点源入渗与蒸发条件下土壤水盐运移试验研究

研究盆栽条件下 ,低水量滴灌入渗及蒸发过程土壤水盐运移规律。结果表明 ,入渗过程中 ,当灌水速度为 0 .5L·h-1,灌水量为 0 .5、1.0、1.5L时 ,土壤表面湿润半径分别为 13、15、16cm ,湿润深度分别为 15、17、2 0cm。在灌水中心附近 ,土壤水分分布较边缘集中 ;盐分随水向四周扩散 ,最后积聚在干、湿土体交界处。低灌水速度情况下 ,盐分最高积聚区离湿润锋 2cm左右。蒸发过程中 ,表土层 2cm范围内土壤水分变化较剧烈 ,土壤水分逐渐集中在湿润土体中心 ;盐分表聚性逐渐减弱 ,土体边缘盐分变化量较土体中心大 ;蒸发前后 ,蒸发水量 6 6 8g ,表层 2cm范围盐分增加 7.17g。     

不同施氮水平下深层土壤硝态氮淋失特征研究

通过GeoprobeR深层取土18m,分析了不同施氮水平下厚不饱和层土壤中NO3--N的迁移变化。发现不同施氮处理下NO3--N在一个生育期的淋失变化主要体现在0～4m土体内,土壤中硝态氮累积峰下移深度为0.2～0.6m,高施肥土体中,深层土壤6.7～8m和13～15m土体中也有少量硝态氮淋失,施氮量越高,淋失量和累积量也越高;不同施肥处理下,厚不饱和层土壤中NO3--N累积量变化主要体现4m土体特别是根区土层中,在2m土体内,土体中NO3--N的累积量与施入的氮肥量呈极显著线性关系,根区以下不饱和层中NO3--N累积量超过1800kg/hm2。     

黄淮海平原缺水盐渍区农业持续与生态系统研究

针对试验区的自然经济条件经研究农业持续途径，历经12年，建设了农林果草多元生态经济结构，形成了一套水土资源管理、机械化的农林作物栽培、农区畜牧业发展的技术，提高了农业生态系统抗灾能力，改变了中低产面貌，农民生活走向富裕。     

基于多年MODIS NDVI 分级的河北平原农田生产力评价

根据中等分辨率航天成像光谱仪(MODIS)遥感数据计算的归一化植被指数(NDVI)被广泛用于作物长势监测和产量预报, 但由于NDVI 数值在不同年份的同一时期变化较大, 直接用于评价农田生产力会有较大误差。本文以河北平原所在的北纬37°~39°之间连续种植的冬小麦农田为研究区域, 通过对多年冬小麦MODISNDVI 数据进行比较和分级, 尝试用每季NDVI 在区域内的高低级别评估区域农田生产力。Landsat 卫星数据用于对不同时相MODIS 图像进行精确配准, 从而实现像素尺度上长时间序列数据的统计分析。首先, 对区域内2000~2008 年间每年作物返青期到成熟期的NDVI 平均值及各生育阶段NDVI 平均值分别进行高低分级, 以了解河北平原农田生产力的空间变异, 结果显示其中高水平农田分布在太行山山前平原, 指数等级水平并没有完全按南北走向趋势分布, 表明该研究方法受纬度差异的影响较小。不同年份分析结果显示, 2008 年东部地区也出现了较高等级的田块。其次, 利用NDVI 分级结果计算出9 年间NDVI 等级的变异系数, 对采用不同生育期NDVI 可能带来的误差进行了分析, 结果显示不同小麦生育期NDVI 等级的变异系数不同, 返青期和成熟期变异系数较大, 且具有一定的地理差异。最后, 利用GIS 空间分析方法以9 年NDVI 分级结果为基础制作了以县为单元的麦田生产力等级图, 结果显示河北平原农田生产力高低分区, 同时也表明中低水平区块有较大提升空间, 为河北县级土地管理和耕地质量管理提供理论依据。     

冀西北农牧交错带表层土壤营养元素特征研究——以河北省康保县为例

为了查明冀西北农牧交错带土壤营养状况和理化性状,以4*4km~2网络样方对冀西北康保县表层土壤进行了取样分析研究,分析测试了大量元素N、P、K,中量元素Ca、Mg,微量元素Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、B,pH值及有机碳(orgC)。研究结果表明:康保土壤pH平均值为8. 54,属强碱性土壤;除Ca、Mg、K元素含量丰富外,其余营养元素较为缺乏; K和pH值为弱变异,其余元素均为中等变异;相关性分析显示,大多数营养元素在p <0. 01水平上呈显著性相关,认为其含量主要受成土母质影响,而Ca和K在p <0. 01水平上与其它营养元素相关性程度低,推测与当地的干旱气候和植物吸收有关。Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、B及有机碳(orgC)与pH值呈负相关关系。丰缺评价显示K、Mg处于丰富水平,超过50%区域的N、Ca处于三级适中水平,有机碳(orgC)和P处于缺乏和极缺乏水平,微量元素总体处于极缺乏状态。空间分布图显示,芦家营乡、处长地乡、屯垦镇周围全量营养元素含量水平相对较高。     

