基于数值方法的农田土壤零通量面的模拟

零通量面能够反映土壤水分运动情况,定量计算土壤水分的入渗和蒸散量。采用Richards方程描述了降雨和蒸发边界条件下的一维土壤水分运移,通过土壤传递函数估算得到Van-Genuchten水分特征曲线参数,借助参数化Hydrus-1D模型计算得到一维土壤空间不同层的土壤含水量和基质势的数值解,并采用田间实测数据对数值解进行了验证,根据不同层的水势梯度和水流通量的值判断零通量面出现位置以及零通量面类型,最后分别设置5个不同的降雨和蒸发强度,模拟分析了土壤零通量面的空间位置和类型。研究结果表明:(1)采用Hydrus-1D可以准确模拟降雨和蒸发条件下的一维土壤水分运移;(2)在降雨和入渗条件下,零通量面位置随之降低;(3)蒸发强度增加时,零通量面上部土水势降低,土壤吸力增大,使其位置上升。结果证明该方法可行,能够模拟零通量面的动态变化。     

足球高原赛前竞技状态形成规律研究

在野外实测资料的基础上,利用HYDRUS-2D模型对作物生育期耕地与盐荒地间土壤水盐的迁移进行了模拟和分析。结果表明,在强蒸发作用下,盐分在表层土壤中积聚,20、40、70 cm土层分别上升了67.23%、62.37%、37.2%。经检验,HYDRUS-2D模型对土壤含水率和含盐率运移的模拟具有较高精度,反映出盐分积聚和水分运移规律。     

HYDRUS-1D／2D在土壤水分入渗过程模拟中的应用

介绍了HYDRUS-1D／2D软件的特点及其组成,并以古尔班通古特沙漠融雪水入渗过程为例,基于各项土壤物理特征参数,应用该软件模拟了沙漠垄间及垄顶距树干不同距离处的土壤含水量随入渗时间的变化过程,并以实测数据进行验证,模拟效果良好。总结了模型应用步骤、该软件的优点。     

根系分布形式和土壤质地对作物蒸腾量影响的模拟研究

根系吸水是土壤-作物系统水动力学的关键过程,作物根系的分布形式对蒸腾量的影响极大。基于数值模拟的方法对在黏壤土和砂壤土条件4种根系分布形式、不同潜在日蒸腾量条件下的土壤水分和蒸腾量进行系统研究。结果表明:对于根长30 cm的情况,在作物蒸腾过程中,根区深度范围内的土壤含水量变化明显,40 cm以下土层的水分基本不能被根系吸收利用。植物根系分布越均匀,越有利于根前期吸水,但后期吸水困难。砂壤土比黏壤土含水量的变化更快,且根区附近的土壤水分较黏壤土更易被植物根系吸收。     

基于植物根系仿生的土壤热湿迁移数值模拟

以实验数据为依据,把土壤中的水分含量和水分梯度分布作为影响植物根系生长的环境因子,结合非饱和多孔介质中传热传质的数学模型,对冬小麦的根系生长进行仿生模拟,分析根系吸水对非饱和土壤湿分与热量传递的影响。在相同环境条件下,对裸土和有作物覆盖的土壤床中的热、湿迁移也进行了模拟比较。     

基于HYDRUS-2D软件的土壤水力特征参数反演及间接地下滴灌的土壤水分运动模拟

间接地下滴灌是一种能有效减少地表蒸发、提高水分运输效率的新型滴灌方式。虽然土壤水分运动模拟已成为优化滴灌的重要工具,但由于土壤水力特征参数难以确定,模拟结果往往不够精确。为此,基于室内间接地下滴灌实验数据,利用HYDRUS-2D软件对土壤水力特征参数进行反演尝试,并探究边界均匀出水时,不同规格(直径、高度)的间接地下滴灌导水装置下形成的土壤水分分布差异。结果表明,HYDRUS-2D软件能有效地反演土壤水力特征参数,用反演参数模拟的土壤含水量和湿润距离与实测值吻合良好,基于3个反演参数和4个反演参数的模拟效果差异不大,计算模型的纳什效率系数分别为0.716和0.714。灌溉时不同直径、相同透水边界高度的装置对侧边和底部的含水量分布影响不大,而相同直径、不同透水边界高度的装置对侧边和底部的含水量分布影响较大。研究结果可为间接地下灌溉时导水装置规格的选取与农业水分精准管理提供科学依据。     

