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华北平原大孔隙优先流对农田氮素淋溶的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
优先流是土壤水分入渗的一个重要途径,大孔隙是产生优先流的关键因素。研究优先流对于土壤水分和溶质运移研究及生态环境保护、制定合理的田间管理措施等具有重要意义。本研究将田间亮蓝染色示踪试验和WHCNS(soilwaterheatcarbonnitrogensimulator)模型模拟相结合,研究了华北平原冬小麦-夏玉米轮作体系存在大孔隙下,强降雨和不同施肥、灌溉情景下土壤水氮运移的情况,以此探讨大孔隙优先流对于土体中水分和硝态氮运移的影响。结果表明:明显含有虫洞的免耕土壤入渗深度和染色面积均高于旋耕土壤;免耕土壤的染色面积和稳定入渗速率的Pearson相关性不显著,染色示踪不能定量化土壤稳定入渗速率。同时WHCNS模拟的0～100cm土层硝态氮淋洗量结果显示:一方面,相较于无大孔隙情景,大孔隙存在会显著增加硝态氮的淋洗量;另一方面,大孔隙存在下优化施肥模式的硝态氮淋洗量比传统施肥模式减少46.0%。常规灌溉量下喷灌比漫灌处理的硝态氮淋洗量减少15.6%;强降雨导致硝态氮淋洗量增加119.4%。本研究为华北平原地区大孔隙存在条件下的农田水肥优化管理措施提供了理论指导。 相似文献
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染色法测定、计算机解译农田土壤中大孔隙数量的研究 总被引：5，自引：0，他引：5
利用染色和计算机解译的方法来确定太湖地区3种主要水稻土（白土、黄泥土和乌栅土）的优势流路径和大孔隙的分布状况。将土壤染色后，所拍摄的剖面染色图片经过Photoshop 8．0和ArcGIS8．0处理，将所染的蓝色由深到浅平均分成10个等级，以此分析土壤剖面中大、小孔隙的比例。分析结果表明：（1）3种土壤剖面的优势流深度相差不大，均在80cm左右。但因为乌栅土的地下水位较高（最高可达70cm）。所以优势流对鸟栅土的地下水影响最大。（2）土壤剖面中不同深处的染色百分比与该处土壤容重有显著的相关性。土壤容重越大，染色百分比就越小。（3）不同土壤剖面大孔隙的数量和孔隙体积相差很大。在白土和黄泥土的所有土壤层次上以及乌栅土的剖面上第三至第四层，蓝色最深的两个等级之和的百分比即是剖面上该层〉1mm的大孔隙含量。另外在乌栅土剖面上的第一至第二层〉1mm的大孔隙含量数值与经染色后产生蓝色最深的3个等级百分数之和相当。 相似文献
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集约化种植条件下土壤硝态氮动态变化及累积特征研究 总被引：2，自引：0，他引：2
选取江阴市沿江平原地区的3种典型农业种植区,即大棚葡萄集约化种植基地、蔬菜集约化种植基地和常规种植农田为研究对象,通过田间现场采样分析的方法研究了不同种植方式下土壤剖面硝态氮含量的动态变化和累积特征.结果表明,葡萄种植基地0-100 cm各土层硝态氮含量随时间的变化波动较大,而蔬菜种植基地和常规种植农田的表层土壤硝态氮含量变化幅度大于深层土壤;3种典型种植区的土壤硝态氮含量均呈现随着土层深度的增加而逐渐减小的趋势,其中土壤硝态氮含量最大值出现在葡萄种植基地的20-40 cm土层中;葡萄种植基地各土层硝态氮平均累积量均高于蔬菜种植基地和常规种植农田,大棚葡萄集约化种植基地0-00 cm土层硝态氮平均累积总量高达400.96 kg/hm2,显著高于蔬菜集约化种植基地和常规种植农田的累积总量,这进一步表明不合理过量追肥导致土壤中硝态氮大量累积,增大了氮素淋失和地下水环境污染的风险. 相似文献
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灌溉定额对膜孔灌玉米土壤水氮分布和产量的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
《土壤通报》2014,(5):1083-1088
通过膜孔灌测坑试验,研究了灌溉定额对玉米生育期土壤水氮分布及产量的影响。结果表明,不同灌溉定额的土壤含水率在土壤表层随生育期的变化很大,随着土层深度的增加,变化幅度减小。对比同一深度处各生育期中的土壤含水率,灌溉定额1575 m3hm-2的处理在0~60 cm土层差异显著;灌溉定额2100 m3hm-2的处理在0~50 cm土层含水量差异较大;灌溉定额2625 m3hm-2的土壤含水率分布较均匀。不同灌溉定额的土壤硝态氮在0~60 cm土层均随着生育期推进而减小,60 cm以下随生育期推进而增加。灌溉定额对收获后表层土壤硝态氮含量影响不明显,对下层土壤硝态氮含量影响较大;灌溉定额大的处理土壤下层的硝态氮含量增加较多,易对地下水造成影响。试验条件下,玉米生育期中灌溉定额2100 m3hm-2的产量和水分生产效率均最高。 相似文献
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黄土旱塬塬面生态系统土壤硝酸盐累积分布特征 总被引：9，自引：5，他引：9
