前期土壤含水量对粘性红壤产流产沙及溶质运移的影响

采用针头式降雨器对零坡度、短坡长、不透水底层的红壤土体进行人工模拟降雨试验,在消除坡度坡长影响模拟南方蓄满产流条件下,研究前期土壤含水量对红壤产流、产沙及溶质运移机制的影响。结果表明:前期土壤含水量为20%时,红壤黏结力最大且结构最稳定,初始产流时间延续最长,入渗水量最多,径流总量最少,泥沙流失量少,形成蓄满产流条件;前期含水量为饱和时,则反之。径流中溴离子流失量和流失率随着前期土壤含水量的变化而变化,其数量大小顺序为20%>10%>2%;磷的流失总量,无论是溶解态磷(DP)还是颗粒态磷,流失总量大小依次为饱和>20%>10%>2%。

钠盐离子对黏性红壤水力特征的影响及其模拟

通过一维水平土柱入渗模拟试验,研究了不同质量浓度钠盐溶液下红壤水分运移特征,并确定了水力参数。结果表明,Kostiakov模型可以很好地描述累积入渗量与时间的关系,且累积入渗量与钠盐质量浓度负相关;湿润锋与时间呈良好幂函数关系,湿润锋推进速度随钠盐质量浓度的增加而减慢,土柱中含水率和土壤扩散度有减小趋势;黏性红壤土水入渗特征在钠盐质量浓度5-10g/L之间存在拐点。

雨滴动能对红壤地表溶质迁移特性影响试验

以非吸附性溴离子和吸附性磷元素为示踪剂,通过改变针头式降雨器的雨滴降落高度获取不同雨滴动能,并推算其相应的雨滴能量流(Rain droplet energy flux,DE),研究雨滴动能对红壤坡面溶质迁移特征的影响。试验结果表明,初始产流时间、地表土壤含水率、土壤水分入渗深度等均随着DE增大而线性减小;径流总量(Total runoff,TR)与DE呈幂函数递增关系;产沙量(Sediment yield,SY)与DE可用对数函数描述。在不同雨滴动能条件下,径流溴离子浓度随产流时间呈幂函数衰减,土壤溴离子淋溶深度随着雨滴动能增大而减少;径流溶解态磷浓度随产流时间呈线性增大趋势,径流全磷(Total phosphorus,TP)流失总量与DE的关系可用指数函数描述,且径流全磷流失量与径流总量及产沙量高度相关;雨滴动能越大导致表层土壤磷素含量越低。

酸性溶液对红壤水分入渗特征影响及其模拟研究

用通过稀释方法获得不同pH值的硫酸溶液来模拟南方硫酸型酸雨,利用水平土柱吸渗法测定非饱和土壤水分扩散度,渗透筒法测定土壤饱和导水率,探讨了不同浓度酸性溶液渗透红壤过程中土壤水分入渗特征变化;利用RETC软件拟合不同酸性溶液入渗下红壤的扩散度和水分特征曲线,并与实测的扩散度值进行对比与分析。研究结果表明:不同酸性溶液入渗时,红壤入渗速率、水分扩散度和饱和导水率的大小关系均为(pH=3)>(pH=5)>蒸馏水>(pH=2)>(pH=1);RETC软件拟合扩散度与实测值吻合度较高,其剩余标准差均接近0;pH=1溶液使土壤持水能力增强,而pH=5,pH=3,pH=2溶液使土壤持水能力减弱。在硫酸型弱酸溶液(pH≥3)作用下红壤水分入渗能力呈增大趋势,土壤持水能力降低;而当酸性溶液pH<3时,红壤入渗能力、持水能力则反之。

模拟酸雨多次淋溶对红壤入渗特性的影响

采用蒸馏水稀释硫酸溶液获得不同浓度硫酸溶液来模拟不同pH值酸雨,并利用硫酸溶液进行多次积水淋溶红壤试验,揭示多次酸雨淋溶过程中红壤物理特征及入渗特性演变规律。试验结果表明:与对照处理组(蒸馏水)相比较,pH=2的硫酸溶液各次入渗速度平均降低了106%,且随着淋溶次数(x)的增加,平均入渗耗时增加百分比(y)也增加,其关系可用对数函数y=70.94ln(x)+28.53(R2=0.994)描述;pH=3硫酸溶液入渗速度平均降低了20%,随着淋溶次数增加入渗速度衰减;pH=5硫酸溶液各次入渗速度基本保持稳定,且平均入渗速度比对照组快。与初始土壤容重相比较,对照组多次淋溶处理后土壤上层容重减小,下层增大,其他处理各组土壤容重却平均增大了6%,但各处理组的上层土壤容重比下层的小。红壤经不同溶液多次淋溶处理后,其水分入渗速度、扩散度大小关系为:硫酸溶液(pH=5)>蒸馏水>硫酸溶液(pH=3)>硫酸溶液(pH=2)。