基于农田种植作物条件下土壤含水量变化规律探究

土壤含水量变化,对农作物生长至关重要。通过对不同埋深、不同时段的土壤含水量变化特征分析,可为土壤墒情预测预报提供科学依据。基于此,利用新河县张神首村土壤墒情监测站的墒情监测资料,采用趋势法对不同埋深的土壤含水量随季节变化情况进行分析,结果表明,土壤含水量变化受降水量、灌溉、蒸发等多种因素的影响。掌握其变化规律,可为农业生产高产稳产提供科学依据。     

土壤水分蒸发的驻波函数解

<正> 土壤蒸发是受气候、作物、土壤的综合影响,特别自然降水的时间、数量不均,造成土壤湿度无规则分布,给土壤蒸发分析造成了困难。而土壤水分运动以土壤热力为运载条件,热力扩散又有年波动变化,使墒情分析更复杂。本文通过力平衡和波函数求解,综合气候、作物、土壤影响,推导出土壤蒸发模式,用于墒情测报。经历史资料和大田试验比较,它具     

太湖流域平原区土壤水分动态分析

以太湖流域平原区两种土地利用方式(林地和菜地)为例,在长期定位观测土壤水分数据的基础上,采用时间序列法定量分析了土壤水分与降水之间的相关关系。结果表明:(1)降水量在时间上不相关,而各层土壤水分均为自相关序列;(2)降水与土壤水分之间存在一定的相关性,相关时长受季节、土壤深度、土地利用方式等的影响较为明显(1~8d不等);(3)林地相关时长的季节变化表现为:夏秋季春季冬季。随着土壤深度的增加,菜地土壤含水量与降水相关关系在夏秋季节呈减小趋势,而在冬春季节则相反。整体上林地降水对土壤含水量的有效影响时间长于菜地,且林地降水量与土壤含水量相关关系的规律性优于菜地。     

临夏市玉米田土壤墒情监测浅析

选择临夏市不同土壤类型的玉米田,建立10个土壤墒情监测固定点,定期对各监测点0～20 cm、20～40 cm土层土壤墒情进行测定。结果表明,土壤墒情的变化规律与自然降水量、地区气温变化、作物的生长期及生长规律密切相关。土壤墒情总体上随降水量的增多而增加,土壤体积含水量的变化与本区域的降水规律相吻合。不同时期各监测点20～40 cm土层土壤体积含水量高于0～20 cm土层。     

红壤坡地农业景观(旱季)地表界面水分传输研究——I．土壤-大气界面水分传输

定位观测研究红壤坡地土壤 大气界面水分传输结果证明 ,不同地表植被群落构建和不同农业利用景观土壤蒸发量有差异 ,但水汽传输通量的动态变化规律一致 ,土壤蒸发量日变化为典型单峰曲线。界面水分传输通量受诸多因素影响 ,当地表植被群落稳定、作物因素影响较小时 ,水汽通量除受气候条件影响外还明显受土壤含水量特别是表层土壤含水量的影响。界面水汽传输通量与净辐射能呈显著正相关 ,与环境温度有很好的相关性 ,温度越高其蒸发越强 ,与空气湿度呈极显著负相关。界面水汽传输通量主要受 0～ 2 0cm表层土壤水分控制 ,二者间存在线性关系。土壤蒸发量占系统蒸散量的 1/ 3 ,该部分非生产性水分消耗有控制降低的可能 ,可通过土壤培肥、灌溉控制、物理障碍等手段抑制土壤蒸发。     

秸秆纤维网覆盖下纤维用量对土壤蒸发的影响

为研究不同纤维用量下秸秆纤维网覆盖对土壤蒸发过程的影响,以不同的秸秆纤维用量为因子,设100、300、500 g/m2三个用量水平,以裸土为对照,进行了模拟试验。结果表明:用秸秆纤维网覆盖土壤表面能够有效抑制土壤蒸发,在土壤含水量较高的阶段,抑制作用更加明显;秸秆纤维网覆盖对蒸发的抑制作用与秸秆纤维用量密切相关,在相同的秸秆纤维网性状和同一土壤含水量条件下,秸秆纤维用量越大对蒸发的抑制能力越强;秸秆纤维网覆盖能明显改变土壤蒸发过程,覆盖条件下的土壤与裸土相比,蒸发量不仅降低而且更加平稳;在26 d的连续蒸发过程中,覆盖条件下的累计土壤蒸发量与时间呈近似线性关系,而裸土则为对数关系。     