研究了渭北旱塬塬面不同土地利用方式下土壤剖面硝酸盐含量与分布特征,并与长期田间定位试验结果进行对比分析。结果表明,地表有植物生长与氮肥投入显著影响土壤剖面硝态氮含量与分布。土壤0-400.cm硝态氮累积含量顺序是:苹果园高产粮田裸地刺槐林地荒草地人工草地。苹果园土壤剖面硝态氮在深层累积严重,累积层在80-160.cm,最高含量达201.9.mg／kg。高产农田也发生了硝态氮的淋溶累积,累积峰出现在120-140cm土层,最高含量为44.1.mg/kg。林草地因为没有氮肥投入,剖面硝态氮含量处于很低水平。由于塬面土地大部分为高产农田与苹果园,土壤中累积的大量硝态氮既浪费了资源又可能对环境造成潜在的威胁,建议降低氮肥用量,特别是果园,并建议对大量施用化肥对区域生态环境与苹果品质的影响进行研究。 相似文献
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针对我国北方典型潮土区苗圃育苗过程中水肥利用效率不高的现状,选取北京市昌平区速生杨种苗培育基地为研究对象,开展不同施肥处理条件下0-100cm土壤剖面氮素养分垂向运移过程的田间定位监测试验。监测结果表明,3种施肥处理条件下的0-100cm土壤剖面中各土层硝态氮含量以表层土体为最高,由表层向底层土壤硝态氮含量呈逐渐减小的趋势,其中处理3条件下0-100cm土壤剖面中硝态氮含量均高于处理1条件和处理2条件下的;0-100cm土壤剖面硝态氮平均累积总量排序依次为处理3>处理2>处理1,其中处理3条件下土壤硝态氮平均累积总量高达307.85kg/hm2,表明过量施肥导致土壤中硝态氮大量累积,使得硝态氮极易随土壤渗漏水下移淋失。研究结果进一步揭示了北方典型潮土土壤水、硝态氮淋失的垂向迁移与渗漏损失机制,可为制定科学的苗木施肥方案、提高肥料的利用效率、完善林木抚育管理技术等提供有力的理论支撑和科学指导。 相似文献
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沙丘固定过程中土壤铵态氮和硝态氮的时空变化 总被引：3，自引：0，他引：3
沙丘固定过程中土壤铵态氮和硝态氮存在着时空变化。本文对腾格里沙漠和毛乌素沙地沙丘固定过程中土壤铵态氮和硝态氮的含量进行了测定。结果表明,在剖面的垂直方向,土壤铵态氮和硝态氮含量均随土壤深度的增加而减小;在沙丘的水平方向,从丘顶、丘坡到丘间地,土壤铵态氮和硝态氮含量均趋于增加,但20～40cm土层的硝态氮/铵态氮比(硝/铵比)逐渐降低。而其时间变化体现于演替系列的进程中,演替系列前中期,土壤铵态氮含量逐渐增加,演替系列中后期,硝态氮含量逐渐增加;0～20cm土层硝/铵比的变化与上述趋势相同,而20～40cm土层硝/铵比的变化则没有这种规律。可见,在沙丘固定过程中,土壤铵态氮和硝态氮均表现出明显的时空变化规律,这种时空变化规律是植被与环境综合作用的结果,进而影响植物生长与植被动态。 相似文献
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休闲与施肥对夏玉米生长季节土壤矿质氮的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
采用田间试验方法研究了休闲、施肥与夏玉米生长季土壤矿质氮动态的关系.结果表明:种植玉米可明显降低0～200cm土层硝态氮残留量,且主要减少100cm土层以下的硝态氮残留量,但对铵态氮残留量及其剖面分布无明显影响.夏玉米吐丝期,种植玉米0～200cm土层的硝态氮残留量是198.1kg·hm-2,休闲小区的残留量是562.2kg·hm2,前者比后者降低364.1kg·hm-2.施肥可明显增加土壤中硝态氮残留,并影响其剖面分布,但对铵态氮的影响较小.夏玉米出苗期施用氮肥处理的0～200cm土层的硝态氮残留量是857.3kg·hm-2,而不施氮肥处理仅为165.7kg·hm-2,前者比后者增加4.2倍;与不施肥相比,出苗期施肥不仅增加表层土壤硝态氮含量,且表层硝态氮随降水和灌水淋失到200cm土层;施肥处理收获期60cm以下土层硝态氮含量明显增加,特别是在180～200cm存在硝态氮的累积峰. 相似文献
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太湖地区水稻土的硝态氮穿透曲线及影响因素 总被引：6，自引：0，他引：6
用模拟土柱的方法对太湖地区三种主要水稻土的硝态氮垂直运移穿透曲线和影响因素进行了研究。结果表明:对同一种土壤而言,土层由上往下土层的出流速度减慢,硝态氮的穿透过程推迟。对这三种土壤而言,乌栅土的各土层的平均流量最小,穿透时间最长。在水分饱和和充分淋洗的条件下,硝态氮能完全穿透土柱,硝态氮的垂直运移过程主要受土壤粘粒含量的影响,随着粘粒含量的增加出流速度减小,硝态氮的穿透开始时间推迟,硝态氮的穿透曲线峰值变低、峰面分布变宽,穿透曲线变化平缓。所有的穿透曲线都显得不对称,粘粒含量越高的土壤越有明显的拖尾现象。土壤容重和有机质含量对硝态氮的垂直运移有很大的影响;容重越小、有机质含量越高,出流的流量就越大,穿透开始的时间也就越提前;有机质与穿透总时间有极显著的相关性;有机质含量越高,穿透总时间就越短。 相似文献
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砂田砾石覆盖对土壤大孔隙特征及其土壤水文过程的影响研究进展 总被引：2，自引：0，他引：2
砂田是利用砾石覆盖地表的典型节水范例,砾石覆盖对土壤大孔隙的半径、数量、连通性和密度都有重要影响。大孔隙的研究方法可分为直接观测法和间接描述法,并讨论其适用性和局限性。因为大孔隙及优先流的成因复杂,应将大量的野外实验和室内实验相结合,同时改进观测方法。土壤大孔隙研究的最终目的是调控它,为减少地下水污染、控制养分和水分的流失提供一条新途径。砾石覆盖土壤能增加大孔隙并促进降水入渗,加快壤中流的发生,减少径流和抑制蒸发,改变了土壤水文循环过程,土壤水文生态功能也随之改变。并指出了砾石覆盖下土壤优先流研究中存在的问题和今后应该加强的研究领域。 相似文献
