留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

压砂条件下灰钙土地区农田土壤水分垂直入渗特征研究

郑飞龙 王西娜 葛敏 李存云 谭军利

郑飞龙, 王西娜, 葛 敏, 李存云, 谭军利. 压砂条件下灰钙土地区农田土壤水分垂直入渗特征研究[J]. 土壤通报, 2021, 52(2): 314 − 321 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020021701
引用本文: 郑飞龙, 王西娜, 葛 敏, 李存云, 谭军利. 压砂条件下灰钙土地区农田土壤水分垂直入渗特征研究[J]. 土壤通报, 2021, 52(2): 314 − 321 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020021701
ZHENG Fei-long, WANG Xi-na, GE Min, LI Cun-yun, TAN Jun-li. Characteristics of Vertical Water Infiltration in a Sierozem Soil under Gravel-Sand Mulching Condition[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2021, 52(2): 314 − 321 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020021701
Citation: ZHENG Fei-long, WANG Xi-na, GE Min, LI Cun-yun, TAN Jun-li. Characteristics of Vertical Water Infiltration in a Sierozem Soil under Gravel-Sand Mulching Condition[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2021, 52(2): 314 − 321 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020021701

压砂条件下灰钙土地区农田土壤水分垂直入渗特征研究

doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020021701
基金项目: 宁夏自然科学基金项目(2020AAC03090)、国家自然科学基金资助项目(51309135,31860590)、宁夏高等学校一流学科建设(水利工程)资助项目(NXYLXK2017A03)资助
详细信息
    作者简介:

    郑飞龙(1995−),男,陕西咸阳人,硕士研究生,主要从事水文水资源与生态环境研究。E-mail: 3141224012@qq.com

    通讯作者:

    E-mail: tanjl@nxu.edu.cn

  • 中图分类号: S152.7

Characteristics of Vertical Water Infiltration in a Sierozem Soil under Gravel-Sand Mulching Condition

  • 摘要: 为探讨压砂条件下灰钙土水分垂直入渗特征,采用土柱模拟法,分别研究了压砂厚度、砂石粒径、土壤初始含水率及灌水量,对压砂条件下水分累计入渗量和土壤湿润锋的影响。结果表明:压砂条件下,土壤水分累计入渗量与入渗时间可以用正相关幂函数拟合。累计入渗量随着压砂厚度的增加呈增加趋势,入渗速率增加值的临界点是压砂厚度为15 cm;当砂石粒径为4.75 ~ 20 mm,明显促进水分垂直入渗过程,而砂石粒径20 ~ 40 mm及2 ~ 4.75 mm的处理,水分入渗速率变慢;土壤初始含水率增加,明显促进土壤水分垂直入渗;而灌水量从59 mm增加至177 mm时,有效促进水分入渗和湿润锋运移过程,但继续增加灌水量入渗过程则无显著性变化。
  • 图  1  不同压砂厚度条件下水分入渗过程

    Figure  1.  Water infiltration process with different gravel-sand thicknesses

    图  2  不同压砂厚度条件下土壤湿润锋随时间关系

    Figure  2.  Relationship between wetting front and time with different gravel-sand thicknesses

    图  3  不同砂石粒径条件下水分入渗过程

    Figure  3.  Water infiltration process with different sand and gravel sizes

    图  4  不同砂石粒径条件下湿润锋随时间关系

    Figure  4.  Relationship between wetting front and time with different particle sizes

    图  5  不同初始含水率条件下水分入渗过程

    Figure  5.  Water infiltration process with different initial soil moisture contents

    图  6  不同土壤初始含水率条件下湿润锋随时间关系

    Figure  6.  Relationship between wetting front and infiltration time with different initial soil moisture contents

    图  7  不同灌水量条件下水分入渗过程

    Figure  7.  Water infiltration process with different irrigation amounts

    图  8  不同灌水量条件下湿润锋随时间关系

    Figure  8.  Relationship between wetting front and time under different irrigation amounts

    表  1  试验设计

    Table  1.   Experimental design

    影响因素
    Influencing factors
    水平
    Level
    备注
    Note
    压砂厚度(cm) 5,10,15,20       砂石粒径为4.75 ~ 20 mm        
    砂石粒径(mm) 2 ~ 4.75,4.75 ~ 20,20 ~ 40 压砂厚度为15 cm           
    土壤初始含水率(%) 3,5,11.3,16.8      砂石粒径为4.75 ~ 20 mm,压砂厚度15 cm
    灌水量(mm) 59,118,177,236    
    下载: 导出CSV

    表  2  累积入渗量与入渗时间拟合关系

    Table  2.   Relationship between cumulative infiltration volume and time with different gravel-sand thickness

