草原露天矿区劣质土壤水平扩散特征与模拟

为探究草原露天矿区不同类型土壤的水平扩散特征,以内蒙古鄂尔多斯市伊旗武家塔矿区的原状土、矿山堆积土和生态改造土3种不同立地类型的土壤为对象,通过土壤质地、扩散率、含水率等测试试验,采用HYDRUS-1D软件,对原状土、矿山堆积土和生态改造土入渗特性进行数值模拟,分析各因素对矿区土壤入渗规律的影响,探讨草原露天矿区不同类型土壤水平扩散过程的影响及变化规律。结果表明,在一维水平入渗运动条件下,原状土、堆积土、生态改造土3种不同粒径土壤的湿润锋运移距离与时间曲线整体呈现相似变化,随着入渗时间的增加,湿润锋运移距离呈现先快速增加,后缓慢推进趋势。同一种土壤类型条件下,土壤的湿润锋到达土柱最末端所需时间与土层深度呈反比关系,随着土层深度的增加,所需时间逐渐减少,且平均扩散速率更快;在同一入渗时间下,湿润锋运移距离与土层深度呈正比关系,随着土层深度增加,湿润锋运移距离也相应增大。Boltzmann参数(λ)随着土壤含水率的增加而逐渐减小,各土壤的λ~θ关系曲线随土壤含水率的增加呈现下降趋势。当θ达到某一临界值之后,λ急剧减少,原状土、堆积土和改造土各土层θ临界值略有差异,原状土各土层的θ临界值为0.29,堆积土各土层分别为0.24,0.28,0.30,而生态改造土除60—90 cm外,其余土层的θ临界值为0.31。通过HYDRUS-1D模型结合水平土柱剖面含水量变化对土壤水力参数进行反演,模拟3种土壤面含水量的变化,R 2均大于0.91,纳什效率系数(NSE)均大于0.95,均方根误差(RMSE)均小于0.20。利用HYDRUS-1D模型反演土壤水力参数模拟矿区劣质土壤水平入渗过程,能较好地模拟入渗过程,描述矿区不同土地类型的土壤水分动态变化规律,为矿区的土壤水分动态监管及生态治理提供参考依据。

无土栽培基质水分特性参数研究

选用设施无土栽培常用8种基质,试验测定其孔隙度、渗透系数、水分特性曲线、扩散率等水分特性参数,分析得到:基质的水分扩散率与基质含水率之间的关系都符合经验公式D(θ)=aebθ,呈指数函数变化,且决定系数较高;基质的导水性用扩散率来表示,得到珍珠岩和蛭石的供水速度快,但不利于保水,降低了灌水效率。综合分析8种基质得到,除珍珠岩、蛭石外,其他6种基质总孔隙度均在70%～90%之间,水气比均在2.0～4.0之间,均可作为育苗和栽培基质;采用矩阵法综合评价,得出以国产草炭与珍珠岩质量比2∶1,国产草炭、蛭石、珍珠岩质量比3∶1∶1为基质时最优。

低分子量聚丙烯酰胺对盐渍化土壤水动力参数的影响

通过室内模拟试验研究了低分子量聚丙烯酰胺在混合施用下对盐渍化土壤水分特征曲线、饱和导水率、水平扩散率的影响。结果表明:随着聚丙烯酰胺施用量的增加,盐渍化土壤的饱和导水率呈减小趋势且随着盐渍化程度加重减小程度逐渐减轻。土壤水吸力相同时,轻度盐渍化土壤聚丙烯酰胺施用量为0.25 g/kg时其持水能力最强,中度、重度盐渍化土壤施用聚丙烯酰胺0.5 g/kg时其持水能力最佳,聚丙烯酰胺对中度盐渍化土壤的持水能力的作用效果较好,重度盐渍化不佳。土壤含水量相同时,聚丙烯酰胺含量越高,土壤水平扩散率越小,且随着盐渍化程度的加重土壤水平扩散率减小幅度逐渐增大。