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土壤大孔隙流研究进展

应用生态学报 2007年第4期18卷 888-894页

作者：李伟莉金昌杰王安志裴铁璠关德新中国科学院沈阳应用生态研究所

介绍了大孔隙及大孔隙流的定义、多种表现形式及其重要特征、产生机理和室内外实验研究概况,以及染色示踪、切片、穿透曲线、张力入渗仪、X射线CT扫描摄像和雷达探测等方法的研究进展,揭示这些实验方法的优点与存在的问题.并指出由于影... 详细信息

介绍了大孔隙及大孔隙流的定义、多种表现形式及其重要特征、产生机理和室内外实验研究概况,以及染色示踪、切片、穿透曲线、张力入渗仪、X射线CT扫描摄像和雷达探测等方法的研究进展,揭示这些实验方法的优点与存在的问题.并指出由于影响大孔隙及大孔隙流的因素较复杂,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,提高模拟手段,不断完善大孔隙流理论,使大孔隙流研究迈上一个新台阶.

关键词：土壤水土壤大孔隙大孔隙流研究方法

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土壤大孔隙发育特征对水和溶质输移的影响

土壤 2015年第5期47卷 1007-1013页

作者：盛丰张利勇王康长沙理工大学水利学院长沙410114 水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室长沙410114 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072

在原状土条件下采用单离子示踪和多离子示踪技术各开展了两个入渗试验,通过对比分析试验观测结果研究了各试验区域土壤中大孔隙的存在状况、发育特征及其对入渗示踪剂溶液输移的影响。研究结果表明,试验1(单离子示踪)所在区域土壤中存... 详细信息

在原状土条件下采用单离子示踪和多离子示踪技术各开展了两个入渗试验,通过对比分析试验观测结果研究了各试验区域土壤中大孔隙的存在状况、发育特征及其对入渗示踪剂溶液输移的影响。研究结果表明,试验1(单离子示踪)所在区域土壤中存在贯穿型土壤大孔隙(大孔隙贯穿整个入渗深度范围土层),试验3(多离子示踪)所在区域土壤中存在非贯穿型土壤大孔隙(大孔隙仅发生在上层部分土壤中),而试验2(单离子示踪)和试验4(多离子示踪)所在区域土壤中不存在土壤大孔隙。示踪剂溶液在含有贯穿型土壤大孔隙的试验1中运移速度更快、入渗深度更大、输移到深层土壤时的浓度更高;贯穿型土壤大孔隙对不同阶段注入的示踪剂溶液的输移能力无显著差异。与贯穿型土壤大孔隙不同,试验3中出现的非贯穿型土壤大孔隙对中间阶段(第二阶段)注入的示踪剂溶液的输移能力最大,而对第一、三阶段注入的示踪剂溶液的输移能力相对较小。

关键词：优先流土壤大孔隙大孔隙流指流单离子示踪试验多离子示踪试验

土壤大孔隙形态对喀斯特区水土漏失过程的影响

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水土保持学报 2020年第6期34卷 70-76页

作者：周春衡陈洪松付智勇任惠敏兰秀中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室长沙410125 中国科学院环江喀斯特生态系统观测研究站广西环江547100 中国科学院大学北京100049 广西大学农学院南宁530005

在岩溶作用下,喀斯特土壤-表层岩溶带耦合发育,上覆土壤中大孔隙与下伏表层岩溶带中裂隙、管道存在密切的水力联系,然而土壤大孔隙影响土壤-表层岩溶带系统中水土漏失的过程机理尚不清楚。通过人工模拟降雨试验,采用试验微区模拟不同土... 详细信息

