不同覆膜开孔率下土壤水分和潜水蒸发的模拟研究

为研究蒸发阶段不同覆膜开孔条件下土壤水分运动,在室内进行蒸发模拟试验的基础上,采用HYDRUS-1D模型对不同覆膜开孔率和大气蒸发能力条件下土壤剖面含水率和潜水蒸发量动态变化进行了模拟,并与实测资料进行比较。结果表明:土壤剖面含水率同时受大气蒸发能力和覆膜开孔率的共同作用,随覆膜开孔率和大气蒸发能力的增加,土壤剖面含水率减小,且上层土壤含水率差异比下层土壤明显;覆膜开孔率和大气蒸发能力一定时,土壤剖面含水率在蒸发初期有所增加,蒸发后期基本保持稳定;覆膜对潜水蒸发的阻滞作用明显,但开孔率增加到一定数值时,表层盐分的影响大于覆膜的影响,使土壤含水率增大,累积蒸发量减小。经实测数据验证,模型精度较好,表明HYDRUS-1D模型用于不同覆膜开孔率下的土壤水分运动模拟是可行的。     

覆膜开孔土壤蒸发的水盐分布特征及运移规律研究

在干旱半干旱的新疆地区,覆膜灌溉面积在逐年增加。但由于田间地膜覆盖率无法达到100%,同时出苗孔和灌水孔的存在使得研究覆膜灌后地表覆膜开孔率不同时蒸发的水盐运动很有必要。为获得覆膜开孔蒸发的土壤水盐分布特征,采用垂直一维入渗蒸发双层有机玻璃土柱实验系统进行蒸发试验。以概化的覆膜开孔率为上边界条件,针对初始水盐均匀和入渗结束后的蒸发两种处理,研究了覆膜开孔率影响下,蒸发土壤含盐量剖面和盐分浓度剖面的分布特征。结果表明,对水盐均匀处理,剖面盐分浓度可采用含水率及开孔率的函数关系表达;而对入渗蒸发处理,剖面盐分浓度随覆膜开孔率的范围不同可采用不同的指数形式表达。表土10cm返盐量随覆膜开孔率的增大而逐渐增加。单位膜孔面积的返盐量随覆膜开孔率的增加而减小,呈幂函数关系。此外,相同开孔率条件下,单位膜孔面积上蒸发量(ER)与土表10cm返盐量(Wsm,10)之间呈良好的线性关系。     

滴灌覆膜开孔蒸发三维空间水盐运移实验研究

通过滴灌入渗结束的覆膜开孔蒸发实验,分析了土表覆膜开孔率对累积蒸发量随时间变化趋势的影响。累积蒸发量与时间平方根的线性关系符合Gardner的理论关系,而两者关系的系数又与覆膜开孔率之间存在良好的对数关系,从而得出了累积蒸发量的两因素函数关系。这一结果发展了Gardner的理论关系并将其应用于覆膜开孔蒸发的实践上。对相对累积蒸发量和单位膜孔面积的累积蒸发量随开孔率变化的函数特征进行了定量分析,并分析比较了全覆膜和不覆膜蒸发条件下含水率、含盐率和盐分浓度特征,做出了相应水盐特征的等值线图。     

覆膜不同开孔程度蒸发条件下土壤水热变化动态研究

覆膜灌溉播前铺膜通常无法覆盖全田面 ,而播种后需为作物破土预留出苗孔 ,覆膜灌溉时还需增设灌水孔 ,对上述各类孔的问题 ,可采用覆膜开孔率来统一表征。到目前为止 ,尚未见国内外关于覆膜开孔蒸发的水热耦合迁移方面的报道。在研制了室内蒸发水热动态观测实验系统的基础上 ,本文根据剖面初始含水率均匀的覆膜开孔蒸发土壤水分和温度的动态观测资料 ,分析了土壤温度变化规律及剖面水分的降低趋势 ,并建立了覆膜开孔蒸发的累积蒸发量、相对累积蒸发量及单位膜孔面积累积蒸发量随时间和不同覆膜开孔率变化的函数关系。分析结果表明 ,不同覆膜开孔率控制下的累积蒸发量与时间平方根之间均符合Gardner提出的裸土蒸发理论关系。该结果发展了传统的Gardner方程 ,拓展了该关系的应用途径 ,对今后进一步研究覆膜开孔蒸发的水热运动规律有重要意义。     

