為了研究不同肥液（尿素）濃度對(duì)土壤水力特性參數(shù)的影響,選取陜西省楊凌區(qū)一級(jí)階地的砂壤土和三級(jí)階地黏壤土為供試土壤進(jìn)行一維垂直入滲試驗(yàn),采用數(shù)值反演方法估算了不同肥液濃度條件下的土壤水力特性參數(shù),并量化分析了土壤水力特性參數(shù)變化對(duì)累積入滲量的影響,最終建立了考慮肥液濃度變化的土壤水力特性參數(shù)估算式。結(jié)果表明,土壤飽和含水率θ_s、形狀系數(shù)n、飽和導(dǎo)水率K_s均隨肥液濃度的增大而逐漸增大,而進(jìn)氣值吸力的倒數(shù)α隨肥液濃度的增大呈減小趨勢(shì);土壤水力特性參數(shù)對(duì)累積入滲量的敏感性關(guān)系為n>θ_s>K_s>α,其中α對(duì)累積入滲量的影響<10%;本試驗(yàn)條件下,θ_s、n與K_s與肥液濃度呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系,利用估算結(jié)果模擬了一維垂直入滲過程中的累積入滲量和剖面含水率,并與實(shí)測(cè)值進(jìn)行了比較,兩者具有良好的一致性,說明所建考慮肥液濃度變化的土壤水力特性參數(shù)估算式是可靠的,研究結(jié)果可為農(nóng)田水肥管理提供理論依據(jù)。 

【文章來源】：水土保持學(xué)報(bào). 2020,34(04)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

累積入滲量和剖面含水率分布的模擬值與實(shí)測(cè)值的對(duì)比

圖1 累積入滲量和剖面含水率分布的模擬值與實(shí)測(cè)值的對(duì)比由圖2和表4可知,黏壤土和砂壤土肥液入滲條件下,θs負(fù)擾動(dòng)時(shí)累積入滲量減小幅度分別為8.46%～17.79%和7.83%～16.37%,正擾動(dòng)時(shí)增加幅度分別為7.81%～15.13%和7.18%～12.85%,說明θs的變化與累積入滲量呈正相關(guān),即相同初始條件下,累積入滲量隨土壤飽和含水率θs的增大而增加,原因?yàn)棣萻增大說明土壤團(tuán)聚體間的空隙增多[21],進(jìn)而儲(chǔ)水能力增大,在相同時(shí)間內(nèi)累積入滲量會(huì)增加;α負(fù)擾動(dòng)時(shí)累積入滲量增加幅度分別為4.62%～9.86%和4.89%～9.71%,正擾動(dòng)時(shí)減小幅度分別為3.79%～4.14%和2.58%～4.95%,說明α的變化與累積入滲量呈負(fù)相關(guān),原因?yàn)棣僚c進(jìn)氣吸力是倒數(shù)關(guān)系,其值增大說明土壤相應(yīng)的進(jìn)氣值吸力就會(huì)減小,土壤導(dǎo)水能力將減弱[22],進(jìn)而使得相同入滲時(shí)間內(nèi)的累積入滲量減少;黏壤土條件下n負(fù)擾動(dòng)時(shí)累積入滲量減小幅度為14.23%～32.15%,正擾動(dòng)增加幅度為11.18%～20.13%,砂壤土負(fù)擾動(dòng)時(shí)減小幅度為13.59%～29.45%,正擾動(dòng)增加幅度為12.74%～22.36%,說明n的變化與累積入滲量呈正相關(guān),原因?yàn)閚與土壤的孔徑分布有關(guān)[23],n值越大,說明土壤的通氣透水能力增強(qiáng),導(dǎo)致相應(yīng)的時(shí)間段入滲量增加;Ks負(fù)擾動(dòng)時(shí)累積入滲量減小幅度分別為5.51%～11.28%和4.96%～11.01%,正擾動(dòng)時(shí)增加幅度分別為5.30%～10.40%和6.45%～11.88%,說明Ks的變化與累積入滲量呈正相關(guān),原因?yàn)镵s增大說明土壤的空隙逐漸增大[24],在一定程度上促進(jìn)了土壤入滲能力。

本文采用指數(shù)函數(shù)估算不同肥液濃度條件下的土壤水力特性參數(shù),結(jié)果表明其具有高的估算精度。但同時(shí)需注意,從水—溶質(zhì)動(dòng)力學(xué)理論分析而言,土壤水力特性參數(shù)θs、n、Ks與肥液濃度間應(yīng)符合拋物線型函數(shù),原因?yàn)楫?dāng)肥液(尿素)濃度較小時(shí),在入滲過程中改變了土壤空隙結(jié)構(gòu),同時(shí)增大了濕潤(rùn)鋒界面處的溶質(zhì)勢(shì),使得總水勢(shì)的勢(shì)能差逐漸變大,在一定程度上增強(qiáng)了土壤入滲能力;但隨著肥液濃度的進(jìn)一步增加,導(dǎo)致水的黏滯性增大,即水的流動(dòng)性變差,將降低土壤水的入滲能力。由于本文試驗(yàn)設(shè)置的肥液濃度梯度較小(0～1.0 g/L),無(wú)法體現(xiàn)該過程,對(duì)于該峰值還需進(jìn)一步研究。表6 實(shí)測(cè)值與模擬值誤差分析 土壤質(zhì)地 θ0/(cm3·cm-3) 肥液濃度C/(g·L-1) 累積入滲量 剖面含水率 RMSE/cm ENS MAPE/% RMSE/(cm3·cm-3) ENS MAPE/% 黏壤土 0.108 0.4 0.102 0.999 1.35 0.012 0.985 3.25 0.8 0.357 0.991 4.21 0.014 0.980 3.48 均值 0.230 0.995 2.78 0.013 0.983 3.36 砂壤土 0.073 0.4 0.110 0.998 1.17 0.009 0.987 3.69 0.8 0.384 0.983 4.52 0.012 0.981 4.56 均值 0.247 0.991 2.85 0.011 0.984 4.13 注:RMSE、ENS和MAPE分別表示實(shí)測(cè)值和模擬值的均方根誤差、納什效率系數(shù)和平均絕對(duì)誤差;黏壤土和砂壤土土壤容重分別為1.35,1.45 g/cm3;θ0為初始含水率。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3230066