在岩溶作用下,喀斯特土壤-表层岩溶带耦合发育,上覆土壤中大孔隙与下伏表层岩溶带中裂隙、管道存在密切的水力联系,然而土壤大孔隙影响土壤-表层岩溶带系统中水土漏失的过程机理尚不清楚。通过人工模拟降雨试验,采用试验微区模拟不同土壤大孔隙形态(出露型、浅埋型、深埋型),并以全土微区为对照,探讨了土壤大孔隙对喀斯特地区水土漏失过程的影响。结果表明:与全土微区相比,土壤大孔隙的存在明显加速了水分的垂直渗漏,其对水分渗漏量的影响表现在峰值不同(出露型>浅埋型>深埋型>全土)。土壤大孔隙也给土壤漏失带来风险性,不同形态土壤大孔隙间土壤漏失存在显著差异,表现为出露型>浅埋型>深埋型>全土。本研究中土壤漏失量总体较少(土壤强烈漏失现象只在极端状况下发生(雨强为120 mm/h的出露型土壤大孔隙微区)。漏失泥沙主要以粒径5 mm的大颗粒仅出现在出露型土壤大孔隙微区。土壤漏失因子(土壤漏失量、漏失土壤细颗粒含量)与水分渗漏因子(水分垂直渗漏出流时间、水分渗漏量)存在显著相关关系,说明土壤漏失主要受到水文过程的驱动。土壤大孔隙形态和降雨强度控制了水分渗漏过程,进而影响到土壤漏失过程。研究结果可为该区石漠化治理和地下水污染防控提供科技支撑。

关键词：土壤大孔隙模拟降雨土壤漏失泥沙粒径喀斯特生态系统

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土壤大孔隙及其研究方法

应用生态学报 2001年第3期12卷 465-468页

作者：刘伟区自清应佩峰中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程开放研究实验室沈阳110016

阐述了土壤大孔隙的定义、孔径划分类型及其成因 ,比较了各种研究方法的适用性和局限性 .土壤大孔隙是可以提供优先水流路径的孔隙 ,其孔径大小为 >0 .0 3mm .大孔隙形状具有多样性 ,既有形状不规则的裂隙和裂缝 ,也有近似圆柱状的管道 ... 详细信息

阐述了土壤大孔隙的定义、孔径划分类型及其成因 ,比较了各种研究方法的适用性和局限性 .土壤大孔隙是可以提供优先水流路径的孔隙 ,其孔径大小为 >0 .0 3mm .大孔隙形状具有多样性 ,既有形状不规则的裂隙和裂缝 ,也有近似圆柱状的管道 .土壤动物对土壤的挖掘作用 ,植物根系在土壤中的穿插作用 ,冻融和干湿交替过程及化学过程是产生大孔隙的主要原因 .大孔隙的研究方法可分为直接观测法和间接描述法 ,并各有其适用性和局限性 .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 .

关键词：土壤大孔隙定义类型成因研究方法

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露天煤矿排土场不同复垦植被土壤大孔隙特征

煤炭学报 2018年第2期43卷 529-539页

作者：吕刚傅昕阳李叶鑫王婷宋子岭辽宁工程技术大学环境科学与工程学院辽宁阜新12300 沈阳农业大学土地与环境学院辽宁沈阳110866 辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000

排土场复垦植被土壤存在直径可达数厘米的大孔隙或管状通道和植物根系,是形成土壤大孔隙及土壤优先流的主要原因。根据水分穿透曲线法和Poiseulle方程,系统地研究排土场不同复垦植被类型下(刺槐林地、榆树林地、混交林地、灌木林地、农... 详细信息

排土场复垦植被土壤存在直径可达数厘米的大孔隙或管状通道和植物根系,是形成土壤大孔隙及土壤优先流的主要原因。根据水分穿透曲线法和Poiseulle方程,系统地研究排土场不同复垦植被类型下(刺槐林地、榆树林地、混交林地、灌木林地、农地和荒草地)土壤大孔隙的半径范围、个数及分布情况。结果表明:不同样地土壤水分穿透曲线存在差异,6个样地0~5 cm土层稳定出流速率在0.019 3~0.031 5 mm/s,表现为乔木大于灌木大于草本;土壤水分穿透曲线呈现先快速增大后稳定的趋势,不同时期(活跃期、波动期、稳定期)具有不同的变化特征,砾石和植被根系是造成土壤穿透曲线波动的主要原因;土壤稳定出流速率随土层深度的增加而减小,0~5 cm土层的稳定出流速率最大(0.019 3~0.031 5 mm/s),50~60 cm土层最小(0.002 8~0.0 035 mm/s);排土场不同复垦植被土壤大孔隙半径介于0.03~4.71 mm,土壤大孔隙率为0.03%~16.58%,决定稳定出流速率65%的变异和饱和导水率42%的变异。