覆膜开孔率对土壤水分蒸发的影响

通过对室外玻璃棚内土壤进行覆膜开孔模拟试验,研究了覆膜不同开孔率(12.5%、25%、50%、75%、100%)对土壤水分蒸发的影响,根据模拟试验监测资料对土壤累积蒸发量,白天、夜晚累积蒸发量,日蒸发量差值,单位膜孔面积蒸发量等进行比较分析,结果表明:覆膜开孔率对土壤水分蒸发有明显影响,累积蒸发量与蒸发时间平方根之间存在一定线性关系,符合Gardner理论;覆膜开孔率为12.5%时抑制蒸发的效率最高,保持水分的能力最强,随开孔率增大,土壤累积蒸发量、累积蒸发量系数、日蒸发量差值均呈增大趋势。     

玉米/大豆不同间作模式下土面蒸发规律试验研究

为了准确估算间作农田土壤水分动态变化过程,制定合理的灌溉制度,该文采用微型蒸渗仪测定了玉米/大豆不同间作模式下不同位置处的土面蒸发量,分析了相对土面蒸发强度与表层土壤含水率的关系以及相对土面蒸发强度与叶面积指数的关系.结果表明:玉米/大豆间作模式下,不同位置处的土面蒸发量存在差异,2:3间作的累积蒸发量大于1:3间作;相对土面蒸发强度与表层土壤含水率呈指数递增关系,与叶面积指数呈指数递减关系.     

地下水蒸发规律及其与土壤盐分的关系

用粉砂壤土土柱进行了为期一年的室内模拟试验 ,对不同地下水作用条件下地下水蒸发规律进行了深入研究 ,并且研究了土壤盐分与地下水蒸发量之间的关系。研究表明 ,各地下水作用条件下地下水蒸发量与试验时间呈显著线性相关。地下水矿化度越低 ,地下水累积蒸发量对地下水矿化度的变动越为敏感 ;地下水埋深越大 ,累积蒸发量对地下水埋深变动的敏感性越强。建立了地下水累积蒸发量与地下水埋深、地下水矿化度的关系。分析了土壤盐分与地下水蒸发量之间的关系并得到了其模型。     

不同含盐量土壤盐分对蒸发的影响试验研究

土壤地表蒸发是一个复杂的过程,它的正常进行受到诸多因素的影响,其中土壤盐分是蒸发的主要影响因素之一。以内蒙古河套灌区永联试验站含盐土壤为例,通过室内试验盐分含量分别为0.2%、0.6%、1.0%、5.0%的土壤水分、盐分的变化以及对蒸发的影响进行了分析。试验结果表明:实验进行的初始阶段土壤剖面中含水率变化是比较显著,地下水补给对土壤蒸发的影响较大,实验持续到第15天之后随着土壤含水率的稳定变化,土壤蒸发量慢慢下降,这个时间段土壤水分迁移主要被土壤盐分控制。实验开始的前一段时间土壤水分对盐分的影响不太明显,实验持续到15天之后,尤其是,土壤表层形成盐壳之后,土壤水分对含盐量的影响以及盐分对水分的相应反馈比较明显。同一个时间来看,盐分含量高的土壤水分比较低。不同盐分含量的土壤中随着含盐量的增加,土壤蒸发速率减小。通过分析可知土壤含盐量与蒸发量具有很好的相关性,盐分越高,相关性越好。     

新疆喀什地下水浅埋区弃荒地表层土壤积盐与地下水的关系

为了研究新疆喀什地下水浅埋区弃荒地表层土壤积盐与地下水的定量关系,对试验区自然状况下的土壤含水量、表层土壤含盐量、地下水埋深、地下水矿化度和潜水蒸发量进行了原位监测,模拟了潜水蒸发量与地下水埋深的关系,定量分析了弃荒地自然条件下地下水埋深、地下水矿化度对土壤表层盐分的影响,建立了表层土壤含盐量与地下水埋深、地下水矿化度的经验模型。结果表明:在5~50 cm土层,土壤质量含水率随土层深度增加而增大;地下水埋深、地下水矿化度对表层土壤盐分有显著的影响,当地下水埋深为定值时,表层土壤含盐量与地下水矿化度呈线性正相关;当地下水矿化度为定值时,表层土壤含盐量与地下水埋深呈线性负相关;土壤盐分表聚现象明显,不同地下水埋深条件下表层土壤含盐量随累计潜水蒸发量的增加而增大,表层土壤积盐速率随地下水埋深的增大而减小,地下水埋深为25 cm条件下表层土壤积盐速率约是地下水埋深为50 cm的表层土壤积盐速率的2倍多。     

