农田土壤中水盐运移理论与模型的研究进展

农田土壤水盐模型是了解农田土壤水盐动态变化规律 ,进行农田水盐模拟和预报的最有效的方法之一。围绕国内外土壤学者在农田土壤水盐运移方面的研究成果 ,综述了农田土壤中水盐运移的基本理论及其发展过程 ,就农田土壤中常用的几种数学模型的研究现状进行了概述。对水盐运移模型的数值解法进行了探讨 ,以期消除数值波动现象 ,减小计算中的数值弥散。最后就农田土壤水盐运移模型研究方面存在的问题进行了分析 ,对其发展趋势和今后研究重点进行了展望 ,希望为进一步的研究工作提供帮助。     

民勤绿洲土壤水盐空间分布特征及盐渍化成因分析

根据2010年民勤绿洲230个采样点的土壤水盐分析资料,运用传统统计学和地统计学分析方法对该地区土壤水盐空间分布特征及土壤盐渍化成因进行了研究。结果表明:民勤绿洲土壤水分整体呈现出西南高、东北低的趋势;土壤含盐量呈现出从南到北、由西到东逐渐增大的趋势,沿坝区至湖区,土壤浸提溶液电导率从0.07dS/m增加到5.99dS/m;根据土壤盐渍化分级标准,民勤绿洲非盐渍化土占区域总耕地面积的50.01%,轻、中、重度盐渍化土分别占19.13%、10.44%和16.96%;分析认为,干旱的气候、丰富的盐分来源、高矿化度地下水的存在以及人类不合理的水土资源利用方式是引起民勤绿洲土壤盐渍化的主要原因。     

滴灌施肥条件下土壤水氮运移数值模拟

为了研究滴灌施肥条件下土壤水、氮的运移分布规律，本文通过室内土柱滴灌水氮入渗试验，研究了滴灌结束时及再分布过程中土壤水、氮的运移变化规律；同时用HYDRUS软件建立了土柱滴灌水氮入渗的几何模型，用来模拟滴灌土壤水氮运移过程。对试验及模拟中12个观测点测得的土壤含水率、土壤铵态氮、硝态氮质量浓度进行对比分析，结果表明：土壤含水率模拟值与实测值的相对误差变化在10%以内；土壤铵态氮、硝态氮质量浓度的模拟值与实测值变化范围在20%以内。滴灌结束时土体剖面内土壤含水率随距滴头距离的增大而减小，再分布72 h土层25~30 cm土壤含水率增大到0.2 cm³·cm^-3，120 h后土体剖面内土壤含水率较滴灌结束时下降了18%。土壤铵态氮质量浓度主要分布于距滴头20 cm的范围；24 h土壤铵态氮质量浓度最大，且随着时间的推移逐渐减小，到120 h时减少了40%；各观测点24 h至120 h土壤硝态氮质量浓度随着时间的推移逐渐增大，且硝态氮质量浓度在滴头20 cm的范围内由0.442 mg·cm^-3增加到1.2 mg·cm^-3。各观测点24 h土壤硝态氮质量浓度在空间分布上差异不大，其中观测点1，3，6，8，5的土壤硝态氮质量浓度分别为0.437，0.467，0.451，0.482 mg·cm^-3和0.447 mg·cm^-3，差值均小于0.05 mg·cm^-3；48 h后土体剖面内土壤硝态氮质量浓度空间分布随离滴头距离的增加而减小，垂直方向上从距滴头5 cm的观测点1到距滴头25 cm的观测点8减少了53%。依据研究结果，可用数值模型模拟滴灌施肥条件下土壤水氮运移的变化规律。     

