首页> 中文学位 >稻田-田埂过渡区土壤大孔隙分布与水氮渗漏特征
【6h】

稻田-田埂过渡区土壤大孔隙分布与水氮渗漏特征

代理获取

目录

声明

摘要

1 绪论

1.1 研究背景、目的与意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究目的与意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 土壤大孔隙及大孔隙流

1.2.2 稻田水分渗漏特征

1.2.3 田埂对稻田水分渗漏影响

1.2.4 稻田—田埂土壤氮素运移研究

2 研究区概况、研究内容与方法

2.1 研究区概况

2.2 研究内容

2.3.1 土壤理化性质及水力学参数测定

2.3.2 CT法测土壤大孔隙

2.3.3 染色示踪法

2.3.4 离子穿透法

2.4 技术路钱

2.5 数据处理与作图

3 过渡区土壤基本理化性质与水力学参数

3.1 前言

3.2 结果

3.2.1 过渡区不同位点土壤理化性质

3.2.2 过渡区不同位点土壤饱和导水率

3.2.3 过渡区不同位点土壤水分特征曲线

3.2.4 过渡区土壤>0.03 mm孔隙含量

3.3 讨论

3.3.1 耕作活动对过渡区土壤水分运动和保持的影响

3.3.2 大孔隙对水分运动和保持的影响

3.3.3 稻田一田埂过渡区水分快速流失路径

3.4 小结

4 过渡区土壤大孔隙分布特征

4.1 前言

4.2.1 过渡区土壤大孔隙度与孔隙数特征

4.2.2 过渡区土壤大孔隙周长与成圆率

4.2.3 过渡区土壤大孔隙频率分布特征

4.2.4 过渡区土壤大孔隙2D/3D重建

4.3 讨论

4.3.1 土壤理化性质对大孔隙分布影响

4.3.2 人为活动对大孔隙分布的影响

4.3.3 动、植物活动对大孔隙分布影响

4.3.4 农田裂隙对大孔隙分布影响

4.4 小结

5 过渡区土壤优先流特征

5.1 前言

5.2 结果

5.2.1 过渡区染色面积比与染色路径数

5.2.2 过渡区染色路径数目与染色路径宽度

5.2.3 过渡区不同位点水流类型与优先流渗漏特征

5.3 讨论

5.3.1 耕作与生物活动对田埂过渡区水分入渗和染色分布比的影响

5.3.2 耕作与生物活动对田埂过渡区水流路径及优先流类型的影响

5.3.3 不同类型田埂过渡区水分流失途径与渗漏特征

4.4 小结

6 过渡区土壤水氮渗漏特征

6.1 引言

6.2 结果

6.2.1 过渡区土壤水分渗漏特征

6.2.2 过渡区离子穿透浓度与地下水位变化特征

6.2.3 过渡区侧向流特征及水氮渗漏估算

6.3 讨论

6.3.1 土壤性质对过渡区水氮渗漏的影响

6.3.2 大孔隙分布对过渡区水氮渗漏的影响

6.3.3 水氮渗漏对环境影响及相关措施的讨论

6.4 小结

7 结论与展望

7.1 主要结论

7.2 不足与展望

参考文献

附录

作者简历

致谢

展开▼

摘要

稻田水氮的渗漏对地下水及农业水环境造成严重影响。为揭示田埂及稻田土壤区域土壤性质差异,对比不同位点(田内和田埂)大孔隙分布与优先流特征,探究田埂区域对稻田水氮渗漏的影响,本文采用土壤理化性质分析、亮蓝染色示踪、CT土柱扫描及田埂原位离子侧渗等方法,对江汉平原典型稻田—田埂过渡区进行实验研究,研究结果表明:
  (1)稻田—田埂过渡区不同位点土壤性质差异较大。其中,田内犁底层容重最高(1.51 g/cm3),田间田埂该层次容重其次,田沟田埂和灌溉沟较低;各位点粉粒和粘粒含量较大,砂粒含量较少;有机质含量表现为表层土壤较高,而中、下层土壤较低,且田埂中、下层土壤有机质含量高于田内。
  不同位点的土壤饱和导水率(Ks)均随土壤深度的增加而减小,上层(-20~35cm)高于中、下层(35~65 cm),剖面导水性能表现为田埂>灌溉沟>田内,田埂平均Ks分别是灌溉沟和田内的1.6和16.0倍;同一吸力值下不同位点土壤含水量差异较大,田内含水量最高,灌溉沟其次,田埂最低,在持水性能上表现为田内>灌溉沟>田埂;
