垫面条件下不同覆膜和降雨情况对降雨入渗的影响。设裸地平作、无垄覆膜、起垄覆膜3种下垫面,覆膜宽度、降雨量和降雨历时3个因素,每个因素4个水平,共设置144种方案,模拟各方案的降雨入渗过程,分析其土壤含水率空间分布、湿润锋运移、雨后入渗量和有效降雨系数变化。结果表明,无垄覆膜、起垄覆膜处理雨后的膜间表层土壤含水率与裸地平作相比分别增加5.8%和9.2%,膜间水分入渗深度分别增加10.67和12.45 cm,说明覆膜和起垄均能促进降雨入渗;与裸地平作相比覆膜和起垄覆膜能显著提高有效降雨系数,特别是小降雨量的有效降雨系数增加明显;不同覆膜宽度对有效降雨系数的影响达到了显著水平,膜宽70 cm时有效降雨系数最大。因此通过调整覆盖地膜的宽度和设置垄沟可增加降雨入渗量及水分入渗深度,提高降雨资源和农田水分利用效率,这对缓解干旱半干旱区的农业缺水紧张情势,丰富农田水分运移、不同下垫面降雨入渗等相关理论具有重要作用。     

基于量纲分析的畦灌灌水质量评价模型

灌水质量评价是提高灌溉管理水平、改善畦灌质量的重要依据。针对畦灌灌水质量影响因素较多造成分析和评价困难的问题,该文以畦灌试验资料为基础,采用量纲分析和数值模拟相结合的方法,构建了估算畦尾闭合条件下的畦灌灌水质量指标(灌水效率、灌水均匀度和储水效率)计算模型,其所建模型对各灌水技术要素有效组合下的灌水质量指标进行计算,结果表明估算值与采用零惯量模型的模拟值具有较高一致性,两者相对误差的绝对值均值分别为6.72%、6.57%和4.93%,其相关系数R2分别为0.987、0.969和0.990,并采用SPSS软件对估算值和零惯量模型的模拟值进行显著性检验(显著性水平P0.05),其灌水效率、灌水均匀度和储水效率估算值和模拟值的显著性指标分别为0.226、0.142和0.271,结果表明两者无显著性差异。结合已有文献资料,对文中所建畦灌灌水质量指标计算模型的可靠性进行了验证,结果表明灌水效率、灌水均匀度和储水效率的估算值与实测值具有较高的一致性,两者相对误差的绝对值均值分别为7.76%、9.15%和7.08%。由此说明,该文所建立的畦灌灌水质量指标计算模型具有高的可靠性,且具有较强的普适性。研究结果可为畦灌灌水质量评价和灌水方案设计提供科学依据和技术支持。     

适量砒砂岩改良风沙土的吸水和保水特性

该文研究了不同砒砂岩改良风沙土模式下的土壤入渗特征、饱和导水率和水分特征曲线,分析了不同模型对砒砂岩改良风沙土水分特征曲线的适用性和不同改良模式的土壤水力学特征,以期为评价砒砂岩改良风沙土水力学特性以及筛选合理改良模式提供科学依据。结果表明:砒砂岩可以有效降低风沙土的入渗率和饱和导水率,增加风沙土的饱和含水量和滞留含水量,增强风沙土的持水能力。VGM(m,n)模型可以拟合砒砂岩改良风沙土土壤水分特征曲线。同一改良模式下,土壤的入渗率、饱和导水率和饱和含水量随容重增大呈减小趋势;容积含水量在低吸力段随容重增大逐渐减小,在中高吸力段逐渐增大。砒砂岩和风沙土以25∶75比例混合的复配模式,可以有效改良风沙土的吸水和保水特性,可在实践中推广。     

不同种植年限压砂地土壤水分对降水脉动的响应

采取野外大田试验,定量分析了7.1和1.9mm不同降水脉动下3d内不同种植年限压砂地土壤含水率随时间的变化规律。试验结果表明,压砂地土壤含水率与时间呈指函数正相关关系,相关系数介于0.938 1~0.987 3,土壤含水率增加量表现为:新压砂地中压砂地老压砂地。降水脉动为7.1mm时,新压砂地、中压砂地、老压砂地在降水后第3天土壤含水率比降水前分别增加了42.3%,27.4%和23.2%,平均含水率较裸地分别增加了52.7%,45.5%和38.2%。降水脉动为1.9mm时,土壤含水率分别增加了22.6%,21.7%和7.6%,平均含水率较裸地分别增加了171.8%,156.4%,110.3%。两次降水土壤平均含水率均表现为:新压砂地中压砂地老压砂地裸地。降水分别为7.1和1.9mm时,压砂地土壤含水率分别在降水后第7天和第5天开始出现缓慢下降。和裸地相比,压砂地显著提高了降水的利用效率。     

