土壤水高矿化度对粉质黏土水力特性的影响

为获取高矿化度土壤水条件下的水力特征参数,并比较不同处理的影响,实验测定淡水、30、100及250g/L土壤水矿化度处理土样脱湿过程的水分特征曲线,并利用RETC软件进行模型参数拟合。结果表明,粉质黏土条件下,van Genuchten-Burdine模型可拟合各不同处理土壤水分特征曲线。各组实测曲线形态显示,在吸力较大阶段,当土壤水吸力增大到一定程度时含水率才发生变化,二者呈多值对应关系。TDS-30处理对应的残余体积含水率θr最大,α、n值最小,非饱和水力传导度K值衰减最快;中等大小孔隙的变化对非饱和水力传导度影响较为显著。研究成果可为深入开展矿化度潜水蒸发数值计算提供支持。     

基于黏粒量的土壤水分特征曲线预测模型

【目的】建立基于黏粒量的土壤水分特征曲线预测模型。【方法】设计12种不同黏粒量的质量混合比处理,获得一系列合成土样,通过测定合成土样的土壤水分特征曲线,研究了在体积质量一致的条件下,黏粒量对土壤水分特征曲线参数和孔隙分布的影响。【结果】在体积质量为1.55 g/cm³条件下,黏粒量增加1.9倍,土壤中传导孔隙(0.03~1 mm)体积减小28.6%,储存孔隙(200nm~0.03 mm)体积增加6倍,土体的持水性增强。合成土样的土壤水分特征曲线参数θs和α均与黏粒量显著正线性相关,θr与黏粒量显著负线性相关,n和m均与黏粒量呈指数衰减关系。【结论】基于黏粒量确定的土壤水分特征曲线预测模型具有较高的精度,能够快速预测土壤水分特征曲线,预测值与实测值之间相对误差<15%。     

银北高水位盐碱地土壤盐分与地下水特征关系分析

根据银北灌区典型高水位盐碱地的土壤盐分与地下水特征的监测数据,运用相关分析法与主成分分析法,对土壤盐分与地下水埋深、地下水水化学特征之间的关系进行了分析。结果表明:(1)研究区土壤盐分垂直分布呈现明显表聚性,0~20 cm土层全盐含量均值为3.34 g/kg,p H均值为8.81;研究区内71%地下水样为微咸水,矿化度TDS均值为2.69 g/L;土壤全盐及盐分组成呈中等强度变异,土壤p H值呈弱变异。(2)耕层全盐含量与土壤中除CO32-和HCO3-的其他离子均呈极显著正相关,其中与Na+、Cl-、SO42-等离子的相关系数大于0.9,与地下水中各指标相关性大小排序为;SO42->矿化度>Cl->Na+>地下水埋深;地下水矿化度与地下水中除CO32-和HCO3-的其他离子均呈极显著正相关,其中与Na+、Cl-的相关系数大于0.9;土壤中的Na+和Cl-与地下水埋深呈显著负相关,与地下水矿化度和地下水中的SO42-呈显著正相关,土壤中的SO42-与地下水埋深呈显著负相关,与地下水矿化度和地下水中的SO42-呈极显著正相关。(3)主成分分析结果表明:影响研究区土壤盐渍化程度的主要因素依次为地下水含盐量及主要盐分离子、土壤中的主要盐分离子、地下水埋深。     

塿土土壤水力特性空间变异的多重分形分析

为探讨塿土土壤水力特性的空间分布特征,对杨凌示范区大寨乡小麦与玉米轮作地进行直线分布土壤取样,室内测定了土壤水分特征曲线、饱和导水率、土壤含水率、容重等土壤水力特性,用Brooks - Corey模型对土壤水分特征曲线进行拟合,采用多重分形方法对Brooks- Corey模型参数(θs、α、n)、饱和导水率(Ks)、土壤含水率(θ)、容重(ρ)等进行空间变异性分析.结果表明:在全部采样方向上Ks、α及n的变异性较强,θsθ及ρ表现为弱变异;不同采样方向上土壤水力特性参数具有多重分形特征;不同采样方向上θ,、θ及p的多重分形结构较弱,空间变异性不强;不同采样方向上Ks、α及n的多重分形结构明显,广义分形维数分别为0.7 ～1.9、0.6～1.2、0.9～1.1,空间变异性较强,且Ks比α和n具有更为复杂的空间分布结构.     