基于HYDRUS-2D的滨海地区膜下滴灌土壤水盐运移模拟研究

以春玉米“郑单958”为供试作物，采用膜下滴灌灌水方式，设定2种不同灌水定额，分别是单次灌水定额20 mm和10 mm，测定试验区土壤水分、盐分含量，利用HYDRUS-2D模型对土壤水盐运移进行模拟，将模拟值与实测值进行对比分析，探究滨海地区盐碱化土壤水盐运移规律。结果表明：滴灌过程中，水平方向土壤盐分由膜下向膜边运移，膜下土壤淋洗效果好于膜边；竖直方向0~20 cm土壤水分、盐分变化幅度最大，土壤含盐量降低16.1%，淋洗效果明显；下层土壤盐分淋洗效果一般，土壤含盐量降低值仅为9.6%。土壤水分重分布过程中，0~20 cm土层土壤含水率和含盐量变化幅度比20~60 cm土层大。0~20 cm、20~40 cm和40~60 cm土层高灌水定额（20 mm）处理对土壤盐分的抑制作用分别比低灌水定额（10 mm）处理高26%、11%、19%，并且高灌水定额滴灌将土壤盐分淋洗到60 cm土层以下，而低灌水定额滴灌未能将土壤盐分淋洗到60cm土层以下。HYDRUS-2D模拟得到的土壤含水率与含盐量和实测值基本吻合，模型可靠。     

渭北旱塬植被恢复对土壤有机质和水稳性团聚体含量的影响

植被恢复可改变土壤水稳性团聚体的形成及其对土壤有机质的保护。通过对渭北旱塬礼泉县北部不同土地利用类型下土壤水稳性壤团聚体和有机质含量的分析,探讨了两者之间的关系。结果表明：＞0.25 mm土壤水稳性团聚体百分含量,平均质量直径和土壤有机质（SOM）含量在林地和永久性荒地中较农地大,而农地土壤水稳性团聚体的分形维数较大。矩法参数（Cs）在农地和一年荒地中为负值,而在林地和永久性荒地为正值。土壤有机质与水稳性团聚体平均质量直径线性正相关,粒级小于0.25 mm的水稳性团聚体中有机质含量最小,随粒级的增加,有机质线性增加,表明存在于水稳性团聚体内部的有机质矿化程度降低,同时也表明有机质为水稳性大团聚体的形成提供了良好的物质基础。渭北旱塬植被恢复可提高土壤有机质和水稳性团聚体含量。     

膜下滴灌水量对土壤水盐运移及再分布的影响

通过对2009年膜下滴灌土壤水盐运移的试验研究,结果表明:膜下滴灌条件下土壤水分的再分布决定了土壤盐分的分布特征,土壤平均含水率在棉花全生育期内呈现逐渐上升的趋势.在棉花生长阶段,随着灌水量的增加,土壤盐分峰值位置呈现下移的趋势.当灌水量从3 000 m3/hm2增加到4 800 m3/hm2时,盐分峰值位置向垂直方向...     

黑河中游西墩滩荒漠植物生长对水分变化响应研究

土地荒漠化是当前十大环境问题之一,对人类的生存和发展构成了严重威胁。为了分析荒漠化防治中植物生长与水分变化的关系,在黑河流域中游荒漠区建立试验站长期定位监测,已取得了土壤水、地下水、降水等水分数据和生物量、盖度等植物生长数据,并采用特征参数算法、相关和多元回归方法,分析了植物生长和水分的年内、年际变化特征及相关回归模型。结果表明:1)2006-2014年际变化上,土壤水和降水变化较剧烈,地下水位变化较缓和。植物盖度变化呈波动性略有增大趋势,而生物量、降水、土壤水、地下水位变化呈波动性略有降低趋势,但变化都不明显。2)在植物生长季的3-11月份期间,土壤各层含水率变化步调基本一致,植物平均生物量和盖度变化步调基本一致,降水量、地下水埋深变化步调基本一致,年内变化幅度从大到小依次为降水>地下水位>土壤水>生物量>盖度。3)植物平均生物量与平均盖度、地下水埋深、降水量的回归模型为B=1.895C-0.033D+0.834P+44.369(R~2=0.796,P<005),通过模型可预测生物量变差的79.6%,准确率可达67.4%。本研究可为荒漠化防治中的水资源管理以及退耕还林、天然林保护、黑河流域综合治理等工程对水资源影响的评估等提供科技支撑和参考数据。     

