干旱区降雨过程对土壤水分与温度变化影响研究

通过定点监测并结合统计方法分析了干湿交替时节一次降雨过程前后不同土地利用方式下土壤水分与土壤温度的动态变化特征.结果表明,降雨过程对土壤水分和土壤温度在时间动态变化和深度变化过程有着重要影响;降雨影响周期中土壤含水率在一定深度范围内有一次明显的升高过程,从降雨前到降雨后呈现低→高→低的变化趋势,其变异程度随着深度的增加...     

蓄水坑灌水土温度变化对土壤水分再分布规律的影响

【目的】探寻蓄水坑灌下土壤水分分布规律。【方法】通过构建蓄水单坑灌施条件下的物理模型,分别对恒定水温(15℃)不同土壤温度(15、20和30℃)和恒定土温(30℃)不同灌水温度(15、20和30℃)条件下的土体湿润锋和含水率进行了研究,并对恒定水温(15℃)不同土壤温度(15、20和30℃)条件下土体中水分的再分布进行了数值模拟。【结果】恒定水温时,在灌溉后的同一时刻,随着土壤温度的升高,湿润锋的径向和垂向推进距离的增量分别为18%和4.4%;恒定土温时,在灌溉后的同一时刻,随着灌水温度的升高,湿润锋的径向和垂向推进距离的增量分别为2%和1%,但在同一处理条件下,随着时间的推移,其平均推进速度在降低;在土壤水分的再分布过程中,土壤含水率的高值区域在临近水室的中下部位,随着土壤温度和灌水温度的增加,土壤含水率的高值区域呈现出扩大的趋势。在采用数值模拟的方法研究土壤水分再分布的运动规律时,土壤温度的变化对模拟计算的精度有较大的影响,尤其是土壤温度和灌水温度差异较大时,该影响更为明显,水土温度相差15℃时,模拟计算值和实测值之间的最大相对误差可达19.87%;文中给出了考虑不同土壤温度和灌水温度条件下的水分再分布修正因子,运用该修正模型,可将模拟计算值和实测值之间的最大相对误差减小至4.76%。【结论】蓄水坑灌下土壤水分再分布对土壤温度的变化较为敏感,文中修正模型可作为进一步精确模拟蓄水单坑灌施条件下土壤水分运动的有效工具。     

东风渠灌区土壤水热环境及气象影响因子的响应研究

土壤水热环境对作物生长有着重要影响，为了确定东风渠灌区土壤水热变化特征及其气象影响因子，对灌区土壤温度和水分数据进行了为期一年的观测，利用变异系数Cv和Pearson相关法对灌区土壤水热数据进行了处理分析，结果表明：(1)土壤温度在夏季偏高，各层土壤温度表现为：表层土壤>深层土壤；冬季偏低，各层土壤温度表现为：表层土壤<深层土壤；在雨季时，土壤水分波动较大，值相对较高，一定程度上反映了各层土壤持水能力的高低：40 cm>20cm>60 cm>10 cm；(2)晴天土壤温度波动一般大于雨天，而雨天发生有效降水时，其土壤水分波动大于晴天；(3)非雨天，空气温度与土壤温度（正相关）、土壤水分（负相关）相关性最好；雨天，土壤温度与相对湿度相关性最好（正相关），雨天土壤水分与空气温度相关性最好（正相关），气象因子对土壤水热的影响随土壤深度增加，逐渐递减。研究成果对于完善灌区土壤水热变化理论，对灌区农业生产活动中土壤水热管理具有重要意义。     