西北干旱区农田土壤蒸发量及影响因子分析

为探究微型蒸渗仪在西北干旱地区农田裸土和覆膜条件下测量土壤蒸发的适用情况,深入分析影响土壤蒸发的主要因子,该研究应用多种不同的微型蒸渗仪方法对裸土和覆膜条件下的土壤蒸发进行测定,并采用茎流计-水量平衡的方法进行对比分析,采用偏最小二乘法综合评估土壤蒸发量的主要影响因素。结果表明,裸土条件下,可采用不封底(底部纱网)且不换土微型蒸渗仪测定土壤蒸发量。覆膜条件下,采用传统的"裸土微型蒸渗仪测定蒸发量乘以膜孔率"的方法测量蒸发显著偏低;"覆膜开孔"的微型蒸渗仪和裸土微型蒸渗仪测定的蒸发未见显著差异,通过与茎流计-水量平衡法对比分析发现,"覆膜开孔"的微型蒸渗仪方法测量结果为0.96 mm/d可近似的(略偏低)反映实际情况。在西北干旱地区覆膜条件下,尽管裸土面积占的比例很小(0.5%～5%),但土壤蒸发量依然较大,均值为1.02 mm/d。影响农田土壤蒸发的最主要因素是土壤含水量和太阳辐射,相对贡献率分别为23.9%和18.3%。     

等温与非等温条件下水盐运动特征的比较

近年来新疆地区覆膜种植技术在大面积推广，其中关于覆膜条件下土壤中的水盐运动机理以及覆膜抑盐的机制等关键性科学问题，还需进一步研究。以新疆盐碱土为对象，基于入渗结束后湿润深度不同的等温再分布与非等温全覆膜蒸发的同步实测资料，对比分析了两者的土壤含水量剖面特征，结果表明，两者水分运动引起的含水量剖面差异基本不大，说明全覆膜对于节水有重要意义；基于水分运动特征，含盐率和盐分浓度差异也基本不大，表明温度势梯度对水盐运动的影响不明显。由于土表全覆膜时由水汽散失产生的水分损失量极小，因此相对于裸土蒸发而言，土壤中的盐分上行受到抑制；土表返盐量小，说明全覆膜对抑制土表积盐有同样重要的意义。在上述研究对比的基础上分析了剖面含盐率和盐分浓度与垂向位置和入渗深度的定量关系。本文的研究揭示了地膜覆盖节水特征和抑制土表积盐机制。     

穴播条件下地膜覆盖及播种量对春小麦土壤水盐分布的影响

[目的]在河套平原开展了地膜覆盖及穴播量对春小麦土壤水盐分布的影响研究,为减轻土壤盐渍化,提高土壤水分利用效率,实现精量化播种,促进地膜春小麦生产提供科学指导。[方法]以穴播不同量(穴播量分别为8粒,10粒,12粒,14粒和16粒)的露地春小麦为对照,监测穴播不同量的地膜春小麦对土壤水分、盐分分布及春小麦产量的影响。[结果]地膜覆盖与露地穴播的土壤水分均随穴播量的增加而降低;且从播种至灌浆期不同穴播量间的差异随着春小麦的生长而增大。相同穴播量下地膜覆盖的土壤水分在孕穗期前高于露地,扬花期后则低于露地;整个生长期地膜覆盖的耗水量略高于露地。地膜覆盖与露地穴播的土壤盐分均随穴播量的增加而降低但无显著差异,相同穴播量下地膜覆盖0—30 cm土层土壤盐分显著低于露地,30 cm土层以下则与露地基本一致。地膜覆盖与露地穴播的土壤水分利用效率均随穴播量的增加而增加,相同穴播量下地膜覆盖的春小麦产量和水分利用效率、水分产出率高于露地,千粒重和经济系数则低于露地。露地穴播的产量及水分产出率均以穴播14粒的最高,地膜覆盖的产量以穴播12粒的最高,水分产出率以穴播10粒的最高。[结论]地膜覆盖可降低0—30 cm土层土壤盐分,提高土壤水分利用效率,河套平原地膜春小麦的适宜穴播量应为当地常规露地条播量的70%至84%,即穴播10至12粒。     

