Đánh giá về dòng chảy nước không cân bằng và vận chuyển chất tan trong các mao quản đất: Nguyên tắc, các yếu tố kiểm soát và hậu quả đối với chất lượng nước

European Journal of Soil Science - Tập 58 Số 3 - Trang 523-546 - 2007
Nicholas Jarvis1
1Department of Soil Sciences, SLU, Box 7014, 750 07 Uppsala, Sweden

Tóm tắt

Tóm tắt

Bài đánh giá này thảo luận về nguyên nhân và hậu quả của dòng chảy nước và vận chuyển chất tan ‘không cân bằng’ trong các mao quản cấu trúc lớn hoặc mao quản (các kênh rễ và sâu đất, các vết nứt và khoảng trống giữa các hạt). Chứng cứ thực nghiệm cho thấy rằng các mao quản có đường kính hình trụ tương đương lớn hơn c 0,3 mm cho phép dòng chảy không cân bằng diễn ra nhanh chóng. Ngoài kích thước lớn và tính liên tục, nguyên nhân cũng là do sự hiện diện của các lớp lót và màng không thấm nước làm hạn chế sự trao đổi khối lượng theo chiều ngang. Mao quản cũng đại diện cho các vi môi trường trong đất có hoạt động sinh học cao hơn, và thường phản ứng hóa học mạnh hơn so với đất chung. Tuy nhiên, quá trình hấp thụ dưới dạng trì hoãn trong quá trình vận chuyển qua các mao quản này yếu hơn so với trong đất chung, do diện tích bề mặt nhỏ và các hiệu ứng động lực học đáng kể, đặc biệt ở các mao quản lớn hơn. Tiềm năng cho dòng chảy nước không cân bằng và vận chuyển chất tan tại bất kỳ địa điểm nào phụ thuộc vào bản chất của mạng lưới mao quản, điều này được xác định bởi các yếu tố hình thành và suy thoái cấu trúc, bao gồm sự phong phú và hoạt động của sinh vật đất như sâu đất, các đặc tính của đất (ví dụ: hàm lượng đất sét), các yếu tố tại chỗ (ví dụ: vị trí độ dốc, cường độ khô, thực vật) và quản lý (ví dụ: trồng trọt, cày xới, lưu thông). Một mô hình khái niệm được đề xuất nhằm tóm tắt những tác động của các yếu tố tại chỗ đối với tiềm năng vốn có cho dòng chảy nước không cân bằng và vận chuyển chất tan trong các mao quản. Các điều kiện ban đầu và biên giới xác định mức độ mà tiềm năng này được hiện thực hóa. Cường độ mưa cao rõ ràng làm tăng độ mạnh của dòng chảy không cân bằng trong các mao quản, nhưng ảnh hưởng của hàm lượng nước ban đầu có vẻ phức tạp, do những ảnh hưởng phối hợp của sự co lại của đất và khả năng chối từ nước. Tác động của dòng chảy mao quản đối với chất lượng nước là đáng chú ý nhất đối với các chất tan tương đối không di động thần thánh đất và hiệu ứng của chúng đối với hệ sinh thái và sức khỏe con người là rõ rệt ngay cả đối với các phần đã bị rửa trôi nhỏ (ví dụ: thuốc trừ sâu). Bài đánh giá kết thúc bằng một cuộc thảo luận về các chủ đề mà hiểu biết về quy trình vẫn còn thiếu, và cũng đề xuất một số ứng dụng tiềm năng từ lượng kiến thức lớn đã tích lũy trong những thập kỷ gần đây.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.2134/jeq2000.00472425002900020021x