    压砂厚度(cm)
    Gravel-sand thickness
    I(t) = A + atbi(t) = atbR2
    5 I(t) = 5.7318 + 0.9289t0.5359 i(t) = 0.4978t−0.4641 0.9996
    10 I(t) = 9.7851 + 1.2133t0.4736 i(t) = 0.5746t−0.5264 0.9988
    15 I(t) = 15.4673 + 0.7981t0.5423 i(t) = 0.4328t−0.4577 0.9989
    20 I(t) = 20.4208 + 1.2055t0.4708 i(t) = 0.5675t−0.5292 0.9989
    下载: 导出CSV

    表  3  累积入渗量与入渗时间拟合关系

    Table  3.   Relationship between cumulative infiltration volume and time with different particle sizes

    砂石粒径(mm)
    Particle size of sand gravel
    I(t) = A + atbi(t) = atbR2
    2 ~ 4.75 I(t) = 14.7400 + 1.1574t0.4838 i(t) = 0.5599t−0.5162 0.9965
    4.75 ~ 20 I(t) = 15.4581 + 0.9540t0.5285 i(t) = 0.5042t−0.4715 0.9976
    20 ~ 40 I(t) = 14.7743 + 0.9776t0.5176 i(t) = 0.5060t−0.4824 0.9991
    下载: 导出CSV

    表  4  累积入渗量与入渗时间拟合关系

    Table  4.   Relationship between cumulative infiltration volume and time with different initial soil moisture contents

    土壤初始含水率(%)
    Initial soil moisture content
    I(t) = A + atbi(t) = atbR2
    3 I(t) = 15.4581 + 0.9540t0.5285 i(t) = 0.5042t−4715 0.9976
    5 I(t) = 14.6917 + 0.9569t0.5337 i(t) = 0.5107t−4663 0.9997
    11.3 I(t) = 13.8312 + 1.4598t0.5570 i(t) = 0.8131t−4430 0.9991
    16.8 I(t) = 14.4021 + 1.9421t0.5319 i(t) = 1.0330t−4681 0.9981
    下载: 导出CSV

    表  5  累积入渗量与入渗时间拟合关系

    Table  5.   Relationship between cumulative infiltration volume and time under different irrigation amounts