秸秆深层覆盖对土壤水盐运移及小麦生长的影响

通过对秸秆不同覆盖方式的土柱模拟实验研究表明,秸秆深层覆盖在土壤中形成了一个毛细管障碍层,破坏了土壤毛细管的连续性,明显降低深层土壤水分蒸发,减少了深层土壤盐分向表层的运移;秸秆表层覆盖使土表与空气的接触面变小,利于土壤保水。深层秸秆结合表层秸秆覆盖对土壤的保水效果最好,而且抑制盐分的土壤表聚,减轻土壤盐分对作物生长的胁迫,降低土壤耕层的返盐,保证了作物正常生长。     

不同覆盖方式对土壤水热分布的影响

[目的]覆盖会影响土壤水、热分布,研究不同覆盖方式对土壤水热分布的影响,可为不同作物选择合适的覆盖方式控制土壤水热状态提供参考.[方法]用田间试验测定不同覆盖方式下玉米农田土壤的温度、含水率与蒸发量,比较测定数据探究不同覆盖方式对土壤水、热分布影响的特征.共设5个试验处理,无覆盖、地膜覆盖、1.5 cm落叶覆盖、3.0...     

河套灌区不同覆膜方式膜下滴灌土壤盐分运移研究

随着灌溉面积的增加和引黄水量的减少,河套灌区土壤盐渍化和水资源紧缺的问题日益突出,为保持农田水土环境的良性发展,以内蒙古河套灌区曙光试验站为研究对象,开展不同覆膜方式膜下滴灌土壤水盐运移规律研究。试验设置全膜覆盖(PQ)和半膜覆盖(PB)2个处理,采用5TE土壤水盐监测探头测定剖面土壤含水率和电导率。结果表明:膜下滴灌过程中剖面土壤盐分发生再分布,滴头下方30cm附近形成主要脱盐区,盐分逐渐向湿润区外缘积聚。半膜覆盖处理土壤盐分在膜间表层聚集,全膜覆盖处理保水抑蒸效果明显,起到了较好的压盐效果。表层土壤电导率值具有距滴头水平位移50cm20cm0cm的特点,膜间电导率值波动较大。不同水平位置处土壤电导率曲线变化规律相同,随土层深度增加振幅变小。全生育期内0—70cm深度土层不同覆盖方式均起到了一定的脱盐效果,半膜覆盖2个生长季内盐分变化(SA)分别为4.71mg/hm~2和9.24mg/hm~2,全膜覆盖处理SA分别为12.22mg/hm~2和21.55mg/hm~2。全膜覆盖处理可以有效抑制土壤水分蒸发,减弱盐分随水向上运动趋势,创造适宜作物生长的淡盐环境。可为河套灌区膜下滴灌种植模式下田间水盐管理提供理论依据。     

不同微咸水灌水量条件下覆砂措施对土壤水盐运移的影响

采用室内土柱模拟试验,对比研究了不同微咸水灌水量条件下覆砂与不覆砂对土壤水盐分布和运移的影响,以期为压砂地合理利用微咸水提供理论支持。结果表明,与不覆砂相比,覆砂增加了土壤水分下渗深度,最大增加深度可达8 cm;减少了试验期间土壤水分累计蒸发量,低、中、高3个灌水量分别减少了74%、54%和21%,减少幅度随灌水量增加有降低的趋势。在土壤水分再分布过程中,土壤剖面出现明显分界点,覆砂提高了分界点处土壤水分含量,增加量为2%~5%;保蓄了上层土壤水分含量,尤其是低灌水量时,不覆砂处理0~20 cm土壤水分含量在试验期间减少幅度达到34%,而覆砂处理仅减少了16.9%;增加了下层土壤水分含量。同时,覆砂明显抑制了表层土壤盐分累积,抑制幅度达到92.4%~95.2%;提高了土壤剖面盐分峰值处盐分含量,提高幅度在11.02%~37.55%;盐分峰值的位置随着试验时间延长不断向下运移。表明,微咸水灌溉条件下,覆砂措施通过减少土壤水分蒸发和增加土壤水分入渗而抑制表层土壤盐分累积,促进土壤盐分向下层运动。