畦面微地形时空变异分布状况试验研究

畦面微地形时空变异分布状况对畦灌性能的影响较为显著，该文依据从典型试验畦块获得的畦面相对高程实测数据，借助统计学方法分析评价田间耕作措施和地面灌溉对畦面微地形时空变异分布状况的影响。结果表明：农田机耕、围畦打埂等田间耕作措施对畦面微地形整体分布状态和畦面相对高程空间分布状况的影响显著；而地面灌溉虽对畦面相对高程空间分布状况有一定影响，但对畦面微地形整体分布状态的影响却较小；田间耕作和地面灌溉等人为生产活动对较小规格畦块的畦面微地形时空变异分布状况的影响明显一些，围畦打埂和入畦单宽流量是影响土地精平后畦面微地形分布状况发生变化的主要影响因素；对较大规格的畦块，除上述影响因素外，还应关注机耕作业留下的车轮压痕对畦面平整状况产生的负面作用。     

随机生成的畦面相对高程最小样本容量确定方法

利用畦面微地形随机模拟方法开展微地形空间变异性对畦灌系统性能影响的分析评价中，如何确定随机生成的畦面相对高程最小样本容量成为关键所在。针对特定的畦灌数值模拟试验条件，借助概率统计学原理与方法，基于构建的畦灌系统性能评价指标的统计特征值与随机生成的畦面相对高程样本容量阎的关系，确定用于表征总体的随机生成的畦面相对高程最小样本容量。结果表明，对同类畦头而言，较佳畦面平整状况下要求的最小样本容量较少，而较高估计区间精度下要求的最小样本容量较大，且最小样本容量值对估计区间精度非常敏感。随机生成的畦面相对高程最小样本容量的确定，可为开展畦面微地形空间变异性对畦灌系统性能影响的数值模拟分析与评价提供有效的依托手段。     

微地形分布差异对畦灌过程及性能的影响模拟

微地形空间变异对畦灌性能影响显著,同一微地形起伏幅度下微地形起伏位置空间分布差异对畦灌过程及性能影响方面的研究甚少。该文基于随机生成的畦面相对高程的最小样本容量值,将微地形随机模拟方法与灌溉模型相结合,模拟分析同一微地形起伏幅度下微地形起伏位置空间分布差异对畦灌过程和畦灌性能的影响,讨论其影响程度随微地形起伏幅度的变化趋势。结果表明,同一微地形起伏幅度下起伏位置空间分布差异对畦灌过程和性能影响明显,且不同微地形起伏幅度下相应起伏位置空间分布差异对畦灌系统的影响随着起伏幅度的增加而增加。微地形标准偏差小于3cm时微地形起伏位置空间分布差异所引起的畦灌性能的变异属弱变异性,而微地形标准偏差大于3cm后其变异性增强,此时,在畦灌系统的田间评价、设计和管理中忽略其影响易产生较大误差。     

基于畦面糙率各向异性的畦灌地表水流运动模型及其验证

选取合理的畦面糙率模型,对于利用畦灌水流数值模型准确地评价和优化畦灌系统性能具有重要的理论与现实意义。该文利用二维全水动力学畦灌模型,采用张量逆运算等数学处理方法,在源项糙率矢量中构建畦面糙率各向异性模型,构建起基于畦面糙率各向异性的二维畦灌地表水流运动模型。基于典型畦灌试验结果对比分析糙率各向异性与各向同性畦灌模型的模拟效果。结果表明,与各向同性相比,所有实例各向异性糙率值下的水流推进过程实测与模拟值之间的平均相对误差值减小3.08～6.83百分点,水流消退过程实测与模拟值之间的平均相对误差值减小2.5～6.81百分点。采用各向异性糙率描述畦灌地表水流运动过程,可明显改善畦灌模拟效果,为开展畦灌系统设计与性能评价提供了实用可靠的数值模拟工具。     

不同畦面结构下地面灌溉效果的对比分析

为研究畦面结构变化对地面灌溉效果的影响,在4种不同畦面结构的大田灌溉试验基础上,用WinSRFR3.1模型对平作畦灌、细沟灌、畦作浅沟灌和微垄沟灌的田面土壤特性参数和灌水效果进行估算和模拟,比较了不同灌溉方式由于畦面结构改变引起的田面土壤特性和灌水效果差异,并提出不同畦面结构的适宜畦田规格。研究认为,不同畦面结构的田面糙率系数和土壤入渗特性差异明显,微垄沟灌糙率系数最大而平作畦灌糙率系数最小,平作畦灌入渗速率最快而畦作浅沟灌入渗速率最慢;对长畦田来说,畦作浅沟灌灌水效果最好,微垄沟灌次之,平作畦灌最差;在     