微生物结皮层对地表蒸发过程影响的机理研究

对流沙土壤和林地土壤分别进行覆盖结皮和模拟降水处理,结皮选择苔藓和藻类结皮,观测不同处理的蒸发过程,并将结皮对地表蒸发的影响(即结皮效应)分解为封闭效应和截持效应,分析两种效应各自的变化特点及其关系,探讨结皮对地表蒸发的影响。研究发现:(1)结皮封闭效应和截持效应均呈现阶段性变化,封闭效应表现为先抑制蒸发后促进蒸发,截持效应表现为先促进蒸发后抑制蒸发;(2)在整个蒸发过程和不同蒸发阶段,两种效应均为负相关关系,对蒸发的影响是相反的,且存在主导与非主导的关系,不同蒸发阶段主导效应不同,导致结皮效应呈阶段性变化;(3)不同降水条件下,结皮对蒸发过程产生不同影响,较大降水条件下,结皮主要表现为对蒸发的抑制作用,较小降水条件下,因土壤基质的差异表现出不同。     

不同砂石覆盖度和粒径对土壤水分蒸发的影响

为探讨不同砂石覆盖度和砂石粒径对土壤蒸发的影响,进行室内蒸发模拟试验。通过5个覆盖度(0,25%,50%,75%和100%)和2个砂石粒径(0.5cm和1cm)处理,历经10d的土柱蒸发试验,研究土壤蒸发量随蒸发时间的变化及蒸发剖面含水量的分布规律。结果表明:砂石覆盖能有效抑制土壤累积蒸发量的增长,覆盖度越大,粒径越小,其抑制效果越明显,蒸发越趋于平稳。不同砂石覆盖度下的累积蒸发量与时间变化符合Gardner理论关系,累积蒸发量与时间和覆盖度间存在两因素函数关系,从而得出蒸发速率与时间和覆盖度的两因素函数关系。砂石覆盖能降低土壤蒸发速率,保持土壤水分,覆盖度越大,土壤蒸发后的剖面含水量越大。相比于塿土,相同粒径条件下砂石覆盖对砂土蒸发的抑制作用更有效。     

耕作方式对农田土壤水分变化特征及水分利用效率的影响

探讨耕作方式对土壤含水量及水分利用效率的影响,对于高效利用自然降水,提高自然降水利用效率,增加作物产量具有重要的理论与实践意义。因此,采用铝盒称重法测定不同年份、季节、土壤剖面及冻融前后土壤含水量,研究不同耕作方式对土壤含水量及作物水分利用效率的影响。结果表明:在特定时期内土壤含水量随土层深度的增加而减少,特别是土层40cm以下尤为明显,而且随季节呈波动性变化且受降雨影响较大;季节冻融作用明显降低土壤含水量,但深松较其他处理土壤含水量增幅为0.93%~2.23%;土壤贮水量随季节呈先增后降的趋势变化,且生育前期明显高于生育后期;不同耕作方式对田间耗水量和耗水系数无显著影响,但深松耕作显著提高作物水分利用效率,并且水分利用效率与产量的相关性达到极显著水平(r=0.76**)。综合分析认为,保护性耕作结合深松是有效改善耕层结构,增加土壤含水量,提高自然降水利用效率的有效耕作方法。因此,该研究可为东北雨养农业区留茬深松保护性耕作技术的推广提供理论依据。     

青海湖克土沙区不同类型沙丘土壤水分的动态变化

对青海湖湖东克土沙区的土壤水分变化特征及其与降雨之间的关系进行了分析,结果表明:固定沙丘土壤水分随深度的变化较小,采取措施(人工植被+麦草方格沙障)的流动沙丘在不同深度上的变异最大;从0—80cm平均水平看,土壤含水量为固定沙丘>流动沙丘>采取措施的流动沙丘;三种沙丘土壤水分与降雨的时间变化都基本一致,可以分为冻结滞水期(12月—翌年3月)、水分补偿期(4—7月)和失水期(8—11月)三个阶段,土壤含水量以夏秋季最高;降水对0—80cm的土壤水分都有影响,对上层土壤的影响更显著,采取措施的流动沙丘主要影响深度为60cm,固定沙丘为20cm;在流动沙丘上种植人工植被以及布设麦草方格沙障,可以抑制表层土壤水分蒸发,提高表层土壤含水量,在植被恢复前能够有效减少风蚀,对于植物初期生长具有积极意义。     

