淮北平原土壤水与地下水埋深及降水关系研究

为探究淮北平原夏玉米生长期土壤水与地下水埋深及降水的关系,基于五道沟实验站26 a的长系列资料,结合氢氧稳定同位素示踪法,对淮北平原夏玉米生长期的大气降水、土壤水和地下水进行了分析。结果表明：土壤平均含水率随土层深度的增加呈现出先减小后增加再减小的趋势,其中0～0.2 m土层平均土壤含水率最低,0.3～0.5 m土层土壤含水率最高。根据大气降水、土壤水和地下水氢氧同位素特征值可知：土壤水δ18O和δD平均值随土层深度的增加而减小,表明土壤水分蒸发会导致土壤重同位素富集,富集程度由土壤表层至深层递减。土壤水氢氧稳定同位素随土层深度的增加而减弱,30 cm和50 cm土层深度的土壤水变化最为明显,土壤易接受降水补给,而且土壤蒸发较为强烈。     

氧同位素在浑善达克沙地杨树林土壤水分来源研究中的应用

为探究内蒙古浑善达克沙地乔木林地土壤水分来源以及潜水与土壤水之间的补给联系,以正蓝旗杨树林为研究对象,基于氧稳定同位素示踪技术,结合两端元法分析降雨和地下水不同生长期对乔木林地土壤的贡献率,分析水分循环中大气降水、土壤水以及地下水“三水”δ18O 的季节性变化特征,结果表明：三水中地下水 δ18O 值变化幅度最小,土壤水中 δ18O 值变化幅度随着土壤深度加深逐渐变小,降水 δ18O 值季节性特征明显,当地降水线斜率小于全球降水线斜率,表明降水过程受到不同程度的蒸发作用影响。降水对土壤水的贡献率随土壤纵向加深而减少,其中表层（10～40 cm）土壤水主要受降水补给,平均贡献率为 81.90%;根系密集层（70～160 cm）土壤水受降水和地下水共同作用,降雨平均贡献率为 37.14%,地下水为深层（160～290 cm）土壤水主要贡献水源,平均贡献率为96.45%。夏季降雨强度和频次变化条件下,降雨对表层和根系密集层土壤水贡献范围受降雨量影响波动明显。     

潮白河中游河岸毛白杨水分来源分析

毛白杨(Populus tomentosa)是我国北方地区常见绿化树种,具有生长快、水分适应性强的特点,选择毛白杨营造河岸防护林可有效发挥防风固沙、保持水土、绿化美化和阻隔面源污染的重要作用。运用氢稳定同位素示踪的方法,选取潮白河中游河岸毛白杨作为研究对象,测定其茎杆水及其潜在水源(降雨、土壤水、地下水、河水)的氢稳定同位素比率δD,利用多元线性混合模型,计算了各水分来源的贡献率,结合降雨量、土壤含水量等环境因素分析了各水分来源贡献率变化情况,得出了潮白河中游河岸毛白杨的水分来源特点。分析结果表明:①距离河岸50 m及以远的潮白河中游河岸毛白杨对降雨、土壤水、地下水、河水均有利用,以利用土壤水为主,其他依次为降雨、地下水、河水。②降雨对毛白杨的贡献率随降雨量的增大而增加。③降雨量对毛白杨土壤水贡献率的影响表现为各层土壤水贡献率的层内变化和层间转换,随着降雨量增大,0～20 cm土壤水贡献率呈增大趋势、20～50 cm土壤水贡献率呈减少趋势,当降雨量大幅度增加,不同土层土壤水贡献率发生层间转换。④到河岸距离对毛白杨水分来源的影响主要表现为地下水、河水的贡献率及不同土层土壤水贡献率的整体结构,地下水、河水贡献率随到河岸距离的增大而降低。在距离河岸50 m处,毛白杨均衡利用各层土壤水;离河岸200 m处各土层土壤水对毛白杨的贡献率由浅到深递减;距离河岸400 m处,50～100 cm土壤水对毛白杨贡献率最高。     