关键词：排土场土壤大孔隙水分穿透曲线复垦植被 Poiseulle方程露天煤矿

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土壤大孔隙饱和导水率的数值模拟及实验研究

土壤通报 2012年第1期43卷 15-19页

作者：尚熳廷冯杰丁荣浩王小军南京水利科学研究院江苏南京210029 水利部应对气候变化研究中心江苏南京210029 中国水利水电科学研究院水资源所北京100044 山东省临沂市水利勘测设计院山东临沂276001

原状土壤饱和导水率的确定将直接影响水及溶质在原状土壤中运动的模拟,进而影响到水文模型及溶质运移模型的模拟精度。为此,将原状土壤分为基质域和大孔隙域,以南京市栖霞区的土壤为例,通过CT扫描结合经验公式法、室内原状土柱实验法分... 详细信息

原状土壤饱和导水率的确定将直接影响水及溶质在原状土壤中运动的模拟,进而影响到水文模型及溶质运移模型的模拟精度。为此,将原状土壤分为基质域和大孔隙域,以南京市栖霞区的土壤为例,通过CT扫描结合经验公式法、室内原状土柱实验法分别得到了原状土壤大孔隙的饱和导水率,并对其结果进行了详细的对比分析。结果表明:两种测定大孔隙饱和导水率的方法得到结果的相对偏差在10%以内。

关键词：土壤饱和导水率数值模拟土壤基质土壤大孔隙 CT扫描土柱实验

长白山主要类型森林土壤大孔隙数量与垂直分布规律

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应用生态学报 2007年第10期18卷 2179-2184页

作者：李伟莉金昌杰王安志裴铁璠关德新中国科学院沈阳应用生态研究所

利用张力入渗仪测量和计算了长白山自然保护区中4种主要类型土壤(暗棕色森林土、棕色针叶林土、山地生草森林土和山地苔原土)中半径范围分别在≥0.5mm、0.25～0.5mm和0.1～0.25mm的大孔隙数量与分布,并探讨了大孔隙的存在对土壤饱和渗... 详细信息

利用张力入渗仪测量和计算了长白山自然保护区中4种主要类型土壤(暗棕色森林土、棕色针叶林土、山地生草森林土和山地苔原土)中半径范围分别在≥0.5mm、0.25～0.5mm和0.1～0.25mm的大孔隙数量与分布,并探讨了大孔隙的存在对土壤饱和渗水量的影响.结果表明:暗棕色森林土中大孔隙数量随土壤深度的增加而减少,自地表向下至40cm以内土层的变化较快,在40cm以下土层内的变化较慢;棕色针叶林土和山地苔原土中大孔隙数量随土壤深度的增加而增加;山地生草森林土中大孔隙数量随土壤深度的变化不大.大孔隙占土壤体积的比例虽然很小,却对土壤饱和渗水量的传导起到了重要作用.

关键词：长白山土壤大孔隙分布规律张力入渗仪

连栽桉树人工林土壤大孔隙特征及其对饱和导水率的影响

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生态学报 2021年第19期41卷 7689-7699页

作者：王金悦邓羽松李典云黄智刚杨钙仁蒋代华王玲广西大学林学院南宁530004 广西国有黄冕林场柳州545600 广西大学农学院南宁530004 华中农业大学资源与环境学院武汉430070

速生人工林多代连栽容易导致土地水源涵养能力下降。土壤大孔隙以优先流的形式补充地下水,是定量研究土壤水分运动的重要指标。以连栽1—4代桉树人工纯林为研究对象(记录为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ),采用水分穿透曲线法,绘制水分穿透曲线,结合Poi... 详细信息

