基于斥水程度强弱的土壤水分运动过程模型

基本信息
批准号:51579213
项目类别:面上项目
资助金额:63.00
负责人:李毅
学科分类:
依托单位:西北农林科技大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:冯浩,巨娟丽,齐智娟,姚宁,赵丹,王亦尘,唐德秀
关键词:
土壤水力性质数值模拟斥水性特征曲线土壤斥水性入渗
结项摘要

There are directly and indirectly negative effects of soil water repellency on scoped water cycle process, solute transfer, even crop production in the field, but the study on the characteristics of water movement of water repellent soil is still not very deep. Different indices obtained using methods of Water Droplet Penetration Time, Ethanol Morality Test and capillary rise experiment were combined to assess water repellency levels, soil physico -chemical properties and soil hydraulic properties will be measured accurately and systematically, infiltration of water repellent soil will be conducted. Statistical analysis will be utilized so that the key physical-chemical factors which are significantly related to soil water repellency will be selected to reveal the intrinsic causes and mechanics of soil water repellency. Combining with traditional hydraulic property models, based on similarity theory to determine scaling factors, the new hydraulic property models taking account the weakness and strength of soil water repellency will be established. The developed new models for water repellent soils will be further used in the simulations of 1-and 2-dimensional soil water movement based on the Richards equation and Darcy’s law, to testify the applicability of the new models and the accuracy of Richards equation and Darcy’s law when extensively used in water repellency soils. The research achievement of this project will supply more accurate key parameters for simulation of water movement of water repellent soils in the field, it is also reference for the coupled transport of water, solute and heat.

土壤斥水性对农田水分和溶质迁移、水土环境及作物产量有直接和间接的负面影响,但目前对斥水土壤水分运动规律的研究并不深入。本项目拟采用滴水穿透时间、酒精摩尔浓度及毛管上升法得出的不同指标综合判定土壤斥水级别,测定相关土壤理化性质和土壤水力性质,并进行斥水土壤的入渗实验。基于统计分析筛选影响斥水性的关键理化性质因子,揭示土壤斥水的内在机理;得出不同质地及有机质含量下的土壤斥水性特征曲线;在亲水土壤的水力性质模型基础上,根据相似原理确定标定系数,提出考虑斥水性强弱的水力参数新模型;将水力参数新模型应用于Richards方程和Darcy定律,模拟斥水土壤的一维和二维水分运动过程,并与实测土壤水分入渗过程做对比,从而检验Richards方程模拟斥水土壤水分运动的适用性。所得研究成果可为农田斥水土壤的水分运动规律模拟提供更准确的关键参数,也是斥水土壤水、盐、热耦合运移的依据之一。

项目摘要

土壤斥水性(SWR)对农田水分循环过程、溶质迁移、甚至作物产量有直接和间接的负面影响,与SWR相关的研究极为必要。项目采用滴水穿透时间(WDPT)、酒精溶液浓度(MED)及毛管上升实验得出的接触角(θ)等指标综合判定SWR级别,测定相关土壤理化性质和水力性质,基于统计分析筛选了影响SWR的关键理化性质因子,揭示了SWR的内在机理;分析推导了滞后作用影响下的土壤斥水性特征曲线;在亲水土壤的传统水力性质模型基础上,提出考虑斥水性强弱的水力参数新模型;进行均质和层状斥水土壤的水平和垂直入渗试验和优先流试验,分析SWR对入渗的影响,探讨优先流出现的斥水性土壤条件。进行了土壤斥水性影响下蔬菜类、花草类、树木类和作物类等四类植物种子发芽率的试验。将水力参数新模型应用于Richards方程,基于HYDRUS-1D模型模拟了均质及层状斥水性土壤的水分运动过程,并与实测数据对比,评价HYDRUS-1D模拟斥水土壤水分运动的准确性,并进一步模拟其他斥水级别下的水分运动过程。结果表明:(1)在多种理化性质中,粘粒含量比其他土壤属性更显著地影响WDPT和θ,K+及Na+浓度均与θ呈正相关;蒙脱石含量与WDPT、MED呈负相关。(2)滞后作用对不同质地土壤斥水性特征曲线形状有明显影响,在实际分析中应考虑其影响。(3)van Genuchten模型对亲水和斥水土壤均适用,优于Brooks-Corey模型,两模型均可用于描述斥水性土壤水分运动参数。(4)斥水性砂土比粘土更容易出现非均匀流;斥水性壤土覆盖亲水砂土的层状结构会导致指流产生,但指流的长、宽及数量等的发展规律不一致。(5)SWR越强,四类植物的种子发芽率越低。(6)SWR越强,夏玉米的株高、茎粗和叶面积指数越小,干物质量显著减少,产量、水分利用效率、耗水量也相应降低。(7)随着SWR的增加,HYDRUS-1D模拟的效果有所降低,但整体模拟效果仍较好。(8)玛纳斯河流域0-10cm土层WDPT从东南和西北分别向西南和东北方向逐渐减小,WDPT变幅和变异程度较大,属于强变异。本项目系统地揭示了SWR对土壤水分和植物生长的影响规律。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