  各位点当量直径>0.03 mm孔隙含量表现随土壤深度的增加,先降低后上升趋势,其中耕作层(表土层)最高,底土层其次,犁底层(心土层)最低。而各位点>0.03 mm孔隙含量表现为田沟田埂>灌溉沟>田内>田间田埂。
  (2) CT扫描大孔隙数据显示,过渡区不同位点土壤大孔隙分异明显。其中,表层土壤所占比率最高,而中、下层土壤大孔隙所占比较小。各位点孔隙度表现为灌溉沟>田内>田间田埂>田沟田埂。而中、下层土壤孔隙度表现为田间田埂>田沟田埂>灌溉沟>田内。过渡区各位点孔隙数差异较大,整体上灌溉沟大孔隙数最多,田沟田埂和田间田埂其次,田内最少。
  过渡区各位点大孔隙周长体现为随土壤深度的增加而波动降低。表层土壤孔隙周长较大,平均为8.88 mm,而中、下层较低。各位点孔隙周长差异较大,其中田内位点表层土壤孔隙周长最低,且随着深度的增加,其孔隙周长波动幅度逐渐增大。且整体上,除田内孔隙周长变异系数波动幅度较大外,其他各位点变异系数都随土壤深度的增加而波动上升。而成圆率变化趋势与孔隙周长相反,土壤深度越大,各位点大孔隙成圆率越高。
  过渡区各位点土壤大孔隙直径分布表现为0.6~2 mm直径当量孔隙所占比例较大,而2 mm以上直径孔隙所占比例较低;整个过渡区,表层土壤大孔隙所占比例较高,占整体的70%以上,且各位点各直径大孔隙频率主要分布于0~10 cm土层,10 cm以下土层孔隙频率较低。
  (3)稻田—田埂过渡区原位染色示踪试验结果显示,过渡区土壤染色面积比(SAR)随深度的增加呈波动下降,其中0~20 cm土层SAR较高,占剖面总SAR的53.85%~88.55%。不同位点土壤SAR差异明显,0~20 cm土层平均SAR表现为田内>过渡带>田埂,20 cm以下各位点SAR均较低,但田埂SAR平均为田内的3.15倍。过渡区各位点水平剖面染色结果与垂直染色结果能较好对应,表层土壤染色面积较大,而随着深度增加,染色区域较少且多呈现为点状。
  各位点染色路径数(SPN)与SAR显著相关,田埂中、下层土壤SPN均高于田内。染色路径宽度(SPW)结果显示,0~20 cm田内以10~80 mm和>80 mm SPW为主,过渡带和田埂>80 mm比例较少,以<10 mm和10~80 mm SPW为主。各位点SPW的差异反映在水流类型上,田内为非均质指流—高相互作用大孔隙流,过渡区和田埂以混合作用大孔隙流—高相互作用大孔隙流为主。水平染色剖面转换成水分渗漏路径结果显示,田内水分通过过渡带和田埂的垂直和侧向渗漏较强,且田沟田埂侧向流较田间田埂明显。
  (4)田沟田埂原位离子侧渗试验结果显示,随着入渗时间的增加,过渡区累积入渗量逐渐增加,在72h试验中,入渗总量均能达到100 cm。受土壤容重、粘粒含量和有机质等理化性质的影响,入渗速率随入渗时间的增加而波动上升,最终稳定入渗速率都在为40 cm/d。
  整个过渡区离子出流浓度表现为随着入渗时间的增加,出流浓度逐渐上升。其中田埂10~20 cm和30~40 cm土层出流量较多,且出流相对浓度较大。40~60 cm土层入渗出流较少,相对浓度在0.60~0.80之间。田埂位点不同深度土壤入渗速率表现为先急剧增高后逐渐降低。在样点 A的10~20 cm和样点B的30~40 cm土层,土壤入渗速率最高,波动最明显。其他土层侧渗出流速率较低,均在0.005~0.02 cm/d之间波动。
  稻田水分通过田埂区域流失的类型可分为“快速响应性”、“滞后响应性”和“缓慢上升型”等。受田埂位点大孔隙等因素影响,田内水氮会通过田埂会以优先流的形式快速流失。而且,在田块面积一定条件下,田沟田埂长度比越小,其水分入渗相对速率越小。
  本文通过分析各位点土壤理化性质与水力学参数,结合CT土柱扫描和染色示踪等方法,定量分析各位点大孔隙含量及水流特征差异,并通过田沟田埂区域离子侧渗试验,定量探究稻田水分通过田埂区域渗漏特征,揭示田埂对稻田水氮渗漏的影响。综合研究表明,田埂是稻田水分快速流失的主要区域,田内水分通过田埂的垂直和侧向渗漏较强,该过程加剧了稻田水肥流失和水环境污染风险。本研究可为稻田水分保持和制定合理灌溉节水措施提供依据。

著录项

相似文献

  • 中文文献
  • 外文文献
  • 专利
代理获取

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号