零通量面法计算土壤水分腾发量研究

土壤水分腾发量的确定是土壤水分运动研究的难点问题。零通量面法是利用零通量面存在时段计算土壤水分腾发量的方法。在计算时段内,根据零通量面发育状态不同可分为零通量面稳定条件下的计算公式和零通量面移动条件下的计算公式。选择不同水位埋深、不同作物类型的土壤剖面对计算公式进行了验证,结果表明,零通量面法计算土壤水分腾发量精度较高,简单易行。本方法适用于计算潜水埋深在3~10 m的干旱半干旱的平原地区计算土壤水分腾发量。     

干旱区沙丘水分运动的实验研究

本文依据设置于干旱区沙丘的实验场数据，说明了沙丘包气带水分状况衙因子的变化规律，论证了零通量面法在该区的实用性，并用零通量面法和数量统计相结合的方法，建立了该区的蒸发模型。     

干旱区非饱和土壤导水率的初步研究

研究土壤水分运动时，非饱和土壤导水率是较难确定的参数，在干旱内陆区，该参数更难确定。本文根据非饱和带土壤梯度的特点，利用零通量面法原则测参的方法，对干旱区非饱和土壤导水定量计算进行了初步研究，并对该定量计算方法的误差做了分析。     

太行山山前平原作物系数与降水年型关系探讨

利用中国科学院栾城农业生态系统试验站1995~2001气象数据和同期大型称重式蒸渗仪监测的小麦、玉米蒸散量,采用参考作物法探讨分析了小麦、玉米生长期作物系数与降水年型的关系。结果表明,不同降水年型下小麦生长期作物系数差异不明显,统计时段内小麦生育期作物系数平均值为0.90,丰水年玉米生长期作物系数偏高,平均值为1.2,而平水年与枯水年玉米生长期作物系数差异不明显,平均值为0.94。为准确估算作物需水量,实现精确灌溉,建议尽量采用长系列观测数据确定的不同降水年型的作物系数,尤其是在玉米生长期。     

塔克拉玛干沙漠北缘夏秋冬季地表能量平衡闭合特征北大核心CSCD

利用塔克拉玛干沙漠北缘肖塘陆—气相互作用观测站2014年7—12月的陆面通量数据,通过最小二乘法（OLS）和能量平衡比率法（EBR）研究该地区能量平衡闭合特征。结果表明：能量通量各分量均呈倒＂U＂形单峰变化趋势,除潜热通量外,均有明显的季节变化特征,表现为：夏季〉秋季〉冬季。能量平衡闭合程度：全天〉白天〉夜间,且具有逐月递减的变化趋势。地表以下5 cm处土壤热通量下的能量闭合程度明显高于地表土壤热通量下的能量闭合程度。能量闭合率在日出日落时段波动剧烈,夜间为负,且下午明显高于上午。不同天气下的能量闭合程度表现为：晴天〉阴天〉沙尘暴〉降雨。     

北方旱作农区农业气候资源时空变化特征

利用北方旱作农区317个气象台站1961—2010年地面气象观测资料,分析和比较了1961—1990年(时段Ⅰ)和1991—2010年(时段Ⅱ)农业气候资源变化特征。结果表明：全区日照时数总体呈降低趋势,时段Ⅱ较时段Ⅰ平均减少了92.9 h;研究区域近50年年降水量变化呈现西部增加东部减少的特征;与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ研究区域年均气温增加了0.97℃,高于全国平均水平,日平均气温稳定通过0℃、10℃的持续日数普遍呈增加趋势,喜凉作物生长期内≥0℃积温和喜温作物生长期内≥10℃积温分别平均增加198.6℃·d和197.3℃·d;研究期间全区气候变化西部地区总体呈暖湿趋势,东部地区总体呈暖干趋势。     

塔克拉玛干沙漠北缘夏秋冬季地表能量平衡闭合特征

利用塔克拉玛干沙漠北缘肖塘陆—气相互作用观测站2014年7—12月的陆面通量数据,通过最小二乘法(OLS)和能量平衡比率法(EBR)研究该地区能量平衡闭合特征。结果表明:能量通量各分量均呈倒"U"形单峰变化趋势,除潜热通量外,均有明显的季节变化特征,表现为:夏季秋季冬季。能量平衡闭合程度:全天白天夜间,且具有逐月递减的变化趋势。地表以下5 cm处土壤热通量下的能量闭合程度明显高于地表土壤热通量下的能量闭合程度。能量闭合率在日出日落时段波动剧烈,夜间为负,且下午明显高于上午。不同天气下的能量闭合程度表现为:晴天阴天沙尘暴降雨。     

