不同侵蚀强度黑土的土壤水分特征曲线模拟

为研究土壤侵蚀对土壤水分特征曲线的影响,选择轻、中、重3种侵蚀强度黑土的15个样点,通过测定8个土壤水吸力对应的土壤水分,估算了不同侵蚀强度土壤水分特征曲线Brooks-Corey(BC)模型和Van Genuchten(VG)模型参数,并分析其差异性,比较2个模型模拟不同侵蚀强度黑土土壤水分特征曲线的精度。结果表明:轻、中度侵蚀黑土的田间持水量和凋萎湿度无显著差异,重度侵蚀则与其差异显著,随侵蚀加剧,黑土的持水能力明显降低。BC和VG模型共同的参数饱和含水量和滞留含水量参数值相同,且饱和含水量轻、中度侵蚀差异不显著,重度侵蚀与其差异显著。滞留含水量、形状参数λ和n分别接近于0cm^3/cm^3,0.10和1.10。2个模型反映土壤通气性指标的进气吸力hb和尺度参数α表现出一致性,即中度侵蚀黑土通气性最好。修正了VG模型形状参数m和n之间的关系,与原关系式相比中度侵蚀黑土m降低13%,轻度和重度侵蚀黑土分别降低30%和46%,修正后的VG模型更适合遭受不同强度侵蚀黑土的土壤水分特征曲线模拟。

中度和剧烈侵蚀黑土作物地上与地下生长发育的差异

土壤侵蚀导致黑土生产力下降已成为不争的事实,以往多采用盆栽、池栽或小区实验,主要关注侵蚀对地上生物量和产量的影响,缺少侵蚀对根系及其与地上生物量关系影响的研究。本研究选择不同侵蚀强度黑土的大田,于2014—2015同时观测地上和地下生长过程及产量,研究侵蚀对二者及其相互关系的影响。结果表明:大田情况下,剧烈侵蚀黑土导致玉米减产32.7%,大豆减产57.1%。与根系生长相比,侵蚀对地上生物量的影响更为显著,且主要在生殖生长期以后影响较大。从地上生物量与根系之间的关系看,随侵蚀加剧,根冠比增加。剧烈侵蚀玉米和大豆根冠比在全生育期平均增加41.8%和67.1%。2种作物的根系分布随土壤深度增加呈指数规律递减,侵蚀导致作物根系趋向深层——中度侵蚀根系的表层比例较高,剧烈侵蚀根系的深层比例较高。

基于土壤理化性质估计土壤水分特征曲线Van Genuchten模型参数

在东北黑土区采集了不同侵蚀强度黑土土样,测定其土壤水分、机械组成、有机质和容重等指标,利用Rosetta模型估计了Van Genuchten模型的参数,并将估算土壤水分与实测土壤水分对比,评价了选择不同土壤理化性质指标的模拟精度,及该方法对东北黑土的适宜性。结果表明：选择4个或6个土壤性质指标,尺度参数（α）和形状参数（n）的差异较大,采用6指标时,α增大,n减小。修正VG模型参数m与n的关系后,模型拟合精度明显提高,其中6指标的计算结果好于4指标,但拟合值偏大,需进一步较正。Rosetta模型适用于砂粒含量小于46%,粘粒含量大于28%的东北黑土。