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华北土石山区森林土壤大孔隙对土壤理化性质及根系的响应 总被引：2，自引：1，他引：1
土壤大孔隙是土壤水分、空气、化学物质及污染物优先运移的主要通道,对其形成机制的研究至关重要。以往对大孔隙的量化局限于传统方法,大孔隙三维形态特征的量化分析及其影响因素是目前大孔隙的研究重点。利用CT扫描及图像处理分析技术量化大孔隙三维形态特征参数,同时测定土壤基本理化性质及根长密度,分析土壤大孔隙三维特征对土壤理化性质及根系的响应。结果表明:土壤密度及土壤砂粒含量与大孔隙特征参数不存在相关关系;土壤有机质含量、土壤根长密度与大孔隙体积密度、大孔隙表面积密度、大孔隙数量密度呈现显著正相关关系,与大孔隙平均迂曲度呈现显著负相关关系。林木根系与土壤有机质对土壤大孔隙三维特征产生积极影响,表现为根系及土壤有机质含量越多,则大孔隙含量也越多,并具有更差的弯曲度。在今后对山地森林抚育管理、土壤水分运动机理及地下水污染评估等研究过程中不能忽略根系及土壤有机质差异对土壤大孔隙的重要影响。 相似文献
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大孔隙分布对坡地产汇流及溶质运移的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
以室内土槽为平台,采用人工模拟降雨试验,研究了粉砂壤土中两种不同大孔隙分布情况下,土槽中土壤含水量、坡面流速、地面径流、地下径流及溶质运移的变化。结果表明,相对于面大孔隙度为19%,容积大孔隙度为0.095%的未加密型的土槽,面大孔隙度为57%,容积大孔隙度为0.285%的大孔隙加密型土槽中各层土壤含水量增加幅度、平均坡面流速及地面径流量相对偏小,地下流出现时间较早且径流量较大,地面径流中溴离子、铵根离子浓度、硝酸根离子浓度偏小。在地下水出流前期,大孔隙加密型土槽中的铵根离子浓度和浓度变化幅度都偏小,但溴离子、硝酸根离子浓度则偏大。 相似文献
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大孔隙扭曲度对土壤水分入渗的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
[目的]探究大孔隙扭曲度对土壤水分入渗的影响,为深入了解大孔隙扭曲度影响优先流的物理机制提供理论依据。[方法]采用室内含大孔隙土柱的定水头入渗试验,以长武地区黑垆土为研究对象,分析大孔隙不同扭曲度对土壤湿润锋运移、累积入渗量和水分穿透时间的影响。[结果]大孔隙的形状深刻影响入渗湿润锋的形状,对湿润锋纵向、横向运移具有引导作用;大孔隙扭曲度减小可加速湿润锋运移,增加累计入渗量;水分穿透土柱的时间随扭曲度的增大而增加,穿透时间与扭曲度可用对数关系描述;湿润锋运移深度、累积入渗量与时间均呈明显的乘幂关系,其函数式的参数取决于土体中大孔隙扭曲度。[结论]大孔隙扭曲度对水分入渗影响深刻,是研究大孔隙流的重要因素。 相似文献
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Results of many independent experimental findings related to fingered preferential flow are combined into a concise, conservative engineering methodology for predicting pollutant transport through fingered flow paths. Preferential flow can occur in all textures of soil, with fingering occurring in less structured coarse soils, giving over to macropore flow in finer-textured soil regimes. A simple example comparing groundwater loading of naphthalene using plug flow and fingered flow assumptions illustrates that fingered flow can increase contaminant loading to groundwater aquifers by over two orders of magnitude at sites with coarse vadose zone materials. 相似文献
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土壤中优势流的几个基本问题研究 总被引：4，自引：1，他引：3
优势流是指土壤在整个入流边界上接受补给,但只通过少部分土体的快速运移.优势流是一种普遍存在的现象,而不是一种特例.它受许多因素的控制,如土壤中的大空隙、土壤结构、土壤质地、土壤水分含量、土壤初始水分含量、水和溶质的施加速率及溶质的施加方法等.优势流的产生机理主要有2种:一种是由土壤介质的非均质性所驱动的优势流;另一种是由湿润锋的不稳定性所驱动的优势流.目前,优势流的监测方法主要有取土壤原状土、实验室内的土柱出流试验及染色示踪试验.尽管优势流的模拟非常困难,但人们仍提出了许多模型来描述它.今后优势流研究的重点应放在进行大量的综合性野外试验,以获取足够的数据资料来确切地刻划优势流;发展新的观测技术以便在时间和空间上监测优势流;建立新的模型来模拟优势流,从而进一步解决与土壤和地下水污染有关的环境问题. 相似文献
