生物炭对西南喀斯特区石灰土水分入渗特征的影响

[目的]为探究玉米秸秆生物炭对西南喀斯特区石灰土水分入渗特征的影响。[方法]设置5个生物炭施量梯度(0,2%,4%,6%和8%)、3种砾石含量土壤(10%,20%,30%)和无砾石土壤,进行一维积水入渗试验。[结果](1)随生物炭施量增加,除10%砾石含量外,湿润锋运移深度均逐渐减少,且添加生物炭对含砾石土壤的抑制效果弱于无砾石情况。以60 min为例,无砾石时比未施生物炭(CK)减少10%~27%,3种含砾石情况则分别减少1%~17%,1%~16%,1%~21%,其中施量为8%时,各处理的运移深度最小。(2)生物炭减少石灰土的累积入渗量。无砾石时的累积入渗量比CK减少9%~27%,而含砾石时比CK减少11%~21%,其中砾石和生物炭施量分别为30%和8%时累积入渗量最少,2%施量均无显著影响。(3)随生物炭施量增加,无砾石土壤初始入渗率和稳定入渗率逐渐减小;而对含砾石土壤稳定入渗率的影响比初始入渗率更显著。(4)与Philip模型相比,Horton和Kostiakov模型均能用于拟合本研究中土壤水分入渗过程,但Horton模型的拟合趋势与实际结果更符。[结论]玉米秸秆生物炭有效减少喀斯特区石灰土的土壤水分入渗,含砾石条件下玉米秸秆生物炭减少土壤水分入渗效果弱于无砾石的均质土。研究结果可为西南喀斯特区石灰土降雨入渗调控、土壤水分管理提供参考。

喀斯特槽谷区不同土地利用方式下土壤入渗特征及适宜模型

[目的]探究喀斯特槽谷区不同土地利用方式下土壤入渗规律,提出适合喀斯特槽谷区的土壤入渗模型。[方法]以喀斯特槽谷区4种典型土地利用类型(林地、草地、耕地、园地)为研究对象,分析不同土地利用类型土壤入渗特征差异及影响因素,评价了Horton,Kostiakov和Philip这3种常见入渗模型在该区的适应性。[结果](1)不同土地利用类型土壤容重、含水率和电导率存在显著差异(p<0.05),耕地土壤容重(1.1 g/cm^(3))、含水率(26.9%)以及电导率(75.43 mS/cm)低于其他土地利用类型,园地土壤容重(1.32 g/cm^(3))、林地含水率(35.02%)以及草地电导率(164.6 mS/cm)分别高于其他土地利用类型。(2)不同土地利用类型土壤入渗过程均表现为迅速下降、缓慢下降以及趋于稳定。(3)Horton模型、Kostiakov模型和Philip模型对喀斯特槽谷区不同土地利用方式拟合结果存在差异,其中,Horton模型结果最优,拟合度R 2达到0.922~0.951,Philip模型拟合结果最差,拟合度R 2为0.754~0.908。(4)pH值与初始入渗速率和平均入渗速率呈极显著正相关关系(p<0.01),与稳定入渗速率呈显著正相关关系(p<0.05);0.05~0.25 mm和<0.05 mm微团聚体分别与稳定入渗率和平均入渗率呈显著正相关和负相关(p<0.05)。多元线性回归模型表明,容重、含水率以及<0.05 mm微团聚体是主要影响入渗速率的因子,且与入渗性能指标存在负相关关系。[结论]不同土地利用方式下耕地具有更好的渗透性能,Horton模型更适合模拟喀斯特槽谷区土壤入渗,研究结果可为喀斯特槽谷区土壤入渗性能评估及植被配置等提供科学依据。

土壤初始含水量对微咸水入渗特征影响

由于淡水资源短缺,微咸水开发利用成为缓减农业水资源短缺的重要措施。但由于微咸水中含有各种盐分离子影响土壤入渗特征,并对不同土壤初始含水量会表现出不同影响程度。本文进行了不同初始含水量条件下微咸水入渗试验,结果表明在低含水量情况下,土壤累积入渗量随着含水量增加而增加,但在高含水量表现不很明显。同时利用Green-Ampt入渗公式对实验资料进行分析,发现随着含水量增加土壤饱和导水能力增加,而湿润锋处吸力减少,与利用饱和导水能力测定结果相一致。