田面平整精度对畦灌系统性能影响的模拟分析

利用不同田面平整精度处理下获得的田间畦灌试验资料完成对地面灌溉模型SRFR的验证，在此基础上，针对不同的灌水时间条件设置，模拟3种典型地面平整状况下的水流推进与消退过程和畦田水分入渗分布状况，分析讨论田面平整精度对畦灌系统性能的影响。模拟结果表明，随着田面平整精度的改善，畦灌系统性能评价指标显著提高。与田面粗平状况相比，激光控制精细平地条件下的灌溉效率可提高34%，灌水均匀度可提高28%。     

畦田自然要素时空变异性及其对灌水质量的影响

土壤入渗参数、田面糙率、坡度等自然要素是畦灌方案设计的基础参数,其变异性是导致灌水质量远低于预期的重要原因。为揭示畦田自然要素时空变异特征及其对灌水质量的影响,该研究在11组畦田上开展了4 a畦灌观测试验,通过实测数据全面研究了灌前自然要素的畦内空间变异性、畦间空间变异性和年际时间变异性,并结合WinSRFR地面灌溉模型,模拟分析了自然要素时空变异性对畦灌水流运动过程及灌水质量的影响。结果表明：对畦灌灌水质量影响最大的3个自然要素依次是入渗系数、入渗指数和糙率,三者空间变异系数平均值分别为11.00%、4.05%和7.94%,时间变异系数平均值是分别为26.87%、7.73%和21.86%。畦田自然要素变差导致灌水质量整体下降,自然要素的时间变异性对灌水质量的影响大于其空间变异性的影响。入渗参数和糙率的变异性对畦田后半段的水流消退过程影响较大,忽视其年际时间变异性会加大畦尾积水风险。该研究结果可为畦灌方案设计提供指导,为精细地面灌溉发展提供科学依据。     

冬小麦不同畦灌施肥模式水氮分布田间试验

基于冬小麦生长期间施用尿素获得的试验观测结果,分析不同畦灌施肥模式下沿畦长土壤水氮空间分布差异,开展畦灌施肥模式田间试验评价,探讨适宜的畦灌施肥运行方式。研究结果表明,畦灌施肥模式差异对有效贮存在作物根系层的土壤水分和土壤硝态氮占0～80 cm土层相应值的比重以及土壤水分空间分布均匀性不产生显著影响,但对沿畦长土壤硝态氮空间分布均匀性的影响却较为明显。基于入畦单宽流量4 L/(s·m)和灌溉全程均匀施肥的畦灌施肥运行方式,可在冬小麦生长期返青水和扬花水灌后2 d的作物有效根系层内,形成相对较高的土壤水氮空间分布均匀性,适合当地生产实践中采用。     

荒漠草原植物多样性分布格局对微地形尺度环境变化的响应

采用地统计学方法,以荒漠草原自由放牧草地3种典型"覆沙—侵蚀"微地形地貌为对象,研究不同微地形地貌区域草地植物多样性分布格局对土壤养分、地表枯落物和羊粪量、地表微高程等环境因子的响应。结果表明:微地形坡面面积比例70%,地表微高程变化属中等变异强度(CV1),表层土壤粗沙粒含量为80%,植被盖度为20%时,地表枯落物、土壤全磷和全氮、地表微高程深刻影响着植物多样性空间异质性分布格局。微地形坡面面积比例为50%,地表微高程变化属强度变异(CV1),表层土壤粗沙粒含量为70%,植被盖度40%时,土壤全磷、地表微高程显著影响植物多样性分布格局特征。荒漠草原风蚀作用形成的"覆沙—侵蚀"微地形地貌引起各非生物要素在空间上的重新分配作用,显著影响植物群落多样性的空间异质性特征。不同微地形地貌特征约束条件下,植物多样性分布格局是各非生物要素共同作用的结果,但对不同环境要素的响应程度存在较大差异,这种差异性很可能与放牧干扰强度存在密切相关性。     

基于混合数值解法的一维全水动力学畦灌模型

数值模拟畦（沟）灌水流运动过程可为地面灌溉系统设计与评价提供必要的工具和手段。该文采用时-空混合数值解法构建起一维全水动力学畦灌模型,并基于典型畦灌试验结果,对比分析采用混合数值解法和Roe有限体积法数值求解一维畦灌全水动力学模型在数值计算稳定性与收敛性、计算精度与效率间的差异,验证基于混合数值解法的模型模拟效果。结果表明,混合数值解法要比Roe有限体积法表现出更佳的数值计算稳定性和收敛性,形成的水平衡误差和平均相对误差相对较低,相同度量环境下的计算效率提高2倍以上。基于混合数值解法的一维畦灌全水动力学数值模拟方法可明显增强数值计算的稳定性和收敛性,有效提高了计算精度和效率,为开展畦灌系统设计与性能评价提供了可靠的数值模拟手段。     