利用遥测地表温度模拟土壤热通量

土壤热通量是地表水热平衡的重要组成部分,谐波法可以利用地表温度模拟土壤热通量.谐波法估算地表土壤热通量需要一日内的地表温度过程,提出了一种利用2次卫星过境时刻的地表温度及日地表温度最大值出现时刻来模拟晴天地表温度变化过程的方法,并利用Monsoon'90实验区的观测资料进行检验.结果表明:该方法的模拟精度较高.由于谐波法计算复杂,又提出了一种谐波法的简化方法,简化后模拟的土壤热通量过程与简化前模拟的土壤热通量过程比较一致,表明该简化方法是有效的.     

药液在作物叶片的流失点和最大稳定持留量研究

用微量称重法可以方便地测定作物叶片的流失点 (POR)和最大稳定持留量(Rm) ,用浸渍法和喷雾法测定的 Rm 结果不同。引用润湿方程的概念来分析影响 Rm 的规律 ,浸渍法测定的 Rm 与粘附张力有关 ,当接触角大于 90°,叶片表面不粘附液体 ,Rm 趋于零。用喷雾法测定作物叶片 Rm,结果显示与药液的粘附功 [γ× (COSθ+1) ]有关 ,即使接触角大于 90°时 ,由于粘附功大于零 ,Rm 值也大于零。对于水稻这样难润湿的作物叶片 ,清水中添加表面活性剂可以提高 Rm;反之 ,对于棉花、黄瓜这样的作物叶片 ,添加表面活性剂反而会降低 Rm。     

近40年气候变化对松嫩平原玉米带单产的影响

气候变化对农业生产的影响是全球变化研究中的焦点问题之一,松嫩平原是我国重要的农业区,研究过去的气候变化对其作物产量的影响具有重要的现实意义。本文选取松嫩平原玉米带为典型区,进行过去气候变化对作物产量影响的实证研究。借鉴相关研究成果,首先确立基准时段,进而建立气温影响系数,来表征气温对玉米单产的影响程度,从而分析过去气候变暖对松嫩平原玉米带玉米单产增加/减少的贡献率。结果表明:20世纪90年代作物生育期气温条件与以前相比已经发生了显著改变。如果以1961-1969年为基准时段,则相对于20世纪60年代、70年代和80年代,90年代的气候变暖对玉米增产的贡献率分别为3.55%、5.86%和9.48%。如果以1970-1982年为基准时段,则20世纪90年代气候变暖对玉米增产的贡献率相对于70年代和80年代分别为17.98%和26.78%。     

加气灌溉对根区土壤肥力质量与作物生长的影响

水、肥、气、热、光是保障作物生长发育的五大要素,传统的灌溉方式不但用水量大,还会导致土壤通气性不足、团粒结构破坏,五要素之间的平衡被打破,造成土壤板结、盐碱化等土壤退化现象,从而土壤肥力质量下降,对作物生长发育造成不利影响。综述了加气灌溉研究背景、加气灌溉条件下土壤肥力质量评价指标、加气灌溉对土壤和土壤肥力质量的影响、加气灌溉对作物生长的影响,总结了加气灌溉对土壤微环境、酶环境、营养环境和作物根系的影响规律以及加气灌溉对土壤微环境和作物根系的调节机理。大量研究表明,加气灌溉能够有效改善根区土壤结构和水力学特性,增强作物根区土壤通透性,明显增加作物根区土壤中细菌、真菌和放线菌的数量,提高土壤中过氧化氢酶与脲酶活性,改善作物根区土壤微环境;加气灌溉可以增加土壤中速效氮和速效磷的含量,提高土壤肥力质量,促进根系对营养物质的吸收和作物的生长发育,提高灌溉水利用效率,作物增产高达10%以上。最后总结了现阶段加气灌溉还存在加气设备研发、加气时间与频次问题以及加气灌溉对土壤、微生物、作物根系、生态环境等的影响机制问题,提出了目前加气灌溉处于定量研究的探索阶段,还需要对加气灌溉中水-土-气-作物的耦合机制进一步开展研究。     

新疆耕地盐渍土遥感信息解译标志及指标探讨

目前新疆耕地盐渍土遥感调查常用方法为人工目视判读法.具体方法是:以土壤调查为基础,以盐渍土对农作物危害为主要解译标志,以地下水埋深为动态标志,进行综合解译判读;相应的解译指标为农作物的缺苗指标、农作物长势指标、地理景观特征、地下水位埋深等.新疆耕地盐渍土遥感调查结果得到了同行专家的认同,证明人工目视判读方法在新疆干旱盐碱地区是适用的.本文所提出的新疆耕地遥感调查盐渍土解译方法、标志、指标,在其它地区是否适用,需继续研究探讨.     

