摘要:胶体是农田土壤中最活跃的组分之一，其巨大的比表面积和表面带电特性使其极易吸附污染物。在饱和-非饱和带水循环中，胶体可携带污染物在多孔介质中通过尺寸排阻效应进行加速扩散，严重影响地下水质。本文梳理了胶体在多孔介质中运移的尺寸排阻机制，系统分析了影响胶体运移尺寸排阻效应的主要因素，总结了描述胶体运移尺寸排阻行为的数学模型构建方法，最后展望了高精度表征胶体运移行为的示踪方法，探讨了刻画胶体运移尺寸排阻效应的数学模型构建思路。本文对深入认识饱和-非饱和带水循环中胶体运移伴生环境效应以及指导农田地下水污染防治具有重要意义。

摘要:饱和土壤中地下水渗流过程的研究在诸多领域具有重要意义，土壤孔隙尺度结构差异对地下水渗流特性有显著影响。土壤颗粒胶结度是土壤的基本属性之一，但是目前针对不同胶结度的土壤孔隙尺度结构差异对地下水渗流影响的研究尚少。采用整体重排算法构建不同胶结度的土壤介质孔隙尺度结构，基于此运用有限元软件模拟介质中地下水渗流过程开展相关研究。结果表明：土壤颗粒胶结度对饱和土壤中地下水渗流具有显著影响。随着胶结土壤颗粒百分数Pc从0增至60.20%，流场的变异函数增大了70.15%（从1.233到2.098），即随着胶结度增大，流速空间非均质性显著增强。此外，沿地下水主要流动方向和垂直于主要流动方向上的流速概率密度分布函数均越来越发散。流速接近平均流速的区域减少，不流动区、优势流区同时显著增大。当Pc从0增至60.20%时，地下水中不流动区比例增大了23倍（从2.06%到48.31%），而优势流区比例增大了将近9倍（从0.27%到2.41%）。当平均流速不同时，渗流特征的以上变化趋势保持不变。此外，本研究发现不同胶结度介质间的孔隙尺度结构差异正是引起地下水渗流特性发生上述变化的内在原因。

摘要:利用生物可给性修正后土壤重金属经口摄入的人体健康风险值也可能被高估，而应用体内实际摄入剂量（生物有效性）作为健康风险评价指标将更为准确，但是基于生物有效性的矿区土壤重金属污染健康风险评估报道较少。以云南文山某矿区为研究对象，分析了5个土壤样点中镉（Cd）、铅（Pb）、锌（Zn）和铜（Cu）的含量，通过体外消化法测定了4种重金属的生物可给性，并结合BALB/c白变种实验室小鼠实验分析了重金属Cd的相对生物有效性（RBA），基于此探讨该矿区土壤重金属Cd、Pb、Zn和Cu对人体产生的健康风险。结果表明，本研究区域土壤Cd污染较为严重，含量为2.06 mg·kg-1。四种重金属的生物可给性在胃相中的范围分别为24.29%～50.55%、7.68%～17.87%、24.61%～32.18%、7.75%～37.87%，在肠相中分别下降至22.78%～44.32%、1.64%～5.22%、14.10%～28.11%、8.51%～31.49%。动物实验测得的Cd在肝脏中RBA为1.31%～48.39%，肾脏中为2.83%～8.58%，肝和肾复合器官中为4.60%～50.95%，且肝和肾复合器官是测定Cd-RBA较为理想的靶器官。基于目标重金属总量、生物可给性和生物有效性对该场地土壤进行的健康风险评估发现，利用生物可给性和生物有效性数据的人体健康风险评估显著低于基于总量的健康风险评估。综上，基于土壤中重金属总量的健康风险可能存在高估现象，建立基于人体生物有效性的健康风险评估方法将更为准确。