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紫色土坡耕地土壤大孔隙流的定量评价 总被引：4，自引：0，他引：4
为阐明大孔隙丰富且孔径呈两极分化的紫色土坡耕地土壤大孔隙流的运移规律,通过室内土柱试验获取耕作层0~20 cm、非耕作层20~40 cm原状土柱和填装土柱的穿透曲线,分析饱和条件下土壤大孔隙流发生规律,并采用解析法CXTFIT软件拟合了水分优先运移参数,PFSP指标(大孔隙流引起的穿透曲线延展量与水动力弥散作用及两区作用引起的延展量的比值)定量评价土壤大孔隙流的贡献率。研究结果表明:1)以填装土柱水流为平衡基质流计算,耕作层0~20 cm原状土柱中大孔隙流的导水贡献率为66.2%~68.5%,而Br-累积淋出量占总淋出量的62.3%~66.1%。对于非耕作层20~40 cm,土壤大孔隙流导水贡献率为0.2%~1.7%,而Br-随大孔隙流运移的比例却达14.5%~20.5%。说明耕作层土壤中大孔隙流现象远比在非耕作层土壤中更为显著;2)PFSP值结果表明大孔隙流作用对穿透曲线延展量的贡献率最大,两区交换运移作用次之,水动力弥散作用的最小。即PFSP值越大,大孔隙流对总水流通量的贡献率越大。 相似文献
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Quantification of soil macropores is important to enhance our understanding of preferential pathways for water, air, and chemical movement in soils. However, the soil architecture of different land uses is not well understood in elusive alpine regions. The objective of this study was to quantify the architecture of soil macropores in a Kobresia meadow, farmland, and sand in the Qinghai Lake watershed of northeastern Qinghai-Tibet Plateau, China using X-ray computed tomography. Nine soil cores at 0–50 cm depth were collected at three sites with three replicates. At each site, the three collected cores were scanned using a GE Hi Speed FX/i medical scanner(General Electric, USA). To analyze soil architecture, the number of macropores, macroporosity, and mean macropore equivalent diameter within the 50 cm soil profile were determined from the X-ray computed tomography. Analysis of variance indicated that land use significantly influenced macroporosity, mean macropore equivalent diameter, and number of macropores. The soils of the Kobresia meadow and farmland had greater macroporosity and developed deeper and longer macropores than that of sand. For the Kobresia meadow, macropores were distributed mainly in the 0–10 cm soil layer, while they were distributed in the 0–20 cm soil layer for the farmland. The large number of macropores observed in the soils of the Kobresia meadow and farmland could be attributed to greater root development. The results of this study provided improved quantitative evaluation of a suite of soil macropore features with significant implications for non-equilibrium flow prediction and chemical transport modeling in soils. 相似文献