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定性定量分析不同质地土壤的容重与含水率的关系

时间:2014-06-03 来源:未知 作者:7号编辑 本文字数:2213字


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  在蒸发、降雨、入渗、径流与水分再分布的水文循环过程中,365bet:地表土壤经历由干到湿、再由湿到干的交替变化过程。土壤湿润时可接近饱和含水率,土壤颗粒发生较大的膨胀,封闭孔隙;土壤干燥时,其表面收缩,产生裂缝,改变了土壤的结构,土壤容重也随之发生着变化。土壤含水率和土壤容重是土壤的重要参数,对土壤水分的运动过程有直接影响。掌握其变化规律及其内在联系,对研究土壤水分的迁移转化规律具有重要意义。

  下文通过对汾河灌区3种土壤在一个灌水周期内容重、含水率变化的跟踪测定,对不同质地土壤含水率和土壤容重的变化规律进行研究,试图定性定量分析不同质地土壤的容重与含水率之问的关系,为制定节水灌溉措施、确定地面灌溉合理灌水技术参数、合理和高效利用水资源提供依据。

  1 试验条件

  1.1 试验土样

  本试验用土取白汾河灌区的晓义、云中支和东于,土质分别为砂土、黏土和壤土。

  1.2 试验设施及侧试方法

  本试验对砂土、黏土、壤土3种土壤的含水率和干容重作跟踪测定。土壤水分的测定采用烘干法。土壤容重的测定采用环刀法。试验主要仪器为环刀X50cm3,100cm3)、烘箱和天平。表层土壤采用50cm;环刀取土,2一10cm,10-20cm采用100cm;环刀取土。正式测试前,将土壤翻松整平,并使土壤均匀一致,测取土壤的初始含水率、容重,之后各试验田块按375t/hm2的灌溉定额灌水,待地表无积水、土壤水分在0一20cm土层内分布基本均匀后(灌水2d后)实施第一次监测。此后,根据土壤含水率的变化情况,每隔7一10d同步测定土壤含水率和容重,有降雨时,在降雨后次日加测一次。

  2 试验结果分析

  农田土壤含有团聚体、有机质和土壤孔隙,但本次试验仅取20cm深的大田土壤,而土壤容重与含水量关系十分复杂,实行定量测定目前还有很多困难。但是二者的相互影响关系肯定存在。

  试验从2008年5月24日开始,到7月26日结束,历时2个月。其问,分别对3种土壤的含水率和容重进行了10次测试。由测试结果可知,砂质土壤表层的持水性最差,黏性土具有较好的持水性,壤土介于其中。

  2.1 试验期间

  0-2cm土壤含水率变化,测试前,对三种土壤作了相同的地表处理。在历时两个月的试验期问,地表土壤经历了蒸发、降水、入渗等一系列土壤水分的迁移转化过程。图1为试验期问3种土壤0-2cm土层含水率的变化情况。由图可见,地表土壤含水率有较大的波动;末次测试结果与初始值相比发生了较大的变化;3种质地土壤表层的含水率呈现相同的变化趋势。根据实验气象记录,于6月4日、6月10日、6月17日、7月2日有不同程度的降雨发生,从图1可以看到,降雨次日的土壤CO2 cm层)含水率均有不同程度的增长(因降雨大小不同)。对3种不同土质,整个试验期内土壤表层含水率及其含水率变化幅度均有所不同。晓义砂土试验期问土壤含水率的变化范围为0.0230.194。砂粒含量大,粒问孔隙大,毛管孔隙小,不保水,渗透性强,因此,降雨后,砂土类含水率的变化很小。云中支x土试验期问土壤含水率的变化范围为0.098~ 0.246勃粒含量大,粒问孔隙小,保水,通气透水性差。因此,降雨后其表层含水率变化要大很多。而东于壤土试验期问土壤含水率的变化范围为0.0640.188。当灌水或降雨时,水分很容易从大孔隙中下渗并被团粒内的毛管孔隙吸持保蓄起来。当蒸发时,毛管孔隙被团粒阻隔而中断,降低蒸发损失。因此变化率居中。

  2.2 容重与含水率的关系

  比较土壤含水率和容重的变化曲线不难发现:对于砂质土壤和壤土,当含水率在一定范围内变化时,随着土壤含水率的增加,土壤的干容重增大。x性土壤的干容重亦随含水率的增减而增减,但其变化幅度较小。

  土壤干容重影响着土壤水份的入渗与蒸发,使得相同条件下不同土质处于不同含水率状态,而土壤含水率的不同也影响着土壤的干容重。每次降雨之后,表层土壤容重会增大,经过较长时问的蒸发之后,随着含水率的降低,土壤表层干容重呈减小趋势。

  2.3 试验期间土壤容重变化

  小取决于土壤质地、结构、孔隙度、结持力和腐殖质含量等白然因素,人为活动的干扰也会改变土壤的容重特征。

  图2为试验期问作了相同处理的三种土壤在相同的白然条件下0-2cm土层容重随时问的变化情况。由图可知:砂质土的孔隙粗大,但数量较少,总的孔隙容积较小,容重就较大。黏土的孔隙细小,但数量多,总孔隙容积大,容重则较小。

  由图可见,砂土和壤土土壤表层的容重呈现基本相同的变化趋势,但变化量不同;黏土土壤表层的容重的变化与砂土和壤土有较大区别。壤土表层土壤干容重的变化范围为0.913一1.147/cm;,变化量为0.124勃土表层土壤干容重的变化范围为1.0561.191 }/cm;,变化量为0.148。砂土表层土壤干容重的变化范围为1.008-1.242/cm;,变化量为0.171。

  3 试验结论

  第一,在相同地表处理和灌水相同的条件下,砂土、壤土和勃土土壤在一个灌水周期内0}2〔二土层的土壤含水率具有基本相同的变化趋势,但变化量存在明显区别。砂土的含水率受外界条件的影响,其含水率有较大的波动,壤土次之,黏土的变幅最小。

  第二,在白然条件下,表层土壤容重会在一定范围内发生变化,不同质地的土壤,表层土壤容重的变化情况不同,三种土壤的表层干容重均含水率的增减而增减。

  第三,同一种质地的土壤,当土壤含水率不同时,具有不同的土壤容重,表明土壤含水率的变化对土壤的结构有一定的影响。

  4 结语

  正确理解并充分考虑土壤含水率和容重以及二者之问相互影响的关系,对于农田基本建设与灌溉排水等工作有着重要的意义。本文仅就白然条件下土壤表层的含水率及容重作了初步探讨,农作物生长期内的土壤含水率与容重关系有待进一步研究。

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