宁南山区不同植被退耕林地及其坡位的土壤水分时空分布特征——以骆驼林流域为例

为研究宁南山区退耕还林区不同坡位土壤水分时空分布规律,利用定点取样和室内实验相结合的方法,研究了天然沙棘和人工油松两个典型坡面的上、中、下3个坡位0～100 cm土层土壤含水率的动态变化,分析其沿深度方向变化和季节动态情况。结果表明:天然沙棘和人工油松土壤含水率最高的坡位与土壤容重最小、孔隙度最大的坡位一致,分别为中坡位和下坡位;坡位对天然沙棘土壤含水率的影响层在20 cm以下,对人工油松的影响层在40 cm以下;土壤含水率随降雨量增加而增大,天然沙棘土壤含水率对于降雨量的响应较人工油松更敏感;相同降雨条件下天然沙棘土壤含水率增幅大于人工油松;在不同坡位土壤水分的时空分布上,沿深度方向天然沙棘各坡位土壤含水率在20 cm以下土层出现差异,人工油松在40 cm以下土层出现差异,当月降雨超过200 mm时,天然沙棘各坡位间土壤含水率的差异性减小,人工油松各坡位的差异性增大,这说明植被类型对土壤含水率的分布具有重要影响。     

不同潜水埋深条件下的农田土壤水分动态试验研究

不同潜水埋深下玉米田土壤水分动态表现为:该区玉米田土壤水分的季节性变化可划分为3个阶段:春季缓慢失墒期(4~6月)、雨季干湿交替期(7~8月)、稳墒恢复期(9月)。地下水埋深愈浅,相同层次土壤含水率愈高。当地下水埋深较大时,0.6m以下土层含水率呈现明显的分层分布状态,表层受地下水补给的水量已大大减小,其降低的程度主要与各层次土壤的持水特性有关。     

亚热带草地水热动态变化及地表能量分配

土壤水热变化是生态水文过程研究中的重要一环，而关于亚热带沿海地区草地土壤水热的研究相对不足。利用实地观测资料对亚热带校园区的草地土壤水热、地表能量平衡进行了研究，结果表明：(1)草地土壤水分在干湿季受降雨影响不同，降雨在干季引起的土壤水分变化会比湿季更大，研究期内12月20日，日降雨量为15.2 mm,土壤水分变化为0.12 m³/m³,5月1日时日降水量为120.3 mm,土壤水分变化仅为0.11 m³/m³;(2)在土壤水势梯度垂向变化上，湿季土壤水势梯度零通面出现在10～30 cm内，干季土壤水势梯度零通面出现在50 cm左右；(3)根据土壤水分对降雨的响应，干湿季节降雨后土壤水分运移主要发生在0～40 cm土壤深度；(4)土壤温度的变化受季节气温影响大，表层土壤温度梯度大，春夏季节，土壤温度随土壤深度的增加而减少，秋冬季节，土壤温度随土壤深度的增加而增加；(5)相邻2个月内，湿季草地蒸腾相对于干季明显减少，在能量分配上，湿季虽然降雨多，能量通量少，但是潜热通量的占比却反而升高，0:00—6:...     

