荒漠区包气带土壤物理特征及其对地下水毛管上升影响的模拟
发布时间：2021-06-11 20:13
以巴丹吉林沙漠边缘荒漠区域为研究对象,选取两种典型的沙丘土壤剖面（沙壤土和砂土混合,均一砂土）进行土壤物理特征分析,并在此基础上模拟了不同土壤因素对毛管水上升过程的影响,探讨毛管水上升变化与土壤物理性质的关系,试图揭示地下水-毛管水-土壤水之间的相互作用过程.结果表明:研究区地下水毛管上升主要受土壤容重和土壤黏粒含量的影响,并且毛管水上升高度在地下潜水层以上为沙壤土的剖面中能够达到152 cm;地下潜水层以上为砂土的剖面中为120 cm.砂土中毛管水补给区域各土层水分分布更为均匀,并且从潜水面至地面方向土壤含水量呈递减趋势,沙壤土中毛管水补给区域土壤水分变异较大.借助Hydrus-3D模型能够较好模拟多因子影响下的土壤毛管水运动过程.潜水面以上土壤结构变化显著影响毛管水上升和剖面水分分布状况,但毛管水上升是否受季节性蒸发变化的影响以及毛管水与植物需水的关系有待进一步探究.
【文章来源】：应用生态学报. 2019,30(09)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
试验区域2006—2017年的月降水量分布和2014—2017年平均地下水位的变化Fig．1Monthlyprecipitationdistributionfrom2006to2017andaveragegroundwaterlevelfrom2014to2017attheexperimental
ig．1Monthlyprecipitationdistributionfrom2006to2017andaveragegroundwaterlevelfrom2014to2017attheexperimentalsite．A:2006—2017年月平均降水量Monthlyprecipitationfrom2006to2017;B:2017年月降水量Monthlyprecipitationin2017;W:地下水位Groundw-aterlevel(m);Ia:月灌溉量Monthlyirrigationamount(mm)．(T1)以及均一砂层(T2)2个层面，两种剖面具有一定的代表性，然后就地挖取观测剖面至潜水面．观测井为圆形剖面，深3．2m，直径2m(图2)．该样地主要分布有不同年龄的梭梭、沙拐枣等典型荒漠灌木植物，还生长着稀疏的一年生草本植物，如雾冰黎(Bassiadasyphylla)、白茎盐生草(Halogetonarach-noideus)、沙蓬(Agriophyllumsquarrosum)、画眉(Gar-rulaxcanorus)等．这些草本植物主要受降水调控，一次较大降水事件后植物会快速萌发，而持续干旱后又会干枯．图2试验地位置及土壤剖面图Fig．2Locationofthestudyareaandthesoilprofileoftheexperimentplots．T1:沙壤土和砂土混合剖面Profileofmixedsandyloamwithsandysoil;T2:均一砂土剖面Profileofuniformsandysoil．下同Thesamebelow．1.3测定指标与方法1.3.1土壤毛管水上升测定采用原位试验(风干土壤剖面法)直接测定地下水毛管水上升高度［24］．在试验样地就地挖取观测剖面至地下水位潜水面(以水面淹没底层土壤表面为准)后，立即从剖面上每隔10cm深度取20～30g土样置于铝盒中，测定其土壤含水量，每层12个重复，采样点均匀分布在圆剖面四周．待土样取完后，将观测井用遮阴网覆盖，以避?