基于HYDRUS模型全膜双垄沟模式下土壤水盐运移模拟

为探索不同种植模式对晋北盐碱土水盐运移规律的影响,采用田间试验方法,设置空白对照、平作不覆膜、平作覆膜、起垄覆膜和全膜双垄沟5个处理,利用HYDRUS-1D/2D模型对不同种植模式下土壤水分和盐分运动规律进行数值模拟,分析了不同种植模式下水盐运动状态,并对比分析模拟结果与田间实测数据。结果表明,全膜双垄沟模式可有效提高土壤含水率,降低土壤电导率,缓解土壤盐分胁迫,为作物生长提供良好的水盐环境。HYDRUS-1D/2D模型对晋北盐碱土水盐运移规律的模拟结果可靠,能够为晋北地区盐碱土壤水盐管理提供科学依据。     

太岳山油松人工林土壤水分动态特征的研究

该文研究了太岳山油松人工林不同郁闭度林分以及荒地生长季节内的土壤水分动态。结果表明：整个生长季节内，荒地与林地贮水量差异并不显著，但森林郁闭度越大，贮水量越小．土壤含水量主要受降雨、蒸腾和蒸发的影响，干旱季节，林地蒸腾占主导地位，土壤剖面出现２０～４０ｃｍ的根系分布层偏下层土壤含水率最低，且郁闭度越大，该最低值越小；随着雨季的到来，各层土壤含水率的最大值依次出现，且郁闭度越大，该最大值越大，也出现的越迟；雨季过后，蒸发转变为主要因素，林地土壤含水率大于荒地。随着土层深度的增加，土壤含水量越稳定。     

蒸发条件下宁夏银北地区盐渍土水分运移数值模拟

对盐渍土中的水盐动态进行定量分析是提出适宜于宁夏银北地区盐渍土调控措施的基础工作。蒸发条件下土壤水分运动模拟初步研究表明,将有限体积法应用到求解蒸发条件下的土壤水分运动模拟计算中,模拟值与实测值吻合较好;春季土壤含水率模拟曲线在纵断面较为一致,地表蒸发量对0.2~0.6m的土壤含水率有较大的影响。     

分析模拟土壤压实对陆稻根系生长的影响

为研究土壤压实对陆稻根系生长的胁迫作用,关键是确定土壤中陆稻根系生长的参数变化。制作水─土分层装置便于统计根系穿出土壤层的时间,从而比较出土壤压实对根系轴向生长速度的影响。基于Visual C++6.0开发环境和Open G L图形库对土壤压实下,陆稻根系进行可视化模拟,为研究不同土壤压实对植物根系生长的影响提供了一种新方法。     

冀西北风沙半干旱区农田土壤水分动态分析

根据土壤水分定位观测结果,结合当地气候条件、作物生长过程和土壤物理性状等因子,对河北坝上不同土壤类型的土壤水分动态季节性垂直变化,以及土壤水分与降雨的关系进行了分析,得出了该区旱坡地、滩地土壤水分季节性变化规律,可概括为失墒期、耗墒期、补墒期、缓慢失墒期四个时期,并且提出了该区提高农田水分利用率的几项主要措施。     

湘南红壤区三种土壤水热状况的研究

 对同一地形和同一气候条件下湘南三种典型红壤的水热状况及它们的持水和渗透性质进行了研究。这三种土壤是：花岗岩母质发育的红壤、第四纪红土发育的红壤和紫色土。试验结果表明：第四纪红土发育的红壤持水性好，团聚度高，整个土体水分含量高，然而水分有效性低，渗透性好；花岗岩母质红壤则相反；紫色土则由于含有较多的块状物，因此渗透性也比较好。三种土壤的热量状况有很大的区别，紫色土在整个测定期间始终保持着较高的温度，而且温度的变幅大，花岗岩母质红壤的土体温度是三种土壤中最低的。植被影响土壤的水热状况，而水热状况又反过来影响作物的生长。     

不同原理土壤水分传感器的室内外标定方法及对比测试研究

土壤水分是地表水循环的关键环节,也是农林系统的重要状态指标。土壤水分观测系统的研制有利于土壤水分的有效观测,从而及时掌握其时空动态变化规律。当前存在多种土壤水分传感器,如常见的基于不同工作原理的频域传感器(Frequency domain spec-troscopy,FDS)和电感传感器等,其成本、土壤含水量-信号曲线以及影响因素均有较大差异。选用国产的FDS传感器,研制了信号采集和长期存储的数据采集器,制成了低成本土壤水分观测系统。同时设计了基于不同试验条件与水分含量的室内控制试验和室外现场同步观测试验,将研制系统的观测结果与美国HOBO土壤水分观测系统的观测结果、环刀取样测试结果进行了比对分析。结果表明:土壤水分含量较低时,研制的土壤水分观测系统观测结果与实际值较接近,优于HOBO观测结果,且适用于瞬时速测和定点长期观测。HOBO传感器在不同环境下表现更为稳定,观测结果值域变化范围较小。盐度对2种土壤水分传感器测量结果均有重要影响。     