土壤水分对玉米蒸腾特性的影响

针对干旱半干旱地区的农业用水短缺问题,以节水灌溉及水资源的合理利用为目标,利用包裹式茎流计对甘肃省会宁县玉米的蒸腾进行连续观测,并同步监测玉米地不同埋深下的土壤水势、土壤含水率及周围气象因子,研究土壤水分对玉米蒸腾特性的影响。结果显示:(1)在不同天气条件下,玉米蒸腾速率的日变化情况大致相同,均呈"几"字型的变化曲线。(2)不同埋深下土壤水势及含水率的日变化幅度不大,均呈缓慢下降趋势。土壤水势及含水量在晴天的变化情况比阴雨天的对称性更好;7月至8月,气温升高,玉米蒸腾耗水增加,土壤水势及含水率逐渐下降,20 cm深处的土壤水势变化幅度最大;20～30 cm深处的土壤水势与蒸腾速率的相关性稍好于10～20 cm深处的土壤水势与蒸腾速率的关系,这主要跟玉米的根系分布有关;各埋深下土壤水势与玉米蒸腾累积量的相关性都呈极显著正相关;30 cm埋深处土壤水分对蒸腾作用的影响比5 cm深处土壤水分对蒸腾作用的影响大。(3)对比发现蒸腾速率与土壤水势的相关性比与土壤含水率的好。结果表明,土壤水分是影响玉米蒸腾耗水差异的重要原因。     

皖北平原不同土壤水分养分差异性研究

黄潮土和砂姜黑土面积占皖北平原总面积的87%。砂姜黑土内部含有钙质结核,严重影响土壤性质进而降低作物产量。从土壤理化性质、土壤水力学参数和土壤水分等方面探讨两种土壤差异性,并结合水文气象因素分析影响黄潮土和砂姜黑土土壤水分变异的驱动因素。结果表明:黄潮土和砂姜黑土的pH值和密度存在显著差异,全氮、全磷、碱解氮含量差异不大;黄潮土0～50 cm的有效持水量显著大于砂姜黑土,保水性更好。黄潮土土壤含水率随深度增加逐渐降低,砂姜黑土土壤含水率随深度增加逐渐增大。影响黄潮土土壤含水率变化的主要驱动因素是地下水埋深和降水量;影响砂姜黑土土壤含水率变化的主要驱动因素是地温、地下水埋深和相对湿度。该研究可为进一步改善砂姜黑土土壤性质、提高作物产量提供参考。     

陕西王东沟小流域野外土壤入渗试验研究

以野外土壤入渗试验为依据，利用时域反射仪进行了土壤水分动态变化的观测，并分析了积水入渗过程中土壤水分的动态变化规津及停渗后土壤水分再分布规律。结果表明：野外土壤积水入渗过程中，土体内任—埋深处士壤含水率的变化一般经历稳定不变、缓慢上升、急剧上升和再稳定4个阶段，不同土地利用类型的土壤每一阶段听经历的时间长短不同；积水深度越大，土壤剖面含水率、入渗量变化越明显，湿润锋的推移也越快；停渗后土壤水分再分布规律表现为表层0～10cm土壤含水率急剧减小，10～70cm土壤含水率开始呈增大趋势，然后再逐渐减小，70cm以下的土壤含水率略有变化。     

黄土中降雨入渗规律的现场监测研究

已有许多人工降雨试验确定的黄土入渗深度有限,一般很少超过4 m,由此认为降雨难以通过正常渗流途径到达地下水位,而是通过裂隙、落水洞等通道灌入深部补给地下水的。然而调查发现,这种入水通道仅在黄土塬边的卸荷区常见,塬的中部很少。为了了解黄土地区地表水是以何种方式补给地下水的,在甘肃正宁县建立了一个监测站,通过在一深度为10 m的探井井壁上埋设土壤水分计,对天然降雨入渗条件下不同深度黄土层的体积含水率变化情况进行了为期一年的连续监测,同时采用雨量计记录其间的日降雨量。结果表明:2 m以内的浅部土层,土壤水分具有周年的背景变化趋势,该趋势和蒸发量的变化趋势吻合。当日降雨量小于18 mm/d时,水分仅在表层循环,对地表以下(20 cm)的含水率几乎没有影响。当日降雨量大于18 mm/d时,才会引起土壤含水率骤增,降雨量越大,土壤含水率增幅越大,影响深度越大,随着深度增加,增幅减小,时间上渐有滞后。观测点黄土的浸润带约为2 m,2 m以下的非饱和黄土中,水分以非饱和渗流或水汽形式迁移,水汽迁移量很小,但不可忽视,当遇到透水性差的古土壤层时,会在其顶部富集,长期作用则可能形成软弱带,诱发黄土滑坡。     