Van Genuchten模型参数变化对土壤入渗特性的影响分析

基于HYDRUS-1D模型,分析不同土壤条件下Van Genuchten模型参数θr、θs、α、n和Ks对入渗特性的影响,结果表明:湿润锋运移距离与n和Ks成正相关,与θs和α成负相关;累积入渗量与θs、n和Ks成正相关,与α成负相关;θr对土壤入渗特性基本无影响;随着土质由细变粗,α和n对入渗特性影响逐渐减小,Ks的影响逐渐增大,而θs对湿润锋的影响逐渐增大,对累积入渗量的影响逐渐减小;对于粉壤土,参数的影响程度为nθsKsαθr;对于壤土,参数的影响程度为θsnKsαθr;对于砂壤土,参数的影响程度为θsKsnαθr;对于砂土,参数的影响程度为θsKsnαθr。因此,在推求VG模型参数时应优先保证θs、n和Ks准确。     

盐分胁迫对油菜生长特性和产量的影响

为了确定紫色土地区油菜微咸水灌溉的安全使用质量浓度,采用盆栽试验,研究了不同矿化度微咸水对油菜生长和产量的影响。试验采用3种微咸水,NaCl溶液、CaCl2溶液以及二者矿化度1∶1混合溶液,矿化度设置为0.6、1、3、5、7g/L,共15种处理。结果表明,适宜矿化度的微咸水可以促进油菜生长;3种微咸水灌溉促进生长的适宜矿化度不同,NaCl溶液、CaCl2溶液以及矿化度1∶1混合溶液处理,最适矿化度分别为3.92、1.63和2.64g/L;矿化度超过7.06、3.99和4.78g/L时,油菜的形态和产量均受到严重影响。采用3.92g/L矿化度NaCl的微咸水灌溉,苗期、蕾薹期、开花期、成熟期土壤水分分别为70%θf~80%θf、75%θf~85%θf、70%θf~80%θf、60%θf~65%θf是紫色土地区微咸水灌溉油菜的适宜模式。     

尿素浓度对土壤水分特征曲线及持水性的影响研究

为了研究尿素浓度对砂型土壤水分特征曲线及持水性的影响,使用离心机测量了含0%、1%、4%、7%尿素质量浓度土壤的水分特征曲线,将测量结果与VG经典模型拟合,通过拟合结果讨论了尿素质量浓度对该试验条件下VG模型参数的影响,进而从不同角度分析尿素质量浓度持水性指标的影响。结果表明:随着土壤中尿素浓度和基质吸力的增大的土壤水分特征曲线向左运动明显且差异性增大,持水能力逐渐减弱。随着尿素浓度增大参数,α逐渐减小,受尿素影响程度相对较大;随着尿素浓度增大参数n逐渐增大,θs和θr逐渐减小,受尿素影响程度都相对较小。随着尿素浓度的增大,容水度、田间持水量、凋萎系数、全有效水范围梯级减小,持水能力减弱。     

一维水流及溶质运移对VG模型参数的敏感性分析

为了研究VG模型中5个参数的扰动对压力水头和溶质运移的影响,采用Hydrus-1d构建一维非饱和数值模型,以NaCl为模拟溶质,以壤土的经验参数构建基准模型,并在基准情景的基础上对VG模型各参数上下扰动5%、10%,代入模型重新模拟,得到各情景下压力水头和溶质浓度随深度的变化规律,并在此基础上对各参数进行了敏感性分析。结果表明:5个参数对压力水头和溶质运移的影响规律不尽相同,压力水头对5个参数的敏感度大小关系为:θrαnK_sθ_s,而溶质运移对5个参数的敏感度大小关系为:θ_rαK_sθ_sn;θ_r、n、K_s的影响规律均为正相关,其负扰动对压力水头的影响大,而正扰动对溶质运移的影响大;θ_s、α的影响为负相关,其正扰动对压力水头的影响大,而负扰动对溶质运移的影响大;随着模拟时间的推移,θ_s、K_s、n对压力水头的敏感度指数呈上升趋势,而α和θ_r则呈先上升后下降的趋势;n、θ_s、K_s、α、θ_r对溶质运移的敏感度均呈现先增大后减小的趋势。     