DOI:10.14188/j.1671-8844.2019-03-007
发表时间:2019
2

主控因素对异型头弹丸半侵彻金属靶深度的影响特性研究

主控因素对异型头弹丸半侵彻金属靶深度的影响特性研究

DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2020.09.026
发表时间:2020
3

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

DOI:10.7606/j.issn.1000-7601.2022.03.25
发表时间:2022
4

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

DOI:10.5846/stxb201912262800
发表时间:2020
5

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

DOI:10.15986/j.1006-7930.2017.06.014
发表时间:2017

李毅的其他基金

批准号:31360205
批准年份:2013
资助金额:50.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:21871049
批准年份:2018
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:51805482
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81660320
批准年份:2016
资助金额:38.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:49974036
批准年份:1999
资助金额:17.00
项目类别:面上项目
批准号:51471165
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:30800364
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31501002
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41074120
批准年份:2010
资助金额:45.00
项目类别:面上项目
批准号:30670086
批准年份:2006
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:31000180
批准年份:2010
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31200983
批准年份:2012
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41471341
批准年份:2014
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:81201356
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51708207
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31030005
批准年份:2010
资助金额:210.00
项目类别:重点项目
批准号:51506192
批准年份:2015
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81200263
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21402028
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30530030
批准年份:2005
资助金额:160.00
项目类别:重点项目
批准号:31530062
批准年份:2015
资助金额:281.00
项目类别:重点项目
批准号:38870432
批准年份:1988
资助金额:2.00
项目类别:面上项目
批准号:31470268
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:60477040
批准年份:2004
资助金额:24.00
项目类别:面上项目
批准号:30670081
批准年份:2006
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:40674079
批准年份:2006
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:31270183
批准年份:2012
资助金额:98.00
项目类别:面上项目
批准号:51509022
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41101363
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81670471
批准年份:2016
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:39870027
批准年份:1998
资助金额:17.00
项目类别:面上项目
批准号:39670415
批准年份:1996
资助金额:10.00
项目类别:面上项目
批准号:81160237
批准年份:2011
资助金额:44.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:21601210
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21605016
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:38770627
批准年份:1987
资助金额:1.00
项目类别:面上项目
批准号:41871323
批准年份:2018
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:41902248
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61874168
批准年份:2018
资助金额:47.00
项目类别:面上项目
批准号:50709028
批准年份:2007
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

生物质炭添加对土壤斥水性及水分运动过程的影响机理研究

批准号:41771258
批准年份:2017
负责人:刘志鹏
学科分类:D0709
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
2

斥水性土壤水文过程及水文模型入渗模块研究

批准号:51909116
批准年份:2019
负责人:任长江
学科分类:E0901
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

水盐运动随机模型的研究

批准号:59079381
批准年份:1990
负责人:叶自桐
学科分类:E0902
资助金额:4.50
项目类别:面上项目
4

盐基离子对入渗-蒸发过程水分运动的影响机制与水盐运动模型研究

批准号:51809217
批准年份:2018
负责人:邢旭光
学科分类:E0902
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目