10.2136/sssaj2003.4580

10.1623/hysj.48.3.455.45289

10.2136/sssaj1977.03615995004100020049x

10.2136/sssaj1977.03615995004100020050x

10.2136/sssaj1996.03615995006000040002x

10.1016/0016-7061(90)90009-X

10.1023/A:1005944025343

10.1016/S0167-8809(03)00121-X

10.1017/S0043174500076141

10.5194/hess-1-835-1997

Beulke S., 1999, Human and Environmental Exposure to Xenobiotics, 143

10.2136/sssaj1981.03615995004500060051x

10.1111/j.1365-2389.1981.tb01682.x

10.1029/WR018i005p01311

10.2136/sssaj1991.03615995005500030027x

10.13031/2013.27582

10.2136/sssaj1981.03615995004500060050x

10.1016/0016-7061(78)90047-2

10.2136/sssaj1977.03615995004100050028x

10.2136/sssaj1979.03615995004300010003x

10.2136/sssaj1992.03615995005600060010x

10.2136/sssaj1991.03615995005500050004x

10.1002/ps.2780430206

10.1002/(SICI)1526-4998(200001)56:1<83::AID-PS98>3.0.CO;2-8

10.1111/j.1475-2743.1999.tb00070.x

10.1111/j.1475-2743.1999.tb00071.x

10.2136/sssaj2001.6551529x

10.1016/S0038-0717(00)00218-2

10.2136/sssaj1959.03615995002300030025x

10.1097/00010694-199611000-00003

10.1016/S0929-1393(00)00110-4

10.1016/0016-7061(95)00056-9

10.1016/S0016-7061(98)00134-7

10.2136/sssaj1998.03615995006200050002x

10.2136/sssaj1999.6361523x

Childs E.C, 1969, An Introduction to the Physical Basis of Soil Water Phenomena

10.1016/j.jhydrol.2004.04.029

10.2136/sssaj1990.03615995005400020001x

10.2136/sssaj2000.6441252x

10.2136/sssaj1999.634759x

10.1016/S0169-7722(00)00087-5

10.1016/0016-7061(93)90107-V

10.1111/j.1365-2389.1997.tb00572.x

10.1016/0378-3774(84)90017-9

10.1016/S0022-1694(02)00261-5

10.1016/0167-1987(88)90002-5

10.2136/sssaj1971.03615995003500060033x

10.1111/j.1365-2389.2006.00818.x

10.2113/3.4.1439

Dragila M.‐I., 2001, Conceptual Models of Flow and Transport in the Fractured Vadose Zone, 217

10.2134/jeq2002.2270

10.1029/93WR02676

10.2307/2403277

10.2136/sssaj1988.03615995005200020033x

10.2134/jeq1993.00472425002200030008x

10.1016/0038-0717(92)90150-V

10.1097/00010694-197503000-00010

Ela S.D., 1991, Preferential Flow, 68

10.1046/j.1365-2389.2004.00593.x

10.2134/jeq2000.00472425002900050036x

Elliott E.T., 1988, Let the soil work for us, Ecological Bulletins, 39, 23

10.2136/sssaj1966.03615995003000020007x

10.1016/S0016-7061(02)00131-3

10.1016/S0038-0717(99)00177-7

10.1016/0016-7061(95)00079-8

10.2134/jeq1996.00472425002500010005x

10.1029/94WR00871

FOCUS2001.FOCUS Surface Water Scenarios in the EU Evaluation Process Under 91/414/EEC. Report of the FOCUS Working Group on Surface Water Scenarios EC Document Reference SANCO/4802/2001‐rev.2. Athttp://viso.ei.jrc.it/focus/.

10.2134/jeq2002.1940

10.1097/00010694-200112000-00004

10.1002/jpln.200521955

10.2136/sssaj2002.2600

10.1029/92WR02339

10.13031/2013.32331

10.1097/00010694-198708000-00009

10.1111/j.1365-2389.1981.tb01681.x

10.1029/1998WR900112

10.1029/WR023i007p01281

10.1029/2004WR003164

10.1029/2004WR003834

10.13031/2013.31796

10.2134/jeq2004.1033

10.13031/2013.31795

10.2136/sssaj1995.03615995005900030038x

10.2134/jeq1994.00472425002300020021x

10.2134/jeq2004.2263

10.1016/S0933-3630(97)00001-9

10.1016/S0045-6535(00)00362-3

10.2136/sssaj1993.03615995005700060028x

10.2136/sssaj1987.03615995005100010040x

10.2136/sssaj2001.651184x

10.2136/sssaj2004.3520

10.1046/j.1365-2389.1999.00214.x

10.1046/j.1365-2389.1999.00235.x

10.1016/S0022-1694(03)00017-9

10.1016/0022-1694(94)90259-3

10.1080/00380768.1988.10416469

10.1016/0016-7061(92)90019-4

10.1016/j.jconhyd.2004.07.001

10.2113/3.4.1300

10.1016/0167-1987(88)90027-X

10.2136/sssaj1995.03615995005900040005x

10.13031/2013.21384

10.2134/jeq1995.00472425002400050018x

10.1097/00010694-199901000-00002

10.2134/jeq1999.00472425002800040026x

10.1016/0167-1987(94)90005-1

10.2134/jeq1990.00472425001900030014x

10.2136/sssaj1993.03615995005700040012x

Jarvis N.J, 1998, Physical Non‐Equilibrium in Soils: Modeling and Application, 195