地下水在灌区“四水”转化中的作用

从水循环的观点出发，通过对灌区地下水子系统的水、盐均衡分析，论述了地下水在灌区“四水”（大气水、地表水、土壤水、地下水）转化中的作用及下水动态与“四水”转化之间相互影响，相互制约的关系，从而指出了通过科学调控地下水动态、促使灌区水资源合理转化的可能性。     

浑善达克沙地土壤水热对黄柳蒸腾速率的影响研究

以浑善达克沙地典型植物黄柳为对象进行研究,测量其生育期蒸腾速率,并对黄柳生长区内的土壤水热进行测量,通过相关分析,确定土壤水热对黄柳蒸腾速率的影响.研究结果表明,黄柳生育期蒸腾速率与相应时间段的土壤含水率呈显著相关,土壤含水率大的时间段,黄柳的蒸腾速率明显增加;不同埋藏深度条件下的土壤温度与黄柳的蒸腾速率相关性较好,土壤含水率和土壤温度对黄柳的蒸腾速率均有影响.     

基于稳定同位素的兰州市南北两山土壤水入渗模式

基于2018年4—10月兰州市南北两山不同海拔高度的降水和土壤水同位素数据，运用lc-excess法和lc-excess平衡方程定量分析兰州市南北两山的土壤水入渗过程，结果表明：土壤水lc-excess显示研究区土壤水入渗补给过程中活塞流模式和优先流模式并存，7—8月，各采样点均出现优先流信号，lc-excess平衡方程表明活塞流模式对深层土壤水的贡献率约70%，而优先流的贡献率约30%。土壤含水量和土壤水lc-excess呈正相关关系，南北两山土壤水lc-excess在月尺度和深度上均无显著差异，表明南北两山深层土壤水入渗补给模式一致，均来自上层土壤水渗流的活塞流模式，但在植被覆盖率较高的南山，优先流模式出现较多，尤其在降水集中的7—8月。本文研究结果为认识兰州市南北两山黄土丘陵区的水文过程提供理论参考。     

额济纳绿洲滴灌棉田土壤水分动态变化研究

本文研究了额济纳绿洲滴灌棉田的土壤水分动态变化。结果表明 ,滴灌后形成的湿润区在平行于毛管方向上较大 ,垂直于毛管方向上较小。紧靠滴头的土壤含水量最高 ,随着离滴头在各个方向上距离的增加 ,土壤含水量逐渐减小。苗期和吐絮期棉花生长主要消耗土壤水 ,滴灌前土壤水分可分活跃层、较稳定层和缓慢变化层 ,滴灌开始后 ,土壤水利用量随着灌水定额的增大而减小 ,土壤水分活跃变化层下移。所有水分收入均用于棉花蒸腾和棵间蒸发 ,且随着灌水量增加 ,耗水量逐渐增大。     

五氟磺草胺在稻田环境中吸附和消解研究进展

五氟磺草胺作为苗后除草剂被广泛应用于水稻田中杂草的防除,其对水生植物、陆生植物和土壤微生物群落可能存在潜在风险,因此,对五氟磺草胺在水土环境中的转化规律与归趋开展定量研究,已受到学者们的关注。本文对五氟磺草胺在稻田水土环境中的吸附、降解以及对周围环境影响方面的研究进展进行了综述、归纳和分析。指出目前对五氟磺草胺在土壤中吸附的研究报道较少,尚未见有关其在水土环境中运移方面的研究,同时应加强其对水土环境风险评估的研究。     

