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。     

储水灌溉及覆膜对土壤水分及小麦出苗的影响

对不同储水灌溉定额和覆膜时期的研究结果表明,储水灌溉可增加0～120cm土层土壤贮水量,适度降低储水灌溉定额,对播种期和出苗期0～10cm土层土壤含水率影响不明显,头水期0～40cm土层土壤含水率与对照之间的差异不显著,春小麦出苗率提高;及早覆膜,有利于提高播种期和出苗期0～10cm土层、头水期0～40cm土层土壤含水率,以及播种至三叶期0～25cm土层地温。春小麦全膜覆土穴播栽培的适宜储水灌溉定额为600m3/hm2,覆膜时期为储水灌溉前覆膜,与对照相比,播种期及出苗期0～10cm土层土壤含水率分别提高7.36%和8.29%,头水期0～40cm土层土壤含水率提高2.78%,基本苗及出苗率分别增加26.34万株/hm2和5.44%,节水900m3/hm2。     

不同灌溉方式棉田土壤含盐量的分布特征——以玛纳斯河中游灌区为例

【目的】为干旱区节水灌溉和土壤盐渍化的预防提供依据。【方法】采用野外采样、实验室分析以及统计分析等方法,并基于空间换时间的研究方法,以玛纳斯河中游灌区为例,开展了灌溉方式(荒地、漫灌、滴灌)对棉田土壤盐分分布特征的研究。【结果】各灌溉方式变化过程0~40 cm及0~100 cm剖面内各层土壤含盐量分布特征大致为:荒地最高,滴灌棉田灌溉初期次之,漫灌棉田相对最低;随滴灌年限增加,土壤含盐量呈波动上升趋势;随着土层深度增加,各样地土壤含盐量大致呈现出:荒地各层土壤含盐量均比较高,漫灌棉田土壤含盐量主要集中在20~60 cm土层,0~20、60~100 cm土层相对较少,滴灌棉田各层土壤含盐量规律不明显。不同灌溉方式棉田纵剖面土壤含盐量的变异性为:荒地最低,漫灌棉田最高,而滴灌棉田变异性位于荒地和漫灌棉田之间,并且随滴灌年限增加土壤含盐量变异性呈现出1~4 a内波动减小,4~5 a间达到最小,4~5 a后波动增大的趋势;在灌溉方式变化过程中随土层深度增加各层土壤含盐量变异性呈波动下降的趋势。【结论】综上可知,不同灌溉方式以及灌溉年限的变化对棉田各层土壤含盐量及其变异性会有明显的影响。     

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。     

滴灌方式下棉田土壤水分变异性研究

以新疆石河子148团棉花滴灌试验区为例,利用经典统计学方法对滴灌棉田土壤水分在空间不同方向的空间变异规律进行了研究,并对灌水前与灌水后不同深度平面土壤水分空间变异强度的不同变化趋势进行了探讨,以便为滴灌棉田土壤含水率实测数据的合理处理与墒情预测提供参考。研究结果表明:不同深度平面上,土壤含水率的变异大小不仅与所处土层深度有关而且与施测的时间有关。灌水前随着土层深度的增加各平面上的土壤含水率的变异强度增大,灌水后随着土层深度的增加,各平面上的土壤含水率的变异强度逐渐减小;沿垂直地面方向各测定点的垂线平均含水率在空间上的变异强度比不同深度平面上含水率的空间变异强度要小。     

不同灌溉方式对覆膜棉田土壤温度的影响

为探讨不同灌溉方式（地下滴灌和膜下滴灌）对覆膜棉田地温的影响,利用曲管水银地温计和插入式地温计观测了新疆高产棉田膜下宽行、膜下窄行、膜边内侧和膜外裸地不同深度（地表下0、5、10、15、20、40、60和80cm）处地温在全生育期内的动态变化过程。试验结果表明,表层地温的变化滞后于气温的变化,滞后时间随着土壤深度的增加...     