饱和含水量．通过试验结果可以推测，地下水毛管上升补给浅层土壤水分仍然很困难．由图5可以看出，土壤质地均匀的T2中，毛管水上升区域的土壤水分分布更加均匀，且从潜水面到地面方向呈递减趋势;而在T1中，潜水面以上土壤水分变异较大，从地下水至地面方向则无明显减小的趋势．图4T1和T2剖面毛管水上升高度Fig．4CapillarywaterrisingheightinT1andT2profiles．a)第1天Thefirstday;b)第5天Thefifthday;C)重合点Crossingpoint．图5T1和T2剖面潜水面以上土壤水分的空间分布Fig．5SoilmoisturespatialdistributionabovethewatertableinT1andT2profiles．2.4土壤剖面物理特征对土壤饱和导水率的影响毛管水上升与土壤结构和物理参数有直接关系，其性质直接影响毛管水上升状况，这些参数主要有:土壤容重(soilbulkdensity，BD)、饱和含水量(saturatedwatercontent，WS)、田间持水量(fieldcapacity，FC)、凋萎系数(wiltingpoint，WP)、土壤黏粒含量(claycontent，Clay)、土壤沙粒含量(siltcon-tent，Silt)和孔隙结构［包括毛管孔隙度(capillaryporosity，CP)和非毛管孔隙度(uncapillaryporosity，UCP)］等．其中，土壤饱和导水率是表述土壤渗透性能的重要参数，其对毛管水上升有直接影响．由图6可以看出，2种剖面类型从表层到深层的饱和导水率均呈减小趋势，并且沙壤土的饱和导水率显著低于砂土．从表3可以看出，土壤饱和导水率与容重、通气孔隙呈显著正相关关系，而与凋萎系数、土壤粉粒含量和非活性孔隙呈极显著负相关
【参考文献】：
期刊论文
[1]西辽河平原地下水补给植被的临界埋深[J]. 陈敏建,张秋霞,汪勇,闫龙,邓伟. 水科学进展. 2019(01)
[2]不同土壤温度和容重下微咸水上升毛管水运动特性HYDRUS模拟及验证[J]. 陈琳,费良军,傅渝亮,王子路,钟韵. 水土保持学报. 2018(06)
[3]沙土上升毛管水运动特性研究[J]. 董荣泽,于明英,邱照宁,肖娟. 节水灌溉. 2018(04)
[4]多因素影响下土壤上升毛管水运动特性HYDRUS模拟及验证[J]. 钟韵,费良军,傅渝亮,陈琳,刘乐. 农业工程学报. 2018(05)
[5]黄河三角洲湿地土壤毛管水运动特性研究[J]. 李鹏,潘英华,何福红,谭丽丽,季树新. 中国农业气象. 2017(06)
[6]鄂东南崩岗剖面土壤水分特征曲线及模拟[J]. 邓羽松,丁树文,蔡崇法,吕国安. 土壤学报. 2016(02)
[7]基于HYDRUS-3D的涌泉根灌土壤入渗数值模拟[J]. 李耀刚,王文娥,胡笑涛. 排灌机械工程学报. 2013(06)
[8]碱性土壤盐化过程中阴离子对土壤中镉有效态和植物吸收镉的影响[J]. 王祖伟,弋良朋,高文燕,曾祥峰,王中良. 生态学报. 2012(23)
[9]土壤构造对毛细管水上升影响的研究[J]. 张平,吴昊,殷洪建,李宝刚,王海坤. 水土保持研究. 2011(04)
[10]腾格里沙漠宁夏中卫沙层含水量研究[J]. 赵景波,马延东,邢闪,郁科科,董治宝. 山地学报. 2010(06)
本文编号：3225206
【文章来源】：应用生态学报. 2019,30(09)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
试验区域2006—2017年的月降水量分布和2014—2017年平均地下水位的变化Fig．1Monthlyprecipitationdistributionfrom2006to2017andaveragegroundwaterlevelfrom2014to2017attheexperimental
ig．1Monthlyprecipitationdistributionfrom2006to2017andaveragegroundwaterlevelfrom2014to2017attheexperimentalsite．A:2006—2017年月平均降水量Monthlyprecipitationfrom2006to2017;B:2017年月降水量Monthlyprecipitationin2017;W:地下水位Groundw-aterlevel(m);Ia:月灌溉量Monthlyirrigationamount(mm)．(T1)以及均一砂层(T2)2个层面，两种剖面具有一定的代表性，然后就地挖取观测剖面至潜水面．观测井为圆形剖面，深3．2m，直径2m(图2)．该样地主要分布有不同年龄的梭梭、沙拐枣等典型荒漠灌木植物，还生长着稀疏的一年生草本植物，如雾冰黎(Bassiadasyphylla)、白茎盐生草(Halogetonarach-noideus)、沙蓬(Agriophyllumsquarrosum)、画眉(Gar-rulaxcanorus)等．这些草本植物主要受降水调控，一次较大降水事件后植物会快速萌发，而持续干旱后又会干枯．图2试验地位置及土壤剖面图Fig．2Locationofthestudyareaandthesoilprofileoftheexperimentplots．T1:沙壤土和砂土混合剖面Profileofmixedsandyloamwithsandysoil;T2:均一砂土剖面Profileofuniformsandysoil．下同Thesamebelow．1.3测定指标与方法1.3.1土壤毛管水上升测定采用原位试验(风干土壤剖面法)直接测定地下水毛管水上升高度［24］．在试验样地就地挖取观测剖面至地下水位潜水面(以水面淹没底层土壤表面为准)后，立即从剖面上每隔10cm深度取20～30g土样置于铝盒中，测定其土壤含水量，每层12个重复，采样点均匀分布在圆剖面四周．待土样取完后，将观测井用遮阴网覆盖，以避?
