不同土壤水分条件下夏玉米蒸发蒸腾特征研究

以郑单958为材料,在防雨测坑模拟试验条件下,研究了不同土壤水分条件下夏玉米蒸发蒸腾特性.试验结果表明:夏玉米在不同土壤水分条件下,土壤蒸发与土壤水分含量有关,干旱条件下土壤蒸发日变化低于适宜土壤水分条件,充足水分条件下土壤蒸发量高于适宜水分处理.蒸腾速率日变化则是适宜水分75%最高,单叶瞬时蒸鹰速率比干旱处理和充足水分处理分别高11.8%、4.3%.茎流量日变化蜂值随水分含量的增高而增高,其峰值比蒸腾峰值要延迟约2 h.     

农业生产活动对黄土高原丘陵沟壑区坡地土壤水分动态的影响

通过在坡度为20°耕地和荒草坡面对降水、土壤水密集观测,结合模拟降雨实验,从降雨入渗、蒸散发等过程分析讨论了影响黄土高原丘陵沟壑区坡地土壤水分动态的主要因素。结果表明:1)降雨入渗量△S主要受控于雨强和降雨量,坡耕地的入渗量随着雨强增加而衰减的速度快于荒坡,坡耕地有利于中等雨强大雨的下渗,雨强增大时两坡面的降雨转化率逐渐接近,且植被的再分配作用凸显,甚至使短历时暴雨时坡耕地的入渗速度低于荒坡,长历时的大、暴雨或连续降雨利于深层入渗,坡面耕作或在裸地上种植冰草后降雨转化率增约50%;2)7月～10月上旬为土壤水补给期,土壤水分在枯水年及平水年处于负平衡,在丰水年获得补给,最终以蒸散发消耗;3)荒地主要耗水层在20cm,耕地土壤水分活跃层及作物主要耗水层延伸至30cm。总体上,农作物增大蒸散发量、增加土壤水分利用深度,农业生产活动对减少降雨径流、增加土壤水资源量、强化水分小循环有重要作用。     

灌水量对包气带水分运移与滞留影响过程研究

包气带水是支持植被生长的关键因子,也是联系地表水与地下水、以及补给地下水的重要水源,为了解地表灌溉量和历时对包气带水分运移和滞留过程的影响,在陕西省泾惠渠试验站开展了夏玉米和冬小麦畦灌试验,应用实测数据和Hydrus-1D模型模拟包气带0~6 m土壤水分运移滞留过程,并对其水分平衡进行定量分析计算,结果表明:不同的灌水量、进水流量和灌溉历时会引起明显土壤水分运移滞留变化。夏玉米模拟期采用大流量、快速灌溉,剖面底部的渗漏量大,占地表总入水量的24.88%;冬小麦模拟期灌溉流量小、历时长,底部渗漏量小,占地表灌溉量的2.29%;夏玉米试验期内蒸发蒸腾量大于冬小麦,分别占地表总入水量的32.32%和27.33%,棵间蒸发量占蒸发蒸腾量的比例分别为18.15%和16.92%;夏玉米与冬小麦试验期内包气带土壤水分滞留比例分别为42.8%和70.38%,灌溉进水流量和历时是控制包气带水分滞留和进入地下水的关键因素。     

干旱区区域蒸散发量遥感反演研究

为研究干旱半干旱区蒸散发量,以新疆为研究区域,基于地表能量平衡,依据地表温度与反照率关系确定蒸发比,利用MODIS影像遥感估算新疆地区的蒸散发量。通过野外验证,模拟蒸散量与涡度相关仪野外观测量一致,平均误差在0.40mm/d。在干旱区,蒸散发量与降水的相关性在82%,与气温的相关性分别为46%。通过模型反演,2005年研究区在空间上以裸土蒸发为主,蒸发量在0-2mm/d之间,主要在塔里木盆地、准噶尔盆地和吐鲁番盆地,而蒸散发量较高地区主要为天山山脉下垫面为林地草地和平原绿洲农田区域,蒸散发量最大达6mm/d。     