棉隆土壤消毒联合种植密度防除油菜田杂草及对作物产量和田间光照的影响

在农田杂草的治理中,结合农艺措施来治理草害的发生,可有效减少化学除草剂的使用,实现草害的综合治理。本文采用田间试验研究了棉隆土壤消毒联合油菜不同种植密度对油菜田主要杂草野燕麦Avena fatua、苦苣菜Sonchus oleraceus的防除效果,及杂草对氮、磷、钾及水分消耗的影响。结果表明,土壤消毒联合种植密度对油菜田杂草防除效果显著,对野燕麦、苦苣菜均有良好防效,总鲜重防效达到89.8%～100.0%。采取防除措施后,杂草对田间氮、磷、钾和水分的消耗量减少85%以上,有效改善了田间的水肥和光照条件。土壤消毒联合种植密度不同处理的油菜籽产量达到3 155.0～4 920.5 kg/hm2,增产效果显著,产量较未消毒土壤区增加13.3%～76.8%,增收1 857.3～10 684.8元/hm2。研究表明采用土壤消毒结合种植密度对油菜田杂草具有很好的控制效果,适度增加油菜种植密度既能保证对杂草防效,同时也能保证产量。     

北疆土壤温度变化对滴灌棉田水盐运移规律的影响研究

以北疆常年膜下滴灌棉田为研究对象,分析棉花整个生育过程中土壤温度变化对棉田水盐运移规律的影响,并对灌溉制度进行优化调整。研究结果表明：土壤温度随着气温的升高而升高,降低而降低,气温影响作用随着土壤深度的增加而减弱,滞后时间随着深度的增加而延长;8月份之前,土壤温度自上而下呈递减分布,随着土壤温度的升高,土壤水分扩散率不断增大,土壤持水能力不断降低,造成5～60 cm处土壤含水率降低,而90～150 cm处土壤含水率增高,导致5 cm和90～150 cm处土壤盐分相对增高;8月份之后,随着土壤温度的降低,土壤温度分布发生变化,土壤水分扩散率不断减小,土壤持水能力不断增强,土壤水分蒸腾降低,渗漏减小,各层土壤含水率相对保持较高,各层土壤含盐率相对保持较低;在灌溉定额不变的条件下,在5、6月份相对减小灌水定额,7月和8月份相对减小灌水周期、增加灌水定额,8月之后相对增加灌水周期、减小灌水定额,在生育期末,通过穿插灌水,加大灌水定额,对土壤洗盐、抑盐有着明显的作用。     

土壤水动力学模型在SPAC系统中应用研究进展

从土壤水动力学典型的裸地蒸发模型、蒸发蒸腾量模型、土壤水分入渗模型出发,综述了SPAC系统下国内外现行的植物根系吸水模型、溶质运移模型、农业生态系统模型等研究进展,归纳和讨论了目前土壤水动力学模型在SPAC系统建模中存在的问题与不足。并对该领域的研究方向和应用前景进行了展望：建立准确的数值模型来解决实际问题是蒸发蒸腾量模型未来研究的趋势;入渗模型从点至区域的动态扩展,并结合土壤侵蚀、污染物运移等因素的农业倾向性研究为潜在的重要分支方向;根系吸水模型应更多被用于监测土壤水分动态、设计合理的灌溉制度及干旱预警等体系;利用计算机、遥感等技术手段建立农业生态系统物能循环的机理性模型将为模型的实用性和精度提供有力支撑。     

