浑善达克沙地天然植被蒸散量两种计算方法的比较

以土壤-水分-大气-作物系统模拟模型——SWAP模型和FAO-56分册推荐的最新双作物系数法为基础，计算浑善达克沙地天然植被蒸散量。结果表明：SWAP模型和最新双作物系数法模拟的蒸散量结果相近，均可用于模拟蒸散量。SWAP模型能模拟土壤剖面的水分动态。     

基于概念模型的棉田土壤水分变化模拟研究

农田土壤水分模拟是农业用水管理的重要依据。以根系层土体水量平衡方程为依据,考虑根系层下界面水分通量,构建了农田土壤水分变化模拟模型,该模型由作物蒸发蒸腾量模型、根区下界面水分通量模型以及水量平衡方程等组成。依据山西水利职业技术学院试验基地2006-2008年3年棉花试验资料,确定了模型参数。结果表明,土壤储水量模拟计算值与实测值有较好的一致性,其相关系数达到0.928 7,F检验结果(F=96.44F0.001=3.27)达到高度显著水平,所建立的土壤水分变化模拟模型可用于棉花田间土壤水分的模拟计算,计算精度平均达到5.3%~15.8%;模型较好地反映了农田土壤水分转化过程以及降水、蒸发和深层土壤水分对作物蒸发蒸腾及产量的影响。     

立体种植农田不同生育期及土壤水分的根系分布特征

在立体种植农田中,作物根系分布是影响作物间水肥竞争及利用效率的首要因素。针对滴灌条件下番茄套种玉米立体种植农田设置高(T1)、中(T2)、低(T3)3个土壤水分处理,研究不同水分处理对立体种植农田不同位置土壤含水率、作物根系分布的影响,探讨立体种植农田根系在不同生育期生长发育特征。结果显示:立体种植农田番茄侧土壤含水率平均值显著低于玉米侧,膜内土壤含水率明显高于膜外土壤含水率,膜内不同位置土壤含水率无明显差异;随着生育期的推进作物间根系呈"不交叉—轻度交叉—完全交叉—轻度交叉"规律;随着土壤含水率的增加根系总量呈增长趋势,在0~30 cm的滴灌湿润区,作物根系分布最密集,约占总根系的60%~70%,且高水分处理根量显著大于低水分处理,根长密度、根表面积密度、根体积密度以及根重密度均呈现T1T2T3的趋势,而在非滴灌主要湿润区则正好相反;累积根系分布曲线分析显示随着土壤含水率增加根系向土壤下层生长,随着生育期推进根系向作物中间发展。立体种植农田作物在不同生育期根系分布变化明显,同时土壤水分对根系分布影响较大。     

农业旱情评估方法研究——基于农田水分循环模拟与遥感影像信息同化

农田水分循环模拟和遥感监测是进行农业旱情判别两种有效手段,并具有较好的互补性。采用仿真技术模拟作物生长过程,识别农作物需水、缺水信息,利用遥感监测旱情信息进行同化,以不断更新农田水分循环模拟模型状态变量与参数,同化后的模型模拟农业旱情等级与实测结果较好的拟合度,实现对旱情及趋势的全面监视和评估的目的。研究表明,基于农田水分循环模拟与遥感信息同化的农业旱情评估模型是可行的,为及时、准确识别评估农业旱情提供一种新方法,对我国旱情监测评估方面有着重要应用和推广价值。     

基于网络监测平台的农林间作耗水特征和灌溉制度

针对特定生态区的种植方式和作物对水分的需求差异,在大田生产条件下对农林复合系统的土壤水分动态、作物日耗水量和灌溉制度进行了试验研究。以新疆枣、棉间作为主要研究对象,利用频域反射法(FDR)土壤水分传感器实时监测农林复合系统下,不同间作带位置的根层土壤水分动态和耗水量。以农作物根层土壤的含水量变化为主要指标,分析间作作物的日耗水量,结合农林复合系统中根层土壤的水分饱灌点和补灌点,确定农林复合系统的最佳灌溉时间和灌溉量。通过实验分析,提出了基于网络平台的农田灌溉警报系统,对农田进行实时监控和管理,预测灌溉时间。结果表明提出的这种基于网络平台土壤墒情监测的灌溉制度方法,可以实时监测农田土壤的水分状况,为农田作物灌溉提供技术支持,对提高农田水分利用效率有着重要的理论意义和应用价值。     