海河流域地下水开采初期数值模拟及水量平衡分析

海河流域平原区地下水长期过度开采已引起了严重的环境问题,水资源的不断枯竭也制约着当地经济的可持续发展,成为国家一直关注的问题。作为地下水管理的方法之一,建立了地下水数值模型。对海河流域平原区地下水开采初期状态作了模拟分析,模拟结果显示:该区域地下水年补给量为156.6亿m3,其中,山前侧渗17.5亿m3,降雨入渗补给136亿m3,河道入渗3.1亿m3;地下水的排泄途径为河道基流88.5亿m3,蒸散发50.1亿m3,排泄入海15.2亿m3,黄河内滩侧渗排出1.8亿m3,总排泄量为156亿m3,地下水收支基本平衡。地下水的总体流向为自北、西、南指向渤海湾,吻合于地形坡度变化。模拟结果为水资源管理和水环境修复提供数据依据。模型也为下一步地下水大量开采状态的模拟提供初始水头条件、地质物理参数和边界条件。     

内蒙孪井灌区地下水补给及水资源优化配置研究

系统分析了内蒙孪井灌区的水文地质条件和包气带水文地质特征,对地下潜水深埋区降雨(灌溉)入渗补给的滞后性进行了分析,估算出了孪井灌区降雨(灌溉)入渗补给的滞后时间;建立水资源优化配置模型,利用GAMS软件优化种植结构,减小整个灌区的灌溉入渗量;最后利用VisualMODFLOW软件预报了现状灌溉和优化灌溉条件下的地下水水位。研究表明:深厚包气带对降雨(灌溉)入渗补给具有明显的滞后分配作用,孪井灌区岩性下的入渗补给滞后时间约为240-360d;实行水资源优化配置后,由于灌溉入渗量减小,水位上升幅度明显减小,减缓了土壤盐渍化的发展进度,但是仍然存在土壤次生盐渍化问题,必须改变现行灌水方式或者采取适宜工程措施加以防治。     

宁夏清水河平原农田包气带水分运移特征分析

在宁夏清水河平原选择典型地区建立了包气带水分运移试验场,对旱作条件下和灌溉条件下的冬小麦田包气带水分运移特征进行了观测研究.结果表明:该农田类型包气带水分运移特征以上渗-下渗型为主,由于地下水埋深大,任何情况下包气带水都持续补给地下水,非种植季节土壤储水为旱作冬小麦的生长提供了重要水源,灌溉显著地增大了作物蒸发蒸腾量和...     

基于双层阻抗模型的玛纳斯河流域ET遥感估算

针对水文水资源分析计算中最难估算的分量-蒸散发(Evapotranspiration,ET),以典型干旱区流域-玛纳斯河流域为研究对象,采用理论基础坚实、区域应用限制小、反演陆面蒸散发较为合理准确的双层阻抗模型,并根据研究区实际情况进行了模型参数化的基础上,结合MOIDS数据、气象观测数据和DEM数据,估算了该流域的陆面蒸散发量,并分析了其时空分布特征。研究结果表明:中高山区和绿洲平原区,由于植被覆盖度高,以植被蒸腾为主,蒸散发量小;而低山丘陵区和沙漠区,由于植被稀疏,以土壤蒸发为主,蒸发强烈,因而蒸散发量最大。     

土壤水动力学模型在SPAC系统中应用研究进展

从土壤水动力学典型的裸地蒸发模型、蒸发蒸腾量模型、土壤水分入渗模型出发,综述了SPAC系统下国内外现行的植物根系吸水模型、溶质运移模型、农业生态系统模型等研究进展,归纳和讨论了目前土壤水动力学模型在SPAC系统建模中存在的问题与不足。并对该领域的研究方向和应用前景进行了展望：建立准确的数值模型来解决实际问题是蒸发蒸腾量模型未来研究的趋势;入渗模型从点至区域的动态扩展,并结合土壤侵蚀、污染物运移等因素的农业倾向性研究为潜在的重要分支方向;根系吸水模型应更多被用于监测土壤水分动态、设计合理的灌溉制度及干旱预警等体系;利用计算机、遥感等技术手段建立农业生态系统物能循环的机理性模型将为模型的实用性和精度提供有力支撑。     