小型红壤坡面土壤含水率时空特性研究

为了探索小型红壤坡面土壤含水率的时空分布规律,在桂林市雁山镇平均坡度14°、坡长12 m、宽度5 m的红壤坡面布设14个观测点,分别对0~60 cm土深的6个土层进行了为期1 a的土壤含水率观测,并用统计学方法及时间稳定性概念进行了分析。结果表明,随着土壤深度的增加,各土层平均土壤含水率总体逐步上升,各土层含水率变异系数的均值总体逐步减小,各土层的含水率更加均匀;随着平均含水率的增加,各土层含水率的波动幅度先增大后减小;不同坡位的土壤含水率在干湿2季表现出不同的特点,湿季0~10 cm土层的含水率为下坡位中坡位上坡位,其余土层均表现为上坡位中坡位下坡位,干季0~10 cm土层含水率沿坡位的变化特点与湿季相同,而其余土层未表现出相同的规律。在时间特性上,红壤坡面土壤含水率与降雨量及降雨频次的关系密切,气温和空气湿度也是影响含水率的重要因素;随着土层的加深,土壤含水率的时间稳定性增强;除0~10、40~50 cm土层外,全序列所得时稳最强点对土壤平均含水率的代表性优于其他序列,干季序列所得各点的时间稳定性指数与全序列更为接近,同时干季序列所得时稳最强点对土壤平均含水率的代表性也明显优于湿季序列;植被根系对含水率的时间稳定性有一定影响,40~50 cm土层植被根系最多,使得全序列所得时稳最强点对所在土层平均含水率的代表性较差。     

石漠化治理区不同植被类型浅层土壤水分对降雨的响应

【目的】揭示石漠化治理区不同植被类型浅层土壤水分入渗过程的差异性,分析降雨对土壤水分的补给特征,因地制宜地开展灌溉工作。【方法】以花椒地、金银花地、火龙果地、荒地为研究对象,监测了地区降雨量和植被0~10、10~25 cm土层土壤含水率,并计算了土壤储水量、滞后时间、补给速率、补给效率等指标。【结果】①4种植被浅层土壤含水率变化趋势与降雨一致,6、8、9月为二者的峰值期;浅层土壤含水率为火龙果地最高,而后依次为荒地、金银花地、花椒地;火龙果地土壤含水率变异系数最小,荒地最大。②植被土壤含水率对小雨量降雨事件的响应较小,仅火龙果地增长11.97%;随降雨量级增大,土壤含水率增长率为火龙果地(7.89%~17.94%),其次为金银花地(0~45.09%)、荒地(0~59.86%)、花椒地(0~126.95%);火龙果地浅层土壤含水率增长率在大雨事件中最小,其他3种样地均为小雨量时增长率小,大雨量时增长率大。③不同植被浅层土壤水分对降雨响应时间有显著差异,大雨量条件下响应快于小、中雨量,0~10 cm土层优于10~25 cm土层;平均滞后时间为荒地0.3 h、火龙果地0.5 h、花椒地0.9 h、金银花地3.0 h;补给效率为火龙果地(64.87%)>荒地(38.16%)>花椒地(31.94%)>金银花地(29.23%)。【结论】丰水期,对火龙果地适当减少人为灌溉,增加地表覆盖以减轻水土流失;对金银花地、花椒地可采取相应保墒措施提高土壤对降雨的利用效率且在雨量较小时增加灌溉,提高入渗量。     

