大孔隙扭曲度对土壤水分入渗的影响

[目的]探究大孔隙扭曲度对土壤水分入渗的影响,为深入了解大孔隙扭曲度影响优先流的物理机制提供理论依据。[方法]采用室内含大孔隙土柱的定水头入渗试验,以长武地区黑垆土为研究对象,分析大孔隙不同扭曲度对土壤湿润锋运移、累积入渗量和水分穿透时间的影响。[结果]大孔隙的形状深刻影响入渗湿润锋的形状,对湿润锋纵向、横向运移具有引导作用;大孔隙扭曲度减小可加速湿润锋运移,增加累计入渗量;水分穿透土柱的时间随扭曲度的增大而增加,穿透时间与扭曲度可用对数关系描述;湿润锋运移深度、累积入渗量与时间均呈明显的乘幂关系,其函数式的参数取决于土体中大孔隙扭曲度。[结论]大孔隙扭曲度对水分入渗影响深刻,是研究大孔隙流的重要因素。

六盘山典型植被类型土壤中石砾对大孔隙形成的影响

六盘山山区土壤中存在大量的石砾,对土壤大孔隙的形成具有重要影响。为了深刻了解和评价土壤中石砾对大孔隙形成的可能作用,本研究分析了六盘山典型植被类型下土壤中的石砾体积含量、大孔隙度变异以及石砾体积含量对大孔隙度、大孔隙半径与密度的影响。结果表明,石砾含量增加导致土壤大孔隙的平均半径和体积增大,特别是导致半径大于1.4 mm的大孔隙密度的增大,但对较小半径的大孔隙密度影响不大;总体上,石砾对土壤大孔隙度的形成影响随土深的增加而越来越明显,说明六盘山地区土壤的大孔隙明显同时受到生物因素和石砾含量因素的影响。

细粒沉积物中裂隙和大孔隙内弱似海底反射与天然气水合物之间的可能联系——来自新西兰Hikurangi陆缘的结果

众所周知，隙问沉积物孔隙中少量的自由气具有明显较低的压缩（P-）波速，即纵波速度（Vp）。结合天然气水合物存在导致的纵波速度适度增大，认为该效应通常是因天然气水合物稳定带底部（BGHS）似海底反射的强负反射系数所致。然而多个地方观测到弱的似海底反射界面与沉积物孔隙中有自由气存在的认识明显不一致。因此，本文提出了一个新西兰东部Hikurangi陆缘弱似海底反射的岩石物理模型。在一个弱似海底反射附近的海底露头获得的细粒泥岩样品的薄片显示以裂隙和化石内大孔隙形式存在的大孔隙度。采用Kuster-Toksoz理论，预测了饱水隙间微孔的岩石地震波速度和模拟裂隙或顺从大孔隙内充填天然气或水合物的岩石地震波速度，将反射系数为．0．016的弱似海底反射野外观测结果与两个端元模型比较：（1）水充填空隙的岩石之上，沉积物浓度〈4％的水合物充填空隙的岩石，或（2）水充填空隙之下，浓度〈2％的天然气完全充填空隙的岩石。在自然界，一个水合物系统有可能是这些端元模型组合，也可能是水和天然气或水合物混合充填的大孔隙度的组合。研究结果表明弱似海底反射可能由完全饱水隙间孔的细粒沉积中裂隙和大孔隙内的水合物系统所致。水合物稳定区生成的甲烷通过扩散驱动短距离运移到大孔隙空间中，或者基于其他地质因素，我们更偏向于沿着裂隙从更深部源岩长距离的平流运移模型。

