宽垄沟灌覆膜条件下土壤水分运移初探

宽垄沟灌作为一种大田作物栽培灌水方式已逐步受到关注.为研究灌水前后水分在垄沟间的运移及再分布,本试验在大棚内模拟宽垄沟灌垄上覆膜栽培条件以及灌水方案,采用中子仪进行水分观测.试验数据显示,在本试验条件下,垄背剖面的两个观测点表层,灌水前其含水量仅为田间持水量的65%和66%,灌水后垄沟水分的侧向入渗,144 h(6 d)分别达到田间持水量的73%和80%,408 h(17 d)达到田间持水量的78%和79%.试验结果表明,在宽垄沟灌覆膜条件下,水平向及垄背垂直向含水量梯度的存在导致水分侧向及向垄背的补给明显,且在覆膜条件下,垄背蒸散发损失少,起到减少土壤水分无效损耗、高效利用之效果.     

基于熵权TOPSIS的河南省农业水土资源承载力时空分异与关联分析

目前全球粮食生产面临巨大的挑战,作为我国重要的粮食输出大省,河南省的农业水土资源承载能力直接关系到我国的粮食安全。为客观反映河南农业水土资源承载力状况,通过构建熵权TOPSIS模型,对近10年河南省农业水土资源承载能力的时空动态变化做了定量研究,并对其影响因素进行了关联分析。结果表明:(1)2006—2018年,河南省农业水土资源承载力指数平均值0.266,承载力水平总体上升但波动较大,承载力指数最高值与最低值相差近1.26倍,除2018年外,绝大多数年份处于稳定水平; 濮阳、焦作、鹤壁农业水土资源承载力年均增长速率较快,均超过9%; 信阳和驻马店下降较多,年均分别下降8.49%和2.77%;(2)河南省农业水土资源承载力在空间上的分布规律为:豫北>豫南>豫东>豫西,其中郑州、新乡、信阳、商丘、许昌5市较高,开封、平顶山、漯河、鹤壁4市较低,研究时段内豫南农业水土资源承载力逐渐下降、豫北和豫东逐渐增高;(3)农作物受灾面积比例、本年度农林水利工程投资比例、废水处理率、农业水土资源匹配系数以及森林覆盖率是影响河南省农业水土资源承载力的主要因素。可见,为提升农业水土资源承载力,河南省应加强高标准基本农田建设,提高耕地的防灾抗灾能力,同时加大生态环境保护投入力度。     

Elongation Rate of Wheat Root Axes

The elongation rate of seminal root axes for two wheat ( Triticum aestivum L.) genotypes (one gene dwarf Sonalika RR-21 and three gene dwarf UP 301 ) grown in pots under three fluctuating soil water tension regimes of 0.3 to 0.8, 2.0 to 2.5 and 4.0 to 4.5 bars was measured throughout the growing period.
Two distinct peaks were observed for both genotypes. The first peak of highest elongation rate (25.0 to 35.5 mm day⁻¹) for both genotypes occurred during 22–28 days after planting which corresponds to the crown root initiation stage of the crop. The second lower peak (11.2 to 14.5 mm day⁻¹) occurred during 49–60 days after planting for Sonalika RR-21 but 60–72 days for UP 301. The time of occurrence of second peak corresponds to the stem elongation stage.
The elongation rate of root axes differed significantly for different stages and genotypes but when considered over the whole growing season, soil water tension regimes showed no effect. Over a period of 72 days from planting, average elongation rate ranged from 11.3 to 12.7 mm day⁻¹. The elongation rate of root axes bore no consistent relationship with either mean air or soil temperature at 5 and 15 cm depths that prevailed during crop growth period.     

Probability Statistics and Sensitivity Analysis of Parameters of Soil-Water Characteristic Curves

To study the characteristic of soil-water characteristic curves (SWCC) of several different types of soils, a number of data sets of matric suction-volume water content were studied for UNSODA clay, UNSODA sand, Guangxi expansive soil and Hefei expansive soil. Three types of Fredlund-Xing models and three types of van Genuchten models were used to study the influence of SWCC models, and three types of functions in the scientific programming language MATLAB were applied to analyze the effect of different fitting methods. Through the data fitting and statistic analysis, the probabilistic characteristics of the fitting parameters of SWCCs for the four types of soils were obtained. For analyzing the relative sensitivity of the normalized volume water content to the three fitting parameters of SWCC, a formula which considers the correlation of parameters was proposed. Through the data fitting of many data sets, it is found that the fitting methods influence the value of parameters of SWCC, while the influence is less than that of fitting models from the statistical point of view. The SWCCs of all the models are nearly the same when the suction is low. With the increase of the suction, the SWCCs of FX2 and VG2 are very close, and the SWCCs of FX3 and VG3 are the same. The sensitivity analysis shows that the normalized volume water content is more sensitive to parameters n and m than to parameter a.     