秸秆覆盖对不同初始含水率土壤产沙过程的影响

秸秆覆盖是防治水土流失最有效的措施之一。该文通过模拟降雨（降雨强度为60 mm/h，降雨历时1 h）研究坡耕地在不同土壤初始含水率状态下秸秆覆盖变化对产沙过程的影响。试验地位于中国科学院红壤生态实验站，土壤类型为耕作铝质湿润淋溶土，试验小区为12 m×3 m，坡度为9%。处理分为5个水平的覆盖度（0、15%、30%、60%和90%）和2种土壤初始含水率（干态和湿态）。结果表明，在0、15%、30%、60%和90%覆盖度下，干态土壤平均产沙速率依次为24.5、15.8、10.4、11.2和1.0 g/(m2·h)，同一覆盖度下产沙速率在模拟降雨时段内略微增大。湿态土壤条件下平均产沙速率依次为115.6、70.0、49.6、34.8和31.9 g/(m2·h)，同一覆盖度下产沙速率在模拟降雨时段内下降明显。0、15%、30%、60%和90%覆盖度下平衡时产沙速率依次为52.5、30.5、22.8、19.8和15.4 g/(m2·h)。另外，5个水平的覆盖度中，30%的花生秸秆覆盖降低不同前期含水率下土壤产沙速率50%以上。因此，不同前期含水率情况下土壤产沙速率对秸秆覆盖度变化的响应非常明显，30%秸秆覆盖具有较为经济的水土保持效果。     

沼液施用对设施土壤饱和导水率的影响

为探求沼液灌溉对土壤饱和导水率的影响。系统研究了不同沼液配比及灌溉量对番茄根区不同深度土壤的pH值、容重、总孔隙度、颗粒机械组成、含水率和有机质的变化规律,进而分析对土壤饱和导水率的影响。灌施沼液能一定程度降低土壤pH值,降幅为1.25%～3.75%;施用沼液可以降低土壤容重,降低幅度在2.13%～8.97%之间;灌施沼液可以降低土壤砂粒含量,增加土壤粉粒及黏粒含量;随着沼液灌溉配比增大以及沼液灌溉量的增加,不同土层深度的总孔隙度均呈现增加的趋势;土壤含水率与沼液配比无关与沼液灌溉量呈正相关,土壤含水率随土层深度呈抛物线变化;垂直剖面上,沼液灌溉处理土壤剖面的饱和导水率都随土壤深度的增加而下降;有机质对土壤饱和导水率的影响阈值为18.51 g/kg。多元逐步回归分析表明土壤容重、黏粒含量以及土壤有机质含量是影响土壤饱和导水率的主要因子,建议沼液合理的配比及灌溉量应控制为T2处理,但是其长期施用效果还有待于进一步验证。     

不同灌水方式对盐碱地苜蓿生长及土壤水盐动态的影响

为了优化盐碱地苜蓿栽培的灌水方式,采用自然降雨、滴灌、漫灌3处理3重复的田间小区试验研究了不同灌水方式对盐碱地苜蓿株高、株密度、产量及土壤水盐动态的影响作用.研究结果表明:与自然降雨条件相比,漫灌及滴灌均能显著增加苜蓿的株高和产量;滴灌与漫灌相比,在节约用水60%条件下产量不具有统计学意义差异,因而滴灌是苜蓿栽培中值得推荐的节水灌溉方式;漫灌主要影响到0~60 cm土层的土壤含水率,而对更深土层的水分含量影响较小;而滴灌主要影响到0~20 cm土层含水率,对20~60 cm土层含水率影响略小.随着土层的加深,灌溉对土壤盐分含量的影响差异逐渐减小.在试验条件下,灌溉措施主要影响到上层土壤的盐分含量(0~60 cm土层).就2种灌溉措施而言,漫灌能增加表层(0~20 cm)土壤的盐分含量,而滴灌对上层(0~60 cm)土壤盐分含量的影响较为平均.漫灌和滴灌对土壤p H值及土壤EC值均具有一定的扰动作用,且其影响作用主要体现在0~60 cm深度的土层内;相对漫灌而言,滴灌对土壤0~60 cm各土层土壤pH值及土壤EC值的影响作用较为平均.     