秸秆颗粒形态对沟灌入渗特征影响的试验研究

为了探明秸秆粉碎颗粒形态对沟灌土壤水分运移特征和土壤质量含水率分布状况的影响,采用具有不同秸秆粉碎形态的玉米叶（片状）和玉米芯（颗粒状）,进行了室内试验研究,并采用HYDRUS-2D软件对不同处理湿润锋运移情况进行了模拟.结果表明：具有片状形态的玉米叶各处理,随混掺比例及埋深的不同,均能降低土壤的入渗率,而具有颗粒形态的玉米芯处理显著增加了土壤入渗率;玉米芯混掺处理表明在埋深（10,15]cm设置混掺层能增大土壤的垂向运移距离,18%土壤质量含水率等值线垂向距离明显大于埋深（5,10]cm处理的;玉米叶不同埋深处理表明埋深（10,15]cm比（5,10]cm更能增加18%土壤质量含水率等值线的水平距离;3%Y10~15（混掺比例3%,玉米叶,埋深（10,15]cm）处理最大土壤质量含水率值达到21%,而其垂向运移距离最短,说明该处理能够有效地阻滞水分的垂向入渗,增强植物混掺层上部土壤质量含水率;采用HYDRUS-2D软件模拟的湿润锋运移值与实测值误差在3%以内,说明其能够准确描述植物混掺条件下沟灌入渗过程中的湿润锋运移特征.

金沙江干热河谷不同土地利用类型土壤入渗特征及其影响因素

在金沙江干热河谷区采用环刀法测定4种不同利用类型土壤的入渗过程,分析不同利用类型土壤入渗特征及其影响因素。结果表明:不同土地利用类型土壤入渗性能存在较大差异,经营多年的果园和灌木地土壤入渗性能最好,其次为草地,旱地土壤入渗性能最差。果园地表下40-60cm土层稳定入渗速率为0.28mm/min,而旱地地表下40-60cm土层为明显的入渗阻滞层,其40-60cm土层稳定入渗速率为0.08mm/min,不到果园40-60cm土层稳定入渗速率的1/3。利用3种公式对入渗过程进行拟合,效果以通用经验公式为最佳,拟合结果表明,初始入渗速率和稳定入渗速率均按照果园、灌木林地、草地、旱地的顺序递减。相关分析表明,容重、有机质、孔隙状况以及水稳性团聚体是影响干热河谷坡地土壤入渗性能的重要因素。灌木林地和草地开垦为旱地后,土壤有机质含量下降,土壤结构稳定性降低,容重增大,入渗性能也随之降低。

黄土丘陵区小流域土壤水分入渗特征研究

为给森林对流域减流减沙效益的预测和评价提供科学依据 ,采用“环刀法” ,在流域的横断面上设点 ,对黄土丘陵区森林小流域和荒坡草灌小流域土壤水分入渗特征进行了研究。结果表明 :森林小流域林地土壤入渗速率显著高于荒坡草灌小流域。在 2种小流域类型中 ,阴坡的土壤入渗速率一般高于阳坡 ,其中森林小流域阴、阳坡的差异较小 ,仅在坡上部表现明显 ,稳定入渗速率分别为 7 8mm/min和 7 0mm/min ;荒坡草灌小流域阴坡的土壤入渗速率高于阳坡 ,这与阴坡植被发育较好有关。在坡位上 ,表现出从坡上部到坡下部 ,土壤入渗速率随坡位下移呈逐渐降低的趋势 ,即其空间特征为坡上部 >坡中部 >坡下部。据分析 ,这是上部产生的径流挟沙而下 ,在下部沉积 ,堵塞土壤孔隙 ,并在表层形成一个致密层的结果。根据黄土丘陵区的土壤特性 ,其土壤入渗过程以方正三方程拟合精度最高 ,如将其与A .Kostiakov方程结合使用 。

金沙江流域典型森林土壤水分入渗特征试验研究

对金沙江流域典型森林生态系统的土壤水文特征进行了研究。结果表明,研究区不同森林类型的土壤容重随着土层深度的增加而逐渐增大,土壤总孔隙度和毛管孔隙度随土层深度的增加而逐渐减小;土壤水分入渗受土壤容重的影响,随容重增加,稳渗率降低;不同森林类型土壤前120min平均入渗速率介于0.78-2.42mm/min之间,稳渗率介于0.10-0.53mm/min之间;无论是平均入渗率还是稳渗率均表现为：华山松林地〉滇杨林地〉圣诞树林地〉水冬瓜林地〉荒坡地;土壤入渗的渗润阶段发生在0-5min;渗漏阶段约发生在5-80min;渗透阶段发生在80min以后。采用Kostiakov模型拟合双环入渗法测得的入渗过程效果最佳,其次为Philip模型,而用Horton模型的拟合效果最差。

