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保水剂对土壤水分运动的影响实验研究

汪亚峰  
【摘要】:本实验研究工作是在干旱少雨、水资源日益短缺大背景下,针对保水剂在农业上应用的基础性研究问题,围绕把保水剂不同用量均匀拌施入土壤,进行保水剂对土壤水分动态影响研究。主要包括:保水剂吸水保水特性测定实验;保水剂不同用量对土壤体积膨胀率影响实验:保水剂不同用量对土壤水分蒸发影响实验;保水剂不同用量对对土壤水分水平扩散影响实验;保水剂不同用量拌施对土壤水分一维垂直入渗影响实验;保水剂层施对土壤水分垂直入渗影响实验。并针对入渗过程,进行简单的数值模拟实验,在模型基础上,对水分入滲过程中较复杂的问题进行了分析研究,进一步得出在保水剂参与下土壤水分运移规律。主要结果和结论如下: 1.三种粒径保水剂吸去离子水倍率分别是:293g/g(0.2mm)、282g/g(0.2-0.8mm)、214g/g(0.8-2mm);保水剂吸盐水能力接近为:45-49g/g;保水剂粒径是影响其吸水速率的重要因素之一,二种粒径保水剂吸水达到饱和吸水量的80%所用的时间分别是4min、1.5min和16min;粒径从小到大,每1g保水剂吸水饱和后完全蒸发所需时间分别是:60d、54d和43d;保水剂所保持的水分在机械条件下并不容易释放出来,离心转速在5000r/min和7000r/min时保水率均在94%以上,但保水剂粒径越大则随离心强度增加保水率下降幅度大。 2.土壤中施加保水剂,吸水后处理A、B、和C分别比CK土壤体积膨胀率增加3.2%、5.6%和6.5%;保水剂对土壤团聚体的影响是,对0.25mm团聚体数量来说,处理A、B和C分别比CK多4%、5%、9%,说明保水剂对增加土壤团聚体有一定促进作用。 3.在土壤水分蒸发前期阶段,保水剂粒径小则抑制蒸发效果好,而且保水剂用量越高则土壤水分稳定蒸发阶段时间长;25℃时土壤水分蒸发率会出现波动现象;保水剂粒径大(0.8-2mm)时,保水剂用量小会加速土壤水分的蒸发。 4.保水剂初次使用时用量越大,对土壤水分水平累积入渗量的减缓作用越明显;同样,保水剂用量增大,土壤水分水平运动湿润锋移动距离则减小;经过拟合,得到土壤水分累积入渗量、与时间关系符合I=at~b;湿润锋移动距离与时间关系符合L=mt~n。说明土壤中加入保水剂后水分运动规律依然遵循基于物理过程的模型。 5.在土壤水分垂直运动中,保水剂拌施时,土层0-10cm内施加保水剂,保水剂用量增加,相同时间段内土壤水分入渗量降低,土层10-20cm内施加保水剂,保水剂用量增加,相同时间段内土壤水分入渗量差异不大;土层0-10cm内施加保水剂,保水剂用量增加,相同时间段内湿润锋移动距离减小,10-20cm内施加保水剂,保水剂用量增加,相同时间段内湿润锋间差异不大;保水剂层施时,5cm处施加保水剂,保水剂用量增加,土壤水分入渗量降


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