气象、农业干旱指标综述

介绍了以降水量统计特征作为指标和以降水量、气温统计特征作为指标的气象干旱指标,以土壤含水量、作物旱情、作物需水量、供需水比例、作物水分综合统计特征为指标的农业干旱指标.列出气象、农业干旱指标计算公式,介绍计算方法和干旱指标的详细等级标准,并对各指标计算所需统计资料观测、收集的难易程度,各指标的优缺点、适用性及其适用区域范围评述,为干旱的监测、评估、预警和研究提供依据.     

作物冠层对喷灌水分分布影响的研究进展

喷灌水分到达冠层以后,经过冠层的截留和水分再分配过程,主要以两种方式到达地面,即穿过冠层直接落入土壤和通过叶片的集水,然后以茎秆为通道流入土壤.以不同方式进入土壤中的水量与作物的种类、冠层结构、种植密度,以及喷灌系统和喷灌时的农田小气候等因素有关.本文根据喷灌水分在农田的分布特点,把喷灌系统和作物结合起来,提出了喷灌有效灌水均匀系数的概念.该系数能综合反映灌溉水经过冠层再分配过程以后,田间水分的有效性.     

西南高原“旱三熟”地区不同覆盖栽培措施的土壤水分效应

在西南高原季节性旱区进行田间试验,研究不同覆盖栽培条件下"旱三熟"种植模式的农田土壤水分效应。研究表明,秸秆、地膜覆盖尤其是秸秆地膜二元覆盖有明显蓄集和保存土壤水的作用,土壤保蓄水度平均提高60.63%,覆盖能有效减少田间水分的无效蒸发,平均减少181.93 mm,使作物蒸腾系数和水分利用效率提高,平均提高19.84%和23.5%,而使作物耗水系数减小,平均减少18.26%,根区是作物耗水与土壤保蓄水的关键区域;农田水分变化沿土层可划分为3个层次,即0~30 cm土层为土壤水分变化活跃层和土壤贮水变化明显层、30~80cm土层为土壤水分变化次活跃层和土壤贮水变化显著层、80~100 cm土层为土壤水分变化相对稳定层和土壤贮水变化缓慢层。覆盖栽培可促进作物耗水量由田间无效蒸发耗水向有效的田间作物蒸腾耗水转化,使农田水分的有效性显著提升。     

Changing rainfall patterns and farmers’ adaptation through soil water management practices in semi-arid eastern Kenya

There is limited documentation of soil and water management technologies that enhance adaptation to climate change in drylands of Kenya. Rainfall patterns were analyzed in the semi-arid Machakos and Makueni counties of eastern Kenya using historical data. A total of forty-three smallholder farmers implementing soil water management practices were sampled, and an estimate of the seasonal water budget for current crop and livestock production systems computed. Analysis of rainfall amounts and distribution shows increasing variability, with the average annual total amounts decreasing over the past 50 years. Furthermore, the number of rainy days within the March-April-May season that can support crop growth is gradually decreasing. These decreases are however not significant at P < 0.05. There were more seasons with low rainfall amounts compared to those with high rainfall amounts. All these subject the smallholder crop and livestock production system to limited soil moisture. Farmers address the risk by harnessing and utilizing green (rainfall stored in soil) and blue (rainfall collected into storage tanks) water technologies. The study found that farmers in these semi-arid counties practice fifteen diverse soil and water management interventions on their farms. The most popular practices are cut-off drains, retention ditches, terracing, run-off harvesting, and agroforestry. The estimated seasonal water budget indicates the need for integrated soil and water management interventions to address the crop and livestock production constraints.     