激光控制平地方法的经济可行性分析

根据激光控制土地精平试验结果和不同田面平整精度处理下的田间畦灌对比试验数据,对激光控制平地成本费用和节水增产效果进行分析,完成激光控制平地方法的经济可行性分析。土地精平成本费用随田面平整绝对改善度的增加呈线性增长,节水增产效益随田面平整精度的提高明显增加。在激光精平效果3年持续期内,考虑激光控制平地设备折旧下的静态效益费用比值为1.8,动态下的相应比值为1.6。农田生产力提高带来的节水增产效益超过土地精平成本的事实表明,在我国现状条件下采用激光控制平地方法可以获得较好的收益回报。     

不同土地利用变化情景下的洪汝河流域水文响应

[目的]研究洪汝河流域土地利用变化对水文过程的影响,为当地水资源的合理规划和利用提供依据和参考。[方法]本研究以土壤水体评价模型(soil and water assessment tool,SWAT)为基础,通过设计多种土地利用情景模式模拟洪汝河流域水文情景,首先利用数字高程模型(digital elevation model,DEM),土地利用数据、土壤数据以及日气象数据建立模型;其次选用2006—2008年的水文观测数据进行模型率定,并进行敏感性和不确定性分析;最后,设置4种土地利用情景模式进行水文模拟。[结果]退耕还林情景下径流减少4.23%;而在耕地增加,城镇用地增加和以城镇用地、林地草地增加为主的复杂土地利用变化这3种情景下,径流分别增加3.01%,4.91%和1.50%。[结论]退耕还林增加了可涵养水源的森林,使得径流减少,而增加耕地开垦或城市建设用地则会增加地表径流。     

不同灌水量对黄河三角洲盐碱地改良效果研究

通过室内土柱模拟试验,研究不同灌水量对盐渍土的改良效果。试验共设计3个不同灌水量,分别为S1 (200 mm)、S2 (300 mm)、S3 (400 mm)。结果表明:(1)灌溉淋洗对0—40 cm土壤盐分淋失影响较大,其中0—20 cm脱盐率最高,表现为S3S2S1,不同处理在剖面上均出现积盐,S1、S2在40—60 cm出现积盐,说明低灌水量对土壤表层盐分具有淋洗作用,但会造成底层土壤盐分累积;(2)K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cl~-、SO_4~(2-)、HCO_3~-含量在灌水后有较大幅度的下降,且整体溶脱率随灌溉水量的增加而增加。各离子在0—20 cm随灌水量增加表现为不同的变化规律,Ca~(2+)先溶脱后积累,HCO_3~-变化规律与Ca~(2+)相反,表现为先积累后溶脱,其他离子均随灌水量的增加而减少;(3)灌水后,S1、S2的pH在剖面上的分布与灌水前相似,0—40 cm土壤总碱度随灌水量增加呈先增后减的趋势,表现为先碱化再脱碱,与土壤pH变化一致。研究成果可为盐碱地改良和节水灌溉提供参考。     

Impacts of chronic marine oil pollution and the murre hunt in Newfoundland on thick-billed murre Uria lomvia populations in the eastern Canadian Arctic

We developed a deterministic and stochastic age-based matrix projection population model to assess and quantify the impact of mortality caused by chronic oil pollution and legal hunting on thick-billed murre Uria lomvia populations breeding and wintering in eastern Canada. We calculate the potential population growth rate in the absence of anthropogenic mortality sources using a modeling technique that translates absolute number of birds killed from anthropogenic mortality to potential survival rates in the absence of these anthropogenic impacts. The intrinsic growth rate of the deterministic matrix based on vital rates from Coats Island (λ_d=1.0102), as well as the stochastic growth rate (λ_s=1.0098, 95% C.I. 0.9969-1.0226), matched observed population trends. Hunting mortality reduced population growth rate by 0.020 (0.012-0.039), oiling mortality reduced population growth rate by 0.025 (0.012-0.039). Combined these sources reduced the population growth rate by 0.047 (0.033-0.610). Although thick-billed murre populations are stable or slowly growing in eastern Canada, anthropogenic sources of mortality are reducing the ability of the population to grow, and increase vulnerability in these populations to changes in their environment and other pulse perturbations. Our modeling technique could be used to assess specific anthropogenic impacts on populations where a vital rates and numbers killed are known, but no long-term trend information is available.     

Die Verteilung der stabilen Kohlenstoffisotope 13C/12C in einem Pseudogley unter Wald

The distribution of the stable carbon isotopes ¹³C/¹²C in a pseudogley under forest In a pseudogley, a soil with purched surface water, the δ¹³C-values of organic carbon have been analysed. A linear depletion of 1.5% has been observed in the A_h-horizons ranging down to 18cm. The following A_eS_w- and S_w-layers display an enrichment which amounts to 2% at a depth of 55cm. Below this depth in the IIS_d-layers the δ¹³C-values are almost constant showing a value of about -25.4%. Model calculations indicate that displacement effects may be responsible for the depletion of the ¹³C-isotope in the A_h-horizons, while mineralization should account for the enrichment of the ¹³C-isotope in the adjoining S_w-horizons.