本文選題：土壤斥水性　切入點(diǎn)：均質(zhì)土　出處：《西北農(nóng)林科技大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：斥水性土壤在全球范圍內(nèi)分布普遍,且對環(huán)境有著直接或間接的負(fù)面影響,如加劇土壤侵蝕和坡面徑流,引發(fā)土壤水分的優(yōu)先流現(xiàn)象,從而導(dǎo)致土壤中溶質(zhì)遷移、地下水污染等問題,不利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。為了研究土壤斥水性(SWR)的產(chǎn)生機(jī)理和影響因素,以新疆瑪納斯河流域主要灌區(qū)的農(nóng)田土壤為研究對象,分別采用了滴水穿透時間(WDPT)、酒精摩爾濃度(MED)和接觸角(ω)三種指標(biāo)表征SWR,探討各指標(biāo)之間的聯(lián)系和差異,其中,接觸角ω的測定采用了高度法和質(zhì)量法兩種方法;對WDPT值是否受烘干及不同容重值的影響進(jìn)行了比較,研究了影響SWR的關(guān)鍵理化性質(zhì)因素,探討了SWR的形成機(jī)理和產(chǎn)生原因。在對SWR指標(biāo)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步對斥水土壤中的水分運(yùn)動進(jìn)行研究,采用人工添加斥水劑配置不同斥水程度土壤的方法,通過室內(nèi)土箱入滲試驗,分析了不同斥水程度下均質(zhì)和非均質(zhì)(層狀)土壤中的水分運(yùn)移情況,并且對出現(xiàn)的指流現(xiàn)象選取了多種指標(biāo)進(jìn)行了定量分析。研究的主要結(jié)果有:(1)三種SWR指標(biāo)(WDPT、MED及ω)之間存在一定程度的相關(guān)性,但MED與θ的相關(guān)性不明顯,各SWR指標(biāo)之間雖有一定聯(lián)系,但存在著一定差異性;高容重土壤的WDPT值比低容重土壤的大,烘干土壤的WDPT值比風(fēng)干土壤大。采用高度法和質(zhì)量法測量水與土壤界面的ω值時,高度法的ω值大于質(zhì)量法,高度法重復(fù)之間的差異小于質(zhì)量法;使用正辛烷作為參比溶液測量水-土壤界面的ω值時,其重復(fù)間的差異較小,低于無水乙醇。在多種理化性質(zhì)中,粘粒含量比其他土壤屬性更明顯地影響WDPT和ω;鉀離子濃度和鈉離子濃度均與ω呈正相關(guān);蒙脫石含量與WDPT和MED呈負(fù)相關(guān)。土壤SWR的三種測定方法中,WDPT法操作簡單易行,但結(jié)果易被影響;MED法縮短了入滲時間但試驗過程較為耗時;接觸角法雖然操作復(fù)雜,但測定結(jié)果相對精確,其中以正辛烷作為參比溶液的高度法使測定結(jié)果更加可靠。(2)不論是在均質(zhì)土壤中還是層狀土壤中,斥水性都可以阻礙水分的入滲,降低入滲率。在斥水等級相同的均質(zhì)土壤中,X土的入滲耗時比渭河砂土的耗時長,表明水分在細(xì)質(zhì)地土壤中的運(yùn)移速度明顯低于砂質(zhì)土壤。X土在親水、輕微斥水、強(qiáng)烈斥水、嚴(yán)重斥水和極度斥水級別下的處理中,隨著入滲時間的增加,累積入滲量(CI)均表現(xiàn)為逐漸變緩的趨勢。而在渭河砂土中,除去親水外的其余四個斥水等級,CI曲線均出現(xiàn)了隨時間逐漸增加的趨勢,這與X土的變化趨勢相反;同時,斥水土壤中出現(xiàn)指流可引發(fā)水分的快速入滲。(3)在均質(zhì)斥水土壤中,隨著斥水程度變強(qiáng),濕潤鋒從幾近均勻狀態(tài),逐漸發(fā)展成不均勻形態(tài),并且引發(fā)了非均勻流和指流。在相同的斥水程度下,渭河砂土比X土更易表現(xiàn)出濕潤鋒的不穩(wěn)定性,表明在粗質(zhì)地的斥水土壤中更易引發(fā)不穩(wěn)定流和指流。累積濕潤面積(WA)與CI表現(xiàn)出較好的正相關(guān)關(guān)系。但在均質(zhì)強(qiáng)烈斥水渭河砂土到均質(zhì)極度斥水渭河砂土的處理SL3~SL5中,這種關(guān)系卻符合冪函數(shù)的形式,這表明指流發(fā)生后,可以在較小的區(qū)域中瞬間通過較大的水流量。對SL3~SL5中所出現(xiàn)的指流進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的計算,指鋒流速Fv隨著斥水性的增強(qiáng)先略有增加,然后開始變緩;隨著斥水性的增強(qiáng),指流形態(tài)在均質(zhì)渭河砂土中由細(xì)長變得短粗;指流長度FL與WA之間有較好的正相關(guān)關(guān)系,表明入滲量越大,引發(fā)的指流越長。SWR可以在一定程度上增強(qiáng)土壤含水率(θv)分布的不均勻性,但是不同的斥水等級對θv分布不均勻性的影響程度存在一定差異。X土組中,均質(zhì)極度斥水X土LL5的變異系數(shù)Cv達(dá)到最大,說明θv的分布最不均勻。在均質(zhì)渭河砂土中,強(qiáng)度斥水等級處理的SL3中Cv達(dá)到最大,且渭河砂土θv的變異性要高于X土,說明斥水性砂質(zhì)土比粘性質(zhì)地土壤更容易出現(xiàn)非均勻流。(4)層狀斥水土壤中的水分運(yùn)移情況與親水層狀土壤的不同,比均質(zhì)斥水土壤中更容易發(fā)育指流。CI大致隨上層土壤斥水程度的增加而降低,并且上層土壤的質(zhì)地對濕潤鋒的運(yùn)移程度和CI的控制力比下層強(qiáng)。隨著上層土壤斥水性的提高,指流的濕潤鋒變得更加不規(guī)律,而且相關(guān)的指流指標(biāo)(包括指流長度FL、指流寬度FWh、指鋒流速Fv、指根流速Bv、指流形態(tài)指數(shù)SI和指流分布指數(shù)DI)也隨著斥水性的變化而發(fā)生改變;表征指流發(fā)展的不規(guī)則性指標(biāo)SI和DI的最大值出現(xiàn)于GAL3(強(qiáng)烈斥水粘壤土/砂土)和GCL5(極端斥水粘壤土/砂土),這表明了指流最易發(fā)生的土壤斥水和層位條件。在不同的斥水等級下,指流參數(shù)的變化也相對隨機(jī),但是在不同斥水級別和親水的處理之間,仍然存在明顯差異。CI和WA、CI和FL之間均存在較好的線性關(guān)系。上層10 cm土壤的θv隨著斥水程度的增加而下降,但明顯高于下層土體。斥水層狀土的入滲和指流發(fā)展并不完全依斥水等級的增加而呈規(guī)律性變化,斥水性和層狀結(jié)構(gòu)的綜合作用導(dǎo)致水分運(yùn)動的復(fù)雜性得到了增強(qiáng)。綜上所述,斥水性細(xì)質(zhì)地土覆蓋親水粗質(zhì)地土的層狀結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致指流產(chǎn)生,但是指流的長、寬及數(shù)量等的發(fā)展不具有一致的規(guī)律。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S152.7

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1640906