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。     

膜侧冬麦土壤水分温度时空变化规律研究

膜侧冬麦是小麦栽培技术上的一项创新技术,具有极显著的增产、保水、增温效应,对其土壤水分温度的研究具有一定的理论及现实作用,大量研究都集中研究了不同种植方式水分温度的变化,对膜侧冬麦种植这一种方式的不同水分温度的研究较少,通过对其水分温度的研究,初步得出:膜侧土壤水分平均比膜内增加9.1%,膜侧土壤水分的垂直变化各层次土壤含水量都高于膜内,0～20cm膜侧和膜内土壤水分变化最大;土壤水分不同层次的日变化变化幅度总体趋势为膜侧大于膜上,膜上、膜侧峰值几乎同时出现在20:00,最低值膜侧14:00,膜上比膜侧稍提前。膜上不同层次土壤温度明显高于膜侧,膜上土壤温度日变化幅度明显大于膜侧,浅层的日变化幅度大于深层的,膜上膜侧温度日变化得出最低温度同时出现在8:00,最高温度膜上15cm比膜侧提前2h达到。     

西藏拉萨河谷山地土壤水分对降雨的响应

通过野外坡面降雨试验,对西藏拉萨河谷山地土壤水分进行全天候定位监测,以揭示拉萨河谷山地土壤水分对降雨的响应,旨在为促进青藏高原干旱半干旱地区的水土保持、植被恢复及水土流失治理提供一定的科学依据。研究结果表明:不同土层条件下,土壤水分对降雨的响应不同,即表层(0~5cm)土壤水分对降雨的响应最为迅速与直接,次表层(5~20cm)土壤水分对降雨的响应相比表层土壤会有延迟,深层(20~40cm)土壤水分对降雨的响应不明显,基本处于平缓状态;研究区域条件相同条件下,海拔越高,降雨量越大,高海拔各土层的土壤水分对降雨的响应更为强烈;土壤水分对降雨的响应受植被类型及其密度大小的影响,密度更大的草本植物相对于稀疏的灌草植被而言,其土壤水分对降雨的响应会较为平缓与延迟。     

微喷带灌溉对燕麦和箭筈豌豆混播土壤水分和温度的影响北大核心

为明确高寒荒漠区饲草混播下灌水对土壤水分和土壤温度的变化规律,通过微喷带灌溉模式下灌水对土壤水分和土壤温度的影响进行了研究。以燕麦和箭筈豌豆为试验材料,设置全生育期不灌水、拔节期+开花期灌水2个处理,采用土壤墒情仪测定土壤水分和土壤温度。结果表明:①不灌水与灌水处理0~60 cm土壤水分在饲草整个生育期内变化趋势一致,但变化幅度却有所不同,不灌水处理的变化幅度为14.46%;灌水处理变化幅度为10.89%。土壤含水量变化幅度随着土层深度的加深逐渐减小,0~20 cm土层的土壤含水量受灌水和降雨的影响变化幅度最大达到20.04%。②不灌水与灌水处理0~60 cm土壤温度在整个生育期内的波动受气温的影响大于灌水处理,土壤温度变化幅度分别为15.96和14.61℃,说明灌水在一定程度上能够平稳地温。土壤温度日最大值出现的时间随着土层深度的增加逐渐推迟。③灌水与不灌水处理下土壤含水量与土壤温度之间的Person相关系数表明,各土层含水率与土壤温度之间均存在负相关关系,相关系数最大达到0.626。     

不同地面处理下的降雨入渗规律研究

近年来,膜下滴灌等节水灌溉技术的实施提高了水分利用效率,但膜下滴灌的起垄和覆膜的处理在一定程度上改变了农田下垫面条件,降雨的入渗过程会受到一定影响。为了分析膜下滴灌的覆膜及起垄对降雨入渗过程的影响,试验选取下垫面处理、降雨强度、土壤初始含水量3个影响因素,进行了遮雨棚内的人工降雨测坑试验。试验数据分析结果表明:降雨强度对降雨入渗量及入渗深度影响最大;不同下垫面处理中,平整裸地的入渗量及入渗深度最大,起垄次之,覆膜及起垄最小。在一定的降雨强度范围内,垄沟的集雨作用随着雨强的增加而增加,沟内的入渗量增加显著;在起垄及覆膜起垄条件下,膜上水分由于膜的不透水作用和垄沟的集雨作用,分别是膜边和沟中的降雨入渗量最大。当雨强继续增加时,垄沟的集雨作用被削弱,但膜的汇流作用仍然存在,覆膜区域下方的土壤水分都是由膜边的土壤水分经过侧向运移达到,土壤水分的二维入渗过程十分显著。     