作物水分亏缺诊断研究进展

水分胁迫是影响作物生产最为普遍的环境威胁,水分亏缺的诊断对农田灌溉和精确农业的发展具有重要意义。植物本身具有一种适应土壤水分胁迫的生理生态调节机制,以度过不良的生长环境,这为水分亏缺诊断提供了信号和依据。本文从土壤指标、气象指标和作物指标角度综述了作物水分亏缺诊断的研究进展,讨论了各种方法指标的利弊,并从应用研究角度分析了应用尺度存在的问题。     

旱区间作水分高效利用机制探讨

间作系统充分利用光热水肥资源具有高产高效特征，在旱区得到了广泛应用。综合国内外间作群体水分利用的研究成果，论述了间作具有水分优势的高效利用机制。间作系统减少土壤蒸发、提高作物蒸腾、降低棵间蒸发与耗水量的比值，增加土壤水分的有效性，提高作物根系对土壤水分的吸收利用，进而提高水分利用效率。间作系统的水分利用机制包括生态位分离减少竞争以促进资源的充分利用、水力再分配调节作物及邻体作物土壤的水分条件缓解旱区作物的水分胁迫。间作系统水分利用的影响因素包括作物种类、种植密度和空间布局、水肥管理和耕作措施。针对研究中的不足，指出未来间作系统水分高效利用研究应关注以下方面：不同区域间作群体增产和节水的规律；水分与源库关系及对种间关系的响应；量化水分与根系生长的关系，建立间作作物对水分吸收的模型；地下部对间作水分优势的响应。     

砾石覆盖量对夏玉米作物系数及水分利用效率的影响

为评价半湿润易旱地区砾石覆盖对土壤贮水量、作物生长与产量及水分利用效率的影响,利用杨凌地区夏玉米2014年实测数据及气象数据,基于Penman-Monteith公式计算了砾石不同覆盖量下全生育期内参考作物蒸发蒸腾量,并根据FAO推荐的分段单值平均法,计算夏玉米各生育期作物系数,以及砾石不同覆盖量下作物水分利用效率。结果表明:砾石覆盖的保水效果主要体现在作物生长初期,拔节期最大砾石覆盖处理0~200 cm土壤贮水量较对照增大12.8%,后期由于冠层覆盖影响其效果减弱;夏玉米全生育期作物系数与覆盖量呈线性关系;覆盖量越大,不同生育阶段的作物系数也相应增加;叶面积和株高与作物系数有着较好的回归关系,可以对生育期内的玉米蒸散量进行预报;砾石覆盖可以缩短夏玉米生育期的天数,最大可缩短19 d;砾石覆盖能促进作物生长,提高作物产量,且在该试验覆盖量范围内,覆盖量越大,增产增效越明显,随覆盖量增加,各处理分别较对照提高4.65%~38.17%;作物水分利用效率随覆盖量的增大分别较对照提高2.94%~32.99%。     

The effect of total carbon on microscopic soil properties and implications for crop production

Soil structure is a dynamic property affected by physical, chemical, and microbiological processes. Addition of organic matter to soils and the use of different management practices have been reported to impact soil structure and crop production. Moderation in soil temperature and increases in microbial activity and soil water retention are often suggested as reasons for the rise in crop yield when organic matter is added to the soil. Less is known about the direct effect of changes in soil structure on crop production. A field experiment was conducted to study the effect of summer cover crop and in-season management system on soil structure. The experiment was a nested design with summer cover crop as the main plot and management system as the subplot. Summer cover crop treatments included cowpea (Vigna unguiculata L. Walp.) incorporated into the soil in the fall (CI), cowpea used as mulch in the fall (CM), sudangrass (Sorghum vulgare) incorporated into the soil in the fall (S), and dry fallow or bare ground (B). Management systems were organic (ORG) and conventional (CNV) systems. Lettuce (Lactuca sativa L.) and cantaloupes (Cucumis melo L.) were cultivated in rotation in the plots for three consecutive years using the same cover crops and management systems for each plot. Disturbed and undisturbed soil cores were collected at the end of the third year and used for laboratory experiments to measure physical, chemical, and hydraulic properties. Image analysis was used to quantify soil structure properties using a scanning electron microscope on thin sections prepared from the undisturbed soil cores. We found that total soil carbon was correlated with porosity, saturation percentage, and pore roughness. Pore roughness was correlated with crop production in general and with marketable production in particular. We found that the higher the complexity of the pore space, the more water retained in the soil, which may increase soil water residence and reduce plant water stress.