黄土残塬区泻溜侵蚀土体水分物理性质研究

采用环刀法对红土泻溜侵蚀坡面0~50 cm深度和坡积物0~100 cm深度的土壤水分物理性质和贮水特征进行了对比研究,结果表明:(1)0~50 cm深度范围内,红土泻溜坡面土壤含水率、容重、总孔隙度均随土层深度的增大而增大,土层深度与土壤含水率成显著正相关关系、与土壤容重和紧实度均成极显著正相关关系,非毛管孔隙度与总孔隙度成极显著正相关关系;(2)0~100 cm深度范围内,红土泻溜坡积物的容重和孔隙度随着土层深度的增大无明显的层次变化趋势,与红土泻溜坡面相比,泻溜坡积物土体紧实度和容重显著降低,非毛管孔隙度减小,毛管孔隙度增大,而总孔隙度变化不大;(3)与同一深度(0~50 cm)的红土泻溜坡面相比,红土泻溜坡积物滞留贮水量减小了77.94%,吸持贮水量增大了28.74%,而饱和贮水量差异不大(仅增大8.28%)。     

采煤塌陷对砂土区土壤物理性质的影响

为探究采煤引起的地表塌陷对砂土区土壤物理性质的影响,以陕西省神木北部矿区石圪台煤矿为研究对象,对该矿区内塌陷区和非塌陷区土壤含水量、容重、田间持水量等物理指标进行对比分析。结果表明:1塌陷使得土壤水分有向深层运移的趋势,且塌陷裂缝密度越大,土壤含水量越低(P﹥0.05);2塌陷区粗粉粒(0.01~0.05 mm)和中粉粒(0.005~0.01 mm)含量明显增加(P0.05),细黏粒含量(0.001 mm)显著减少(P0.05);3塌陷区和非塌陷区土壤容重差异不显著(P﹥0.05),但塌陷导致心土层砂土容重有减小趋势;4塌陷导致土壤孔隙度增大,且随剖面深度增加,孔隙度有减小趋势;5采煤塌陷对田间持水量的影响不显著(P﹥0.05);经相关性分析,塌陷降低了土壤水分与其它指标(粉粒除外)间的相关性。可见采煤塌陷在一定程度上破坏了原有的土壤物理结构,加快当地土壤沙化、水分流失,导致当地生态环境恶化,应引起高度重视。     

不同容重土壤对单坑入渗土壤含水率的影响

通过不同容重土壤对单坑入渗湿润体和含水率分布规律的影响进行试验研究,得出如下结论：不同容重的土壤的湿润体形状具有相似性;容重大的土壤径向含水率在靠近水室的地方比容重小的土壤含水率大;土壤含水率随着垂向距离的增大。先增大后减小。     

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。     

风沙区采煤塌陷不同裂缝宽度下土壤水分特性研究

为揭示风沙区采煤塌陷不同裂缝宽度下土壤水分变化特征,以神府-东胜煤田石圪台煤矿塌陷区为研究对象,对研究区内不同裂缝宽度条件下(1、2、3、4、8 cm)的土壤含水量、田间持水量、最大吸湿量和土壤饱和导水率等土壤水分特性指标与无裂缝区进行对比分析。结果表明:无裂缝区土壤含水量、田间持水量和最大吸湿量均大于裂缝区;土壤饱和导水率小于裂缝区。在裂缝区,随土壤裂缝宽度的增加,土壤含水量、田间持水量和最大吸湿量逐渐减小,土壤饱和导水率逐渐增大。说明风沙区采煤塌陷裂缝在一定程度上破坏土壤原有结构,降低土壤持水,贮水能力,加快土地沙化,导致环境恶化,应引起当地政府部门重视。     

焦作采煤塌陷区土壤水分特性研究

为揭示采煤塌陷区裂缝对土壤含水量的影响,以焦作市小马煤矿采煤塌陷区为研究对象,采用数理统计方法对塌陷区裂缝线的非裂缝线的土壤含水量进行对比分析。并利用地统计方法、Surfer 11. 0对采煤塌陷区土壤含水量空间变异性进行分析。结果表明:对于同一深度的土层,裂缝区土壤含水量明显小于非裂缝区,随着水平距离的增大,裂缝对含水量的影响程度逐渐减小;各土层土壤含水量低值区大多数位于裂缝处,高值区通常位于非裂缝区。     

蓄水坑灌不同灌水量土壤水分分布特征分析

蓄水坑灌是一种新型的果林节水灌溉方法,为合理确定灌水量,进行了田间不同灌水量条件下土壤水分运动试验。试验以灌水量为控制因子,设300、200、100 L/棵3种灌水量水平,研究不同灌水量条件下的果树土壤水分垂向、径向变化特征。结果表明:在不同灌水量条件下,土壤含水率增量在垂向上的变化趋势一致,随着土壤深度的增加呈现先增大后减小的趋势,在同一深度范围,灌水量越大,土壤含水率增量也越大;不同灌水量条件下的土壤含水率增量在径向上的分布无明显差异,均呈现以蓄水坑为中心向两侧递减、土壤含水率增量在蓄水坑附近最大的特征;同深度的土壤含水率和土体湿润范围随时间的推移逐渐减小,最大土壤含水率也随时间推移而减小。     