10.1111/j.1365-2389.1991.tb00092.x

10.1016/S1364-8152(97)00147-3

10.1111/j.1365-2389.2006.00837.x

10.1111/j.1365-2389.1987.tb02160.x

10.2136/sssaj1995.03615995005900010004x

Jarvis N.J., 1999, Characterization and Measurement of the Hydraulic Properties of Unsaturated Porous Media, 839

10.1016/S0016-7061(01)00154-9

10.2136/sssaj2001.6551368x

10.1016/S0016-7061(00)00107-5

10.2134/jeq1998.00472425002700050019x

10.1080/02772249709358397

10.1002/1526-4998(200010)56:10<909::AID-PS227>3.0.CO;2-5

10.2136/vzj2004.0462

10.1029/97WR02942

10.1016/S0065-2113(08)60490-3

10.1016/S0169-7722(00)00156-X

10.13031/2013.32522

10.1046/j.1365-2389.2001.00355.x

10.1007/978-1-4612-3316-9_1

10.1007/s00254-004-1108-y

10.2136/sssaj2005.0291a

10.2134/jeq1991.00472425002000010043x

10.1097/00010694-200503000-00001

10.1016/0016-7061(90)90020-A

10.2136/vzj2005.0079a

10.2136/sssaj2002.1430

10.1002/(SICI)1099-1085(199705)11:6<627::AID-HYP481>3.0.CO;2-E

10.1016/S0167-1987(02)00121-6

10.2136/vzj2003.3380

10.13031/2013.17231

10.1016/0016-7061(90)90006-U

10.2136/sssaj2000.6441296x

10.2136/sssaj2000.6441290x

10.2136/sssaj1999.6361591x

10.2136/vzj2004.0137

10.1016/S0022-1694(98)00267-4

10.2134/jeq1999.00472425002800040034x

10.1002/(SICI)1526-4998(200002)56:2<133::AID-PS103>3.0.CO;2-N

10.2134/jeq1999.00472425002800020023x

Lawes J.B., 1882, On the Amount and Composition of the Rain and Drainage Waters Collected at Rothamsted