秸秆覆盖条件下土壤水动态演变规律研究

在石家庄栾城县进行田间试验,在充分分析覆盖试验点与对比试验点系统误差的基础上研究了玉米秸秆覆盖条件下土壤水动态演变规律.研究表明,秸秆覆盖对土壤水动态的影响主要表现在相对干旱期(8月下旬～翌年4月下旬)与土壤浅层(0～70 cm),秸秆覆盖试验点土壤含水量、土壤水势均高于对比试验点,且随土壤深度增加,秸秆覆盖作用减弱,秸秆覆盖对180 cm以下土壤水动态影响微弱.当以地表棵间蒸发为主时,覆盖点比对比试验点蒸发量少26.7 mm,表明秸秆覆盖高效抑制土壤水无效蒸发;当以植被蒸腾作用为主时,覆盖点比对比试验点高3.3 mm,表明秸秆覆盖对作物蒸发作用影响微弱.干旱期秸秆覆盖点与对比试验点平均入渗速率分别为0.092 m m/d和0.115 mm/d,表明干旱期秸秆覆盖不利于深层土壤 (220 cm以下)水入渗;而丰水期秸秆覆盖点220 cm处入渗速率明显高于对比点,其平均速率分别为0.192 mm/d和0.096 mm/d,表明丰水期秸秆覆盖能有效促进深层入渗.     

土壤水与地下水溶质运移联合模型

土壤水溶质运移模型着重解决入渗与蒸发条件下盐份在非饱和含水层中的垂向运移问题 ,地下水溶质运移模型着重解决盐份在饱和含水层中的横向运移问题 ,它们都不能全面描述区域盐份迁移的规律。分别建立地下水、土壤水的溶质运移模型子系统 ,耦合集成并进行联合运行是理想的解决方案。     

模拟垄沟灌溉土壤水分入渗特性试验研究

采用土箱进行模拟垄沟灌溉入渗试验,探索垄沟灌溉条件下土壤水分的入渗特性.研究结果表明:垄沟灌溉入渗时,湿润锋水平方向与垂直方向的运移距离与入渗时间呈幂函数正相关,其垂向运移距离明显大干一般沟灌;灌水时沟中与垄坡剖面的含水率迅速增加,再分布过程中在水平向水势梯度的作用下垄上剖面的含水率也不断增加,适当减小垄宽可以减少灌溉...     

灌水定额对波涌灌溉土壤间歇入渗特性的影响

通过肥液(KNO3溶液)室内入渗试验,模拟研究了地下水位埋深150 cm条件下灌水定额对波涌灌溉土壤间歇入渗特性的影响.结果表明,在试验条件下平均入渗速度随灌水定额的增加而减小;灌水定额越大平均周期减渗率越大;土壤含水率增幅随灌水定额的增加而增大;灌水定额越大,土壤水分向下运移越深,进入地下水中的水量越多,越容易造成地下水污染和水资源浪费.     

科尔沁沙地青贮玉米蒸散量的估算与分析

为准确估算科尔沁沙地青贮玉米实际蒸散量的变化规律,选用ASCE Penman-Monteith(ASCE-PM)模型计算参考作物蒸散发(ET0);利用双作物系数模型模拟土壤含水率与对应实测值进行统计分析,根据均方根误差、一致性指数、平均绝对误差和Nash-Sutcliffe效率指数4个指标以及回归系数和决定性系数对双作物系数模型进行率定和验证,然后模拟青贮玉米的作物系数,与ASCE-PM模型结合后模拟青贮玉米的蒸散发、棵间土壤蒸发和作物蒸腾规律,并分析其影响因素。结果表明:双作物系数模型准确地模拟土壤含水率和棵间土壤蒸发的变化过程,率定各阶段基础作物系数为0.25、0.9和0.5。棵间土壤蒸发先由播种时峰值下降到较低水平,于收割前有所回升;蒸腾速率除刚出苗和收割前呈单峰变化外大部分时段呈双峰变化,日内变化规律大体为中午高,早晚低,自出苗之日起生长中期后半段处于较高水平,之后逐渐减弱。青贮玉米蒸散量与太阳辐射线性关系最为显著(R=0.643),与气温、空气湿度和风速的相关性依次次之。ASCE-PM模型空气动力项5 d尺度贡献率为27.94%~77.66%,且随风速同增减。综上所述,ASCE-PM模型结合双作物系数可较好估算科尔沁沙地青贮玉米的实际蒸散量,以及棵间土壤蒸发和作物蒸腾量。     

干旱气候条件下棉田的蒸发与蒸腾：以阜康地区为例

本研究在中科院阜康生态站进行，观测棉田灌溉前后蒸与与蒸腾。在灌溉后约一星期，蒸发量约占蒸散总量的１７％．在晴朗时，中午几个小时内，蒸发量相当大，当由平流引起的热流传输显著存在时，最大蒸散总量约占净辐射的１３０％。     