机载平台基于全球卫星定位系统的土壤湿度遥感

根据美国航天局2002年10月进行的基于地表面反射GPS信号的遥感土壤湿度试验数据进行了土壤湿度反演。结果证明,反射GPS信号对土壤湿度特性十分敏感,湿度较大的水体区和农田区反射率较大,干旱区最小,不同植被覆盖对于反射率的影响不同,并对其进行了修正。反演得到的该地区土壤湿度值的分布规律也于10月份相对干旱的实际天气条件相吻合。这一结果证明了利用该技术反演土壤湿度的可行性。     

Using a systems modeling approach to improve soil management and soil quality

Soils provide the structural support, water and nutrients for plants in nature and are considered to be the foundation of agriculture production. Improving soil quality and soil health has been advocated as the goal of soil management toward sustainable agricultural intensification. There have been renewed efforts to define and quantify soil quality and soil health but establishing a consensus on the key indicators remains difficult. It is argued that such difficulties are due to the former ways of thinking in soil management which largely focus on soil properties alone. A systems approach that treats soils as a key component of agricultural production systems is promoted. It is argued that soil quality must be quantified in terms of crop productivity and impacts on ecosystems services that are also strongly driven by climate and management interventions. A systems modeling approach captures the interactions among climate, soil, crops and management, and their impacts on system performance, thus helping to quantify the value and quality of soils. Here, three examples are presented to demonstrate this. In this systems context, soil management must be an integral part of systems management practices that also include managing the crops and cropping systems under specific climatic conditions, with cognizance of future climate change.     

自动观测土壤体积含水量实时资料自动质量控制方法

中国民间对日索赔诉讼已历经18个春秋，诉讼案达31件，除4例和解外，终审无一胜诉。对日民间诉讼已成为左右中日关系走向的一个不容忽视的重要方面，运用得当不但可以维护我国战争受害者及其遗族的合法权益，又能一定程度上遏制日本军国主义右倾化趋势。日本法院晚近判决中，驳回我国民间索赔的主要理由有二：一是受害者个人无诉权；二是“国家无答责”。实际上，以上二者均背离了国际法理。     

中子仪测定表层土壤含水率

本文给出了用普通中子仪对表层土壤0—10cm、10—20cm和0—20cm三种层次的率定试验结果,表明用曲线关系代替直线关系后率定精度有大幅度的提高。同时也讨论了影响表层测定精度的两个特殊因素。文中还给出了用取土法和中子仪测定法的比较结果,表明中子仪法的误差可控制在允许误差范围内。     

基于田间原位土壤含水量估测的可见/近红外光谱建模方法

为实时、准确地获取原位土壤含水量信息,利用可见/近红外光谱技术,分别使用全局偏最小二乘(PLS)建模、局部PLS建模方法,对田间原位土壤含水量进行快速估测。结果表明:全局PLS模型中,其建模集的决定系数(R~2)、交叉验证均方根误差(RMSECV)分别为0.943和1.750%,检验集的决定系数(R~2)、预测均方根误差(RMSEP)分别为0.956和1.260%。局部PLS模型中,分别比较了选取定标子集的2种方法(欧氏距离法和马氏距离法),采用欧氏距离法和马氏距离法选取定标子集进行建模的R~2值分别为0.974和0.979,RMSEP值分别为0.976%和0.943%。因此,将可见/近红外光谱技术应用到田间原位含水量测量是可行的,其中,使用局部建模方法的效果优于全局建模。     

运用投影寻踪法建立苹果树蒸腾量的预测模型

[目的]运用投影寻踪回归分析法建立苹果树蒸腾量的预测模型,为更方便更好地预测苹果树蒸腾量提供指导。[方法]根据2009年5～9月气象站观测数据,对气温、相对湿度、风速、太阳辐射、大气压、土壤温度、叶温和水面蒸发量进行分析,并应用投影寻踪回归分析法建立了各气象因子与苹果树蒸腾量的预测模型。[结果]气象数据分析表明,大气水势随着气温增高呈减小的趋势,但随着气温降低和湿度增加而增加。气温、净辐射与作物叶水势均呈抛物线关系。随着净辐射的增大,作物消耗的水量增大,叶水势降低。由叶水势与土壤含水率关系可知,当土壤含水率减少时,苹果根系难以吸收到足够的水分,不能满足叶片蒸腾耗水的需求,导致叶片含水量偏低,叶水势也随着下降。苹果叶水势随着土壤含水率的降低而降低。[结论]运用投影寻踪回归分析法建立了气象因子对苹果树蒸腾量的预测模型,且预测精度较高。