基于水文气象多因子的夏玉米生育期土壤水分预测研究

准确掌握土壤水分动态变化,对制定灌溉计划至关重要。采用五道沟实验站1991-2018年大田土壤水、地下水埋深、降雨量、水面蒸发、风速、日照时数、气温和绝对湿度7个水文气象因子,经相关分析,筛选出4个关键水文气象影响因子,以影响程度最大的为初始变量,逐个添加到4个因子,分别建立了夏玉米各生育期不同土层(0～0.2、0.2～0.4、0.4～0.6、0.6～0.8、0.8～1.0、0～0.5 m)土壤含水率多元线性回归模型。结果表明:不同土层土壤水分与气象因子均表现出一致性的相关性,其中土壤水分与地下水埋深及绝对湿度的相关性最大;开花-成熟期土壤水分与气温和绝对湿度的相关性最大;其他生长阶段与地下水埋深和绝对湿度相关性最大。随着关键影响因子的增多,其预测精度提高,当影响因子为4个时,R~2最大为0.99。不同土层的土壤水分模型均具有较好的预测能力,随着土层深度的增加,平均相对误差均可控制在0.1以内。该研究对及时掌握作物各生长阶段土壤水变化,指导作物科学灌溉具有重要意义。     

阿克苏地区成龄枣树气孔导度 对气象因子的响应

探究不同水分处理条件下阿克苏地区成龄枣树的气孔导度变化规律及其对气象因子的响应,以期为红枣精准灌溉决策提供数据支撑和理论依据。以阿克苏地区进行地表滴灌的6年生红枣树为研究对象,通过田间试验测定日尺度及灌水周期内不同水分处理条件下的气孔导度变化曲线。[300,450 m~3/hm~2]灌溉水量区间内,枣树气孔导度在单日尺度内对风向最为敏感;在一个灌水周期内,影响气孔导度最主要的气象因子是太阳辐射。不同时间尺度气孔导度对气象因子的响应程度及方向具有差异性,在日尺度条件下气孔导度对气象因子的响应不受土壤含水率控制,灌溉周期尺度上,不同土壤含水率决定了气象因子对枣树的影响。     

引黄灌溉对黄河下游盐碱地土壤水盐含量的影响研究

为探究引黄灌溉对黄河下游盐碱地土壤水盐运移的影响,选择4种典型的灌水定额(570、780、990、1 200 m~3/hm~2),通过田间试验与室内试验,从土壤含水率与全盐量综合调控的角度,对比分析灌溉前后0～100 cm土层土壤的水盐变化。结果表明:灌溉前土壤含水率较低不适宜作物生长,灌溉后较灌溉前土壤含水率增加7%～12.07%,达到作物生长需求;灌溉前,1 m内土壤盐渍化等级为中度盐渍化,灌溉后土壤盐渍化等级由中度盐渍化降为轻度盐渍化。综合考虑灌溉对土壤水盐含量的影响,确定780～990 m~3/hm~2的灌水定额既能有效地增加土壤含水率,又能减少土壤含盐量,为灌区理想的水盐调控灌水定额。     

黑龙港地区降雨与土壤含水率的动态变化

黑龙港地区土壤剖面含水率变化规律为双峰型,降雨对土壤含水率主要影响深度在0～30 cm土层;降雨前后土壤含水率的变化主要是受到土壤特性、土壤初期含水率和降水影响,其中降水对当地土壤含水率的主效应约为85%;0～190 cm深土壤内降雨入渗产生的土壤水分占自然降雨的85%～90%,在玉米生长期次降雨影响周期大约为5 d.     

膜下滴灌棉田土壤温度探头最优布设研究

根据新疆试验区滴灌棉田不同位置、不同深处全生育期的地温数据,通过相关性分析发现,滴灌棉田同一观测点不同深处的地温具有较强的相关性;用R型谱系聚类法,对各观测点8个层次的地温变量进行分类,分为4类时,在地表0cm以及地表下5、15和40cm深处的地温就能较好的反映0～80cm土层的平均地温。水平方向上膜下宽行的平均地温最能反映滴灌棉田剖面上的土壤地温;膜下宽行处地表0cm以及地表下5、15和40cm深处可作为1膜2带4行滴灌棉田地温探头的最优布设点。     

