蚯蚓粪对土壤团聚体组成和入渗过程水分运移的影响

通过室内土壤团聚体组成分析试验和土柱一维垂直入渗试验,探究蚯蚓粪对土壤团聚体组成、抗水蚀稳定性以及入渗过程中水分运移特性的影响。结果表明:(1)蚯蚓粪可以有效降低土壤容重,增加0.25~2 mm粒级大团聚体的数量,分形维数D从2.84减小至2.65,减小了6.69%,显著提高了土壤团聚体抗水蚀稳定性;(2)施加比例为1/20时,可以显著增加湿润锋的运移距离,而后随着施加比例的增大,湿润锋距离有不同程度的减小,但均大于未施加蚯蚓粪的处理,且各处理下的湿润锋运移距离与入渗时间的关系均可用幂函数描述;(3)蚯蚓粪比例的增大可以显著提高累积入渗量和稳定阶段的入渗速率,当施加比例为1/3时,累积入渗量较对照组增大48.74%;其中Kostiakov-Lewis模型对入渗过程的模拟准确度最高,也更接近实测值。     

农田-防护林-荒漠复合系统土壤水盐运移规律及耦合模型建立

为探讨节水灌溉条件下干旱内陆区不同景观单元土壤水盐动态规律及水盐通量变化特征,以新疆三工河流域绿洲-荒漠过渡带典型景观格局农田-防护林-荒漠为研究对象,利用2018年4月—9月连续定位观测数据资料,分析各景观单元作物生育期(4月1日—6月28日)和非生育期(6月29日—9月15日)土壤水盐动态规律及其变异性、土壤水盐通量变化特征及影响因素,构建农田-防护林-荒漠复合系统BP神经网络土壤水盐耦合模型,并对所建模型参数敏感性及应用可行性进行探讨。结果表明,各景观单元作物生育期和非生育期土壤含水率、电导率均具有较明显的垂直分层、水平递变和季节波动特征;按变异性可划分为3个典型土层:活跃层(0～40 cm)、次活跃层(40～140 cm)和相对稳定层(140cm);距防护林越近,农田土壤含水率和电导率分别呈降低和升高趋势,荒漠均呈升高趋势;单次降水和灌溉事件后各景观单元各典型土层土壤含水率和电导率随时间分别均呈负指数函数和三次函数变化趋势。土壤控制体(单位面积深140 cm土柱)内,生育期农田和防护林均为向下水分通量,非生育期均为向上水分通量,荒漠两时期均为向下水分通量;农田和防护林土壤贮水量与土壤积盐量随地下水位下降、蒸散发量增大均呈递减趋势;荒漠土壤水盐通量对各因素及其交互效应响应较微弱;生育期最后1次充分灌溉的淋洗作用可使该系统土壤积盐量趋于平衡状态。拓扑结构为32-36-6的BP神经网络土壤水盐耦合模型具有较高的模拟精度;灌溉和地下水位是影响该系统土壤水盐动态的关键因素。研究结果可为节水灌溉条件下绿洲-荒漠共生系统寻求生产和生态之间的平衡机制提供理论依据。     

季节性冻融土壤盐分离子组成与冻结层盐分运移规律研究

该文对冻融过程中土壤盐分离子组成及冻结层盐分运移规律进行研究,在内蒙古河套灌区永联试验站开展了冻融期土壤水盐及其离子成分监测试验,分析了冻融期地温、冻结层深度、地下水埋深与水质、土壤含水率、土壤盐分及离子组成的变化规律,通过离子相关性分析确定了土壤盐分运移的主控离子成分和盐分类型,进一步利用二元水盐体系相图探讨了冻融期主控盐分的运移规律。结果表明:冻融期地温梯度变化主要发生在0～1.0 m范围土层中,地下水埋深在冻融期变化趋势为快速增大-缓慢增大-减少,地下水矿化度均值在融化期显著降低;研究区地下水中变异性最大的离子为Na~+、Cl~–和SO_4~(2–),土壤盐分运移和扩散是地下水矿化度变化的主要原因;土壤中Na~+、Cl~–与SO_4~(2–)与含盐量相关系数高于0.9,冻融期土壤盐分浓度变化的主控盐分类型为氯化钠和硫酸钠;冻结层积盐或者脱盐取决于土壤盐分梯度和不同盐分的共饱和点,研究区最大氯化钠浓度(质量分数1.55%)和最大硫酸钠浓度(2.01%)均低于各自的共饱和点,当冻结前土壤溶液浓度梯度为正(从上到下浓度增大)时,冻结层易积盐,反之冻结层主要表现为脱盐。研究对阐明冻融期冻结层盐分累积规律的成因具有重要意义。     

滴灌施钙时间对盐碱土水盐运移特征研究

通过室内试验测定新疆昌吉地区盐碱土在不同滴灌施钙时间的入渗运动过程,研究不同施钙时间(前期施用Ca-W、后期施用W-Ca、中间施用W-Ca-W、前后期施用Ca-W-Ca)的盐碱土土壤盐分运移和水分运动.结果表明不同施钙方式对滴灌盐碱土土壤水分分布具有影响,对盐碱土盐分运移影响明显,随着湿润锋水平、垂直运移距离的增加,不同滴灌施钙方式的土壤含盐量、钠离子含量和钠吸附比均在不断增加,Ca-W-Ca方式的达标脱盐区评价系数和脱钠区深度系数均大于其他方式,钠吸附比均小于其他方式,脱盐效果均优于其他方式,说明Ca-W-Ca方式更有利于作物根系生长,改良盐碱土效果最明显.     

