免耕覆盖条件下田间土壤水分入渗的二维数值模拟研究

根据土壤水动力学基本原理,建立了秸秆覆盖条件下夏玉米SPAC系统中二维土壤水分入渗模型,应用该模型采用ADI法对辽宁地区秸秆覆盖条件下玉米田间土壤水分入渗过程进行模拟计算。模拟结果再现田间土壤水分入渗过程,同时显示产流与未产流情况试验数据与模拟值均有较好的一致性,平均相对误差均在5%以内,所构建模型可用于覆盖条件下土壤水分运动规律的研究。     

河套灌区典型区土壤水-地下水动态与转化关系研究

为确定限制引水背景下河套灌区土壤水-地下水动态及其转化关系,为优化农田水管理策略提供理论依据,选取河套灌区典型斗渠区域,基于2年土壤水、地下水的监测数据,分析在不同作物种植区、不同灌溉期的农田土壤水、地下水的动态变化规律。运用水量平衡法对地下水浅埋区农田土壤水与地下水的转化关系进行定量研究,结果表明：生育期内农田土壤水分变化属于“灌溉降水入渗补充-腾发消耗型”;受灌溉影响,不同时期地下水埋深动态具有显著的灌溉型特征,土壤水渗漏补给地下水明显抬升地下水位,地下水排水和潜水蒸发又降低地下水位;在作物生育期内,土壤水与地下水进行双向补给,且不同时期具有不同的转化特征;研究区2年生育期内灌溉降水补给土壤水分别为544.56mm和541.85mm,平均腾发量为465.5mm和434.8mm,土壤储水量减少61.96mm和63.1mm,土壤水补给地下水为207.73mm和236.94mm。研究可为当地及相近地区农业节水灌溉提供科学依据。     

双层秸秆不同层位覆盖对土壤水分蒸发影响

为揭示不同秸秆覆盖模式抑制土壤水分蒸发的效果,通过室内模拟试验,对双层秸秆不同层位覆盖下土壤水分蒸发过程进行了研究。试验设置秸秆单层覆盖埋深80 mm (CK)、上层埋深0 mm下层埋深300 mm秸秆双层覆盖(C1)、上层埋深80 mm下层埋深220 mm秸秆双层覆盖(C2)、上层埋深80 mm下层埋深300 mm秸秆双层覆盖(C3)、上层埋深80 mm下层埋深380 mm秸秆双层覆盖(C4) 5种模式,结果表明:不同覆盖模式下,蒸发量显著不同,实验数据显示蒸发过程可分为3段,1～10、11～18、19～24 d的规律分别为CKC4C2C1C3、CKC1C4C3C2、C2C1CKC4C3。CK的累积蒸发量为3.154 2 kg,与CK相比C1、C2、C3、C4处理的抑蒸率分别为2%、3.97%、8.6%、2.3%。综合分析来看,双层秸秆覆盖较单层秸秆可有效减小土壤水分蒸发。可得不同层位秸秆埋深对土壤累计蒸发的抑制作用由大到小排列为:C3C2C4C1CK。在整个蒸发过程中,不同秸秆覆盖下土壤水分累积蒸发量与时间的关系符合Y=a x~b。     

砂姜黑土区有无作物生长土壤水与地下水转化关系研究

为研究砂姜黑土区有无作物生长条件下土壤水与地下水的转化关系,采用五道沟实验站蒸渗仪1991-2015年10-5月份小麦生长期及同期裸地不同地下水埋深水平下蒸发和入渗实测资料,分析了不同下垫面条件下潜水蒸发量、入渗补给量和潜水补耗差随地下水埋深变化规律。结果表明:小麦生长条件下,潜水蒸发主要发生在2.5 m以浅,裸地潜水蒸发主要发生在0.4 m以浅,且其均随地下水埋深增加而递减;裸地累积入渗补给量大于小麦地累积入渗补给量,均随地下水埋深增大而减小,裸地与小麦地累积入渗量之间差值随地下水埋深的增大呈先增加后减少趋势,在2～3 m时小麦地蓄水能力最大;在种植小麦条件下,潜水补耗差与地下水埋深呈对数关系,土壤水与地下水转化量的均衡临界埋深为1.62 m,地下水埋深小于1.62 m,潜水消耗起主导作用,地下水向土壤水转化,大于1.62 m,土壤水补给地下水,裸地条件下土壤水与地下水转化量的均衡临界埋深0.2～0.5 m之间。土壤水与地下水的转化受作物和均衡临界埋深共同影响。     

地下水浅埋条件下土壤水动态变化规律研究

通过对夏玉米和冬小麦生长季节期间土壤水动态观测试验 ,探讨了地下水浅埋条件下土壤水动态的变化规律。试验结果表明 ,浅埋地下水对土壤水动态具有很大影响 ,农田土壤水分变化主要发生在根区深度 0～ 5 0 cm的土壤。土壤水动态变化规律为实施土壤水分实时调控、控制作物生长提供了理论依据     