潜水蒸发特征试验研究

通过室内试验模拟了潜水的蒸发过程,研究了空气湿度对潜水蒸发速率的影响及潜水蒸发过程中毛细水的上升规律。通过数据对比分析可知,土柱上方空气相对湿度低时,潜水蒸发速率增大,蒸发的潜水一部分用于土柱内土壤水分的上升,另一部分被蒸发出土壤剖面。由土壤含水率随剖面深度的变化可知,土壤含水率随着距离地下水位的增大而减小,并且随着试验时间的延长,同一深度的含水率是增大的,含水率增大的过程可看作未充水的较小孔隙陆续充水的过程,直至最小孔隙充满水为止。     

巴丹吉林沙漠包气带水热特征及其关系

为了探寻干旱区土壤水热的时空变化特征及其关系,文章对试验区巴丹吉林沙漠地面以下0～200 cm深处土层的土壤含水率和温度进行长期原位定点自动监测。结果表明：不同深度土层温度年内呈现先增大后减小的季节性变化特征,浅层土壤温度逐日变化幅度较大,土壤温度的日变幅随土层深度的增加而减小;浅层土壤含水率在雨季主要受降雨、蒸发等气象因素的影响,其余时段受土壤温度和气象因素的双重作用;深层土壤含水率主要受土壤温度的影响;地面以下10 cm土层的土壤含水率和土壤温度在10月至次年1月上旬有显著的正相关关系,1-8月二者呈不相关关系,9月呈负相关关系。     

塔里木河下游河道输水对沿岸土壤含水率的影响分析

利用塔里木河下游土壤含水量5年期的监测资料,根据变异系数和方差分析方法研究了输水后塔里木河下游土壤含水率时空变化特性。结果显示:1输水后土壤含水率在空间上有很强的变异性。在垂直方向上,土壤含水率随着土壤深度增加整体呈先减少后增加趋势;在水平方向上,离水源较近断面的土壤平均含水率要明显高于离水源较远断面,同一断面离河道较近的土壤平均含水率要高于离河道较远的土壤平均含水率。2主要断面土壤体积含水率变化在地表以下0~3 m深度范围内有3个特征明显不同的变化层,即水分散失层、水分增加层和水分变化层。3土壤含水率在时间上有不稳定性。离河道较近的土壤体积含水率对输水过程的响应要明显高于离河道较远的土壤体积含水率对输水过程的响应。结论表明,塔里木河下游输水对河道沿岸的土壤含水率有显著影响,输水改善了土壤中的湿度进而影响了植被的生长。     

洞庭湖典型洲滩湿地水分时空变化特征及其相关性分析

为了分析变化条件下洲滩内部土壤水分时空变化特征及不同深度土壤水分含量和湖水位的相关性,以洞庭湖典型洲滩断面为研究对象,利用原位监测装置连续2个月监测了湖水位、大气温度及土壤水分含量的动态变化过程。结果表明:洞庭湖洲滩水分场的分布在垂向上呈现明显的分层现象,同一位置的土壤水分含量的波动幅度随着深度的增加而逐渐减小,至深层处(大于50 cm)趋于稳定,同一深度的土壤水分含量的波动幅度随着与岸边距离的增加而逐渐减小。土壤水分含量与湖水位之间的相关性随着深度的增加呈先增强后减弱的趋势,浅层及深层的土壤水分含量和湖水位之间均呈无显著相关性,地表以下50~70 cm深度处土壤水分含量与湖水位相关性较高。研究结果有助于了解土壤水分在洲滩生态系统地下含水层-土壤-大气界面的相互作用机制,为洲滩水文过程及生态环境保护研究提供重要方法和理论参考。     

滴灌湿润体内土壤墒情监测点位置的试验研究

为了快速精确地监测土壤水分,通过田间试验观测了滴灌带一个湿润体内不同位置的7个中子仪监测点0～120cm深度土壤剖面的水分分布,分析了膜下滴灌湿润体内土壤水分随监测点位置的变化情况。结果表明:土壤含水率的差异,只与监测点与滴灌带的距离有关,距滴头5 cm处的监测点与距滴灌带30 cm处的土壤含水率垂直分布无显著性差异,与距滴灌带55、70 cm处的土壤含水率垂直分布有显著性差异。因此,墒情监测点应布置于距滴灌带0～30 cm范围内,不宜超过此范围。     

膜缝沟灌技术要素试验研究

试验选择了膜缝宽度、土壤初始含水率、土壤密度及水深四个因素,通过四因素-三水平的正交试验设计方案,采用极差分析方法,以入渗速率和水平与垂向湿润锋推进距离的比值为评价指标,得出了适宜室内试验条件下膜缝沟灌较为合理的技术要素组合,即当初始含水率为9%、土壤密度为1.45g/cm3时,最优膜缝宽度为5 cm,最佳水深为12 cm。这对提高田间水利用率和灌溉水利用率,有一定的理论和实践意义。     