    灌水量(mm)
    Irrigation amount
    I(t) = A + atbi(t) = atbR2
    59 I(t) = 8.2975 + 8.0941t0.1742 i(t) = 1.4099t−0.8258 0.9637
    118 I(t) = 13.2009 + 2.0741t0.3956 i(t) = 0.8205t−0.6044 0.9916
    177 I(t) = 14.8784 + 1.5599t0.4555 i(t) = 0.7105t−0.5445 0.9981
    236 I(t) = 14.0358 + 1.3978t0.4735 i(t) = 0.6619t−0.5265 0.9919
    下载: 导出CSV
  • [1] 莫治新, 杜海燕, 刘彩婷, 等. 原位模拟氮沉降对盐渍化土壤氮素矿化的影响[J]. 北方园艺, 2016, (23): 167 − 170.
    [2] 杜延珍. 砂田在干旱地区的水土保持作用[J]. 中国水土保持, 1993, (4): 36 − 39.
    [3] 杨来胜, 席正英, 李 玲, 等. 砂田的发展及其应用研究(综述)[J]. 甘肃农业, 2005, (7): 72 − 73. doi: 10.3969/j.issn.1673-9019.2005.07.069
    [4] 王占军, 蒋 齐, 何建龙, 等. 宁夏环香山地区压砂地土壤肥力特征分析[J]. 水土保持学报, 2010, 24(2): 201 − 204.
    [5] Xie Z, Wang Y, Cheng G, et al. Particle-size effects on soil temperature, evaporation, water use efficiency and watermelon yield in fields mulched with gravel and sand in semi-arid Loess Plateau of northwest China[J]. Agricultural Water Management, 2010, 97(6): 917 − 923. doi: 10.1016/j.agwat.2010.01.023
    [6] Xie Z, Wang Y, Jiang W, et al. Evaporation and evapotranspiration in a watermelon field mulched with gravel of different sizes in northwest China[J]. Agricultural Water Management, 2006, 81(1-2): 173 − 184. doi: 10.1016/j.agwat.2005.04.004
    [7] Tejedor M, Jimenez C, Diaz F. Volcanic materials as mulches for water conservation[J]. Geoderma, 2003, 117(3): 283 − 295.
    [8] Li X Y, Shi P J, Liu L Y, et al. Influence of pebble size and cover on rainfall interception by gravel mulch[J]. Journal of Hydrology, 2005, 312: 70 − 78. doi: 10.1016/j.jhydrol.2005.02.010
    [9] Rasiah V, Imai M, Yamamoto T, et al. Evaporation losses from dune sand: influence of column and gravel mulch size[J]. Journal of Arid Land Studies, 2001, 11: 177 − 186.
    [10] 陈士辉, 谢忠奎, 王亚军, 等. 砂田西瓜不同粒径砂砾石覆盖的水分效应研究[J]. 中国沙漠, 2005, 25(3): 433 − 436. doi: 10.3321/j.issn:1000-694X.2005.03.023
    [11] 关红杰, 冯 浩, 吴普特. 土壤砂砾覆盖对入渗和蒸发影响研究进展[J]. 中国农学通报, 2008, 24(12): 289 − 293.
    [12] Li X Y. Gravel-sand mulch for soil and water conservation in the of northwest China[J]. Catena, 2003, 52(2): 105 − 127. doi: 10.1016/S0341-8162(02)00181-9
    [13] 魏 童, 谭军利, 葛 敏, 等. 压砂条件下水分一维垂直入渗试验研究[J]. 排灌机械工程学报, 2018, 36(8): 668 − 672.
    [14] 王小燕, 李朝霞, 蔡崇法. 砾石覆盖紫色土坡耕地水文过程[J]. 水科学进展, 2012, 23(1): 38 − 45.
    [15] 王志强, 刘声锋, 郭守金, 等. 宁夏中部干旱地区压砂瓜产业现状和发展对策研究[J]. 宁夏农林科技, 2012, 53(6): 76 − 78. doi: 10.3969/j.issn.1002-204X.2012.06.035
    [16] 马小福. 微咸水补灌对宁夏中部干旱带压砂地土壤水盐分布及西瓜产量的影响[D]. 银川: 宁夏大学, 2015.
    [17] 谭军利, 王玉龙, 赵小勇, 等. 宁夏环香山地区降水特性分析[J]. 宁夏工程技术, 2013, 12(2): 128 − 130. doi: 10.3969/j.issn.1671-7244.2013.02.009
    [18] 谭军利, 田军仓, 李应海, 等. 不同生物有机肥施肥方法对压砂西瓜生长及产量的影响[J]. 干旱地区农业研究, 2011, 29(6): 135 − 138.
    [19] 曲潇琳, 龙怀玉, 谢 平, 等. 宁夏中部地区典型灰钙土的发育特性及系统分类研究[J]. 土壤学报, 2018, 55(1): 75 − 87. doi: 10.11766/trxb201706120097
    [20] 赵文举, 李晓萍, 范严伟, 等. 西北旱区压砂地土壤水分入渗规律研究[J]. 土壤通报, 2016, 47(1): 150 − 155.
    [21] 宋日权, 褚贵新, 张瑞喜, 等. 覆砂对土壤入渗、蒸发和盐分迁移的影响[J]. 土壤学报, 2012, 49(2): 282 − 288.
    [22] 宋日权, 褚贵新, 张瑞喜. 绿洲农田表层掺砂、覆砂对土壤水分入渗的影响[J]. 石河子大学学报(自然科学版), 2010, 28(3): 360 − 365.
    [23] 谭军利, 王西娜, 田军仓, 等. 压砂地砂层持水特性研究[J]. 土壤通报, 2017, 48(2): 319 − 325.
    [24] Wilcox B P, Wood M K, Tromble J M. Factors influencing infiltrability of semiarid mountain slopes[J]. Journal of Range Management, 1988, 41(3): 197 − 206. doi: 10.2307/3899167
    [25] 赵文举, 徐 裕, 郁 文, 等. 不同压砂厚度和粒径对土壤水盐运移的影响[J]. 兰州理工大学学报, 2016, 42(4): 65 − 69. doi: 10.3969/j.issn.1673-5196.2016.04.014
    [26] 关红杰. 砂石覆盖对土壤入渗及蒸发的影响[D]. 咸阳: 中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心), 2009.
    [27] 党宏宇, 陈洪松, 邵明安. 喀斯特地区不同层次土石混合介质对土壤水分入渗过程的影响[J]. 农业工程学报, 2012, 28(8): 38 − 43. doi: 10.3969/j.issn.1002-6819.2012.08.006
    [28] 贾志军, 王贵平, 李俊义, 等. 土壤含水率对坡耕地产流入渗影响的研究[J]. 中国水土保持, 1987, (9): 27 − 29.
    [29] 赵西宁, 吴发启. 土壤水分入渗的研究进展和评述[J]. 西北林学院学报, 2004, (1): 42 − 45. doi: 10.3969/j.issn.1001-7461.2004.01.011
  • 加载中
图(8) / 表(5)
计量
  • 文章访问数:  31
  • HTML全文浏览量:  17
  • PDF下载量:  13
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2020-02-17
  • 修回日期:  2020-12-08
  • 刊出日期:  2021-04-08

目录

    /

    返回文章
    返回