冻融作用下土地利用方式对土壤含水率垂直变异性影响

分析了永济灌域荒地、林地、农田土壤剖面含水率的变化规律,并采用因子分析、相关分析及曲线拟合研究冻土消融和地下水对土壤含水率的贡献率。结果表明,3种土地利用方式下,土壤含水率均呈随深度的增加而增加,各土层土壤含水率均以荒地最高。因子1(冻土消融因子)对0~20、40~60、60~80、80~100cm土层土壤含水率均影响显著,且呈线性关系。因子2(地下水补给因子)仅对20~40cm土层含水率影响显著,地下水对其他土层补给规律呈现二次曲线关系。     

基于Ross模型的降雨灌溉入渗补给地下水规律分析

采用基于Ross方法的数值模型,模拟了华北平原中部典型区降雨灌溉对地下水入渗补给。分别计算了整个土层、根区土层、根区以下土层土壤在强、弱渗透性情况下的入渗通量与地下水潜在补给量,分析了土壤渗透性和地下水埋深对地下水潜在补给的影响。结果显示,大埋深条件下(地下水埋深为30m),在地表以下10m处水分通量过程基本不受上边界年内变化影响;在地表2m以下,年累积通量基本不变,可以将地表以下2m作为潜在补给量的计算深度。根区土层渗透性变化对水分通量与补给量有较大影响,根区以下土层影响较小。渗透性对入渗补给量的影响主要通过根区水量均衡和表层土壤性质控制。地下水埋深大于5m后,埋深的增加对潜在补给没有影响。Ross模型能很好地处理产生干湿交替含水量变化的大气边界,建议采用Ross模型代替传统迭代模型计算降雨灌溉条件下的地下水补给。     

咸水灌溉对土壤水热盐变化及棉花产量和品质的影响

为了充分利用咸水资源,采用田间对比试验,研究了1、3、5、7 g/L等4个矿化度咸水(分别用S1、S2、S3、S4表示)灌溉对棉田土壤水热盐变化特征及棉花长势、产量和纤维品质的影响。结果表明,棉花生育期内各处理0~40 cm土层土壤含水率及地下5 cm处土壤温度总体上都随着灌溉水矿化度的增加而增大,但差异不大;处理间土壤电导率差异明显,灌溉水矿化度愈高,土壤电导率愈大,棉花生育期结束后,降雨对各处理盐分的淋洗率介于29.40%~40.40%。土壤水分和盐分剖面分布受制于土壤质地、降雨和棉花蒸发蒸腾耗水;干旱时期,土壤干燥,盐分表聚,湿润时期与之相反。棉花成苗率、株高、单株最大叶面积和霜前花率均随着灌溉水矿化度的增加而降低,籽棉产量从大到小依次为S2、S1、S3和S4,其中,S4与S1处理间的差异达显著水平。咸水灌溉通过改变马克隆值对纤维品质产生了负面影响,尤其是S4处理。研究结果可为丰富棉花咸水灌溉技术体系提供理论支撑。     

不同灌溉方式对降雨入渗深度的影响

为了研究不同灌溉方式对降雨入渗深度的影响,基于田间原位观测试验,分析膜下滴灌和传统地面灌溉2种方式对降雨入渗初始含水率的影响,并应用HYDRUS-2D模型模拟2种灌溉方式下不同降雨条件的入渗深度差异.结果表明:与传统地面灌溉方式相比,膜下滴灌改变了降雨入渗初始含水率,且在玉米不同的生育期,其对降雨入渗初始含水率的影响规律不同.通过不同情景的降雨入渗模拟得到,在初始条件完全相同的情况下,2种方式的降雨入渗深度主要受雨量和时间的影响,在降雨量较小时,膜下滴灌的入渗深度大于地面灌;随着降雨量及时间增加,2种灌溉方式下的入渗深度逐渐趋于一致.不论是玉米苗期阶段还是主要生长阶段,降雨入渗的土壤初始含水率均会对降雨入渗深度产生一定的影响:在玉米苗期阶段,膜下滴灌的入渗深度大于地面灌,而在玉米主要生长阶段,地面灌的入渗深度大于膜下滴灌.