干湿循环作用下黏性土堤坝裂缝形成机制研究

干湿循环是引起黏性土裂缝发育的重要因素之一,裂缝形态和张裂深度是影响堤坝稳定的主要因素。本文基于国内外室内试验和理论研究成果,通过干湿循环作用对黏性土裂缝形态和张裂深度的研究,揭示出干湿循环作用下黏性土堤坝裂缝的形成机制。研究表明：干燥过程中黏性土的基质吸力增大,逐渐由饱和状态进入非饱和土状态;黏性土基质吸力受土体含水率影响非常大,脱湿过程中形成较大张拉应力,当非饱和土的含水率达到临界值就会引起土体开裂;干湿循环会使黏性土堤坝形成网格型裂缝,堤坝顶部裂缝带较深,底部较浅;干湿循环对黏性土堤坝裂缝张裂深度影响是一个动态过程,裂缝带主要受到气候和地下水深度的影响。研究成果可以为堤坝的安全运行管理提供理论支撑,具有较强的现实意义。     

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。     

秸秆还田下耕作深度对土壤机械组成和土壤密度影响

为探明耕作深度对秸秆还田下土壤机械组成和土壤密度的影响,进行了小麦秸秆还田玉米大田试验,设置了20 cm、25 cm、30 cm三个耕作深度,测定了玉米生育期的土壤机械组成、土壤密度和玉米收获时的根系量和产量。结果表明:三个耕作深度下,以犁底层为界,砂粒、粉粒和黏粒的含量在犁底层之上和之下变化显著,砂粒随着土层深度加大而减小,粉粒和黏粒则相反,但播前和收获时耕作深度对三个粒级在剖面的分布规律没有明显的影响。三个耕作深度的土壤密度在玉米不同生育时期的变化趋势相似,方差分析表明玉米生育时期对同一土层深度的土壤密度有影响,但规律不明显。耕作深度对玉米产量和根系量的影响相同,以耕作深度25 cm的根系量和产量为最大,耕作深度与耕层平均土壤密度呈显著负相关。     

半干旱半荒漠地区沙柳周边土壤水分分布规律研究

土壤与植被是土壤-植物-大气连续体(SPAC)系统中两个相互依存和影响的重要因素.土壤水分是影响沙地植被稳定性的决定因素之一.通过对半干旱半荒漠地区主要植被沙柳根系发育区域内土壤水分的测定,分析了植被周围土壤含水量在水平、垂直方向的变化规律以及土壤含水量与日照、降雨、沙坡位置等因子的关系.结果表明:降雨引起沙地表层土壤含水量增加;65 cm深度土壤含水量偏小;根系的分布使得植株下方土壤含水量减少;土壤水分和植物根系存在相互作用的关系.     

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。     

浅埋式滴灌土壤水分分布规律试验研究

以探寻合理的滴头埋深与流量为目的,开展浅埋式滴灌下土壤水分分布规律的试验研究。试验土箱净尺寸为30cm×30cm×60cm(长×宽×高),供试土壤取自新疆青河县阿苇灌区试验站。试验设置5、10、15 cm 3个滴头埋深,各埋深条件下设置不同流量的处理。结果表明:不同滴头埋深的情况下均存在土体破坏的临界流量,滴头埋深越大临界流量也越大,滴头埋深为5、10和15 cm对应的临界流量分别为1.0、1.7和2.5 L/h;随着流量的增大,滴头埋深过浅时,水量向湿润体上部聚集,当埋深超过一定深度时,水量向湿润体下部聚集;在临界流量情况下,湿润锋前60 min运移速率较快,随着滴头埋深的增大,灌水结束后湿润体的垂向湿润长度越长,土壤平均含水率值越小;滴头埋深为10 cm、流量1.7 L/h时,湿润体水分分布较为合理。     

干湿交替条件下红土边坡破坏机理试验研究

为了研究红土边坡在干湿交替条件下的破坏特征及其破坏机理,根据相似理论,建立了与工程边坡相似的模型边坡,采用测试元件,对试验边坡开展了长达一年半的监测,分析其在降雨、非降雨等干湿交替条件下边坡破坏特征及其破坏机理。研究结果表明:在非降雨条件下,试验边坡表面红土层裂缝的产生与其含水率有关,当其含水率低于27.5%时,其表面红土层开始产生裂缝,且裂缝数量和裂缝宽度随含水率的减小经历了缓慢增加、急剧增加和稳定发展的3个阶段;在干湿循环条件下,试验边坡表面红土层的裂缝经历了开裂、愈合、再开裂的循环过程,随降雨次数的增多,裂缝将沿边坡表面向其深部发展,且其宽度和深度也逐渐增加,地表水将沿裂缝深度方向渗流到边坡底部的红土层中,造成红土颗粒泥质化;在干湿交替作用一年半后,地表水将沿试验边坡2条垂直裂缝渗流到边坡底部的土体中,导致其由下往上逐层被软化崩解,最终形成导水通道,诱发边坡大规模滑坡。