不同土层土壤水分特征曲线的空间变异及其影响因素

利用多重分形和联合多重分形方法,对陕西杨凌地区0～20 cm和20～40 cm土层van Genuchten模型参数的空间变异性及其影响因素进行了研究.结果表明:0～20 cm和20～40 cm土层参数α都具有明显的多重分形特征,空间变异性较强,且分别是由低值和高值分布引起的;参数n和θs的多重分形特征不明显,空间变异性较弱.0～20 cm和20～40 cm土层van Genuchten模型参数与土壤物理特性的相关特征并不完全相同,在观测尺度上,0～20 cm土层参数α与Sand、Silt显著相关,参数n与Sand、SOM显著相关,θs与Sand显著相关;20～40 cm土层参数α与SOM显著相关,参数n和θs都与Sand、Silt、SOM显著相关;在多尺度上,0～20 cm土层参数α与Sand、Silt的相关程度最高,20～40 cm土层参数α与BD、SOM的相关程度最高.     

容重对黏壤土土壤水分特征曲线的影响

土壤的容重影响土壤孔隙比,从而影响土壤的渗透特性,为研究容重对黏壤土土壤水分特征曲线的影响,选用淮河王家坝附近4个不同容重的黏壤土,采用压力膜法测定其土壤水分特征曲线,用变水头法测定饱和导水率,应用RETC软件中的van Genuchten模型进行拟合。结果表明:在相同的吸力时,黏壤土含水率随容重增加而增加;饱和导水率与容重呈负线性相关(R2=0.963 5),黏壤土饱和含水率θs、残余含水率θr和参数a值与容重呈显著负相关;田间持水率和有效含水率也随容重增加而增加;不同容重的黏壤土非饱和导水率随含水率而增加,在含水率小于0.4 cm~3/cm~3以内,非饱和导水率曲线呈平直状,说明非饱和导水率变化不大,此时的非饱和导水率非常小。当含水率大于0.4 cm~3/cm~3时,非饱和导水率曲线呈陡直状,非饱和导水率变化很大,非饱和导水率相同时,含水率随容重的增加而减小。研究成果可为黏壤土入渗及蒸发数值计算提供支持。     

地下咸水资源冻融脱盐机理与淡化技术研究

以黄淮海平原地下微咸水为研究材料,通过实验室模拟,采用冻融法,研究地下微咸水冰晶融冻过程中融水含盐量以及离子动态变化特征及其之间的相互关系。结果表明,融冰初期(进程10%)融水含盐量高达14.71g/L。随着融冻进程融水含盐量及Cl-、SO24-、CO23-、HCO3-、Na+、Mg2+、K+等离子均呈逐渐递减趋势,且与融解进程呈极显著指数相关(P<0.01),相关程度均达90%以上;Ca2+则呈现先增加后降低的趋势,与融冰进程呈显著抛物线关系。当500mL地下咸水冰晶融解掉79mL水后,剩余水含盐量将会低于2g/L,融掉216.5mL时,可将盐分控制在1g/L以下。融冰前期,离子主要以Na+、Mg2+、Cl-为主,随着融冻进程逐渐演变为以Na+、Mg2+、Cl-、SO24-为主。地下咸水冰晶融冻时含盐量与离子变化具有高度一致性,冰晶融冻技术可达到地下咸水脱盐和控制离子组成的双重目的。     

