基于改进溶质吸力方程的含盐土毛细水迁移规律研究

在特殊土地区,毛细水和盐的共同作用极易导致冻胀、盐胀等路基病害。含盐量较高的土壤中,溶质吸力作为重要驱动因素影响毛细水上升。在分析现有溶质吸力计算不足的基础上,提出适用于含有单价离子电解质溶液的溶质吸力系数确定方法,并验证其精度和适用性;基于毛细孔径分布模型理论,提出能体现盐分作用的毛细最大上升高度预测方法并验证其适宜性。研究结果表明,针对含NaCl和Na_(2)SO_(4)土壤的溶质吸力计算公式相较于经典公式具有更高的准确性,NaCl和Na_(2)SO_(4)的存在对基质吸力会产生影响,吸力曲线随着盐含量的增加有增大的趋势,其对溶质吸力的影响更大;该预测方法能够较好体现盐分在毛细上升高度的贡献。

结实期低土水势对水稻强弱势粒灌浆特性及主要米质性状的影响

以扬稻6号和武育粳3号为供试材料,研究了结实期-40kPa低土壤水势对水稻强、弱势粒灌浆特征和主要米质性状的影响,并分析了强弱势粒灌浆特征与稻米垩白之间的关系。结果表明:结实期低土水势对强弱势粒米质主要性状、米粉RVA谱、籽粒灌浆特征和物质的积累有着显著的影响,而且强弱势粒间存在明显的差异。低土水势下,强势粒的起始灌浆势R0增加,而弱势粒R0减小;强弱势粒达到最大灌浆速率的时间Tmax提前,活跃生长期缩短。水分胁迫下弱势粒中蔗糖、可溶性糖含量明显偏高,而淀粉积累明显缓慢。这表明低土水势下强势粒灌浆过快,弱势粒又易丧失对灌浆基质的转化能力,这种籽粒灌浆进程的异常和灌浆物质的分配变化,易形成垩白。低土水势下,强弱势粒米粒的整精米率降低,粗蛋白含量显著增加,米粉的RVA谱特征值发生明显的变化,米饭的食味变差,导致米质变劣。

不同水分处理下防护林树种叶水势、茎水势及土水势的研究

【目的】以克拉玛依防护林树种为试材,探讨不同水分处理下不同防护林树种的叶水势、茎水势和土水势的日变化及其相关性。【方法】试验设置2种水分处理(沟灌):处理一(50 m3/(667 m2·次))和处理二(100 m3/(667 m2·次)),采用露点水势仪测定防护林树种的叶水势、茎水势和土水势的日变化。【结果】叶水势日变化中,处理一在08:00时俄罗斯杨和沙枣树的叶水势分别为-2.03和-3.23 MPa,在20:00时叶水势分别为-3.32和-11.65 MPa,沙枣树叶水势下降明显;处理二08:00～20:00俄罗斯杨和沙枣树的叶水势下降均不明显。二种处理树种茎水势日变化与叶水势变化相似;土水势随着土壤深度(30～90 cm)的增加呈上升趋势(沙枣树下降),树种根系吸收水分能力随着土壤深度(30～90 cm)的增加而下降(沙枣树吸收水分增强)。【结论】从叶、茎及土水势变化来看,树种抗旱程度为沙枣树>胡杨>白榆>俄罗斯杨,主要原因与树种自身因素(如叶面积,根系等)有关。

田间持水量含水状态下土水势的研究

本文通过在潮棕壤上进行的田间持水量占水状态下１０～７０ｃｍ各上层土壤上水势（吸力）的试验研究没现田间持水量相对应的土水势在同一土壤剖面的不同层次间有一定差异。在１０～７ｄｃｍ土层内灌水后２４ｈ的土壤水吸力测定值为３．３～５．６ｋＰａ；而在中等质地土壤上影响田间持水量上水势高低的因素，主要有土层深度、地温和地表覆盖物等．田间持水量应是充分灌水或降雨后土壤水运移相对稳定时的土壤含水量．

陇东黄土塬区土壤包气带水分水势特征研究

选取陇东黄土包气带为研究对象,综合运用数理统计与对比分析相结合的方法,研究黄土地区包气带土壤水分、水势变化特征和土水势构成结构,结果发现,在陇东黄土塬区,坡头荒地等较干旱、沙质土壤中,包气带水分变化呈对数分布特征,而耕作土壤其水分含量特征则不满足这种类型。在土水势构成方面,溶质势所占比例平均约为20%,其中坡头荒地约占15%,耕地中约占25%;基质势所占比例最大,在坡头荒地占近80%,耕地样本的平均比例超过60%。溶质势各分势构成方面,起主导作用的阴离子为HCO3-,起主导作用的阳离子为Ca2+。黄土塬区HCO3-和Ca2+所占溶质势的比重分别约为50%和25%;Na+和Cl-各约占10%。

土水势方程对Biot固结FEM的影响研究

常用的Biot(1941)固结理论中对Darcy定律的使用是不严格的,Biot(1962)引入土水势方程进行修正,但这种改进很少引起工程界的注意.探讨了Biot固结常用形式和改进形式在控制方程和有限元方程方面的主要差别,推导了改进形式基于不同场变量的两种增量有限元方程.改进形式的有限元方程系数矩阵具有非对称性.当土水势增量方程中忽略重力势变化的影响时,改进形式的控制方程和有限元方程即退化为相应的常用形式.通过工程算例分析,结果表明:常用形式的计算结果高估了地基沉降和总土水势,低估了侧向位移.使用改进形式有助于提高分析精度.