咸淡水分配比例对盐碱土壤水分入渗特征与脱盐效果的影响

以黄河三角洲重度盐碱化土壤为研究土样,在室内对其进行垂直一维积水入渗试验,研究5种咸淡水分配比例下累积入渗量、湿润锋深度和入渗率随时间的变化规律及灌溉后土壤脱盐深度、脱盐率。结果表明:(1)首轮微咸水入渗结束后,第二轮淡水灌溉的过程中,在同一时间,与全部微咸水灌溉相比,累积入渗量、湿润峰深度和入渗率均产生了明显的下降,并且淡水灌水量越多,下降的幅度越大,但其仍显著大于全部淡水灌溉;(2)累积入渗量与湿润锋深度呈良好的线性关系,回归方程的决定系数R2均大于0.99;与Green-Ampt模型和Philip模型相比,Kostiakov公式更适于描述入渗率与时间的关系;(3)咸淡水分配比例对土壤脱盐深度影响较小,但对脱盐深度内的脱盐率影响显著,在一定深度范围内,咸、淡水先后灌溉下土壤脱盐率远远大于全部微咸水灌溉,与全部淡水灌溉差异较小,但随着土层深度的继续增加,其土壤脱盐率明显小于全部淡水灌溉,与全部微咸水灌溉基本一致。

不同恢复年限弃渣场入渗特征研究与评价

为分析弃渣场入渗性能及其植被恢复效应,采用野外双环入渗和主成分分析方法,分析和评价不同恢复年限弃渣场入渗特征。结果表明:(1)弃渣场恢复年限2个月(P1),2a(P2),4a(P3)和桑树林地(P4)的初始入渗率依次为11.32,9.34,15.84,19.38mm/min,稳定入渗率为4.64,3.62,6.71,7.81mm/min;桑树林地的稳定入渗率为3个弃渣场的1.68,2.16,1.16倍;(2)Kastiakov模型的拟合效果优于通用经验模型、Philip模型和Horton模型,其决定系数为0.905~0.956;(3)入渗特征值与土壤容重,20~5mm,5~2mm颗粒含量呈显著负相关(p<0.05),与非毛管孔隙度、有机质含量和2~0.075 mm颗粒含量呈显著(p<0.05)或极显著(p<0.01)正相关;(4)主成分分析评价的土壤入渗能力排序依次为P4(2.398)>P3(0.792)>P1(-1.104)>P2(-2.089);随着恢复年限的增加,弃渣场入渗性能得到较好的改善且接近桑树林地。

黄土区不同生长期大豆坡耕地的入渗特征

坡耕地水土流失是土壤侵蚀最为突出的问题。为了研究坡耕地在作物不同生长期内降水土壤水分入渗性能,选取大豆(Glycine max L.)的初花期(R1)、末花期(R2)、结荚期(R4)、始粒期(R5)的坡耕地为研究对象,并以裸坡为对照(CK),通过人工模拟降雨实验方法,分析其入渗过程及特征,并用Horton和Kostiakov入渗模型对入渗过程模拟。结果表明:不同降雨强度和坡度条件下,大豆各生长期的坡地与裸坡的初始入渗率、稳定入渗率、累计入渗量和入渗补给系数总体呈现出R5>R4>R2>R1>CK的变化趋势;采用的Horton和Kostiakov 2个入渗模型拟合效果较好,且能反映大豆坡耕地在不同生长期的降水入渗过程及其特征,二者的拟合优度都比较高,其中Horton模型的拟合效果优于Kostiakov模型。