太行山山前平原主要农作物蒸散量估算方法比较

利用中国科学院栾城农业生态系统试验站1996、1997年气象数据,采用参考作物法和α比值法求得小麦、玉米蒸散量,并与同期大型称重式蒸渗仪监测的小麦、玉米蒸散量进行了比较。结果表明,2种方法估算小麦需水量误差较小。在估算玉米需水量时,丰水年α比值法结果偏低,枯水年参考作物法估算结果偏高。为准确估算作物需水量,建议在确定作物系数时应该尽量采用长系列观测数据分别确定不同年型的作物系数或耗水特征系数,或者采用误差较小的估算方法。     

太行山前平原冬小麦生育期干旱分析——以保定市为例

对冬小麦生育期干旱进行精细分析,可以为农业生产和水资源管理提供参考信息,为降水、地下水动态以及作物耗水关系提供研究基础。采用有效降水和综合气象干旱指数(CI)方法,分析了太行山前平原冬小麦56个生育期及各生育阶段(苗期、越冬期、返青期、拔节～成熟期)的平均有效降水和气象干旱发生频率。研究发现冬小麦生育期平均有效降水为55.43 mm,分别占年有效降水和生育期降水量的13.6％和52.5％。其中,5月和10月是生育期有效降水的主要贡献月,平均有效降水量分别占到生育期有效降水量的35.7％、27.1％。生育期平均缺水350 mm以上,并且有效降水的月际、年际间差异明显。逐月旱涝级别和频率分布显示,生育期干旱平均发生频率为58.5％,逐月发生干旱的频率均在50％以上。12月易发生轻旱,2、3月易发生中旱,4月易发生重旱。总体上,太行山前平原冬小麦生育期及各生育阶段的有效降水都表现出非稳定性,逐月平均有效降水量均不同程度小于需水量,干旱发生频率冬后大于冬前。     

直压式电导法测定厚包气带土壤岩性的应用研究

探索将厚包气带直压式测量土壤电导率(EC)用于绘制土壤岩性剖面的方法。研究区位于太行山山前平原,由于浅层地下水大幅度下降,该区已经形成了厚包气带。我们利用Geoprobe(r)直压式钻机和温纳排列(W enner Array)电极组测得EC剖面并钻取相应的土样。土样分析结果显示,深层土壤水分含量受岩性控制。由于研究区土壤为非盐渍土,因此土壤岩性是EC变化的主要控制因素,而土壤EC的空间变化也能表达岩性的分布。比较土样颗粒组成和EC值发现,EC值与土壤砂粒含量成负相关,与土壤粘粒含量成正相关。当土壤中砂粒含量由12%增加到100%时,EC由100 mS m-1减少到20 mS m-1;而粘粒含量由3%增加到26%时,EC由30 mS m-1增加到100 mS m-1。研究结果表明,厚包气带直压式测量EC资料可以推断土壤岩性。     

特色果品种植区土壤重金属空间变异规律研究——以河北省沧州为例

以沧县、献县、泊头和黄骅为研究区,采用地理信息系统(GIS)和地统计学相结合的方法,研究了该特色果品种植区的表层1470个样点土壤全量Cu、Zn、Pb、Ni、Cd、Cr、Hg、As元素的空间分异规律及其影响因子。结果表明:除Hg、Cr、Pb外其他5种元素的最大值均超出土壤环境质量一级标准,说明研究区还存在一定程度的重金属污染。变异系数分析表明,Cr最小,为0.10;Hg最高,为0.40。8种重金属之间均为1%水平显著正相关关系;块金效应分析结果显示Ni和Cr空间相关性较强,而其余6种重金属则呈现中等强度空间相关性。而从变程来看,Cd最大,为108.80 km,说明该元素与土壤母质关系密切,Cr最小,仅为25.99 km,说明该元素空间自相关距离大于取样间隔距离。8种重金属空间分布结果表明,整体呈现西部高于东部的特征;其原因除母质等自然因素外,人为因素如工业发达、交通尾气和农药化肥施用等也是影响其空间分布的重要原因。     

北方区域尺度地下水-包气带硝酸盐分布与变化特征

我国农业生产过程造成的地下水硝酸盐污染问题备受关注,作为硝态氮累积和存储的重要场所和硝酸盐淋失进入地下水的主要通道,包气带土壤中硝酸盐存储分布特征与地下水硝酸盐污染密切相关。本文以北方典型黑土、潮土和褐土区农田为研究对象,建立了北方地下水硝酸盐监测网（东北、华北、西北）,通过对不同区域地下水的采样和测定,比较了地下水硝酸盐污染的区域差异,结合历史数据对地下水硝酸盐时空变化进行了分析。进一步选择华北平原作为厚包气带的代表区域,实地取样分析了包气带硝态氮累积存储和分布特征。结果表明：东北黑土区地下水硝酸盐超标率最高,达39.6%;其次为华北潮土区,超标率为19.3%;西北褐土区的地下水硝态氮超标率最低,为14.9%。随时间推移,华北平原区域尺度浅层地下水硝酸盐超标率有增长趋势,2016—2018年403个采样点地下水超标率为18.9%,高于1998年的11.8%。华北平原区域厚包气带硝酸盐存贮总量可达1854万t,粮食种植对区域包气带硝酸盐累积存储的平均贡献率为78.3%;包气带0~6 m是华北平原区硝酸盐存储的主要土层,这部分存储的硝态氮对地下水构成了潜在的威胁。