华北冬小麦-夏玉米农田水分动态模拟研究

冬小麦-夏玉米连作是华北地区主要的粮食作物种植模式。根据华北季节性冻土区的特点,将全年划分为作物生长期与越冬期,分别建立了作物生长条件下农田水分运移模型、冻融条件下土壤水热运移模型。前一模型主要包括参照腾发量计算、腾发量分配、作物根系吸水、土壤表面蒸发、土壤水分特征参数和土壤水分运动等子模型;后一模型主要包括冻土水热耦舍迁移、地气水热交换等子模型。应用以上模型对冬小麦-夏玉米连作条件下的土壤水分过程进行模拟,根据北京永乐店试验资料对模型进行检验。模拟了不同降水水平年、不同灌溉处理下的农田灌溉制度及土壤水分过程,分析了降水、灌溉对农田蒸散、土壤水利用、深层渗漏等的影响。     

农田水盐运移与作物生长对亏水滴灌的响应和模拟研究

为探究西北干旱地区农田水盐运移与作物生长对亏水滴灌的响应以及层状土壤中水分溶质运移和作物生长耦合模型(Layered soil water-solute transport and crop growth model,LAWSTAC)的适用性,设置3种水分处理W100、W70、W40,分别表示灌溉需水量的100%、70%和40%,于2018年在农业农村部作物高效用水武威科学观测实验站进行了大田试验。结果表明:在制种玉米生长苗期,单次灌水后,浅层(0~20 cm)土壤含盐量降低;经全生育期灌溉后,灌水量越大,浅层脱盐和深层积盐现象越明显。3种水分处理下灌水量越多的处理,制种玉米叶面积指数(LAI)和最终地上生物量越高,作物长势越好。LAWSTAC模型能较好地模拟农田水盐运移和制种玉米的生长过程;各处理LAI模拟值与实测值之间的决定系数R^2均为0.99,RMSE为0.20~0.87 cm^2/cm^2;各处理地上生物量的模拟值与实测值的R^2均为0.99,RMSE为1.62~3.57 t/hm^2,说明LAWSTAC模型可以较为准确地模拟制种玉米LAI、地上生物量的动态变化。0~80 cm土层贮水量的模拟结果表明,各处理R^2为0.41~0.61,RMSE为12~21 mm;0~80 cm土壤盐分质量浓度的模拟结果表明,各处理R^2为0.53~0.60,RMSE为1.37~2.56 g/L,效果较好。因此,LAWSTAC模型可为当地复杂土壤条件的农田进行生产力的初步预测与评估。     

基于DHSVM模型的作物渍害时空分布信息提取

为了实时监测作物渍害时空分布,以湖北省监利县作为研究对象,采用分布式水文土壤植被模型-DHSVM(Distributed Hydrology Soil Vegetation Model)将监利县分成若干90 m×90 m的栅格单元,通过计算每个栅格单元的水平衡,达到模拟农田土壤水分状况的目的,结合作物轻、中、重度3种渍害的水分特征指标(地下水位埋深小于0.6 m,土壤表层相对体积含水率5 d的均值大于90%的持续期分别大于5、12、20 d)的方法,模拟监利县夏收作物不同渍害的时空分布。结果表明,模拟得到了2014年、2015年每年1—5月(夏收作物生长期间)监利县农田表层土壤水分和地下水位埋深的时空分布(时间分辨率为1 d,空间分辨率为90 m),首次实现了作物渍害的时空间分布信息提取;通过多次田间调查,证明此反演方法结果是准确的。     

节水灌溉中土壤水运动模拟研究

定量研究水分在农田-植物系统中的循环和利用过程,是提出合理化农田水分管理措施的基础。基于HYDRUS-1D模型,对三种典型土壤(砂性壤土,壤土,黏性壤土)的灌溉方式进行数值实验,模拟灌溉后及灌溉24h之后的土壤剖面含水量变化和土壤表面的径流情况。结果表明,砂壤土在不产生径流的情况下,可以接受更大的灌溉速率进行灌溉,可以有更灵活的灌溉方式可供选择,灌溉入水量也比较多;壤土和黏壤土的灌溉方式选择单一;砂壤土中,最大灌溉深度为61cm,壤土、黏壤土的最大灌溉深度分别为34cm和18cm。灌溉后及灌溉24h之后的土壤剖面的湿润锋面变化明显,这就要求在对作物进行灌溉时应该考虑灌溉水在土壤中自身运动。本研究推算的不同类型土壤在不同条件下的需水量,可为不同根深的作物选择合理灌溉方式提供参考。     

农田水管理研究中有关辐射项的测定

农田水管理研究中有关辐射项的测定段爱旺，肖俊夫（河南新乡中国农科院农田灌溉研究所河南新乡４５３００３）太阳辐射能是作物生长发育的能量基础，也是农田水循环过程的主要驱动力。无论是通过作物叶气孔的水分蒸腾，还是从土壤表面或水面的水分蒸发，其过程及数量都主...     