三江平原土壤湿度变化及其对气象条件的响应

了解土壤湿度的时空变化特征与规律,对充分利用土壤水分资源及应对气候变化有重要意义。基于三江平原23个农业气象站1982—2017年土壤湿度、同期气温、降水等数据,采用统计分析、M-K突变检验等方法,分析了0—50 cm土壤湿度的趋势变化特征及其与气温、降水气候因子的关系。结果表明:(1)近37年来三江平原地中0—30 cm,40—50 cm土壤相对湿度呈显著降低趋势,并呈阶段性变化,突变年在1997年;30—40 cm土壤相对湿度无显著变化;各层土壤相对湿度垂直方向呈现中间层(30—40 cm)土壤相对湿度最大,上下层递减的趋势。土壤相对湿度的空间分布存在差异,土壤相对湿度由北到南、由东到西递减趋势。(2)三江平原气温、降水量对各层土壤相对湿度影响程度不同。0—20 cm土壤相对湿度主要受4—9月生长季气温、降水量的协同作用影响,20—30 cm和40—50 cm土壤相对湿度分别受4—9月生长季的气温和降水作用的影响;而30—40 cm土壤相对湿度受气温和降水作用的影响不大。总之近37年来三江平原土壤相对湿度的变化存有差异,1982—1996年、1997—2013年、2014年后各层土壤相对湿度分别处于相对较高(偏湿)、较低(正常)、较高(偏湿)阶段。4—9月生长季的气温和降水是影响三江平原土壤相对湿度变化的主要气象因子。     

毛乌素沙地东南缘沙漠化过程中土壤理化性质分析

采用空间代替时间的方法,对毛乌素沙地东南缘沙漠化过程中土壤理化性质变化进行了分析.结果表明,沙漠化过程中土壤理化性质呈规律性变化,随沙漠化程度的加剧,土壤黏粒含量、含水量、有机质、有机碳和全氮含量减少,土壤砂粒含量、容重和C/N增加,土壤质量下降;相关性分析结果表明,容重和C/N比与各指标呈负相关关系,其余各指标间呈正相关关系,其中容重与有机质、全氮含量之间以及有机质与全氮含量之间存在极显著相关性,黏粒含量与含水量、容重、有机质和全氮含量之间存在显著相关性,含水量与容重、有机质和全氮含量之间也存在显著相关性,说明沙漠化过程中土壤各组分之间存在着密切的内在联系.     

鲁西南地区土壤墒情变化规律分析

从土壤墒情角度探讨鲁西南土壤干旱发生演变规律,应用枚举法和Markov模型对1961—2003年滤除了人为干扰因素后的准自然条件下土壤墒情序列进行计算,得到鲁西南地区春、夏、秋、冬各季干旱持续时间的概率密度以及各季连年发生季节性干旱和不干旱的概率密度;统计得出各旬土壤在未来一句无有效降水条件下不同土壤墒情的失墒速度,从而展示墒情变化与季节的关系,并对逐旬墒情变化与前期气象要素进行相关分析,得出一批影响旬墒情变化的气象因子;利用近几年的定点实测资料统计得到不同降水使土壤干旱状态改善效应。研究结果对利用土壤墒情研究干旱规律、区域性旱情客观评估和预测具有较好的实用和参考价值。     

晋西黄土残塬沟壑区土壤水分的时空变化研究

干旱半干旱黄土区土壤水分的研究对该区植被恢复与重建具有重要意义,对晋西黄土残塬沟壑区荒草坡、刺槐林地、虎榛子林地的土壤含水量进行时空变化分析后发现:不同降水年份各地类土壤含水量的季节变化和垂直变化差异显著.偏涝年各地类土壤含水量的季节变化呈凹型曲线,正常降水年各地类土壤含水量的季节变化呈W型曲线;无论偏涝年还是正常降水年,各地类生长季内土壤水分一直处于消耗状态;虎榛子林地正常降水年的土壤含水量在垂直剖面上的变化幅度远小于偏涝年,刺槐林地在正常降水年深层土壤水分的亏缺比偏涝年更大.经多重比较得出,荒草坡各层土壤含水量差异不显著,林地表层(0-20,20-40 am)与深层(60-100 cm)土壤含水量差异显著.     