施肥措施对砂姜黑土水分入渗性能的影响

土壤水分入渗是降雨和灌溉水转变为土壤有效水的过程,是降水、地表水、土壤水和地下水相互作用的环节,是影响作物水分利用效率的重要因素。砂姜黑土黏粒含量高,具有楔型结构等障碍因子,水分入渗性能和持水能力较弱,作物水分利用效率低。改良土体结构是提高土壤入渗与持水能力,增加作物水分利用效率的重要途径。为研究施肥措施对砂姜黑土理化性质及水分入渗性能的影响,设置不施肥对照(CK)、测土配方施肥(PF)、测土配方施肥+秸秆还田(PF+JG)和测土配方施肥+粉煤灰(PF+FMH)4个试验处理,进行小麦-玉米田间轮作试验。研究了土壤容重、颗粒组成、总孔隙度和有机质含量的变化规律,分析了土壤水分入渗特征及其与土壤理化性质之间的关系。结果表明,PF+JG、PF+FMH处理使土壤有机质含量分别较CK和PF提高18.01%、8.92%和11.18%、2.61%,土壤容重分别降低12.90%、11.29%和4.48%、2.98%,土壤总孔隙度分别增加13.89%、5.87%和12.46%、4.56%,土壤水分累积入渗量分别增加98.08%、90.39%和34.64%、29.41%。PF+JG(1.18×10-4 m·s-1)和PF+FMH(1.13×10-4 m·s-1)处理的土壤水分稳定入渗速率分别是CK(5.92×10-5 m·s-1)和PF(8.73×10-5 m·s-1)的1.99倍、1.91倍和1.35倍、1.29倍。土壤水分稳定入渗速率与有机质及总孔隙度显著正相关(P0.01),与土壤容重呈显著负相关(P0.05)。该研究表明,秸秆还田和粉煤灰处理,可提高土壤有机质含量,降低土壤容重,增加土壤孔隙度,提高土壤水分稳渗速率,可为土壤水分入渗性能提升提供理论依据。     

黄河泥沙充填复垦耕地表层土壤垂直入渗特性研究

采用单圈入渗法,以当地原有长期耕种的耕地为对照,对引黄河泥沙充填复垦第2年的耕地表层土壤水分垂直入渗过程进行了现场测定,探讨复垦耕地耕种第2年的入渗特性,分析比较不同复垦时间的土壤入渗结果,并选用5种入渗模型对入渗特征曲线进行了拟合。结果表明:充填复垦第2年对照耕地的初始入渗率、稳定入渗率平均值分别是充填耕地的1.12倍和2.19倍,充填耕地呈上层表土入渗能力差、下层泥沙保水性能差的特性,有待改良;充填耕地各试验点间入渗率差别较小,入渗能力稳定;充填复垦第2年充填耕地初始入渗率、稳定入渗率平均值分别是第1年的1.51倍和1.43倍,充填耕地入渗率显著提高(P0.05),耕种措施有改善充填耕地入渗能力的作用。Mezencev模型对充填耕地土壤入渗特征拟合效果最佳,Kostiakov模型对对照耕地土壤入渗特征拟合效果最佳;综合充填耕地和对照耕地而言,Mezencev模型具有最佳的拟合效果,其次为Kostiakov模型、NRCS模型、Horton模型和Philip模型;各模型的RMSE、R2、SSE和Ajust-R2指标显示,模型评价具有较好的一致性。     

小陇山林区主要林地类型土壤入渗特征

【目的】选择小陇山林区最适宜的涵养水源森林类型,减轻水土流失程度.【方法】采用环刀法对小陇山林区6种主要林地类型土壤入渗特征进行研究.【结果】6种主要林地土壤稳渗率依次为:锐齿栎林(6.52mm/min)阔叶混交林(5.30mm/min)油松林(4.89mm/min)华山松林(4.48mm/min)日本落叶松林(3.87mm/min)无林地(3.62mm/min);Kostiakov模型对土壤入渗过程的拟合精度比较高;同一林地类型土壤初始入渗率和稳定入渗率都随着土层深度的增加而减少;土壤初渗率与土壤含水量呈极显著负相关,土壤稳渗率与土壤密度呈极显著负相关,与非毛管孔隙度成极显著正相关.【结论】阔叶林土壤入渗能力较强,可有效改善生态质量.