土水势与土壤供肥性能

本文从能量学观点,对山东的棕壤、褐土进行了不同土水势条件下,土壤溶液中水溶性氮、磷、钾的研究。结果表明:1.土壤溶液中氮的浓度从0～3.0巴迅速增加,>3.0巴又逐渐下降,但水溶性氮的总量是随土水吸力增加而减少。2.土壤溶液中水溶性磷、钾的浓度和总量基本上是随土水势的降低而下降。3.以3.0巴作为一个临界线,当土水势小于3.0巴时土壤溶液中养分的含量较高,大于3.0巴时其能态明显下降。4.在0～6.0巴5个吸力段中,土壤溶液中水溶性养分的含量占土壤中速效养分的百分数分别是:速效N2.2～2.0;速效P1.8～3.4;速效K5.4～1.6。

交变电场在提高土壤水势中的作用

电磁场对土壤作用的实验表明,交变电场不仅可以较大幅度的提高土壤水势,而且其作用对土壤结构没有明显影响,即土壤不会受到“破坏”或“污染”。这一发现对探索干旱半干旱地区作物用水问题,可能开辟了一个新途径。由实验还得出了土水势变化与外加交变电压的关系等实验规律。

土壤水分能量概念及应用讲座 第一讲 土水势

编者按:土壤水的研究,已有一百年的历史。经历了由经验到理论、由静态到动志、由定性到定量、由宏观到微观逐步深入发展的过程。目前,土壤水分能量理论在农业生产上的应用,国内外正在兴起。为了使这一理论更好地为农业生产服务,特请杨金楼副教授编写此讲座。意在系统的介绍土壤水分能量理论的基本概念、测定方法及在农业上的应用。共分九讲:即土水势;土壤持水特性,土壤水分常数和水分分类;土壤孔隙分布、蒸发强度及引力上升;土水势的测定方法;土壤水的运动:土壤—水分—植物—大气连续系统:张力计在农田灌溉上的应用:不同土壤适宜水分及其排灌水指标。

华北山区典型人工林土壤水势动态和水分运移规律

大规模植树造林工程有效缓解了我国北方水土流失等问题,但伴随植被生长和降水格局变化,水循环过程发生明显改变。土壤水分运动是水循环的关键过程,研究变化环境下人工林植被土壤水分运移规律,对植被生态恢复具有重要意义。基于2014-2018年多时间尺度(半小时、天、月和年)华北山区崇陵流域典型人工侧柏林和荒草土壤剖面水势监测数据,阐明不同植被覆盖下土水势动态变化规律,提出土壤水分运移和植被水分利用模式。研究结果表明:侧柏林土壤水势日变幅显著低于荒草植被,但土水势日变幅随土壤深度增加而减小的速率90 a侧柏依次大于60 a侧柏和荒草;月、年尺度侧柏林不同深度土水势变化对降水的响应大于荒草地,其中60 a侧柏林年均土水势与年降雨量显著线性相关(P<0.05)。由水势梯度和零通量面多年平均变化可知,90 a侧柏林0-50 cm土壤水呈下渗趋势,根系水力提升促使50-100 cm土壤水向上蒸散;60 a侧柏林0-20 cm、70-100 cm以及枯水年30-70 cm土壤水均以蒸散为主,根系可同时吸收利用表层和深层土壤水分;荒草地0-20 cm土壤水分蒸发强烈,且为根系主要吸水深度,20-100 cm土壤水稳定下渗。相比60 a侧柏林和荒草,90 a侧柏林的土壤调蓄能力增强,与荒草互被可减少植被间水分竞争,充分利用土壤水,从而减少流域内地表径流和土壤侵蚀量。

不同灌水量对胡杨幼龄林叶水势与土水势的影响

【目的】研究不同灌水量对胡杨幼龄林叶水势、土水势的影响,为引洪灌水胡杨幼龄林提供技术支撑。【方法】以塔里木河中下游沿岸2~4年的胡杨幼龄林为研究对象,设置不同灌水量(20、40、60 L/m^(2))处理,采用WP4C露点水势仪、TPSBR-SZL传感器测定胡杨叶水势、土水势,采用WET型土壤三参数速测仪测定灌水前后土壤含水量、温度、电导率。【结果】胡杨叶水势与土水势均呈现出60 L/m^(2)>40 L/m^(2)>20 L/m^(2)>CK的规律,胡杨叶水势日变化整体呈现早晚高、中午低的单峰“V”型特征;不同灌水量处理的土壤含水量均高于CK,而土壤温度、电导率均低于CK,40和60 L/m^(2)处理的叶水势与土水势日变化均小于20 L/m^(2)与CK;土壤含水量多少影响胡杨幼树水势的高低,土壤电导率与温度降低有利于降低土壤盐分。【结论】多次灌水对干旱区胡杨幼树的生长有着明显的促进作用;叶水势与土水势日变化差异为60 L/m^(2)<40 L/m^(2)<20 L/m^(2)<对照;2年生、3年生、4年生胡杨最优的灌水量分别为60、40、20 L/m^(2)。