南北方粘质土壤密度对土壤水分特征van Genuchten模型的影响研究

以南北方典型粘质土壤红壤和塿土为试验土样,通过水平入渗试验进行了土壤密度变化对土壤水分特征van Genuchten模型参数的影响研究。研究结果表明,特征湿润长度、吸力、饱和含水量、滞留含水量、饱和导水率均随土壤密度增加而减小;土壤水分特征van Genuchten模型参数n随着土壤密度的增加而递增,而参数α随着土壤密度的增加而减小,与土壤密度成反比;参数n和参数α随土壤密度变化关系可用幂函数来描述。为建立吸力、土壤密度、质量含水率三变量的土壤水分特征曲面提供新的途径,有助于完善土壤水动力学理论。     

盐碱胁迫对乌拉尔甘草幼苗生长的影响

对不同浓度盐碱胁迫下乌拉尔甘草幼苗的存活率、株高、叶数等指标进行了测定,结果表明,NaCl、NaHCO3对甘草幼苗存活和株高、叶片生长的抑制作用小于Na2SO4、Na2CO3,各阴离子致死幼苗和抑制幼苗生长的作用由强到弱顺序为CO32-、SO42-、Cl-、HCO3-;在以中性盐浓度增加为主的情况下,NaCl对甘草幼苗茎长和叶片生长的抑制作用小于Na2SO4;在以碱性盐浓度增加为主的情况下,NaHCO3对甘草幼苗茎长和叶片生长的抑制作用小于Na2CO3。表明乌拉尔甘草适应于中性和以HCO3-为主的弱碱性环境,这对盐碱和盐漠地的生态恢复具有一定的指导意义。     

河套灌区枸杞种植下微咸水代表性盐离子浓度限值研究

为确定适宜枸杞灌溉的微咸水代表性盐离子浓度限值，于2019—2020年在河套灌区下游开展NaCl、CaCl₂、CaSO₄、NaHCO₃、Na₂SO₄ 5种代表性地下水盐分类型和4种浓度水平(质量浓度0.1、0.5、2.0、4.0 g/L)的田间交叉试验。结果表明：在相同矿化度下，外源NaCl、NaHCO₃影响下枸杞生育期受渗透胁迫、次生胁迫最强，外源CaCl₂质量浓度低于2.0 g/L能够缓解枸杞渗透胁迫，外源CaCl₂、CaSO₄质量浓度低于4.0 g/L能够缓解次生胁迫。枸杞干果产量、百粒干质量随外源NaCl、Na₂SO₄、CaSO₄质量浓度升高而降低，在0.1 g/L时达峰值，随外源CaCl₂质量浓度升高呈单峰分布，0.5 g/L时最高。枸杞果实中总糖含量、黄酮含量、氨基酸总量随外源CaCl     

适于温室应用的无机相变材料放热特性

为了研究温室常用CaCl2·6H2O、Na2CO3·10H2O、Na2SO4·10H2O、Na2HPO4·12H2O四种无机相变材料在不同环境条件下的放热特性,实验设置冷水和空气两种介质条件,分别在5 ℃、10 ℃和15 ℃温度条件下凝固,测试四种相变材料在不同介质和温度条件下的相变温度和过冷度。实验结果表明,CaCl2·6H2O相变温度为30 ℃左右,15 ℃条件下不能凝结放热。Na2CO3·10H2O相变温度为31 ℃左右,Na2SO4·10H2O放热不稳定,相变潜热小,5 ℃条件下纯在明显的二次放热现象,Na2HPO4·12H2O相变温度为33 ℃左右。比较不同环境条件下的过冷度得出空气环境中相变材料的过冷度均小于冷水环境中。随着温度的升高,CaCl2·6H2O的过冷度逐渐减小,Na2CO3·10H2O的过冷度逐渐增大,Na2SO4·10H2O、Na2HPO4·12H2O的过冷度没有明显变化。过冷度与冷却环境中传热介质的导热性能有关,导热性能越强（水的导热性能强于空气）,相变凝固过程中持续放热时间越短。      