广西喀斯特地区耕作对土壤水分及降雨响应机制的影响

为揭示耕作方式对土壤特性及土壤水分的降雨响应过程的影响,以广西喀斯特地区粉垄耕作和免耕甘蔗种植地为研究对象,利用田间定位监测系统对0～10、10～30、30～50 cm土壤含水量及降雨量进行连续观测,并对土壤的基本理化性质进行测定.结果表明:①粉垄耕作的土壤总孔隙度增加,容重降低.在0～10、10～30、30～50 cm土壤有机质含量分别增加35.4％、69.7％、46.2％,差异显著(P<0.05).②两种处理土壤水分对降雨的响应程度均呈现随土壤深度增加而降低的趋势.在中雨事件下,免耕仅在0～10 cm层土壤水分对降雨有较为明显的响应.在大雨和暴雨下,免耕10～30 cm层对降雨的响应时间分别滞后于粉垄耕作9 h和3 h,30～50 cm层分别为2 h和5 h.粉垄耕作的土壤含水量与降雨表现出明显的同步性,对降雨有着极为显著的响应过程.③土壤含水量变异系数整体上呈现随土壤深度先变大,后减小的趋势.在中雨、大雨和暴雨事件发生前,粉垄耕作30～50 cm的土壤平均含水量均低于免耕,而降雨发生后30～50 cm层土壤含水量及变异系数均大于免耕,表明在降雨发生后粉垄耕作的深层土壤水分能够得到及时有效的补充.综上,粉垄耕作改善了土壤环境,显著提升表层土壤的含水量及各层次土壤水分对降雨的响应程度,从而使各层次土壤水分在降雨发生时得以快速有效补充.     

微喷带灌溉对燕麦和箭筈豌豆混播土壤水分和温度的影响

为明确高寒荒漠区饲草混播下灌水对土壤水分和土壤温度的变化规律,通过微喷带灌溉模式下灌水对土壤水分和土壤温度的影响进行了研究。以燕麦和箭筈豌豆为试验材料,设置全生育期不灌水、拔节期+开花期灌水2个处理,采用土壤墒情仪测定土壤水分和土壤温度。结果表明:①不灌水与灌水处理0～60 cm土壤水分在饲草整个生育期内变化趋势一致,但变化幅度却有所不同,不灌水处理的变化幅度为14.46%;灌水处理变化幅度为10.89%。土壤含水量变化幅度随着土层深度的加深逐渐减小,0～20 cm土层的土壤含水量受灌水和降雨的影响变化幅度最大达到20.04%。②不灌水与灌水处理0～60 cm土壤温度在整个生育期内的波动受气温的影响大于灌水处理,土壤温度变化幅度分别为15.96和14.61℃,说明灌水在一定程度上能够平稳地温。土壤温度日最大值出现的时间随着土层深度的增加逐渐推迟。③灌水与不灌水处理下土壤含水量与土壤温度之间的Person相关系数表明,各土层含水率与土壤温度之间均存在负相关关系,相关系数最大达到0.626。     

土壤温度测试仪的研究

土壤温度测试仪是通过热电偶作测温度传感器，在单片机的控制下实现温度自动检测的装置。可以在不同的地方和不同的深度对土壤温度进行测量，以便分析土壤温度的变化及土壤温度对其他的影响。     

