【摘 要】
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土壤斥水性对水分入渗和运移有很大影响,从而影响农业水管理。为研究土壤斥水程度和斥水层深度对土壤水分入渗特性的影响,本研究通过向土壤中添加不同剂量的十八烷基伯胺获得不同程度稳定斥水土壤。设计单层5 cm与双层10 cm厚度不同斥水程度处理,进行室内一维垂直入渗试验来研究其入渗特性。使用HYDRUS-1D模拟0-10 cm厚度下斥水土壤中的水分运动。分别采用C0-C4（5 cm）和V0-V4（10 c
【基金项目】
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国家自然科学基金（51979234）—再生水灌溉对土壤微观孔隙结构—水力特性的影响机理与模型研究； 国家自然科学基金（51409221）—再生水水质对斥水土壤入渗特性的影响机制；
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土壤斥水性对水分入渗和运移有很大影响,从而影响农业水管理。为研究土壤斥水程度和斥水层深度对土壤水分入渗特性的影响,本研究通过向土壤中添加不同剂量的十八烷基伯胺获得不同程度稳定斥水土壤。设计单层5 cm与双层10 cm厚度不同斥水程度处理,进行室内一维垂直入渗试验来研究其入渗特性。使用HYDRUS-1D模拟0-10 cm厚度下斥水土壤中的水分运动。分别采用C0-C4（5 cm）和V0-V4（10 cm）处理对van Genuchten模型的参数进行校准和验证。选择S1-S10处理作为模拟耕作10cm深度和20 cm深度斥水土壤的翻耕场景。采用RRMSE（相对均方根误差）和CRM（残余质量系数）来评价准确度。目前还没有适用于斥水性土壤的修正入渗模型,在饱和带和非饱和带厚度相同的假设前提下,结合基质吸力计算方程和饱和导水率调和平均值,对Green-Ampt模型进行了修正,使用累积入渗量（CI）、湿润锋距离（Zf）和斥水土壤入渗速率的模拟效果验证改进的Green-Ampt模型的可行性。本研究主要得到以下结论:（1）层状斥水土壤入渗特性变化。随着斥水程度的增加,土壤饱和导水率下降;层状斥水土壤的累积入渗量曲线出现由凹型向凸型的转折;表层斥水程度相同时,双层斥水处理与单层斥水处理的后期亲水土壤入渗耗时比较接近。且5 cm厚度高程度斥水处理入渗时间远远大于10 cm厚度低程度斥水处理,表明斥水程度对入渗的影响要大于斥水层厚度。在湿润锋经过斥水土层与亲水层接触层时入渗率出现突变,入渗率在斥水层会缓慢增大,且入渗率达到这一阶段的最大值,之后逐渐减小至稳定值。斥水程度对土柱剖面含水率影响较大,在严重斥水和极端斥水处理斥水层含水率下降幅度较大。（2）HYDRUS-1D模拟层状斥水土壤的水分运移。当润湿锋距离达到40 cm时,将实测的累计入渗量和体积含水率与模拟数据进行比较。在校准和验证处理中,RRMSE值分别小于0.251（极端斥水）和0.101;CRM的取值范围分别为-0.009-0.136（极端斥水）和-0.019-0.089。此外,对于单层和双层斥水土壤,随着斥水程度和厚度的增加,其拟合精度在逐渐降低。当表层土壤斥水性等级相同时,斥水层深度为10 cm的处理拟合精度高于斥水层深度为5 cm的处理。结果表明,HYDRUS-1D对不同程度、不同深度的斥水黏壤土的水流运动模拟效果较好。（3）构建适用于斥水土壤入渗的修正Green-Ampt模型。通过三种基质吸力计算公式计算得到,随着斥水程度的加剧,土壤基质吸力减小,其值与斥水剂十八烷基伯胺（Octadecylamine）添加量关系符合指数关系;并且修正后的入渗量计算公式所得值高度拟合各处理入渗水量实测值。经过水分特征曲线van Genuchten模型得到的基质吸力计算值在Green-Ampt模型中对斥水土壤的入渗率和湿润锋模拟效果最好,这说明通过van Genuchten模型参数计算得到的斥水土壤基质吸力值最接近实际值。研究结果可为今后斥水土壤的基质吸力计算和入渗计算提供参考。
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