不同土水势对油菜的影响及适宜灌水势值研究

研究不同土水势值对油菜的生长发育状况和叶水势、叶温、叶气孔阻力、蒸腾强度、叶细胞液浓度等生理性状,以及油菜的经济产量和生物学产量的影响。对油菜的适宜灌水势值指标进行了初步探讨。

基于渗水试验的寨头村黄土边坡土壤含水率变化规律研究

研究包气带含水率的变化特征,对于防治陕西泾阳南部黄土台塬黄土滑坡具有重要意义。通过室外原位渗水试验,测定不同导管处土壤体积含水率和土水势能,实验表明:随着时间推移,包气带土壤含水率最大值所处位置逐渐向下运移,且土壤最大体积含水率减小;黄土包气带深度为1 m时土壤体积含水率达到最大;随深度的增加,含水率变化幅度逐渐变小。

养猪废水灌溉对冬小麦作物-土壤系统影响研究

采用大田试验研究养殖废水灌溉对作物-土壤系统各因子的影响。结果表明，灌水定额为900m^3／hm^2有利于产量的增加，灌水定额为600m^3／hm^2有利于水分利用效率提高。冬小麦叶水势随生育阶段的推移而减小，养殖废水处理的叶水势较清水处理的小。表层0～40cm为水分交替变化的敏感土层，随深度的增加，变化幅度减小。

固化盐渍土抗冻融性能的研究

针对我国西北地区广泛分布的硫酸盐–氯盐盐渍土,设计了两种试验方法:无压力四周给水冻融法和无压力单向给水冻融法,观察固化盐渍土的抗冻融能力。结果显示在不同冻融条件下试件的破坏模式不同。运用土水势分析了冻融过程中水分迁移的动力和传输形式,研究表明:无压力四周给水冻融条件会导致土水势中出现压力势分势,由于压力势的存在,水分率先在试件的外围部分集中饱和,从而形成表层剥蚀;无压力单向给水冻融则消除了压力势的影响,水分得以高度分散而不能局部集中,当整个试件的含水率达到临界值时,试件发生整体的粉碎性破坏。固化剂掺量会影响固化盐渍土的抗冻性能,但足够长的养生期是提高固化盐渍土的抗冻融性能的关键性因素。

不同土壤水分与温度条件下土根系统中水分传导的变化及其相对重要性

依据试验资料，分析了土壤水势和温度对根系收缩程度、土根间隙水分传导和土根系统中各部分水分传导相对重要性的影响。结果表明：植物根系收缩程度银合欢＜台湾相思＜向日葵＜玉米，植物在水分胁迫下的根系收缩能反映植物的抗旱性；在相同土水势条件下，土根间隙水分传导表现出银合欢＞台湾相思＞向日葵＞玉米；在土根间隙传导（Ｌｇ）、根系传导（Ｌｒ）与土壤有效传导（Ｌｓ）三者之间，Ｌｓ的变幅最大，Ｌｒ的变幅最小，对于不同植物种类Ｌｒ、Ｌｇ与Ｌｓ成为系统中的水分传输限制因子所对应的土水势范围不同；当土水势（ψ）高于－１．０ＭＰａ时，温度升降对玉米与向日葵的根系收缩无显著影响，当ψ＜－１．０ＭＰａ时，高温环境中的根系收缩加剧，当ψ＞－１．１０ＭＰａ时，玉米、向日葵的Ｌｇ随温度增加而略有增加，而当ψ＜－１．１０ＭＰａ时，其Ｌｇ则随温度增高而下降。

一维稳态渗流时非饱和土中的基质吸力分布

首先对非饱和土中的土水势和干土吸水过程中土水势的变化进行了定性分析。然后利用水相连续性条件、广义 Darcy定律及 Gardner 关于非饱和土导水系数和基质吸力的经验公式,建立了非饱和土一维稳态渗流情况下基质吸力沿深度变化的关系表达式,并利用差分方法对稳态入渗和稳态蒸发两种情况进行了求解。根据提出的方法,不仅可以方便地得到基质吸力沿深度的分布,而且可以求出水头和导水系数沿深度的变化。

水分在季节性冻土中的运动

季节性冻土是一种冰水共存的特殊土水体系。在分析冻土中水分运动的驱动力及其影响因素、冻土介质的物理特性（热特性和水力特性）及其参数测定方法的基础上，综述了水分在冻土中运动的基本规律及定量研究水分运动的试验与数值模拟方法。