速生人工林多代连栽容易导致土地水源涵养能力下降。土壤大孔隙以优先流的形式补充地下水,是定量研究土壤水分运动的重要指标。以连栽1—4代桉树人工纯林为研究对象(记录为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ),采用水分穿透曲线法,绘制水分穿透曲线,结合Poiseulle方程计算出大孔隙数量、半径及饱和导水率等指标,对土壤大孔隙特征及其对饱和导水率的影响进行研究。结果表明:(1)桉树人工林土壤的出流速率总体表现先匀速增加后趋于稳定,稳定出流速率总体表现为Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ。(2)大孔隙半径范围在0.3—1.5 mm,主要集中于0.4—0.6 mm,随土层深度增加显著减小(P大孔隙数量范围在3.56×10^(4)—4.81×10^(5)个/m^(2)。随着连栽代次的增加,大孔隙孔径范围变小,同一孔径范围的大孔隙数量减少。土壤容重与大孔隙特征呈极显著负相关关系;有机质含量与大孔隙特征呈极显著正相关关系。(3)各样地土壤饱和导水率范围在0.41—4.50 mm/min,并随着连栽代次增加而降低。将大孔隙的总数量、平均体积与土壤饱和导水率进行线性拟合,拟合方程为:y=ax+b,(R^(2)>0.66)。综上,随着桉树人工林连栽代次的增加,土壤大孔隙孔径范围缩小、同等半径的大孔隙数量减少,饱和导水率降低,土壤入渗及导水性能减弱,容易造成水土流失。

关键词：桉树人工林土壤大孔隙水分穿透曲线当量孔径饱和导水率

三峡库区森林土壤大孔隙特征及对饱和导水率的影响

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生态学报 2016年第11期36卷 3189-3196页

作者：刘目兴吴丹吴四平廖丽娟地理过程分析与模拟湖北省重点实验室武汉430079 华中师范大学城市与环境科学学院武汉430079

土壤大孔隙是土体内孔径较大能优先传导水分的根孔、洞穴或裂隙,大孔隙内优先流的产生是土壤水分运动研究由均衡走向非均衡的标志。利用原状土柱的水分穿透试验,对三峡库区山地不同林型覆盖下土壤的大孔隙结构进行了研究,分析了温性阔... 详细信息

土壤大孔隙是土体内孔径较大能优先传导水分的根孔、洞穴或裂隙,大孔隙内优先流的产生是土壤水分运动研究由均衡走向非均衡的标志。利用原状土柱的水分穿透试验,对三峡库区山地不同林型覆盖下土壤的大孔隙结构进行了研究,分析了温性阔叶林棕壤、针阔混交林黄棕壤、暖性针叶林黄壤及弃耕草地剖面内大孔隙的剖面分布特征及其对土壤饱和导水率的影响。结果表明:研究区内森林土壤的大孔隙当量孔径在0.3—3 mm之间,占土壤总体积的0.15%—4.72%。大孔隙中孔径0.3—0.6 mm的大孔隙密度最大,占大孔隙总数量的72.2%—90.4%;而孔径>1 mm的孔隙仅占大孔隙总数量的1.26%—8.55%。土壤大孔隙密度和大孔隙面积比的顺序为:温性阔叶林棕壤>针阔混交林黄棕壤>针叶林黄壤>弃耕坡地。各孔径段的大孔隙密度在不同样点均呈现A层-B层-C层逐渐减小的趋势,大孔隙密度与有机质含量呈显著正相关关系。土壤饱和导水率与不同孔径大孔隙的密度、面积比均成显著正相关关系,孔径>1mm的大孔隙仅占大孔隙总数量的1.26%—8.55%,但决定了饱和导水率84.7%的变异。此外,森林土壤饱和导水率与各土壤层的有机质含量成显著正相关关系,有机质的增多有利于改善土壤的入渗性能。

关键词：土壤大孔隙林型饱和导水率当量孔径三峡库区