【摘要】：紫色土廣泛分布于我國西南和南方山地丘陵區(qū),特別是川渝丘陵區(qū)及低山區(qū)分布最廣。但由于紫色土成土過程特殊,使其土層淺薄,抗蝕性差,加上重慶地處長江上游亞熱帶地區(qū),降雨量大而集中,降雨時空分布十分不均勻,特大暴雨和季節(jié)性干旱頻繁發(fā)生,致使紫色土坡耕地水土流失嚴重。水土流失不僅導(dǎo)致土壤肥力下降,土壤退化等,而且制約著重慶農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展;同時水土流失還將大量的泥沙和土壤中的污染物攜帶至三峽水庫,影響水庫水質(zhì),使三峽庫區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染日趨嚴重。國內(nèi)外很多學(xué)者對土壤入滲問題進行了較為深入的研究,但我國西南地區(qū)紫色土土壤入滲機理的研究還有待加強,特別是紫色土作為重慶農(nóng)業(yè)用地最為普遍的土壤類型,重慶地處三峽庫區(qū)上游,對農(nóng)業(yè)用土的研究至關(guān)重要;目前關(guān)于紫色土下滲研究大多集中在純紫色土研究,而對于將紫色土和生物炭混合添加,通過不同添加量、不同添加方式的研究還不多見。本文以西南大學(xué)紫色土試驗基地內(nèi)紫色土和水稻秸稈制備的生物炭為原料,建立紫色土-生物炭混合體下滲模型,探究不同條件下紫色土、紫色土和生物炭混合體的下滲及水分再分布規(guī)律。為重慶典型紫色土區(qū)域水分運移提供理論基礎(chǔ),也對減緩耕地水土流失、預(yù)防農(nóng)業(yè)面源污染、改善土壤持水性能有著重要的現(xiàn)實意義及實踐價值。研究的主要結(jié)論如下:(1)土壤容重和土壤初始含水率是影響土壤下滲的直接影響參數(shù)。容重越大,入滲率和濕潤鋒運移速率越小,濕潤鋒運移至底部所用時間越長,累積入滲量越小;初始含水率越大,初始入滲率、穩(wěn)定入滲率越小,但初始濕潤鋒運移速率、穩(wěn)定濕潤鋒運移速率越大,濕潤鋒運移至底部所用時間越短,累積入滲量越小。(2)添加適量生物炭可以促進下滲和濕潤鋒運移,但添加量超過一定范圍會阻礙下滲的進行,最大促進下滲率和濕潤鋒運移速率的生物炭添加量在0%~10%之間;添加生物炭可促進累積入滲量,且隨生物炭添加量的增加出現(xiàn)先增大再減小的趨勢,最大促進累積入滲量的生物炭添加量在5%~15%之間。(3)下滲剛結(jié)束時,影響各土層土壤含水率分布的主要是累積入滲量和土層深度,土壤的連續(xù)性也會影響各土層土壤含水率的分布曲線。添加生物炭可以減少土壤的蒸發(fā)損失,增大土壤的吸水能力,增強土壤的持水、固水能力,減少土壤水分流失,且生物炭促進土壤的持水效果在土壤的中下層更為明顯。(4)不同生物炭添加方式下土壤水分再分布情況差距顯著,上層添加生物炭對垂直剖面上土壤含水率的分布趨勢影響不大,但下層添加生物炭會改變垂直剖面上土壤含水率的分布情況。連續(xù)型均質(zhì)土在150~200mm區(qū)域是土壤能較長時間處于一個土壤含水率較高狀態(tài)的穩(wěn)定區(qū)域,該區(qū)域可以持續(xù)穩(wěn)定地為植物供水,促進植物生長。(5)下層添加生物炭時,下層土壤受上層土壤快且多的供水,后期下層土壤的含水率均大于全部添加生物炭情況下下層土壤的含水率,在實際生產(chǎn)中,對于深層根系需水量大的植物可采用下層布施生物炭的填土方法。上層添加生物炭時,生物炭添加的分界線也是土壤含水率的分界線,上層土壤的含水率一直高于分界線下層土壤的含水率,實際生產(chǎn)中,可用此方法分離土壤上下層含水率。(6)下滲率隨時間的變化符合冪函數(shù)關(guān)系,運用Origin 8.0擬合Kostiakov函數(shù)模型和Philip函數(shù)模型,模型精度和穩(wěn)定度都較高(R~2=0.97),但Kostiakov下滲模型的擬合優(yōu)度更高,可適用于瞬時或穩(wěn)定下滲率的預(yù)報工作,Philip模型不適用于穩(wěn)定下滲率的預(yù)報,只適用于瞬時下滲率的預(yù)測。
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西南大學(xué)碩士學(xué)位論文徑流，完成水循環(huán)過程的重要環(huán)節(jié)[7-8]。主要有以下概念。供水強度。供水強度是指降雨或者灌溉水噴灑的強度，表表土壤截獲的水量。當只有降水補給土壤水時，供水強度下滲率。下滲率也叫下滲強度，，在下滲過程中不斷變化[9]，入單位面積土壤的水量[10]，用 mm/min 或 mm/h 表示。下滲能力。當土壤表面水分供應(yīng)充足時，此時的下滲率成量。下滲容量只與初始土壤含水率和土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)有關(guān)下滲曲線。下滲曲線指的是下滲能力 f 隨時間 t 的變化過程

圖 1-2 地形坡度對下滲量的影響Fig. 1-2 Influence of terrain slope on infiltration地面上的覆蓋物、耕作措施以及下滲水的質(zhì)地等因素都如植被覆蓋或地面上的枯枝落葉都具有滯水作用，增加流[22-23]，增加了下滲量。的理論公式模型，法國工程師 Darcy 通過大量試驗提出了土壤水分運動早的入滲理論公式[26]，如下所示：

本文編號：2612058