基于土壤墒情模拟的农业干旱动态评估

已有的农业干旱研究中,土壤墒情的模拟与干旱程度的动态评估常常是独立进行的,二者并没有统一起来。基于此,建立了田间土壤水分平衡模型,通过作物生育期内的土壤水分模拟农业干旱过程。为了将土壤墒情模拟与农业干旱的动态评估统一起来,引入了阶段性的作物水分生产函数,通过干旱缺水对农业产量影响的定量分析,反推得出作物不同生育阶段土壤水分状况对应的干旱程度和缺水权重,从而将土壤墒情模拟与农业干旱评估结合起来,达到农业干旱动态模拟与评估的目的,为从土壤墒情状况实时动态评估农业干旱程度提供了一种便捷可行的方法。最后将提出的模型方法结合某灌区进行了应用,效果较好。     

黔中地区旱地黄壤抗干旱能力研究

对地处贵州中部的旱地黄壤水分特征曲线测定的基础上,通过2年的定位观测,旱地黄壤无效水分含量高、有效水分贮量少,作物利用难度大,抗干旱能力低,黄壤季节性干旱主要受制于降水;土壤水分耗竭随季节性气候特点和作物种类而异,旱地灌溉应结合季节性气候特点和作物种类等因素进行综合考虑,因地制宜地发展集雨工程,确定灌溉合理的灌水量是解决黄壤旱地季节性干旱的主要措施。     

干旱处理对土壤水分变化及大豆产量的影响

采用框栽方式,研究不同阶段干旱处理对土壤水分、大豆植株干物质积累及产量的影响。结果表明,土壤含水率随干旱历时的增加而递减,长时间干旱后稳定在20%～24%;对于短期干旱处理,灌溉量较大时,土壤含水率会迅速恢复到稳定值32%～34%,但是对于18d以上的干旱历时,较少的灌溉量并不能保证土壤含水率在1～2次灌溉后得到恢复,表明较少的灌溉量对土壤含水率的提升能力有限。各干旱处理结束时期,大豆植株干物质积累均随干旱历时增加呈下降趋势,长期干旱会使全株干物质积累下降13%～30%;苗期和花荚期的短期干旱处理产生激发补偿效应,不会使大豆减产,结荚鼓粒期对水分供应较为敏感,干旱导致大豆减产。     

基于理论干湿边与改进TVDI的麦田土壤水分估算研究

针对旱情监测及农田灌溉中传统的基于地表温度-植被指数特征空间的温度植被干旱指数(Temperaturevegetation drought index,TVDI)构建方法无法准确反映真实地表的水热能量交换,给土壤含水率估算带来极大不确定性的问题,根据地表能量平衡方程,并引入改进植被覆盖度参数,构建一种理论干湿边端点选取方法及基于地表温度-改进植被覆盖度特征空间的TVDI模型,结合两期MODIS遥感影像数据(DOY088和DOY112)及地面观测数据,对陕西杨凌区的麦田土壤含水率进行估算。结果表明,由理论干湿边计算得到的TVDI与实测土壤含水率相关系数在-0.700左右,均方根误差不大于0.060 cm3/cm3。DOY088和DOY112的土壤含水率估算结果均与土壤含水率实测值有较好的拟合关系,尤其是DOY088的反演结果更接近于实际地表干湿状况,相关系数为-0.715,均方根误差为0.029 cm3/cm3,DOY112的散点分布比DOY088分散。该方法可以避免传统特征空间在干湿边估算中必须包含裸土、部分植被覆盖以及全植被覆盖地表覆盖类型的限制,从而实现真实土壤水分的遥感反演和实际地表干湿状况的监测。     