内蒙古地区不同撂荒年限草地与沙棘地的入渗能力比较

[目的]研究内蒙古地区不同植被覆盖对土壤入渗能力的影响,为该区的生态恢复和植被配置提供理论依据。[方法]以该区3种不同年限撂荒草地(13,25,30 a)与13 a沙棘地为研究对象,采用圆盘入渗仪法并结合土壤水分特征曲线比较各样地土壤导水率,土壤大孔隙度及大孔隙连通性的差异。[结果]①土壤入渗能力与撂荒年限正相关,随着撂荒年限的增加而变强,土壤稳定入渗速率表现为30 a撂荒草地>25 a撂荒草地>13 a撂荒草地>13 a沙棘地,分别为1.38,1.29,1.24,1.11 mm/min。相同年限的撂荒草地入渗速率较沙棘地更大。②大孔隙度及大孔隙连通性均依次为:30 a撂荒草地>25 a撂荒草地>13 a撂荒草地>13 a沙棘,占土壤体积0.0004%~0.0034%的土壤大孔隙对土壤饱和入渗速率的贡献高达44.35%~86.92%。③>0.25 mm水稳性团聚体含量是影响土壤入渗速率的主要因素。[结论]撂荒可以改善草地的入渗能力,并且随年限的延长而增强,相同年限下撂荒草地的入渗性能大于种植沙棘地,其主要影响因素为土壤大孔隙数目及连通性、>0.25 mm水稳团聚体。

基于CT扫描技术研究有机无机肥长期配施对土壤物理特征的影响

【目的】研究长期有机无机肥配施对土壤孔隙特征、土壤水分参数等土壤剖面物理特征的影响,深入认识有机无机肥配合施用效果的机理。【方法】试验基于渭北旱塬12年苹果园长期定位试验,设不施肥(CK)、单施化肥(NPK)和有机无机肥配施(MNPK)3个处理,采用CT扫描法定量分析了0—40 cm土壤样品中大孔隙(>1000μm)的数量,计算了大孔隙度及大孔隙在土壤剖面中的分布特征,同时采用常规方法测定了0—10、10—20和20—40 cm土壤样品的土壤容重、田间持水量及饱和导水率等。【结果】1)相比NPK处理,有机无机肥配施对0—20 cm土层土壤大孔隙度有提高的趋势,在20—40 cm土层,有机无机肥配施相比单施化肥土壤大孔隙度提高了91.7%(P<0.05);MNPK处理土壤大孔隙数量在3个土层均为最大,在0—10和20—40 cm土层,分别较NPK处理提高了38.4%和54.8%(P<0.05)。NPK处理大孔隙数量在0—10和10—20 cm分别显著高于CK。2)与不施肥相比,单施化肥除10—20 cm土层土壤的饱和导水率、田间持水量有明显升高外,其它土层没有明显变化,而有机无机肥配施0—10、20—40 cm土层土壤的饱和导水率、田间持水量较不施肥均有明显提升;有机无机肥配施相比不施肥、单施化肥在不同土层的土壤容重均为最小,而20—40 cm土层单施化肥的土壤容重较不施肥提高了2.8%(P>0.05)。3)相关分析表明,土壤大孔隙数量、大孔隙度与田间持水量、土壤饱和导水率呈极显著正相关(P<0.01),与土壤容重呈极显著负相关(P<0.01),而与土壤机械组成无显著相关性。【结论】相比单施化肥,长期有机无机肥配施改善了苹果园0—40 cm土层土壤的大孔隙状况和土壤的持水、导水性能,在20—40 cm土层效果更明显,有机无机肥配施可改善渭北旱塬苹果园土壤物理性质。

黄土塬区土地利用方式对土壤大孔隙特征的影响

土壤导水率及大孔隙数量是决定降雨-入渗的重要参数,对模拟土壤水分及溶质运移、建立流域水文模型具有重要意义.为确定黄土区土地利用方式对土壤大孔隙特征的影响,本文通过Hood入渗仪及土壤水分特征曲线,比较了该区刺槐林地、草地、小麦地、苹果林地土壤导水率、大孔隙度和大孔隙连通性的差异.结果表明:研究区刺槐林地、草地、小麦地、苹果林地的平均饱和导水率分别为58.60×10-6、54.90×10-6、35.30×10-6、23.40×10-6m·s-1,存在显著性差异.不同土地利用方式下的单位面积有效大孔隙数目、大孔隙度及大孔隙连通性均依次为:刺槐林地≈草地>小麦地>苹果林地.植被恢复通过植物根系穿插、土壤动物活动等形成大孔隙,可显著提高土壤入渗性能.黄土区应坚持林草植被恢复措施.