地下水浅埋条件下土壤水动态变化规律研究

通过对夏玉米和冬小麦生长季节期间土壤水动态观测试验，探讨了地下水浅埋条件下土壤水动态的变化规律。试验结果表明，浅埋地下水对土壤水动态具有很大影响，农田土壤水分变化主要发生在根区深度0－50cm的土壤。土壤水动态变化规律为实施土壤水分实时调控，控制作物生长提供了理论依据。     

覆膜和降雨强度对玉米耗水过程及土壤水分入渗的影响

【目的】研究农田作物生长过程中,覆膜和降雨特征等因素对玉米耗水过程和土壤入渗产生影响。【方法】根据北京地区典型年降雨量设计和模拟春玉米生育期降雨过程,利用群集式测坑和挡雨棚及附设人工降雨装置,开展了不同地表覆盖条件下降雨强度对玉米耗水及水分利用效率的影响研究。降雨强度包括小雨强0.5 mm/min和大雨强1.5 mm/min,覆盖和种植条件包括膜下滴灌(MDI)、地面滴灌(SDI)和对照无作物种植(NP)。【结果】①MDI处理水分利用效率较SDI处理高13.5%。与SDI处理相比,MDI处理作物耗水量减小了40.6 mm,覆膜主要提高20～60 cm土层储水量。②大雨强条件下土壤深层渗漏量增多了3.4%～15.6%;降雨和灌溉对土壤水分影响深度主要为0～150 cm土层,相对于SDI处理,MDI和NP处理土壤储水量大大增加。③小雨强时表层0～20cm土壤入渗NP处理最快,大雨强时MDI处理入渗最快。作物根区40 cm深度处,小雨强时MDI处理的土壤水分最快达到峰值,而大雨强时NP处理最快达到峰值。60 cm深度处不同覆盖条件下在2种雨强时土壤水分变化速率一致,达到峰值速率表现为NP处理>MDI处理>SDI处理。【结论】覆膜具有较好的节水增产效应;降雨强度越大,土壤水分下渗越快;相同降雨量时小雨强降雨更有利于土壤水存储。不同的降雨强度对土壤水分入渗和再分布影响不同。研究结果可为雨水资源的合理利用从而提高农田水分利用效率提供理论依据。     

秸秆隔层及不同灌水上限对土壤水氮分布的影响

【目的】探究秸秆隔层以上适宜的灌水上限及其对土壤水分和氮素分布的影响。【方法】通过室内土柱入渗试验,研究了秸秆隔层埋深25cm时饱和含水率、田间持水率、80%田间持水率3个灌水上限情况下土壤水分入渗及水氮分布情况。【结果】①秸秆隔层能抑制水分入渗,显著增加0～25 cm土层的储水量和储水效率。在无蒸发条件下,当灌水上限不超过田间持水率时,6 d后0～25 cm土壤水的储存效率达89%～91%;②秸秆隔层能抑制硝态氮的深层渗漏,增加0～25cm土体硝态氮量。80%田间持水率灌水上限结合秸秆隔层处理对0～25cm土层硝态氮量高于其他处理。【结论】秸秆隔层以上适宜的灌水上限为80%田间持水率。     

秸秆条施对土壤水分运移分布的影响

通过室内试验,研究了秸秆条施深度对一维垂直入渗情况下土壤水分入渗和分布的影响。结果表明,1秸秆条施深度对累计入渗量有影响,相同入渗时间下不同条施深度的累计入渗量大小顺序为:深6 cm宽4 cm深4 cm宽4 cm深2 cm宽4 cm不施秸秆;2秸秆条施深度对垂直湿润锋运移距离大小顺序与累积入渗量大小顺序相同;3不同秸秆条施深度的土壤含水率的分布规律相似,土壤含水率等值线在秸秆条施附近近似呈半圆形,在湿润锋附近近似为直线,且距离秸秆条施处越远,土壤含水率分布曲线越密集;相同入渗时间下,深6 cm宽4 cm处理土壤平均含水率最高,其次是深4 cm宽4 cm处理。秸秆条施深度对于土壤水分运移分布有影响。     

降雨灌溉入渗条件下土壤水分运动

根据中科院栾城农业生态系统综合试验站和栾城县气象站的常规观测资料，运用SWAP软件对太行山山前平原—河北省栾城县田间土壤水分运动进行了数值模拟。从土壤含水量及土水势等方面，初步分析了降雨入渗补给条件下土壤水分运动的规律，运用实际观测资料与数值模拟结果进行了初步分析，论述了降雨与土壤水、地下水之间的转换关系。通过分析和讨论，探求了大埋深条件下降雨入渗过程，初步揭示了降雨入渗对地下水位变化的影响。