覆膜集雨渗灌系统在半干旱区土壤水分监测中的应用

[目的] 对半干旱区覆膜集雨渗灌系统下土壤水分空间分布状况及代表性样点的确定进行分析，为半干旱区果园水分管理提供了科学支撑。[方法] 以宁夏回族自治区固原市原州区彭堡镇覆膜集雨渗灌系统下的4 a生红梅杏树为研究对象，在分析土壤水分分布特征和时间稳定性的基础上，利用数学统计方法确定出可以代表果树周围土壤剖面含水量的测点，构建各监测点土壤水含量与代表样点间的关系并进行检验，在保证一定精度的条件下减少监测点数量和成本。[结果] ①土壤含水量的垂向和径向分布特征基本一致，水分含量随着土层深度和径距的增加先增大后减小；垂向土壤水分的变异系数由率先入渗点30 cm处往上逐渐减小，往下先增大后减小；径向土壤水分的变异系数离渗灌器越远越小；②通过时间稳定性选出湿润区的代表样点，再通过相关性分析和聚类分析代表样点所在垂向各测点之间的关系得出，其中3个监测点的土壤含水量可以代表整个0-60 cm深度剖面的含水量情况，并利用实测数据进行验证，其含水量误差在±5%。[结论] 土壤含水量在各方向的分布特征基本一致，可以确定3个代表性监测点为整个0-60 cm深度剖面的代表性样点。     

艾比湖流域不同生态系统土壤水盐空间异质性分析

运用传统统计学和地统计学相结合的方法对艾比湖流域山前人工绿洲—绿洲—荒漠过渡带—湖滨湿地生态系统土壤表层(0~20 cm)盐分、含水量、pH的空间异质性特征进行分析,结果表明:(1)山前人工绿洲属中度盐化土,绿洲—荒漠过渡带和湖滨湿地均属于重度盐化土;艾比湖流域土壤pH和盐分均由山前人工绿洲向湖滨湿地逐渐增大,含水量由山前人工绿洲向湖滨湿地递减;艾比湖流域土壤pH属于弱变异性,盐分和含水量均属于中等变异强度;(2)受结构因素影响,山前人工绿洲土壤pH、绿洲—荒漠过渡带土壤盐分和含水量、湖滨湿地土壤pH和盐分具有较强的空间相关性;受结构因素和随机因素综合影响,山前人工绿洲土壤盐分和含水量以及湖滨湿地土壤含水量具有中等的空间相关性;(3)艾比湖流域土壤pH和盐分呈现斑块状分布,均由山前人工绿洲向绿洲—荒漠过渡带到湖滨湿地依次递增;土壤含水量呈现条带状分布,由山前人工绿洲向绿洲—荒漠过渡带到湖滨湿地依次递减、艾比湖北部向南部逐渐减少;土壤盐分与pH和含水量分别呈现极显著正相关、显著负相关。     

降水年型对黑土区土壤水分动态变化的影响

利用长期定位试验,研究了黑土区不同降水年型下荒地、裸地和农田土壤水分的变化特征.结果表明,降水年型能够影响不同植被类型下土壤水分的季节性动态变化和垂直变化.丰水年不同植被类型土壤含水量均呈"v"型曲线变化,最低值出现在7月份,观测期内裸地较高;平水年呈"W"型曲线变化,分别在6月份和8月份出现两个低值,不同植被类型表现为裸地>荒地>农田;枯水年除裸地在观测后期土壤含水量略有增加外,荒地和农田均持续下降.降水年型对土壤水分变异系数的影响表现为枯水年>平水年>丰水年.其中荒地土壤水分变化最为剧烈,表现在枯水年出现了速变层,而在丰水分内次活跃层也较农田向土壤深层延伸,其次为农田和裸地.     

