盐分对土壤水分特征曲线的影响

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1、灌溉排水学报２０１４年８月第３３卷第４／５期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｒｒｉｇａｔｉｏｎａｎｄＤｒａｉｎａｇｅ文章编号：１６７２－３３１７（２０１４）０４／０５－０２２８－０５＊盐分对土壤水分特征曲线的影响谭霄，伍靖伟，李大成，黄介生（武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，武汉４３００７２）摘要：为研究盐分对土壤水分特征曲线的影响，采用离心法测定不同５种含盐量下（０．１％、０．３％、０．５％、０．７％、１％）含ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣａＣｌ２、ＭｇＣｌ２、ＭｇＳＯ４土壤的土壤水分特征曲线，并设空白对照。结果表明，盐分使土壤水分特征曲线向右偏移，土壤持水

2、性增大；随着含盐量的增加，土壤水分特征曲线偏移减少，持水性有所降低；而盐分种类对土壤水分特征曲线的影响无明显规律，各溶质间差异较小。ＶＧ模型参数θｓ、α、ｎ与含盐量的相关性较高；修正ＶＧ模型能够较好预测含盐土壤的水分特征曲线。关键词：盐分；土壤水分特征曲线；模型；ＲＥＴＣ中图分类号：Ｓ１５２．７文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．１３５２２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｇｇｐｓ．２０１４．０４／０５．０４９谭霄，伍靖伟，李大成，等．盐分对土壤水分特征曲线的影响［Ｊ］．灌溉排水学报，２０１４，３３（４／５）：２２８－２３２．１材料与方法供试土壤取自内蒙古河套灌区义长灌域永

3、联试验站，土壤质地为粉质壤土。土样经纯水洗盐、自然风干，研磨过２ｍｍ筛备用。土样初始体积含水率为２．０６％，初始含盐量为０．１１５％，ｐＨ为７．３２５。供试土壤按密度１．５ｇ／ｃｍ３分层均匀压实回填入容积１００ｃｍ３的环刀内。将回填完成后的环刀样浸泡［２］在不同溶质、不同质量浓度的溶液中，水面高度略低于土壤表面，浸泡１２～２４ｈ，使样品逆向吸水饱和，每种溶液处理２个重复。将ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣａＣｌ２、ＭｇＣｌ２、ＭｇＳＯ４共５种溶质，分别配置成５种不同含盐量（０．１％、０．３％、０．５％、０．７％、１％）的溶液，即饱和后的含盐量，其值低于实际溶液

4、，并设１个空白组，共２６组。采用ＫＯＫＵＳＡＮ公司生产的Ｈ１４００ｐＦ离心机测定土壤脱水过程的持水特性，参考文献［３］，转速设置为１０００、１７００、２２００、３１００、３８００、４４００、４９００、７０００、８５００ｒ／ｍｉｎ，离心时间均为９０ｍｉｎ；并采用游标卡尺测量每个转速下土壤的压缩量。离心结束后，将土样烘干称质量，并计算各个转速下的土壤质量含水率，并换算为土壤体积含水率。通常情况下，计算吸力时不考虑土样的压缩，即土样在离心过程中干密度不变；但当转速不低于６０００［３］ｒ／ｍｉｎ时，不考虑土样压缩的吸力计算误差较大，故均采用考虑土样压缩的改

5、进公式计算吸力，改进公式为：－６２［ｒ－（ｌ＋ｈ）］（３ｒ＋ｌ＋ｈ）（１）Ｈ＝１．３９８×１０ｎ１１式中：Ｈ为一定转速下的土壤吸力（ｃｍ）；ｎ为旋转速度（ｒ／ｍｉｎ）；ｒ为离心机轴心到土样底部的旋转半径（ｃｍ）；ｌ为离心机轴心到离心盒盖顶端的距离（ｃｍ）；ｈ１为土壤压缩高度（ｃｍ）。２结果与分析２．１盐分对土壤水分特征曲线影响规律土壤结构对土壤水分特征曲线的影响主要体现在土壤内部空隙大小及分布规律。试验土样均为回填土，孔隙分布较为均匀，但经过不同矿化度溶液处理后土壤结构发生了变化，若将土壤中的孔隙假想为各种孔径的圆形毛管，那么土壤水吸力和毛管直径的

6、关系可以表示为：＊收稿日期：２０１４－０３－０８基金项目：国家自然科学基金项目（５１２７９１４２；５１３７９１５１）作者简介：谭霄（１９８８－），男，四川攀枝花人。博士研究生，主要从事土壤水热盐运移及数据同化方向研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｐｚｈｔｘ５４＠１６３．ｃｏｍ通讯作者：伍靖伟（１９７４－），男，教授。Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｉｎｇｗｅｉｆｒ＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ２２８ｓ＝４σ／ｄ（２）式中：σ为水的表面张力系数，室温下一般为７５×１０－５Ｎ／ｃｍ，盐分对其影响较小，可忽略不计；ｄ为当量孔径（ｍｍ）；ｓ为土壤水吸力（Ｐａ）。根据土壤水吸力值，由式（２）可计算

7、出当量孔径，反映不同处理土壤中孔隙大小的分布。若土壤含水率θ１、θ２对应的当量孔径分别为ｄ１、ｄ２，则土壤中孔径在ｄ２与ｄ１之间的孔隙所占体积比例为θ２－θ１。因此，可根据不同处理土壤水分特征曲线的变化，分析各处理对土壤孔隙大小分布的影［１］响。图１反映了涵盖土壤主要离子的５种溶质在不同质量分数下的土壤水分特征曲线变化。图中拟合曲线１、２、３、４、５、０，分别表示含盐量０．１％、０．３％、０．５％、０．７％、１％、０的拟合曲线。图１不同质量分数溶液处理后的土壤水分特征曲线从图１可看出，土壤脱湿过程中曲线较为平缓，这是因为：低吸力阶段的土壤水分主要由

8、大孔隙保持，较小的吸力变化能够引起较大的含水率变化；随着吸力增大，水分由越来越小的孔隙保持，脱水过程越来越难，故曲线变得陡