摘要:作物覆盖与管理对土壤侵蚀的影响通常用C表示，它来自于美国通用流失方程（USLE），是有效治理土壤侵蚀，减少水土流失必须深入研究的重要因子。目前，我国有大量的通过植被覆盖度计算C值的模型，且关系模型的形式也各有不同。但植被覆盖度只是表征地表作物覆盖的指标之一，且并无体现管理措施对土壤流失的影响，建模方法也多是直接进行回归分析。因此，本研究以大豆为研究对象，通过室外人工模拟降雨，以植被覆盖度作为关键因子，以株高、结皮厚度、地表糙度作为调节因子逼近误差建立C因子估算模型。得到的模型公式为：C=-0.595ln0.01V×（-0.779x1+0.439x2+0.061h-0.357）。式中，V为植被覆盖度，%；h为株高，cm；x1为结皮厚度，mm；x2为地表糙度，无量纲。模型R2=0.935，均方根误差仅为0.089。本研究结果可为黄土高原农耕地土壤C因子模型的不断完善提供理论参考。

摘要:探讨间歇降雨条件下土壤干湿交替对团聚体粒级动态变化的影响，对加深径流泥沙运移和分选机制的理解、揭示土壤微量元素随地表径流迁移的规律具有重要意义。通过37d内的5场间歇性人工降雨实验，观测了降雨激发的团聚体破碎过程和降雨间歇段干缩过程导致的团聚体粒径分布的动态变化，并通过分析不同团聚体粒级总磷、铜、锌含量的动态变化，评估了间歇降雨对土壤污染物富集特征的影响。结果表明，间歇性降雨导致的土壤干湿交替引发了剧烈的团聚体粒级周转，团聚体稳定性随实验推移呈总体退化状态，具体体现在>250 μm微团聚体的比例随实验推移显著下降，而<250 μm微粒的比例显著上升（P<0.05）。团聚体粒径分布的变化引起了不同粒径磷、铜、锌含量的同步变化，三种元素从>250 μm向<63 μm粒级逐渐转移，造成<63 μm粒级内各元素浓度在实验末期达到最高，这意味着间歇性降雨引起的团聚体结构退化和<250 μm微粒的增加及微量元素富集会加大水土流失及伴随的污染物排放的风险。本研究揭示了间歇性降雨引起的土壤团聚体结构变化及对泥沙分选和元素迁移过程的影响，为土壤侵蚀引起的横向物质运移机制提供了一定的理论参考。

摘要:水力、风力、冻融作用等多营力叠加的复合土壤侵蚀是东北黑土区土壤侵蚀的重要特征，但目前该地区复合土壤侵蚀研究还相当薄弱，进而影响黑土复合侵蚀防治措施的精准实施。采用室内风洞试验和模拟降雨试验相结合的方法，分析前期地表风蚀作用对黑土坡面水蚀的影响。结果表明：（1）前期地表风蚀作用使坡面产流时间明显滞后，但其显著增加了坡面水蚀量（P<0.05），且坡面径流和水蚀强度均随前期风蚀作用的风速增加而增加。（2）前期地表风蚀作用对后期坡面水蚀产生了明显的正向效应，地表风蚀作用对坡面水蚀的贡献随前期风蚀作用的风速增大而显著增加，且雨强较小时前期地表风蚀作用对后期坡面水蚀的影响更加明显。在50和100 mm·h-1两种降雨强度下，9、12和15 m·s-1风速的风蚀作用对坡面水蚀量的贡献率分别为24.2%、45.4%、80.3%和17.5%、26.3%、46.3%。（3）地表风蚀作用增加坡面水蚀的主要原因一方面是前期风蚀作用使土壤抗侵蚀能力指标（地表土壤抗剪强度和土壤硬度）减小；另一方面是风蚀过程中的风沙颗粒运动冲击、摩擦地表，使坡面形成了风蚀凹痕微形态，改变了后期坡面水蚀过程的径流路径，加快了坡面径流汇集，增加了坡面径流流速和减少了水流阻力，从而增加了坡面径流侵蚀力和搬运能力；此外，前期风蚀作用也为后期坡面水蚀过程提供了侵蚀物质。本研究结果不仅丰富了复合土壤侵蚀理论，也为黑土区土壤侵蚀防治提供了科学依据。

