土壤表面电场对黄土母质发育土壤水分入渗特性的影响及模拟

论文摘要

水资源短缺是黄土高原地区农业生产和生态环境建设主要的限制因子。土壤水分入渗过程不仅决定着土壤对雨水和灌溉水等有限水源的利用程度,而且也深刻影响着地表径流和土壤侵蚀强度。土壤表面电场对团聚体稳定性具有重要影响,团聚体破碎后土壤孔隙将发生重要变化,并影响水分入渗过程。然而,目前关于土壤电场作用对黄土母质发育土壤水分入渗过程的影响尚不清楚,同时考虑表面电场作用后经典土壤水分入渗模型的适用性还有待进一步验证。因此,本研究采用室内一维定水头土柱模拟试验,通过定量调控土壤表面电场,研究了不同土壤电场强度对水分入渗速率、湿润锋运移、累积入渗量的影响,并采用Kostiakov模型和Philip模型对土壤水分入渗过程进行拟合。结果表明:(1)湿润锋运移速度、入渗速率和累积入渗量均随入渗电解质浓度的减小、表面电位(绝对值)和电场的增大而降低,这表明土壤表面电场对土壤水分入渗具有重要的、不可忽略的影响。(2)当电解质浓度<0.01 mol·L赵世伟,塿土和褐土的电位绝对值大于233 mV和223 mV时,土壤水分入渗特性参数随时间的变化曲线较为接近,表明233 mV和223 mV分别是影响两种土壤水分入渗过程的临界电位值。(3)Kostiakov模型和Philip模型对于塿土和褐土入渗过程的模拟均有较好的适用性,但通过进一步分析其拟合统计特征值(决定系数R~2、残差平方和、均方根误差RMSE值),发现Kostiakov模型的拟合结果更优。该研究结果可为黄土高原土壤水分入渗的内部调控新技术提供理论参考。

论文目录

• 1 材料与方法
•   1.1 供试材料
•   1.2 样品制备
•   1.3 试验装置与方法
•   1.4 数据计算与分析
• 2 结果与讨论
•   2.1 表面电化学性质
•   2.2 土壤电场对黄土水分入渗特性的影响
•     2.2.1 湿润锋运移位置的变化
•     2.2.2 累积入渗量的变化
•     2.2.3 入渗速率的变化
•   2.3 黄土水分入渗过程的模拟
•   2.4 土壤电场对水分入渗特性的影响
• 3 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 杨志花,胡斐南,刘婧芳,许晨阳,马任甜,王子龙,赵世伟

关键词: 土壤表面电场,湿润锋,入渗速率,累积入渗量,入渗模型

来源: 土壤学报 2019年06期

年度: 2019

分类: 农业科技

专业: 农业基础科学,农艺学

单位: 中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,中国科学院大学,西北农林科技大学资源环境学院

基金: 国家自然科学基金项目(41601236,41701261),中国科学院西部之光项目(XAB2016B07)资助~~

分类号: S152.7

页码: 1359-1369

总页数: 11

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