10.1016/0021-8634(82)90095-6

10.1021/es0499602

10.1021/es0499593

10.2136/sssaj1994.03615995005800030003x

10.1016/S0065-2113(04)85001-6

10.4141/S96-061

10.1097/00010694-199801000-00002

10.2136/sssaj1999.634948x

10.2134/jeq2004.0044

10.1016/S0167-1987(98)00073-7

10.1097/00010694-199510000-00001

10.2136/sssaj1981.03615995004500030051x

10.1016/0016-7061(90)90012-X

10.1016/0022-1694(95)02751-A

10.1016/S0022-1694(96)03251-9

10.2134/jeq1996.00472425002500020004x

10.2136/sssaj1986.03615995005000050008x

10.1007/BF00150346

10.1111/j.1475-2743.1998.tb00622.x

10.2134/jeq1998.00472425002700010013x

10.2136/sssaj1989.03615995005300010042x

10.1111/j.1365-2389.1990.tb00059.x

10.1111/j.1365-2389.1993.tb00430.x

10.1080/00103629509369475

10.1029/97WR01701

10.1097/00010694-199907000-00003

10.2136/sssaj1999.634733x

10.2134/jeq1994.00472425002300040023x

10.1016/0016-7061(93)90117-4

10.1016/S1164-5563(01)01105-0

10.1071/SR9910815

10.1029/2000WR900020

10.1097/00010694-199109000-00001

10.1023/A:1014289632453

10.1016/0167-1987(96)81397-3

10.1046/j.1365-2389.2003.00546.x

10.2136/sssaj2000.642469x

10.2136/sssaj1999.6361530x

10.2134/jeq2000.00472425002900030039x

10.5194/hess-1-769-1997

10.1111/j.1475-2743.2004.tb00368.x

10.1002/ps.609

10.1016/S0167-1987(00)00186-0

10.1029/93WR02343

10.1023/A:1004490800536

10.1016/S0038-0717(96)00040-5

10.2136/sssaj1996.03615995006000020008x

10.2134/jeq1995.00472425002400040002x

10.2136/sssaj2002.7440

10.1111/j.1365-2389.1997.tb00182.x

10.2134/jeq1989.00472425001800010012x

10.1097/00010694-199311000-00003

10.1097/00010694-199808000-00001

10.1016/S0269-7491(98)00011-6

10.2136/sssaj1991.03615995005500050007x

10.1007/BF02185563

10.1029/94WR02979

10.1016/S0169-7722(01)00185-1

10.2136/sssaj1993.03615995005700010006x

10.1029/95WR00946

10.1016/j.jconhyd.2005.12.004

10.2134/jeq2003.2341

10.1016/0304-3800(95)00152-2

10.1097/00010694-199908000-00004

10.1071/SR9780257

10.2136/sssaj1987.03615995005100060008x

10.2136/sssaj2000.642670x

Shipitalo M.J., 1999, Occupancy and geometrical properties of Lumbricus terrestris L. burrows affecting infiltration, Pedobiologia, 43, 782, 10.1016/S0031-4056(24)00613-9

10.2134/jeq1996.00472425002500040005x

10.2136/sssaj1990.03615995005400060004x

10.2134/jeq1994.00472425002300060031x

10.2136/sssaj2000.6462103x

10.1016/j.still.2004.03.008

10.2136/sssaj1981.03615995004500060052x

10.1071/AR97075

10.1016/0022-1694(90)90084-B

10.2134/jeq1985.00472425001400010017x

10.1016/S0022-1694(98)00261-3

10.2134/jeq1998.00472425002700030006x

10.2134/jeq1993.00472425002200010024x

10.2134/jeq1994.00472425002300020010x

10.1016/j.jconhyd.2005.06.004

10.1023/A:1004405422847

10.2134/jeq1979.00472425000800020002x

10.1071/SR9890637

10.1016/0016-7061(83)90021-6

10.1029/97WR00473

10.1029/2000WR900079

10.1016/0045-6535(94)90124-4

10.2136/sssaj1992.03615995005600030009x

10.2136/sssaj1994.03615995005800050031x

10.1097/00010694-198802000-00001

10.1002/(SICI)1099-1085(19991215)13:17<2801::AID-HYP900>3.0.CO;2-G

10.2134/jeq2001.302589x

Vanclooster M., 2004, Unsaturated‐Zone Modeling: Progress, Challenges and Applications, 331

Vanderborght J., 1999, Modelling of Transport Processes in Soils at Various Scales in Time and Space, 77

10.2136/sssaj2002.7740

10.1029/2000WR000110

10.2136/sssaj2001.6541227x

10.1029/98WR02289

10.2134/jeq2000.00472425002900040037x

10.1016/S0038-0717(98)00165-5

10.1007/s003740100361

10.5194/hess-10-495-2006

10.1046/j.1365-2389.2002.00457.x

10.1029/WR021i012p01861

10.1046/j.1365-2389.1998.00129.x

10.1016/j.geoderma.2003.08.014

10.1016/S0022-1694(02)00361-X

10.1007/978-1-4612-5090-6_3

White R.E, 1985, The transport of chloride and non‐diffusible solutes through soil, Irrigation Science, 6, 3, 10.1007/BF00272470

10.1111/j.1475-2743.2000.tb00207.x

10.2136/sssaj1992.03615995005600060012x

10.2136/sssaj1998.03615995006200010007x

10.1080/02772249709358486

10.2134/jeq1999.00472425002800020025x

10.1016/S0022-1694(01)00370-5

10.1016/S0022-1694(01)00371-7

Thông tin
Thông tin xuất bản

European Journal of Soil Science

Tập 58 Số 3

523-546

Thông tin tác giả