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1、降雨强度对土壤水再分布的影响武海霞(河北工程大学水电学院,河北邯郸056001)摘要:为了研究降雨强度对降雨入渗土壤后的水量分布规律,对不同降雨强度下坡耕地0～100cm土壤含水量消退过程进行了分析。结果表明:降雨入渗后表层土壤含水量急剧增加,土层越深,变化幅度越小;随着停渗时间的延长,上层土壤含水量明显减小,下层土壤含水量稳定增加;降雨强度越大,转化成土壤水的水量越多,停渗后表层水分损失就较少;土壤水变化幅度越小,土壤水消耗过程越短,土壤水再分布影响的土层越深。关键词:降雨强度;土壤水;再分布;坡耕地中图法分类号:S152.7文献标志码
2、:A土壤水分是联系地表水和地下水的纽带,在水资源的形成、转化与消耗过程中具有重要的作用,与农业、水文、环境等学科领域都有密切的联系[1]。围绕坡面降雨入渗、产流及土壤水再分布,国内外众多学者进行了大量的相关研究,取得了许多重要的成果[2-7]。刘贤赵等(1998年)研究结果表明,土壤水入渗后,表层0～10cm内土壤含水率急剧降低;20～70cm的土壤含水率开始有增大的趋势,随后逐渐减小;70cm以下的土壤含水率略有变化[8]。陈洪松、邵明安等(2005年)研究了上方来水对坡面降雨入渗及土壤水再分布的影响,结果表明:当初始含水率很低且分布均
3、匀时,由于坡面径流的波动性和上方来水的沿程入渗,雨后土壤水沿坡面呈“波浪形”分布,大约在坡中部土壤含水量较高,但是在重复降雨条件下,再分布过程中土壤水会在重力势的作用下沿坡向下移动[9]。以上研究主要是针对黄土区,对于黑土区的研究较少。我国黑土区属温带半湿润大陆性季风气候,降水集中,且雨量大,降雨强度也大,极易产生地表径流,造成水土流失。据王效科等的研究,黑土区处于中国水土流失的敏感地段[10]。由于降雨强度影响降雨入渗、产流过程,因而会对土壤水沿坡面的分布过程产生影响。本文采用室外人工降雨,研究降雨强度对黑土坡面降雨入渗的影响,以期为黑
4、土区防止坡面水土流失提供理论依据。1试验设计试验在人工降雨径流池进行,径流池设在黑龙江省甘南县兴隆乡东兴村西部坡耕地,规格为4m×2m,为正南坡向,坡面单一,坡度为5°。供试作物种类选择当地具有代表性的大田作物大豆。试验前先将径流小区覆盖塑料布,率定平均降雨强度。具体试验开始之后,在雨滴到达地面时即开始计时。喷头安装在由三脚架固定的降雨支架上,支架高5m,降雨高度可达6m,调整压力表读数可获得不同的降雨强度。试验采用了2008年的3场人工降雨,分别为:7月26日降雨80mm/h,8月15日降雨60mm/h,8月30日降雨40mm/h,降雨
5、历时均为45min。待耕层土壤含水量消耗到与前一场降雨的耕层前期土壤含水量基本一致时,进行第2场人工降雨。事先采用环刀法测得100cm土层内土壤饱和含水量为0.450cm3/cm3,田间持水量为0.381cm3/cm3。在小区的上、中和下部均埋有一根德国生产的Trime-T3管式土壤水分仪(TDR),对土壤水动态进行定时定点分层观测,观测深度为100cm,除表层为10cm外,其余测层厚度均为20cm,每3d测1次,降收稿日期:2009-02-14作者简介:武海霞,女,讲师,主要从事农业水土环境与节水灌溉方面的研究。E-mail:whx23
6、07@126.com第9期武海霞:降雨强度对土壤水再分布的影响99雨前后适当进行加测,经观测得出了降雨时及入渗后不同时刻土壤含水量沿土层深度的分布情况。停渗3d和7d时,土层含水量变化过程相似,表现为上层土壤含水率继续减少,但其减小幅度明显要比停渗1d时的低,20～60cm土层内的变化幅度加大。研究表明,耕层土壤含水量的增加主要取决于土壤含水量和降水量;土壤含水量减少主要取决于蒸发量和基2结果分析2.1不同降雨强度下土壤水再分布由图1可以看出,不同降雨强度下停渗不同时间的土壤水分布曲线基本相同,表现为在停渗瞬间,表层土壤含水量急剧增加,土
7、层越深,变化幅度越小;随着停渗时间的延长,上层土壤含水量明显减小,下层土壤含水量稳定增加。降雨强度不同,其产流过程及产流量不同,土壤入渗水量也不同,故对土壤水再分布过程也会产生一定影响。由图1还可以看出,降雨强度越大,转化成土壤的水量就越多,停渗后表层水分损失较小。如雨后80mm/h降雨强度下有49.6mm降雨转化为土壤水,1d后损失12.9%,60mm/h降雨强度下有40.7mm降雨转化为土壤水,1d后损失24.6%,40mm/h降雨强度下有24.6mm降雨转化为土壤水,1d后损失21.5%。降雨强度越大,土壤水再分布影响的土层就越深,
8、80mm/h降雨强度下0～100cm土层内土壤含水量都有较大变化,60mm/h和40mm/h降雨强度下,土壤水变化主要发生在0～60cm土层,60cm以下土层变化较小。2.2同一时刻不同降雨强