三峡库区降雨型滑坡入渗特征及变形机制——基于一维和二维模型试验研究

强降雨诱发古滑坡的浅层变形是三峡库区最为严重的地质灾害,因此,探索暴雨作用下滑坡土体的入渗规律及其浅层变形机制具有重要的研究意义。以三峡库区的降雨型滑坡为研究对象,统计了降雨型滑坡土体的渗透特性分布特征,考虑强降雨作用,分别开展一维土柱入渗试验和二维滑坡模型试验,研究了不同降雨强度条件下滑坡土体的入渗特征以及对应的滑坡浅层变形机制。降雨入渗试验结果表明:降雨入渗土体的速度取决于降雨强度与土体渗透系数的相对大小,当降雨强度小于或等于土体渗透系数时,入渗能力随降雨强度增大而增大。当降雨强度大于土体渗透系数时,入渗能力反而随之减小。模型试验结果表明:强降雨入渗时,会造成地表土体暂态饱和,表层土体以下非饱和区内的气体被暂态封闭并受到表层孔隙水压力作用而压缩,导致孔隙气压力随降雨入渗迅速增大。对于三峡库区的降雨型滑坡,短时的暴雨会产生瞬态饱和区。封闭气体,这也是影响强降雨入渗能力的主要原因;同时封闭气体传递水压使得浅层土体的孔隙水压力骤增,这也是许多滑坡发生浅层变形和破坏的主要原因。

农田典型土壤降雨入渗特征研究

为了揭示长江三角洲地区农田典型土壤降雨入渗规律,根据田间试验资料和水分平衡原理,采用Smith入渗模型,获得了降水入渗参数,并分析了入渗特征。结果表明:Smith降雨入渗模型能较好地描述长江三角洲地区农田典型土壤降雨积水入渗过程,决定系数(R2)在0.81以上,标准误差(SE)≤0.08 mm.min-1。该地区农田典型土壤积水期降雨入渗强度随雨强增大、土壤湿度减少、土质偏轻而增大。积水期降雨入渗系数,中壤>重壤、偏干土壤>湿土、小强度降雨>大强度降雨。

采煤条件下地表水入渗特征研究

在采空区、采煤沉陷影响区以及影响区边界外,采用试坑渗水试验方法,结合地面水文地质调查和钻孔地下水位简易水文地质观测结果,综合分析了采煤条件下的地表水入渗特征。对比1955年与2011年两个时期的地下水位值及地表水入渗量,可以认为:采空区上方地表岩体破碎,隔水层失去隔水作用,与含水层融为统一含水体;采动影响范围以内,钻孔地下水位下降值最高达到86.30 m,地表水入渗量最高可达到未受采动影响时经验数值的31.61倍;采动影响范围以外,地表水入渗量基本不变,地下水位无明显下降。

金沙江不同林分的土壤入渗特征研究

通过对金沙江头塘小流域3种典型林分类型的土壤进行入渗试验研究,从而进行金沙江头塘小流域人工生态林保水保土的生态效益比较和综合评价,以期为金沙江流域的水土保持提供强有力的理论依据。结果表明,各林分对水分的涵养、调节能力的大小为云南松林>银荆林>旱冬瓜林>荒草地;对影响土壤入渗的因子作相关分析和主成分分析,结果都可以得到土壤的有机质含量、总孔隙度、容重和土壤颗粒对土壤的入渗性能决定作用最大;林分土壤的初始入渗速率与稳定入渗速率和平均入渗速率呈显著和显著正相关关系,可见土壤入渗过程特征,初始入渗阶段是地表水分下渗的主要阶段。

工程堆积体入渗特征及入渗模型适宜性评价

以重庆市城镇建设和交通枢纽工程形成的典型工程堆积体为研究对象,采用野外双环入渗法对工程堆积体入渗特征、影响因素及入渗模型适宜性进行研究,筛选重庆市典型工程堆积体最优入渗模型。结果表明:(1)工程堆积体初始入渗率可达23.20mm/min,随着入渗时间的延长,入渗速率逐渐降低,30min瞬时入渗率为2.38~11.32mm/min,稳定入渗率为1.81~9.05mm/min;(2)工程堆积体的初始入渗率、稳定入渗率、平均入渗率、30 min入渗率、60 min入渗率和渗透总量均表现为中等变异,变异系数为36.42%~57.49%;(3)工程堆积体初始入渗率、稳定入渗率、平均入渗率和渗透总量与容重和含水率均呈负相关关系,与总孔隙度呈正相关关系;稳定入渗率、平均入渗率和渗透总量与60~40,40~20,20~10,10~5mm碎石含量呈负相关关系,与5~2mm碎石含量呈正相关关系;(4)不同工程堆积体回归模型的拟合效果存在差异,其决定系数R2依次为Kastiakov模型(0.899)>通用经验模型(0.893)>Horton模型(0.870)>Philip模型(0.867),Kastiakov模型拟合效果优于通用经验模型、Horton模型和Philip模型,可以较好地模拟和预测重庆市工程堆积体入渗过程和入渗能力。