压砂地和裸地对比条件下地温与含水率变化差异性分析

为探明压砂地和裸地土壤温度与含水率变化的差异性,以室外模拟降雨试验为基础,同时对自然无降雨条件下的压砂地和裸地温度进行观测,对比分析了压砂地和裸地地温、含水率变化规律及两者之间的相互关系。结果表明:自然无降雨条件下对照组压砂地0～50 cm各土层温度比裸地高0.5～4.5℃,10 mm降雨条件下压砂地5 cm处地温比裸地低0.5～4.0℃,10～50 cm处地温比裸地高0.5～3.5℃;10 mm模拟降雨条件下,压砂地和裸地0～15 cm处土壤含水率变化幅度较大,15～50 cm处含水率变化幅度较小,裸地蒸发速率大于压砂地;分别对压砂地和裸地的土壤温度与含水率进行皮尔逊相关性分析,结果表明不同土层含水率和温度之间存在相关关系,对土壤温度和含水率呈显著相关的土层采用回归分析法建立了函数关系,依据该函数,可通过土壤温度推测水分状态。     

不同水分处理下香梨地土壤温度变化特征的研究

为了研究不同灌水定额下土壤温度的变化,设置了4种不同灌溉制度的灌水处理,监测了不同土层深度土壤温度的连日变化情况。试验结果表明:不同水分处理总体上对5~25cm土壤温度影响明显,各个水分处理都能在不同程度上起到增加土壤温度的作用。各土层根据灌水方式的不同,地温也有一定的规律性。具体表现为对照处理地温最高,低水处理地温最低,高水处理和中水处理居中。低水处理各土层土壤温度平均值的变化最小,各土层土壤温度极值变化较其他水分处理较小,5~25cm各土层土壤温度平均值分别为:22.9、22.3、21.8、21和20.6℃。高水处理和对照处理居中。随着土层深度的增加,各处理土壤温度与气温的密切程度逐渐降低,其中5~15cm各处理土壤温度受气温的影响最大。各个处理显著性差异不大,而随土层深度的变化,显著性逐渐降低,其中5cm土层土壤温度受气温的影响最密切,15cm以下气温对土壤温度的影响不显著。同时,土壤含水量和土层深度对土壤含水量也有一定的影响。     

棉花冠层温度的变化规律及其用于缺水诊断研究

作物冠层温度是反映作物水分状况的一个良好指标，在研究环境因素对冠层温度影响的基础上，分析了不同土壤水分条件下棉花冠层温度的变化规律。研究表明了冠层温度与细胞液浓度之间存在良好关系，建立的冠层温度与气温差同气象因素和土壤水分的关系可用于判断作物的缺水状况     

覆膜土壤水分入渗特性研究

为探究覆膜条件下坡度、水分容量对土壤水分入渗的影响,采用室内人工模拟降雨,比较分析了在同一降雨强度下不同坡度梯度、不同水分容量的覆膜土壤水分的入渗率、累积入渗量等指标的动态变化。结果表明:15°,30°,45°坡度条件下,覆膜水分入渗所受影响较小;当坡度为65°时,覆膜土壤水分入渗率与累积入渗量显著性降低。10kg/m2水分容量时覆膜土壤水分入渗速率与累积入渗量均为最低,22kg/m2水分容量时达到最大,14与18kg/m2水分容量的入渗率与累积入渗量差异较小。     

蓄水坑灌条件下不同肥液浓度对果园土壤呼吸影响及水热关系分析

为探讨蓄水坑灌条件下不同肥液浓度(施氮量)对果园土壤呼吸速率的影响,共设置0,0.749,1.248g/L3个不同的肥液浓度水平,分析不同肥液浓度水平下土壤呼吸速率动态变化规律及其与土壤温度和土壤水分之间的关系。结果表明:蓄水坑灌条件下果园果树生育期内土壤呼吸速率呈不对称单峰变化曲线,土壤呼吸速率会随肥液浓度的增加而增加,在7月左右达到最大值,成熟收获期时降到最低;肥液浓度为1.248g/L时,蓄水坑灌条件下坑壁的土壤呼吸速率比地面灌溉条件下的土壤呼吸速率高;土壤温度和土壤水分是土壤呼吸速率的主要影响因素,10cm处土壤温度与土壤呼吸速率呈显著正相关,在一定范围内,土壤呼吸速率随土壤温度升高呈指数增加;土壤呼吸是土壤温度和土壤水分共同作用的结果。     