不同灌溉方式对日光温室青椒生长及产量的影响

为了确定日光温室内青椒的最适合灌溉技术,在日光温室内分别对青椒进行了滴灌、小管出流和沟灌3种灌溉方式的试验研究,分析了不同灌溉方式对日光温室青椒生长发育的影响。试验结果表明:不同灌溉方式对青椒株高、茎粗均无明显影响;相同阶段所测叶绿素含量,滴灌>小管出流>沟灌,且叶片叶绿素的含量和光合速率呈正相关;用显著性水平α=0.1对各处理产量进行方差分析表明,不同处理对产量有显著影响,青椒产量以滴灌最高,小管出流次之,沟灌最低;通过不同处理比较发现,沟灌、滴灌、小管出流水分生产率分别为16.17、35.13、31.59 kg/m3。故日光温室栽培青椒比较适合采用滴灌方式。     

腐殖酸对滨海黏质盐土持水性能的影响

【目的】研究腐殖酸对黄河三角洲黏质盐土持水性能的影响。【方法】通过压力膜法测定各处理不同水吸力下的土壤含水率,采用VG方程对土壤水分特征曲线进行拟合,分析土壤水分特征曲线;通过KSAT饱和导水率仪测定土壤饱和导水率,分析腐殖酸配施量与饱和导水率的关系;通过不同腐殖酸配比下黏质盐土持续蒸发试验,分析腐殖酸配施量与蒸发的关系。【结果】黏质盐土配施腐殖酸后,土壤水分特征曲线发生明显变化。各腐殖酸配施量下黏质盐土水分特征曲线均高于T0处理;土壤水分常数明显提高,其中T2处理和T5处理配量下提高显著;饱和导水率明显提高,且T2处理和T5处理提高显著,与T0处理相比分别提高36.96%和56.92%;结合6h和12h累计蒸发量结果,T2-T4处理蒸发量较小,其中,T4处理蒸发量最小,但腐殖酸添加量对土壤水分蒸发影响不显著。【结论】腐殖酸能有效提高土壤持水能力,且T2处理下黏质盐土持水能力最强。     

不同水分条件对水稻需水量及产量影响

通过对水稻各个生育阶段实施不同程度的受旱,初步研究了查哈阳地区水稻在不同水分条件下的需水规律、生理特性以及其产量形成。结果表明:不同水分条件与水稻需水量及产量的关系非常密切。不同阶段的不同程度受旱对水稻生长发育的影响不尽相同,相同程度受旱对产量影响最大的阶段为拔节孕穗期;抽穗开花期次之,在分蘖期和灌浆期实施一定程度的水分亏缺不会对产量构成较大影响。     

土壤传递函数在计算土壤饱和导水率中的应用

以河南省封丘县为研究区域,应用7种土壤传递函数(Campbell、Cosby、Brakensiek、Wosten1997/1999、Saxton和Li的方法)分别对该地区不同深度土壤的饱和导水率值进行了模拟预测。通过与野外采样数据的统计分析比较,获得了适用于该地区各层次土壤饱和导水率的传递函数方程,分别选用Wosten1999和Li的方法建立了分层土壤饱和导水率分布图,为该地区的土壤水分运动模拟提供了基本土壤水文资料。     

种植方式与灌水模式对糯玉米生长及产量的影响

为探寻种植方式与灌水模式对糯玉米生长及产量的影响,选择试验区域玉米生产中常用的3种种植方式[DM(全膜双垄宽窄行沟播)、C(全膜双垄等行距沟播)、CK(裸地平作)]和两种灌水模式{I₀[播种期(75%~85%)θ_f、苗期-拔节前期(65%~75%)θ_f、拔节后期-孕穗期(70%~80%)θ_f、孕穗期-开花期(70%~80%)θ_f]和I₁[播种期(75%~85%)θ_f、拔节后期-孕穗期(75%~85%)θ_f]}进行组合,对不同处理下糯玉米的株高、叶面积指数、籽粒产量及水分利用效率差异进行了研究。结果表明:相同灌水水平下,全膜双垄沟播能够使糯玉米的株高、叶面积指数、籽粒产量及水分利用效率显著提高;宽窄行种植对株高的提高作用不明显,对叶面积指数、籽粒产量及水分利用效率提升效果显著;I₀与I₁相比对糯玉米株高和叶面积指数提高明显,对产量和水分利用效率提升不明显。因此,全膜双垄宽窄行沟播是本研究条件下最适宜糯玉米生长的种植模式。