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斥水性层状土壤水分运动试验研究

作　者: 任鑫
导　师: 李毅
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 水文学及水资源
关键词: 斥水性层状土覆膜开孔率积水入渗空间变异
分类号: S152.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

土壤的层状结构和斥水性影响土壤水分运动,进而影响农业生产和环境保护。农田土壤层状结构普遍存在。国外对于斥水土壤的相关研究较多,虽然近些年国内新疆、内蒙古等地区已陆续开展了斥水性土壤的相关研究,但总体上目前国内关于水分在斥水性夹层土壤中的运移规律研究很少,且少量的研究也不够系统。本文通过对3种夹层层位、4种斥水等级的2种层状土进行一维积水入渗试验和6种覆膜开孔条件下的蒸发试验,分析层状斥水土壤水分运动规律。为进一步探求土壤剖面斥水性的变化规律及其与土壤水盐含量、pH值的关系,在新疆新垦膜下滴灌棉田以10cm×10cm和5cm×5cm的网格等间距采集两个土壤剖面样品,对剖面土壤的理化性质进行了空间变异和相关性分析。主要结论如下:(1)无论是砂土夹层,还是粘土夹层,均对水分入渗具有阻滞作用。夹层层位能够影响夹层的减渗效果。夹层层位的深度存在一个临界值,在夹层层位为距土表5cm、10cm和20cm三种情况下,距土表10cm的夹层层位减渗作用最强。(2)具有夹砂层的不同斥水度塿土入渗时,累积入渗量与湿润锋推进距离呈良好的指数函数关系,在入渗锋面到达夹砂层之前,Kostiakov公式可以较好的描述此阶段斥水土壤入渗特征,水分进入夹砂层后,不斥水塿土累积入渗量随时间变化由非线性转为线性关系,斥水性塿土的线性规律不稳定。具有粘土夹层的砂土入渗过程中,夹层斥水程度越强,入渗越缓慢;具有夹砂层的斥水塿土和具有斥水性塿土夹层的砂土中,累积入渗量与与湿润锋推进距离的关系可用多项式描述。(3)夹层对下层水分的蒸发起到了阻碍作用,夹层的埋深越浅,阻碍作用就越明显。夹砂层和夹粘层的阻水作用表现并不相同。垆盖砂情况下,夹砂层在蒸发面到达夹层后表现出阻水作用;砂盖垆情况下,夹粘层从蒸发一开始就表现出明显的阻水作用。夹层层位越深,不同覆膜开孔条件下上层土壤的含水率差异越大。(4)无论是塿土夹砂土,还是砂土夹塿土,累积蒸发量都随覆膜开孔率的增大而增大。覆膜开孔率对夹层以上土壤水分蒸发的影响大于夹层以下土壤,开孔率越小,土壤剖面含水率越大。(5)在相同的覆膜开孔率情况下,土壤斥水性越强,累积蒸发量越小。塿土夹砂蒸发时,夹砂层以上部分塿土含水率受覆膜开孔率影响较大;夹砂层的含水率随上层塿土的斥水性增强而增大;夹砂层以下受土壤斥水性和夹层的双重抑制作用,蒸发量很小。(6)覆膜开孔率越小,相同夹层位置条件下同一深度的土壤温度越高,覆膜的增温效果越好。30cm以上深度的土体随深度增加降温幅度明显,30cm以下深度的土体随深度变化较小。(7)斥水塿土中存在夹砂层时,对数模型和幂模型均可以较好的描述蒸发时间与累积蒸发量的关系。同一斥水等级条件下,覆膜开孔率较小(≤0.69%)时幂模型优于对数模型,覆膜开孔率较大时对数模型优于幂模型;砂土中存在塿土夹层的情况下,塿土夹层不斥水和强斥水时幂模型优于对数模型;塿土夹层弱斥水和严重斥水时对数模型优于幂模型。(8)次生盐渍土剖面斥水性呈中等程度变异;土壤斥水性在40cm深度附近时最强,在大于80cm深度的土层斥水特征不明显;在0~40cm深度土层,含水率与土壤斥水性正相关,在40~80cm深度与斥水性负相关;含盐量除在0~10cm的表层与斥水性正相关外,在其余土层均为负相关;pH值与斥水性之间多为正相关关系。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章绪论  12-22
  1.1 研究的目的和意义  12-14
  1.2 国内外研究现状  14-19
    1.2.1 土壤斥水性研究进展  14-15
    1.2.2 层状土壤水分运动研究进展  15-17
    1.2.3 土壤水热耦合研究进展  17-18
    1.2.4 存在的问题  18-19
  1.3 研究内容与试验方法  19-21
    1.3.1 研究内容  19
    1.3.2 试验方法  19-20
    1.3.3 技术路线  20-21
  1.4 小结  21-22
第二章不同夹层层位条件下层状土的入渗  22-30
  2.1 材料与方法  22-24
    2.1.1 试验土样与试验方法  22-23
    2.1.2 基本理论  23-24
  2.2 结果与分析  24-29
    2.2.1 累积入渗量随时间的变化特征  24-25
    2.2.2 湿润锋推进距离随时间特征  25-27
    2.2.3 累积入渗量与湿润锋推进距离之间的关系  27-28
    2.2.4 入渗结束后土壤剖面水分分布特征  28-29
  2.3 小结  29-30
第三章斥水性层状土壤入渗规律  30-38
  3.1 材料与方法  30-31
    3.1.1 试验土样  30-31
    3.1.2 试验方法  31
  3.2 结果与讨论  31-37
    3.2.1 具有夹砂层的斥水土壤入渗特征  31-34
    3.2.2 粘土夹层的斥水性对砂土入渗规律的影响  34-37
  3.3 小结  37-38
第四章覆膜开孔条件下不同夹层层位土壤蒸发的水热运移规律  38-49
  4.1 材料与方法  38-39
    4.1.1 供试土样  38
    4.1.2 试验装置与试验方法  38-39
  4.2 结果与讨论  39-48
    4.2.1 覆膜开孔条件下蒸发的水分运动  39-46
    4.2.2 覆膜开孔条件下蒸发的温度变化  46-48
  4.3 小结  48-49
第五章覆膜开孔条件下不同斥水度层状土壤蒸发量变化规律  49-59
  5.1 材料与方法  49-50
    5.1.2 供试土样  49
    5.1.3 试验方法  49-50
  5.2 结果与分析  50-58
    5.2.1 覆膜开孔条件下具有夹砂层的斥水土壤蒸发特征  50-54
    5.2.2 覆膜开孔条件下具有斥水粘性夹层的砂土蒸发特征  54-58
  5.3 小结  58-59
第六章次生盐渍土垂向剖面斥水性及其与理化性质的关系  59-67
  6.1 材料与方法  59-61
    6.1.1 土壤样品采集  59
    6.1.2 样品处理及测定方法  59-60
    6.1.3 基本理论  60-61
  6.2 结果与讨论  61-66
    6.2.1 土壤属性的经典统计分析  61-62
    6.2.2 土壤属性的地统计学分析  62-65
    6.2.3 土壤斥水性与土壤理化性质的相关性分析  65-66
  6.3 小结  66-67
第七章结论与建议  67-69
  5.1 结论  67-68
  5.2 建议  68-69
参考文献  69-74
致谢  74-75
作者简介  75

斥水性层状土壤水分运动试验研究

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