本项目针对我国西部生态环境建中土石丘陵区存在的水循环与平衡问题,从国家的特定需求、学科前沿探索和我国在该领域的薄弱环节相结合的角度集中研究土石混合介质中水分养分运移机理及水分有效性的动力学模式这一核心科学问题。本研究拟采用试验研究为主并辅以理论拓展和分析的方法,分析土石混合介质中水分与溶质运移机制,探明影响土石混合介质中水分与溶质迁移的影响因素及其相互关系,建立确定土石介质中水分与溶质运移参数的适用方法及土石混合介质中水分对植物有效性的动力学模式。该项目的探索对深化和拓展现有相关理论和方法有科学意义,对加强我国在这方面基础研究有促进作用,试图在揭示土石混合介质-植被系统中水分养分运移及平衡机理的基础上为国家在这方面的有关需求提供决策的科学依据。
项目以黄土区常见的土石混合介质为主要研究对象,在水分养分运移、土壤水分特性和水力学参数确定、土壤水分有效性等方面展开了模拟及野外定位观测研究。通过试验研究,得出以下主要结论土石混合介质中水分和溶质迁移与砾石类型、尺寸和位置有关;土石混合介质的导水参数可以用去除砾石后的土壤导水参数和砾石含量来估算;土石混合介质的持水性随砾石含量的增加而增大,并且低吸力段比高吸力段明显,脱湿过程比吸湿过程明显;描述土壤优先流的双孔模型可以扩展到非均质的土石混合介质,且同时具有较好的精度;土石混合介质中土壤水分有效性范围大于均质土壤,且偏向于水分含量较低的区间。项目试验研究不仅拓展了土壤学和相关学科的研究领域,还可以为黄土高原水土资源的合理利用以及植被恢复和重建等决策提供一定的科学依据。