基于气象因子的金华市土壤墒情预测模型

利用金华2007—2008年土壤墒情资料和相关气象资料,分析了土壤湿度的基本变化规律,对土壤湿度与相关气象因子进行了灰色关联度分析,找出关键气象影响因子,建立了基于关键气象影响因子的土壤墒情预测模型并进行了试报和验证。结果表明：金华市冬季、春季土壤较为湿润、变化较为平稳,夏季、秋季土壤相对较干、变幅较大;5mm降水与蒸发的差为影响土壤相对湿度变化的首要因子;基于关键因子的土壤墒情预测模型试报2008年夏季的10cm、10—20cm、20—30cm土层相对湿度的平均误差分别为15．75％、6．89％、8．21％,该模型预测的土壤湿度状况基本能反映旱情发展的动态趋势。模型可为准确预测土壤墒情的变化状况,为农业生产合理用水和防灾减灾提供参考。     

山东省禹城市夏玉米生长期水分利用特征分析

以山东省禹城地区夏玉米农田为例,利用氢氧稳定同位素技术测定2015年夏玉米生长期茎干水、大气降水以及不同深度土壤水的δD和δ18 O组成,利用直接对比法和多元线性混合模型法分析夏玉米对土壤水的利用情况,并分析农田降水—土壤水—作物水之间的转化规律。降水同位素测定结果显示禹城地区大气降水线方程为δD=6.55δ18 O-3.03(R2=0.88),斜率和截距均小于全球大气降水线,表明蒸发是导致同位素富集的主要过程。对夏玉米生长期水分来源特征分析表明,出苗期主要利用表层0—15cm土壤水,贡献率达73.9%;拔节期从土壤不同深处均吸收水分(0—55cm,81.8%),30—55cm处土壤水利用相对较多,也会利用同时期降雨;抽穗期较多利用深层土壤(30—55cm,71%),此时期浅层土壤蒸发强烈,土壤含水量快速减少,植物可利用水分较少。而30—100cm处土壤含水量受温度,土壤蒸发影响较小,为夏玉米生长持续提供稳定水分。灌浆期吸收各层土壤水分的量相近(15—100cm,72%),此时期无降水,温度下降,蒸发减弱,各层土壤含水量较稳定。成熟期主要吸收30—100cm处的土壤水分,贡献率达70%,表明降雨较少时,夏玉米吸收土壤水分依赖于较深层土壤。此外,夏玉米生长期水分来源受土壤体积含水量及土壤蒸发蒸腾的影响较大,同时降雨,大气温度及湿度会影响土壤含水量。通过水量平衡模型计算得出2015年夏玉米在出苗期、拔节期、抽穗期、灌浆期、成熟期的农田蒸散量分别为35.62,34.99,32.4,22.31,16.94mm。研究结果对于夏玉米不同生长期节水灌溉具有指导意义。     

基于MODIS的土壤含水量时空变化及干旱化程度分析

以内蒙古锡林郭勒盟为研究区域,基于MODIS数据,反演得到锡林郭勒盟地表含水量指数(SWCI),结合野外实测数据对其进行了修正。选取了2000—2017年每年7月份,枯水年(2007年)、平水年(2015年)和丰水年(2012年)生长季4—9月的数据,结合气象资料对研究区土壤含水量的时空变化特征进行了分析,通过土壤含水量对锡林郭勒盟干旱化程度进行了定量分析。结果表明:(1)锡林郭勒盟土壤含水量空间分布自西南向东北呈条带状逐渐增加趋势,荒漠草原典型草原草甸草原。(2)锡林郭勒盟4—5月份的土壤含水量变化幅度不大,空间分布较均一;6—7月份的土壤含水量随着降水的增减而增减,呈现明显的由西向东增加的空间分布趋势;8月份,土壤含水量基本达到最低值;9月份土壤含水量有所回升。(3)锡林郭勒盟的土壤含水量与降水、水汽压和相对湿度呈正相关,与气温呈负相关。(4)锡林郭勒盟以中度干旱面积为主,重度干旱面积占比最小;其中,苏尼特右旗、二连浩特市、苏尼特左旗、阿巴嘎旗、镶黄旗长期处于中度干旱状态;东乌珠穆沁旗东部、西乌珠穆沁旗东部、多伦县多数情况无旱情发生。