饱和含水量．通过试验结果可以推测，地下水毛管上升补给浅层土壤水分仍然很困难．由图5可以看出，土壤质地均匀的T2中，毛管水上升区域的土壤水分分布更加均匀，且从潜水面到地面方向呈递减趋势;而在T1中，潜水面以上土壤水分变异较大，从地下水至地面方向则无明显减小的趋势．图4T1和T2剖面毛管水上升高度Fig．4CapillarywaterrisingheightinT1andT2profiles．a)第1天Thefirstday;b)第5天Thefifthday;C)重合点Crossingpoint．图5T1和T2剖面潜水面以上土壤水分的空间分布Fig．5SoilmoisturespatialdistributionabovethewatertableinT1andT2profiles．2.4土壤剖面物理特征对土壤饱和导水率的影响毛管水上升与土壤结构和物理参数有直接关系，其性质直接影响毛管水上升状况，这些参数主要有:土壤容重(soilbulkdensity，BD)、饱和含水量(saturatedwatercontent，WS)、田间持水量(fieldcapacity，FC)、凋萎系数(wiltingpoint，WP)、土壤黏粒含量(claycontent，Clay)、土壤沙粒含量(siltcon-tent，Silt)和孔隙结构［包括毛管孔隙度(capillaryporosity，CP)和非毛管孔隙度(uncapillaryporosity，UCP)］等．其中，土壤饱和导水率是表述土壤渗透性能的重要参数，其对毛管水上升有直接影响．由图6可以看出，2种剖面类型从表层到深层的饱和导水率均呈减小趋势，并且沙壤土的饱和导水率显著低于砂土．从表3可以看出，土壤饱和导水率与容重、通气孔隙呈显著正相关关系，而与凋萎系数、土壤粉粒含量和非活性孔隙呈极显著负相关
【参考文献】：
期刊论文
[1]西辽河平原地下水补给植被的临界埋深[J]. 陈敏建,张秋霞,汪勇,闫龙,邓伟. 水科学进展. 2019(01)
[2]不同土壤温度和容重下微咸水上升毛管水运动特性HYDRUS模拟及验证[J]. 陈琳,费良军,傅渝亮,王子路,钟韵. 水土保持学报. 2018(06)
[3]沙土上升毛管水运动特性研究[J]. 董荣泽,于明英,邱照宁,肖娟. 节水灌溉. 2018(04)
[4]多因素影响下土壤上升毛管水运动特性HYDRUS模拟及验证[J]. 钟韵,费良军,傅渝亮,陈琳,刘乐. 农业工程学报. 2018(05)
[5]黄河三角洲湿地土壤毛管水运动特性研究[J]. 李鹏,潘英华,何福红,谭丽丽,季树新. 中国农业气象. 2017(06)
[6]鄂东南崩岗剖面土壤水分特征曲线及模拟[J]. 邓羽松,丁树文,蔡崇法,吕国安. 土壤学报. 2016(02)
[7]基于HYDRUS-3D的涌泉根灌土壤入渗数值模拟[J]. 李耀刚,王文娥,胡笑涛. 排灌机械工程学报. 2013(06)
[8]碱性土壤盐化过程中阴离子对土壤中镉有效态和植物吸收镉的影响[J]. 王祖伟,弋良朋,高文燕,曾祥峰,王中良. 生态学报. 2012(23)
[9]土壤构造对毛细管水上升影响的研究[J]. 张平,吴昊,殷洪建,李宝刚,王海坤. 水土保持研究. 2011(04)
[10]腾格里沙漠宁夏中卫沙层含水量研究[J]. 赵景波,马延东,邢闪,郁科科,董治宝. 山地学报. 2010(06)
本文编号：3225206
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