不同补充灌溉方式对降雨利用率及马铃薯农田蒸散特征的影响

在甘肃定西地区进行马铃薯不同补灌技术大田试验,研究不同补灌方式对土壤水分、农田耗水特征及降雨利用率和马铃薯的水分利用效率的影响。试验结果表明:在同一土壤水分水平下,沟灌方式的产量高于滴灌,畦灌方式马铃薯产量下降显著。水分利用效率滴灌比沟灌高87.69%,但不利于降雨利用。在水资源许可的条件下,宜采用沟灌的补灌方式来确保马铃薯产量,在水资源紧缺或在马铃薯设施育种产业中,膜下滴灌具有重要的推广应用价值。     

棉花冠层温度的变化规律及其用于缺水诊断研究

作物冠层温度是反映作物水分状况的一个良好标准，在研究环境因素对冠层温度影响的基础上，分析了不同土壤水分条件下棉花冠层温度的变化规律。研究表明了冠层温度与细胞液溶液浓度之间存在良好关系，建立的冠层温度与气温差同气象因素和土壤水分的关系可用于判断作物的缺水状况。     

不同水分和覆盖处理对土壤水热和夏玉米生长的影响

基于大田对比试验,研究了3种水分条件和覆盖处理对土壤水分、温度以及夏玉米地上部生长、产量、耗水量和水分利用效率的影响。结果表明,地膜和秸秆覆盖通过调节土壤水分和温度变化改善了夏玉米根区水热状况;3种水分条件下,地膜和秸秆覆盖增加了夏玉米地上部干质量和产量,提高了水分利用效率;中、低水分下2种覆盖方式的节水增产作用大于高水分;同一水分条件下,秸秆覆盖对土壤水热状况及夏玉米生长的影响效应随秸秆覆盖量的增加而增大。试验区土壤水分下限控制在65%FC、地膜覆盖或秸秆覆盖量7 500kg/hm2为宜。     

降雨级别对农田蒸发和土壤水再分布的影响模拟

在野外人工模拟了6级降雨强度(小雨P1、中雨P2、大雨P3、暴雨P4、大暴雨P5和特大暴雨P6),通过分析麦田0~100 cm土壤含水率在3个时期的变化,旨在探讨不同降雨强度土壤蒸发和雨水入渗土壤后的水分分布规律。结果表明,气象条件一致时,不同降雨级别处理的土壤蒸发过程具有相同的变化趋势。土壤日蒸发量随降雨级别的增加均呈对数函数方式增长;不同处理白天土壤蒸发有显著的差异,晚上土壤蒸发差异不显著;冬小麦各生育期日均土壤蒸发量及阶段蒸发量由大到小依次为返青期、拔节期和灌浆期。在3个生育期,不同降雨级别冬小麦土壤蒸发占降雨量的比例(E/P)大小排序相同,均为P1处理P2处理P3处理P4处理P5处理P6处理。降雨入渗后土壤水分再分布规律相似,供水结束后,表层0~20 cm内土壤含水率急剧降低,大雨级别以上处理20~60 cm土层的含水率呈先增大后减少的趋势,60 cm以下土层的含水率变化较小。降雨级别越大,土壤水再分布影响的土层就越深,同时水分再分配过程所需的时间越长。另外,同一降雨级别,土壤初始含水率较低时,土壤水分运移再分布较慢。受作物根系生长发育影响,返青期0~100 cm土层土壤水分变化幅度不如拔节期、灌浆期变化明显。降雨级别越大,转化成土壤水的水量越多,大雨和暴雨转化效率最高。