土壤肥力评价方法探讨

总结了土壤肥力的评价方法,探讨了土壤肥力评价的流程。土壤肥力的评价流程如下：首先选择最小指标数据库,其次对指标进行标准化,最后将所有指标综合成一个土壤肥力指数。指标标准化时,根据土壤指标与作物生长之间的关系,可分为“S型曲线”、“反S型曲线和“抛物线型曲线”。评价方法包括多变量指标克立格法、土壤质量动力学方法、土壤质量综合评分法等。在某地区评价土壤质量时,要仔细查对各种土壤质量评价方法的优缺点,选出适合本地区土壤质量的评价方法。     

季节性冻融土壤入渗的影响因素分析

文中通过大量的入渗试验,对不同地表条件下季节性冻融土壤入渗的影响因素——地温和土壤含水率进行了对比分析,结果表明:未灌水的不同地块土壤入渗能力主要受地温控制,地表有覆盖物的土壤入渗能力与地温的变化趋势接近,而无覆盖物的相对较差;不同时间灌水后土壤的入渗能力主要受土壤含水率的控制,秸秆覆盖地块的土壤入渗能力与土壤含水率的相关程度较裸露地块弱。     

生物炭对土壤改良效果的研究进展

生物炭是原材料在缺氧或无氧条件下经过高温裂解得到的一种物质,具有良好的性质,被广泛应用于土壤改良。本文介绍了生物炭的改性和制备方法,综述了添加生物炭对土壤入渗能力、蒸发能力、土壤养分、土壤微生物与酶活性的影响以及对土壤修复功能的促进,发现生物炭对土壤改良效果主要与生物炭原材料、制备条件、添加量以及添加方式有关。并对未来研究方向进行了展望,提出应对各类生物炭进行合理分类,进而对各类生物炭的最佳利用方式进行探讨,为生物炭的进一步推广利用提供了理论基础和依据。     

土壤膨胀性对土壤饱和水分运动参数的影响

膨胀性土壤吸水后易膨胀变形,从而影响到土壤水分的运动参数。为了研究土壤膨胀性对土壤饱和水分运动参数的影响,采用室内土柱试验装置分析了不同土壤厚度（2,4,6,8,10,15,20,25,30,35,40,45,50,55 cm）对3种土壤（沙土、黄绵土、娄土）土壤容重、土壤饱和含水量、土壤饱和导水系数的影响,并分别用幂函数、指数函数和对数函数进行了拟合分析。结果表明：① 土壤饱和膨胀率、饱和比容积、饱和含水量和饱和导水系数均随土壤厚度增加而减小。② 通过3种函数拟合效果对比发现,幂函数具有最佳拟合效果。     

中外水土保持理念对比

 介绍了发达国家水土保持发展历程：初期先开发后治理、中期开发与治理并进、后期重视生态环境修复或环保优先阶段,及中国水土保持发展的起始阶段、推广阶段和普及阶段。由于文化、经济发展状况差异,对土壤侵蚀、水土保持基本概念、内涵的定义和解释不尽相同,随着人们认识的发展,土壤侵蚀与水土保持学的概念在不断完善、深化。并阐述了不同国家及地方各自的水土保持法律、法规、技术规范和标准内容以及发布的时间,从国家、企业和受益者三个方面比较了美国、奥地利和中国水土保持投资比率情况。通过中外水土保持理念对比,对我国水土保持事业的发展提出了建议。     