紫色土埂坎根-土复合体土水特性与抗剪强度

研究根-土复合体土-水特征曲线与抗剪强度的关系,可为紫色土埂坎根-土复合体强化机理的揭示与埂坎稳定性的维持提供科学依据。选取三峡库区典型紫色土坡耕地埂坎草本植物根—土复合体为研究对象,结合Hyprop2土壤水分特征曲线测量仪、滤纸法与直剪试验,拟合土-水特征曲线,揭示基质吸力对根-土复合体抗剪强度的影响。结果表明:(1)根-土复合体土-水特征曲线明显分为边界效应区、过渡区与非饱和残余区,3种常用模型(B-C、VG、F-X)中F-X模型拟合该曲线效果最好,根-土复合体饱和含水率、进气吸力、残余区含水率以及相同体积含水率下的基质吸力均高于素土。(2)随着体积含水率降低,根-土复合体黏聚力先增大后减小,试验范围内黏聚力最大值51.25 kPa出现在体积含水率约23%时,内摩擦角则线性增大。相同体积含水率下,根-土复合体黏聚力较素土最大增加50%,内摩擦角提升不大。(3)基质吸力对根-土复合体抗剪强度的增强作用具有阶段性特征,各阶段临界吸力值与土-水特征曲线一致,过渡区(基质吸力为3~500 kPa)土体抗剪强度提高明显,进入非饱和残余区后(基质吸力>500 kPa)由于黏聚力下降,土体抗剪强度增速减慢,根-土复合体抗剪强度随基质吸力增大而提升的幅度大于素土。通过建立埂坎根-土复合体土-水特征曲线和抗剪强度的关系,可估测实际工况下的埂坎土体抗剪强度,进而为坡耕地埂坎的建设、维护管理以及坡耕地侵蚀阻控提供理论依据。     

毛乌素沙地饲草料作物土壤水动态

对节水灌溉条件下的紫花苜蓿、饲料玉米和青贮玉米需水量进行了试验研究，分析了不同灌溉水平下3种饲草料作物的土壤水动态和需水规律。结果表明，土壤水动态主要受降雨、灌溉和地下水埋深的影响。紫花苜蓿需水高峰值出现在6月下旬至8月中下旬，其需水强度最大可达9.0mm/d，阶段需水模系数最大可达41.2%；饲料玉米和青贮玉米需水高峰值出现在7月下旬至8月上旬，其需水强度分别为11.40mm/d和11.3mm/d，阶段需水模系数最大可达45.2%和44.9%,成果为节水灌溉制度的制定和灌溉预报等提供了科学依据。     

干湿循环下云南非饱和红土土—水特性研究

以云南红土为研究对象,以脱湿、吸湿引起的干湿循环作为控制条件,考虑初始干密度(1.20,1.25,1.30g/cm3)、初始含水率(30.0%,33.0%,36.0%)、预固结压力(0,50,100,200kPa)、过筛粒径(0.5,1.0,2.0mm)等影响因素,通过压力板仪法,研究干湿循环下云南非饱和红土的土—水作用特性。结果表明:干湿循环过程中,不同影响因素下红土的基质吸力随含水率的增大而减小,其土—水特征曲线呈直线型或"倒J"形,其脱湿变化过程可以分为快速脱湿、缓慢脱湿、稳定脱湿3个阶段,对应的吸湿变化过程也可以分为快速吸湿、缓慢吸湿、稳定吸湿3个阶段。相同基质吸力下,随初始干密度、初始含水率、预固结压力的增大,红土的含水率增大;随粒径的增大,红土的含水率减小。初始干密度、预固结压力、粒径(0.5mm除外)影响下的红土的土—水特征曲线可采用幂函数关系进行拟合,不同初始含水率、粒径0.5mm时的土—水特征曲线可采用线性函数关系进行拟合。红土脱湿过程的含水率高于吸湿过程的含水率,脱湿—吸湿过程中的土—水特征曲线存在滞后现象,其实质在于干湿循环作用下红土具有孔隙效应、瓶颈效应、角度效应的综合结果。     

毛细节水灌溉条件下蔗区土壤水分运移规律研究

毛细节水灌溉作为一种类似滴灌的新型灌溉技术逐渐得到关注。在室内模拟了毛细管水分在蔗区沙土、壤土和黏土中的运移情况。通过室内试验和HYDRUS-3D建模分析表明:土壤类型对土壤各方向入渗有明显的影响,水分运移速度和土壤各方向湿润范围顺序为:沙土壤土黏土;3种土壤含水率等值线变化规律基本一致,同样湿润位置土壤含水率顺序为:黏土壤土沙土。根据毛细管的水分在沙土、壤土和黏土运移规律,提出毛细管在蔗区沙土、壤土和黏土的合理埋深应为40、30和20cm。     

河西灌区覆草滴灌对酿造葡萄土壤水分运移及温度的影响

针对甘肃省河西灌区大面积栽培酿酒葡萄而水资源短缺的现状,试验采用烘干法结合GCM2010S太阳能数据采集系统,研究了地面覆草滴灌、覆膜滴灌等节水措施对干旱荒漠地区酿酒葡萄园土壤水分和土壤温度的影响.结果表明:覆盖滴灌措施明显减少了土壤水分蒸发,提高了土壤蓄水保墒作用;覆盖滴灌措施减弱了土壤的升温幅度,剧烈降温时,覆草滴...     

生物炭施用对农业生产与环境效应影响研究进展分析

生物炭(Biochar)因其特殊性质而被广泛应用在土壤改良和固碳减排等方面,因潜力很大,备受国内外学者的关注。然而,生物炭性质不仅因生物质制备材料来源不同而有所差异,还受到热解温度和工艺的影响。同时,生物炭性质和土壤条件差异也在较大程度上影响其改良土壤效果和固碳减排成效。综述近年来国内外有关生物炭在农田水土环境及固碳减排影响的研究进展,总结了生物炭在农业领域、固碳减排及盐碱地改良等方面的研究成果,分析了现存问题,并对生物炭在农业相关领域的研究应用进行了探讨,旨在为广泛应用生物炭技术提供借鉴和参考。