四川雅安雨城区不同果园土壤入渗特征研究

[目的]防治区域水土流失、协调区域土地利用,完善区域土壤侵蚀预测。[方法]采用野外测定与室内分析相结合的方法,对雨城区老板山3种不同果园土壤入渗特征进行研究。[结果]土壤的入渗速率与砂粒含量、总孔隙度、非毛管孔隙度、初始含水量及有机质含量呈正相关,与粘粒含量、粉粒含量、容重呈负相关;紫叶李园的砂粒含量、非毛管孔隙度较梨园、桃园高,粉粒含量、粘粒含量较低;稳定入渗率、入渗总量、平均入渗率、初始入渗率均为紫叶李园>梨园>桃园。[结论]紫叶李园的入渗特征最好,最有利于控制地表侵蚀。

闽江上游木荷与杉木人工林的持水能力和入渗特征比较

从林冠层、林下植被层、枯枝落叶层和土壤层研究木荷和杉木人工林涵蓄水分以及土壤入渗能力的差异。结果表明,木荷人工林地上部分(含林冠层、林下植被层和枯枝落叶层)的持水能力低于杉木人工林,仅为杉木人工林的76.36％,但1m深表土层的饱和贮水量为5039.5t/hm^2,比杉木人工林高323.3t/hm^2,同时木荷人工林土壤渗透性能也好于针叶林。

黄土丘陵区人工油松林地土壤入渗特征的研究

油松 (Pinustabulaeformis)人工林是黄土丘陵区半湿润地区的主要人工林类型 ,具有良好的水土保持和水源涵养功能。通过对人工油松林地和荒坡地土壤入渗特征的研究 ,发现 :人工油松林地的入渗速率显著高于荒坡地 ,其阴坡和阳坡土壤的入渗速率仅在坡顶部有一定的差异 ,而在坡的中下部并不明显 ;而荒坡地的初始入渗速率和最终入渗速率均是阴坡高于阳坡。由于来源坡上部的泥沙在下部沉积 ,致使坡下部形成一个入渗能力较低的致密层 ,降低了坡下部的入渗速率 ,使入渗速率在坡位上的空间变化表现为坡上部 >坡中部 >坡下部。对于黄土丘陵地区而言 ,水分入渗过程采用方正三方程和Kostiakov方程拟和较好 。

荒漠草原不同土壤类型水分入渗特征

为了研究荒漠草原不同土壤类型对降水的响应过程,在宁夏盐池县皖记沟村选取分布较广的灰钙土、风沙土和基岩风化残积土为研究对象,采用双环法测定其入渗过程,分析并比较三者的入渗特征,利用模型拟合土壤入渗过程。结果表明:研究区内3种类型土壤入渗过程大致可分为3个阶段,0~5min入渗速率急剧下降阶段,5~10min入渗速率逐渐变缓并趋于稳定及30min后入渗速率达到相对稳定的状态。通过对不同土壤初始入渗速率、稳定入渗速率及60min累积入渗量对比分析,发现不同土壤类型的入渗特征存在差异,风沙土的入渗性能最好,基岩风化残积土次之,灰钙土入渗性能最差,原因是由于不同土壤结构的差异所导致。各土壤类型物理性质的差异性分析表明,土壤的机械组成和非毛管孔隙度是影响研究区土壤入渗的主要因素。利用4种土壤入渗模型拟合不同类型土壤的入渗过程,通用经验模型更适宜于描述研究区内土壤入渗速率随时间变化的情况。

荒漠草原灰钙土土壤入渗特征及测定方法比较

为了研究荒漠草原土壤水分入渗特征,并对比不同方法间的差异,以宁夏天然草地地带性灰钙土为研究对象,采用双环法和环刀法测定其入渗过程,分析并比较2种方法的试验结果及影响因素,利用模型拟合土壤的水分入渗过程。结果表明:环刀法测得的初渗率、稳渗率、平均入渗率和达到稳渗时间均小于双环法,分别小了77.69%~94.67%,27.69%~52.88%,56.74%~64.79%,12.50%~42.5%。双环法更适宜采用Horton模型描述入渗速率随时间变化的过程;环刀法更适宜采用Kostiakov模型。土壤累计入渗量采用一元二次方程拟合效果最好,其决定系数R^2均在0.991以上。土壤物理性质对入渗特征的影响因土壤内部条件在2种试验方法中的差异而略有不同。