膨胀性土壤降雨入渗产流模型

膨胀性土壤吸水会发生膨胀变形,这对降雨入渗产流过程有显著影响。本文以Green-Ampt模型为基础,提出了考虑土壤膨胀性的非稳定降雨入渗产流模型(GJGAM)。为量化土壤膨胀性对降雨入渗产流过程的影响,文章引入了考虑土壤膨胀性的土壤饱和导水系数及饱和含水量,并提出了两参数的计算方法。同时,应用GJGAM和传统的不考虑土壤膨胀性模型(TGAM)分别模拟了径流强度和土壤累计入渗量的室内试验过程,并与试验观测值进行了对比分析。结果表明:利用GJGAM模拟得到的土壤累计入渗量和径流强度与其实测结果吻合良好,而TGAM模拟得到的土壤累计入渗量大于实测值,而径流强度小于实测值。     

土壤剧烈扰动条件下地面灌水对土壤呼吸的影响

借助土箱试验观测研究土壤剧烈扰动条件下的土壤呼吸,并分析灌溉管理与土壤扰动的综合影响。结果表明:由于土壤剧烈扰动导致土壤呼吸通量出现短期的迅速增加,土壤剧烈扰动后两个处理的土壤呼吸峰值均超过800 mg/(m2·h),而且大部分时间在300 mg/(m2·h),高于大部分相关报道。对于SI处理,在适宜的水分条件(102%WHC)和土壤剧烈扰动的协同作用下,使土壤CO2呼吸峰值超过了900 mg/(m2·h)。对于SDI+SI处理,由于剧烈扰动的影响在非适宜的水分条件下出现了800 mg/(m2·h)以上的CO2排放峰值,土壤剧烈扰动后灌溉能够显著降低土壤呼吸通量,灌水后随水分达到适宜范围(98%WHC),出现水分调控导致的另一个小高峰,但本研究中水分高峰仅为土壤剧烈扰动后峰值的67%。     

石灰稳定土在道路工程中的应用

本文详细阐述了根据美国AASHT0 T220标准进行石灰稳定土配合比设计的两种试验方法:一种是根据土的塑性指数来确定石灰剂量;另一种是根据石灰土的pH值来确定掺加土中的最少石灰剂量。在确定加入土中的最少石灰剂量以后,还需对石灰稳定土进行无侧限抗压强度检验,保证强度满足规范要求。由于很多地区缺乏天然砂石材料,铺筑路面基层(非高等级公路)及底基层靠完全外运石料将造成工程造价太高,且石灰稳定土的刚性和分布荷载能力较传统的级配碎石高得多,因此,广泛推广石灰稳定土在路面基层(非高等级公路)及底基层中的应用,对节约工程造价,降低工程难度具有重大的现实意义。     

紫色土和红壤坡面径流分离速度与水动力学参数关系研究

土壤剥蚀是土壤侵蚀、搬运和沉积过程中的一个重要子过程,对其定量研究是建立具有明确物理意义侵蚀模型的理论基础.采用放水冲刷法,在3.0m长、1.0m宽的土槽上,通过4个不同坡度(5°、10°、15°、20 °)、5个不同放水流量(1.31/min、3.01/min、5.5L/min、6.5L/min、8.5L/min)的组合实验,对红壤和紫色土坡面径流分离速度与径流剪切力、单位水流功率、水流功率、过水断面单位能量之间的关系进行了研究.结果表明:在一定的坡度条件下,分离速度随放水流量的增大而增大,而对于相同的放水流量,分离速度呈现出先增大后减小,然后趋于稳定的趋势,且有随放水流量的增大达到峰值的时间有提前趋势.径流剪切力、单位水流功率、过水断面单位能量及水流功率四个参数与分离速度均存在着明显的线性关系,但相对而言,水流功率更能准确反应坡面分离速度的变化情况.实验条件下,红壤坡面土壤剥蚀的临界水流功率值为0.0083N/(m·s),紫色土坡面土壤剥蚀的临界水流功率值为0.062N/(m·s).     

非饱和膨胀土的抗剪强度特性研究

 应用非饱和土的双应力状态变量理论，探讨了鄂西 北及南阳盆地膨胀土的抗剪强度特性，阐述了非饱和膨胀土抗剪强度指标与含水量、基质吸力的关系。为解决工程实践中的膨胀土问题提供了经验。