摘要:采用人工模拟降雨的方法,研究了不同雨强(90、120、150 mm•h-1)和坡度(5°、8°、15°、25°)条件下,南方风化花岗岩母质土壤红土层裸地降雨坡面径流和壤中流中总碳(Total carbon，TC)的流失量及流失过程,并分析了雨强和坡度对TC流失量的影响。结果表明，在坡面径流中，坡度和雨强的增大对碳素质量浓度变化过程影响较小，且流失率曲线与质量浓度曲线呈极显著相关关系，TC流失率变化主要受质量浓度的影响；在壤中流中，TC质量浓度曲线呈现出迅速上升达到最大值后缓慢下降直至平稳的趋势；在试验条件范围内，各坡度条件下，随着雨强的增大，坡面径流中TC流失量增大，而壤中流中TC流失量减小；在大雨强下，坡面径流中TC流失量与坡度没有明显的线性关系，而随着雨强的增大，坡度与壤中流中TC流失量线性关系明显增加；在试验雨强和坡度下，雨强对TC流失总量和坡面径流中TC流失量的影响较坡度更显著，而在壤中流中坡度的影响则更显著。径流中碳素流失量与雨强、坡度及场降雨径流总量之间均有明显的线性关系, R2＞0.800。结果可为我国南方风化花岗岩母质土壤裸坡径流中TC单位面积流失量的估算提供依据。

摘要:在近20年的发展中，我国土壤物理学得到迅速发展，在国际土壤物理学期刊发文量占比从5%上升到30%，主要研究聚焦在土壤水文过程与尺度转换、土壤物理质量与可持续农业、水热盐迁移与生态调控、以及污染物迁移与模型模拟等领域。本文综合分析这些领域的研究现状与进展，指出这些进展既有国家需求的驱动，也有新技术新方法的应用，以及与相邻学科交叉融合，最后展望了这些领域的研究重点。论文还指出我国土壤物理学面临科研原创性不足、仪器设备研制滞后等挑战，同时也面临粮食安全和生态环境安全等国家需求迫切解决的机遇。

摘要:电阻率法在土壤测试的精确性方面存在较多不足，而电极是影响精度的重要原因，尤其是二极法。若能确定电极与土壤的接触程度及两电极间距离对测试结果的影响，将最大程度避免电极的干扰。基于米勒盒（Miller soil-box）测试模型，采用锌污染砂作为模拟土壤，以测试其交流电阻为例，进行系统的试验研究，建立了新的串联导电模型，分析了电极接触与间距对电阻的影响，又通过COMSOL软件仿真进行核准和补充，量化了测试误差。结果表明：试验研究和数值仿真能够相互验证和补充，说明建立的导电测试模型是正确的。导电模型划分了导电正常段与受电极影响的过渡段串联，过渡段长度随接触程度的增大而减小；过渡段中电流流网的变化产生了收缩电阻，随接触程度的增大而减弱，但二者不受电极间距的影响。过渡段长度与电流偏离程度又可借助仿真得出的径向电流密度精确表达，进而从数值上得出过渡段与正常段电阻率的偏差情况。误差分析中，测试所得的综合电阻率随着接触程度的增大和电极间距的增加而逐渐接近正常电阻率。上述研究可有效分析出因电极接触与间距而引起的测试偏差，得出正常电阻率，为测试中完善电极布置与提高测试精度提供合理建议。

摘要:土壤重金属含量的定量预测和预测结果的不确定性评价对生态风险评估具有现实意义。将1 155个表层土壤Hg样本分成两个无交集的数据集，309个样本用于模拟，另外864个样本用于验证，运用序贯高斯条件模拟方法对宜兴市土壤Hg的空间分布进行估值和模拟，并通过与传统地统计方法中的简单克里格估值进行对照，同时利用高斯序贯指示模拟探索单点和多点联合的不确定性。结果表明：基于同一个半方差模型，100次序贯高斯条件模拟方法得到的E-type型与简单克里格估值在空间分布上基本一致，两种方法的精度基本相同；随机抽取了第1、25、50、75、100次序贯高斯条件模拟的单次实现，将模拟结果和插值结果与846个点进行验证，5个单次实现的平均预测误差和均方根预测误差略高；以0.15 mg kg-1作为临界阈值的单点超阈值概率虽然较高，但其置信度不足以划定污染区域，在划定污染区域时应采用多点联合概率评估其可靠性。