格点天气预报数据与机理模型耦合的冬小麦干旱预警方法

为了开展大范围的冬小麦干旱预警,以中国北方冬小麦区为实例,构建了土壤水分动态预报模型,结合未来10 d高精度天气要素预报、土壤自动水分观测和冬小麦发育期观测数据,建立了北方冬小麦区干旱预警系统。利用该系统对2018年4—5月进行逐日的冬小麦干旱预警,对干旱预警产品的分析表明:系统对未来10 d土壤相对湿度预报的决定系数在0. 63～0. 91之间,均方根误差在5. 6%～18. 2%之间,预报时效越近,准确率越高。从不同的干旱等级预测准确率看,对于干旱等级较高的重旱和特旱预报准确率较高,轻旱和中旱的预报准确率略低。该系统基本满足冬小麦干旱预警需求,对国家级农业气象部门大范围农业干旱监测和预警业务是有益的补充。     

交替隔沟灌条件下夏玉米棵间蒸发研究

利用微型蒸发器观测了交替隔沟灌和常规沟灌条件下夏玉米的棵间蒸发量,分析了棵间蒸发、降雨量和参照腾发量的变化趋势以及不同土壤水分处理下隔沟灌和常规沟灌夏玉米棵间蒸发的日变化规律;探讨了相对蒸发强度与叶面积指数之间的关系,并拟合了棵间蒸发与叶面积指数之间的回归方程;最后指明了在充分供水条件下,相对蒸发强度与表层土壤含水量有极其敏感的关系.试验结果表明,交替隔沟灌条件下的棵间蒸发量小于相同水分处理的常规沟灌的棵间蒸发量,随着土壤水分下限值的增加,交替隔沟灌和常规沟灌间棵间蒸发量的差值越来越小;相对蒸发强度随着叶面积指数的增加而下降,随着表层土壤含水量的增加而增加.     

土壤墒情监测方法综述

干旱监测的主要方法包括土壤含水量的中子仪测量法、TDR测量法、湿度计法、称重烘干发法以及几种卫星遥感监测方法等。对各类干旱监测方法存在的问题和发展趋势进行探讨,并提出加强我国干旱遥感监测技术研究的建议,为我国农业旱情监测提供一定的帮助。     

秸秆覆盖对土壤水分及夏玉米产量的影响

秸秆覆盖是减少棵间无效水分蒸发,提高根层土壤含水量及水分利用效率的有效途径,在北京大兴县的3年使用表明,覆盖秸秆3．0t／hm2,可有效保持表层土壤结构,使表层土壤含水量提高2％～11％,且越是干旱年份保水保墒效果越显著,夏玉米出苗率提高4％～13％;可使作物总干物质产量提高26％,籽粒产量提高20％。研究结果显示秸秆覆盖技术具有明显节水增产效果,在半干旱的夏玉米种植区,具有推广价值。     

地膜覆盖对土壤棵间蒸发影响的研究

农作物地膜覆盖栽培技术是 2 0世纪 80年代发展起来的新技术 ,其保温、保墒和增产效果明显 ,但不同地膜覆盖率对减少土壤棵间蒸发影响规律 ,目前国内研究不多。通过在室内研究覆膜灌溉土壤蒸发规律 ,研究出不同土壤含水率的水分蒸发和不同覆盖率对土壤蒸发的影响关系 ,并在田间进行验证。为今后定量评价农作物地膜覆盖减少土壤棵间蒸发提供理论依据     

低山丘陵区红壤水分的动态变化及影响因素

红壤分布区域是中国重要的粮食产地，但是降水时空分布的不均匀导致了季节性干旱的发生。因此，了解红壤中水分时空分布规律具有十分重要的意义。该文研究了低山丘陵区红壤旱地不同肥料配比长期试验小区土壤含水率的季节性变化状况及其与气象因素的关系，分析了典型红壤地区的土壤水分变化规律。结果表明：研究区1 a内的土壤含水率变化分为4个阶段：土壤水分充盈期、土壤水分亏缺期、土壤水分补充恢复期和土壤水分平稳期。空白小区土壤含水率变化较大；在施用肥料的试验小区中，蒸发对氮肥小区、氮磷小区和氮磷钾小区的影响逐渐降低；而降雨对氮肥小区、氮磷小区和氮磷钾小区的影响力逐渐增加。通过掌握典型红壤地区的土壤水分变化规律，对该地区水资源的调配管理、灌溉安排及干旱评估均可起到重要的指导作用。