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我国东北黑土区是世界仅有的四大黑土区之一,土壤肥力高,适合作物的生长,坡耕地土壤中往往存在着犁底层,阻碍了水分和养分向下输送。土壤中的水分能够充当养分、重金属等物质运移的载体,进行黑土区土壤水分再分布特征及模拟模型研究,能够揭示土壤中水分迁移的内在机理,为土壤中各种物质的迁移提供理论基础及依据。本论文进行了积水入渗条件下室内及野外自然降雨条件下大豆坡耕地土壤水分再分布特征试验及迁移动力学模型研究,揭示了黑土区坡耕地犁底层影响下土壤水分再分布特征,提出了含犁底层土壤水分再分布迁移动力学模型上边界条件的确定方法等研究成果。取得的主要结论如下:(1)无犁底层条件下积水入渗,表面积水消失后的土壤水分再分布过程中,初始时段,土壤水分快速下渗;随着土壤水分再分布时间的延续,同一土层土壤水分含量变化速率逐渐减缓,土壤剖面水分分布越来越均匀,各土层水分含量逐渐趋于稳定。土壤水分再分布过程中,湿润锋向下迁移速度逐渐减慢,轮廓逐渐模糊。建立了土壤湿润锋运移距离与水分再分布时间的二次函数关系,决定系数为0.9954,符合湿润锋迁移前快后慢特征。构建了特定初始含水率条件下,不同深度土壤含水率变化与再分布时间及深度参数之间的函数关系,拟合优度和F检验分别为R~2=0.914,F=109.011。积水入渗条件下,土壤保水性最佳土层为距离土壤表面6~10cm深度处,再分布前后含水率变化最小;10~14cm土层在再分布前期水分有增加的趋势,然后逐渐减小;14~20.0cm土层土壤含水率有微量增加。(2)存在犁底层条件下,土壤水再分布前5min入渗水的迁移速度较快,然后逐渐减慢。23.2mm的供水量条件下,土壤水的再分布过程约65.0min内完成,水分垂直迁移至19.0cm处。无犁底层条件下土壤水分下渗速度较犁底层影响下土壤水分下渗速度快。犁底层阻滞土壤水分入渗条件下湿润锋运移速度较慢。构建了土壤垂向湿润锋运移距离与再分布时间之间的二次函数关系,决定系数为0.914。相同迁移时间条件下,土壤湿润锋迁移距离随着土壤初始含水率的增大而增大。建立了以湿润锋迁移距离为因变量,再分布时间和土壤初始含水率为自变量的湿润锋运移距离数值模型。距离土壤表面深度4.0~8.0cm的土层含水率变化最小,犁底层阻滞作用下,土壤含水率稳定层由6.0~10.0cm(无犁底层)上移至4.0~8.0cm.(3)黑土区坡耕地土壤自然状态下,0~20cm土层内土壤含水率沿垂向土层深度的增加有一定幅度的波动,但整体呈递增的趋势。大豆坡耕地植株周围、植株间、垄间土壤剖面同一深度含水率不同。天然降雨条件下,垄间土壤湿润锋迁移深度较植株周围土壤及植株间土壤深。降雨结束后,随着再分布时间的推移,不同位置土壤含水率差异性越来越小。土壤水分再分布后期水分迁移速率较再分布前期缓慢。构建了植株周围、植株间土壤含水率与再分布时间及深度函数,拟合优度和F检验分别为R1~2=0.343,F1=13.769(植株周围);R2~2=0.365,F2=15.081(植株间)。距垄台表面深10~14cm的土层为含水率变化最小的土层。(4)提出了传统土壤水分再分布迁移动力学模型求解时上边界条件的处理方法,使其适用于黑土区坡耕地下垫面条件土壤水分再分布模型(积水入渗与天然降雨2种情况)求解。提出采用差分法进行剖分时,时间尺度为1.0min,空间尺度为1.0cm,上边界土壤含水率变化过程的确定,第t时刻土壤导水率K(θ)与扩散率D(θ)直接采用t-1时刻数值计算,简化了方程求解过程。采用上述处理方法模拟积水入渗,结果表明,5、15、35和65min的模拟值接近实测值,RMSE分别为1.58、1.95、2.76和2.09%。该模型可以捕捉积水入渗土壤水分再分布过程,表明我们提出的上边界条件计算方法模拟积水入渗是可行的。采用上述处理方法模拟天然降雨入渗情况,结果表明,植株周围土壤15、67、80、105和120min的模拟值接近实测值,RMSE分别为6.32、5.06、4.30、4.91和5.47%,说明该模型可以捕捉天然降雨条件下土壤水分再分布过程。