基于稳定同位素的兰州市南北两山土壤水入渗模式

基于2018年4—10月兰州市南北两山不同海拔高度的降水和土壤水同位素数据，运用lc-excess法和lc-excess平衡方程定量分析兰州市南北两山的土壤水入渗过程，结果表明：土壤水lc-excess显示研究区土壤水入渗补给过程中活塞流模式和优先流模式并存，7—8月，各采样点均出现优先流信号，lc-excess平衡方程表明活塞流模式对深层土壤水的贡献率约70%，而优先流的贡献率约30%。土壤含水量和土壤水lc-excess呈正相关关系，南北两山土壤水lc-excess在月尺度和深度上均无显著差异，表明南北两山深层土壤水入渗补给模式一致，均来自上层土壤水渗流的活塞流模式，但在植被覆盖率较高的南山，优先流模式出现较多，尤其在降水集中的7—8月。本文研究结果为认识兰州市南北两山黄土丘陵区的水文过程提供理论参考。     

微咸水与生物炭协同作用对盐碱土入渗特征及水盐运移的影响

为研究添加生物炭条件下微咸水矿化度对盐碱土水盐运移的影响，采用一维垂直土柱入渗试验，研究了微咸水灌溉并施用生物炭对盐碱土水盐运移特征及其对Philip和一维代数入渗模型参数的影响，并对入渗模型的适用性进行了评价。本研究设置淡水对照CK(0 g·L^-1)及4种微咸水矿化度水平(2、3、4、5 g·L^-1)与施用玉米秸秆生物炭(5 t·hm^-2)组合试验方案。结果表明：使用微咸水灌溉或施用生物炭均会增加土壤水分入渗速率及土壤含水率，提高土壤保水能力，且微咸水和生物炭协同作用下效果更好。灌溉微咸水并施用生物炭降低了土壤含盐量，在0～30 cm深度内的平均含盐量比初始含盐量降低了34.75%～74.00%,具有良好的盐分淋洗效果。Philip入渗模型能够较好模拟微咸水和生物炭协同作用下的土壤水分入渗情况，灌溉微咸水或施用生物炭会使吸渗率S增加，且两者结合使用时S增幅更大；由代数模型计算而得的土壤各层理论含水率值与实测值之间的平均绝对误差与均方根误差均小于2.2%,表现出一维代数模型较好的适用性。综上所述，使用微咸水灌溉并配施生物...     

石羊河流域的水化学特征及其地表水与地下水的相互转化

通过分析石羊河流域地表水与地下水的水化学特征,可以了解石羊河流域地表水与地下水的相互转化关系。研究结果表明:(1)武威盆地,在山前地带,出山河水入渗转化为地下水;溢出带地下水以泉的形式转化为地表水;进入细土平原后,河水又补给地下水;在农灌区引河水又通过田间入渗反补地下水。(2)民勤盆地,地下水主要通过引水灌溉和河水补给。     

基于土壤水分阈值下引黄灌区春玉米安全用水管理策略

以内蒙古河套灌区隆胜试验区为研究区,开展引黄灌区玉米生育期适宜灌水量模拟研究。在田间试验的基础上,考虑土壤含水率、地下水埋深阈值,利用饱和带-非饱和带耦合模型SWAP-MODFLOW模拟了不同降雨水平年不同土壤质地区域玉米生育期灌溉用水量,预测了满足土壤水环境阈值的用水方案。基于耦合模型的决策结果:贫雨年安全用水量为269~315mm;平雨年165~225mm;丰雨年88~128mm。综上,利用实测资料检验后的耦合模型,结合不同作物的土壤水、地下水埋深阈值,能够更准确地从微观定量的角度确定不同作物最低灌水量,对河套灌区引黄水量的管理利用具有重要指导意义。     

蓄水坑灌法单坑入渗模型及入渗规律研究

根据果树生理特性与土壤水动力学理论,建立了非恒定水位复杂边界条件下的蓄水单坑均质土入渗运动的数学模型,并采用交替方向隐式差分法进行求解。经试验验证,模拟结果与实测结果吻合较好,表明利用该方法模拟蓄水单坑的水分入渗问题是可行的。用本模型模拟了不同条件下的单坑入渗过程,根据模拟结果分析了不同因素对入渗规律的影响,为蓄水坑灌理论与灌水技术要素的深入研究奠定了基础。