渭干河灌区灌排管理与水盐平衡研究

灌排管理不当是干旱地区灌区土壤次生盐碱化发生和扩展的主要原因.该文以新疆渭干河灌区为例,利用多年的水盐监测资料,采用水盐平衡方法,确定了渭干河灌区的临界排灌比为9.19%,并深入讨论了确定排灌比的主要影响因素和在灌区灌排实际管理中的应用问题;通过对耕地和新垦荒地盐分动态的对比分析,表明干排盐措施在渭干河灌区具有可行性和必要性;探讨了节水条件下的灌区土壤盐分管理,指出在灌溉规模的一定的条件下,提高田间水分利用效率和保持必要的淋洗比是实现灌区土壤盐分平衡的关键.该研究对干旱半干旱区灌溉农业的可持续发展具有指导意义.     

一维非饱和土壤溶质运移的有限体积法数值模拟

应用有限体积法对非饱和土壤一维溶质运移模型进行数值求解,模拟了土壤水分运动和溶质运移的动态过程.并以实测数据验证了模拟结果的合理性与有效性.通过对有限体积法和有限差分法进行比较,说明了有限体积法能很好地避免有限差分方法中常常出现的数值弥散和数值振荡现象,因此在模拟土壤溶质运移规律的研究中.该方法是一种很好的数值方法.     

内陆干旱区竖井灌排下土壤盐分的运移特征——以哈密盆地为例

通过对新疆哈密盆地内地下水流运动特征的分析,论述了采用竖井灌排措施前后土壤剖面盐分的不同运移方式及由此可能产生的生态与环境问题。在竖井灌排下,土壤水盐以向下运移为主,土壤处于脱盐状态。这与自然状态下的水盐向上运移是截然相对的;文中还指出了竖井灌排区应加强对地下水资源量的研究,避免地下水的过度超采,保证井灌井排灌区的可持续发展。     

掺沙对盐渍化土壤水盐分布及其蒸发特性的影响

为了探明盐渍土水盐分布和土壤蒸发特性对掺沙的响应特征,以山东省滨州市无棣县"渤海粮仓"科技示范区土壤为研究对象,分析了不同掺沙量(沙-土质量比为0,10％,30％,50％和70％,分别以处理CK,T1,T2,T3和T4表示)对盐渍土水盐运移特征和土壤蒸发的影响.结果表明,0～5000 min,处理T1和T2表层0～1 ...     

中国土壤重构及其土水特性研究进展

土壤是土地生态系统的基底和基础,土壤重构对土地复垦、土地质量提升和生态环境恢复等具有重要意义。本文采用文献分析法和对比分析法,分析了我国土壤重构基本概念与内涵、土壤重构技术及其土水特性运行机理。根据研究对象、研究目的、填充材料和关键技术的对比分析,认为土壤重构与土体有机重构两者的概念与内涵存在交叉和包含关系,两者研究对象及目的均为损毁土地及缺陷土地的再生利用及其生态系统恢复,关键技术侧重土壤剖面结构和功能的重构;重构材料属于包含关系,土体有机重构填充材料多为有机物和生物材料,包含矿区副产品等。根据土壤损毁的特征,将土壤剖面重构类型分为功能退化型、土层损毁型、土层结构紊乱型和土层污染型。土壤重构材料的选取应因地制宜;土壤重构施工技术应更多关注如何减少对土壤结构的破坏和降低压实度,从而减轻对表土的破坏并提高土壤生产力。土壤重构主要针对矿区土地复垦,其对土水特性的影响侧重于模型模拟和土壤的保水性,重构后的土壤对土壤中水分和溶质运移有一定的阻碍作用,不利于降水入渗补给;土壤重构研究还应关注不同土壤重构模式下短时间序列土壤水分运移及其机理。针对目前土壤重构技术发展现状,建议今后深入开展土壤重构的生态材料研发、土壤与其他要素耦合机理、全过程监测和信息化技术融合、农区土壤重构和城市景观重构等方面的理论与技术研究。     

轻度镉污染大田中蔬菜的食用安全性分析

为了筛选和培育对重金属Cd低积累、低位移、食用安全的蔬菜类型,以轻度Cd污染大田为蔬菜种植土壤环境,重点研究小白菜、大蒜和萝卜3类蔬菜共10个品种对Cd的富集与运移能力,并分析不同品种蔬菜的食用安全性。结果表明,不同类型的蔬菜对Cd的富集、运移能力不同,其中可食部位Cd的富集能力总体表现为小白菜萝卜大蒜,而Cd在植株体内由根部向地上部的运移能力总体表现为萝卜小白菜大蒜。在所检测的蔬菜可食部位中,紫皮和白皮大蒜中Cd含量均低于食品中污染物限量的国家安全标准(0.1 mg/kg),污染指数均处于警戒限范围内;而其他8个品种均受到不同程度的Cd污染,其中高梗小白菜、满身红萝卜、青皮萝卜属中度污染,其余属轻度污染。