浑水灌溉入渗特性研究进展与展望

在综合国内外相关研究文献的基础上,分析了浑水入渗机制和浑水入渗模型方面的研究进展。从研究成果中可以得出:利用静水做浑水灌溉入渗试验的较多,而利用动水做浑水灌溉入渗试验研究的比较少;不同含沙率对土壤入渗的影响研究方面研究成果比较多,而对不同的泥沙粒度组成对土壤入渗的影响研究较少;一次浑水灌溉土壤入渗研究较多,而致密层形成后进行二次灌溉情况下的土壤入渗研究较少;在室内利用下渗环等试验设备进行土壤入渗试验的较多,而在大田实验土壤入渗试验方面的研究较少;在裸地做土壤入渗试验的较多,而在有种植作物的大田上进行土壤入渗试验的较少。为了更深入的进行浑水灌溉下的土壤入渗机制的研究,建议以后试验中考虑浑水灌溉中动水入渗试验方面的研究,并将不同泥沙粒度组成对土壤入渗的影响、大田作物的影响、多次浑水灌溉对土壤入渗的影响以及浑水灌溉条件下水肥耦合方面的试验研究和浑水膜孔灌溉方面的试验研究等作为研究的重点,逐步深入的研究浑水灌溉入渗特性,为实际应用提供理论依据。     

EPIC模型中农田水分运移与利用的数学模拟

土壤侵蚀和生产力影响估算模型EPIC是目前国际上较有影响的水土资源管理评价动力学模型。介绍了EPIC模型中描述农田降水、径流、渗透、蒸散、吸收和胁迫等水分运移和利用过程的主要数学方程,可供农田水分动态管理与定量评价研究借鉴。     

半干旱栽培稻田不同秸秆覆盖材料的产量效应

采用田间观测的方法,分析了不同覆盖材料对半干旱栽培条件下杂交水稻田间茎蘖数、干物质积累和土壤水分的影响,探讨了不同覆盖材料的产量效应。结果表明:(1)在川西北丘陵旱区进行秸秆覆盖有利于增加非灌溉期田间土壤贮水量,提高田间茎蘖数;秸秆腐烂所释放的养分,缓解了稻田磷钾供应相对不足的现状,有效提高了杂交稻的结实率、有效穗数和千粒重;覆盖处理稻田0~0.5 m土层贮水量较不覆盖处理增加2%~13%,田间茎蘖数增加4%~15%,有效穗数增加4%~8%,结实率增加3%~7%,千粒重增加0.6%~1.7%。(2)在灌溉水源没有保证的丘陵旱区,将半干旱栽培与秸秆覆盖相结合,可有效提高杂交水稻产量。冈优725和D优363实收产量平均值在油菜荚壳覆盖、麦草覆盖和麦糠覆盖处理下分别较对照增加10.2%、7.0%和7.7%。     

化学覆盖与干湿变化对玉米生长及水分利用效率的影响

采用干旱防雨棚下盆栽的方法,研究不同土壤含水量下土壤表面化学覆盖对玉米抗旱成苗及水分利用效率(WUE)的影响。结果表明,利用保水剂和土壤改良剂PAM进行土壤表面覆盖能够提高玉米出苗率,有效降低土表蒸发,同时土壤干湿变化对玉米的生长更为有利,它可以引起强烈的生长补偿效应。     

旱地冬小麦秸秆带状覆盖不同模式的水分效应

在黄土高原半干旱雨养条件下以露地种植为对照(CK),设置了4种玉米整秆带状覆盖方式:带状3行(MS3),带状4行(MS4),带状5行(MS5),带状6行(MS6),比较研究了不同带幅对冬小麦产量、土壤水分变化的影响。结果表明:适宜带幅(MS3、MS4)的秸秆带状覆盖能显著改善土壤水分状况并提高冬小麦产量和水分利用效率,MS3、MS4分别较CK增产69.1%、41.3%,水分利用效率提高88.1%、39.1%。MS3与MS4对土壤含水量在不同时期、不同土层均具有增墒和降墒的双重效应,但增墒效应更为突出,全生育期平均分别较CK提高土壤含水量1.00和0.35个百分点。MS3可以显著改善土壤水分在各生育时期各土层的分布情况,其在播种期~越冬期、返青期~孕穗期的供水效果,以及60cm以下土层对60 cm以上土层的水分补给效果均好于其它处理,有利于冬小麦生长、成穗,提高穗粒数,因此MS3更适合黄土高原半干旱雨养地区的冬小麦生产。