黄土区裸露坡地径流养分流失模型的建立与验证

在自然降雨条件下,黄土区坡耕地土壤表层中的养分会随地表径流流失,从而加剧了土壤质量和生产力的下降并造成严重的农业面源污染,使得准确预测黄土区养分随地表径流的流失过程尤为重要。现有的养分流失模型着重于估算长时段的养分流失总量,且未考虑开始产流前入渗水对交换层养分的稀释作用。根据不同降雨时段的养分迁移特性,将整个降雨过程划分为三个阶段:(1)从降雨开始(t_0)至交换层土壤完全饱和(t_(sa)),(2)从交换层土壤完全饱和(t_(sa))至开始产流(t_p),(3)从开始产流(t_p)至降雨结束。在运动波模型近似解析解的基础上建立了综合雨滴击溅、扩散和入渗作用的养分流失近似解析模型;并进行了降雨试验,以率定模型参数和验证模型的可靠性。结果表明:径流及养分的模拟值可与实测值精确匹配(R~2 0.8,纳什效率系数NSE 0.347)。养分流失模型中的雨滴诱导水分转移速率e_r取值在0.006～0.023 cm·min~(–1)之间,交换层深度d_e取值在0.68～1.32 cm之间;雨滴诱导水分转移速率e_r可显著影响硝态氮和铵态氮的峰值流失速率,e_r的增大使得养分流失过程中流失速率减小阶段的衰减速率更快;而交换层深度d_e可显著影响硝态氮和铵态氮损失率的总体变化范围,即随交换层深度的增大,养分的峰值流失速率和流失总量也随之增大。因此,应采取植被覆盖或深层施肥等措施,减弱雨滴动能、降低交换层养分含量以达到减少养分流失的目的。     

波涌灌溉土壤间歇入渗数学模型研究现状

波涌灌溉土壤间歇入渗数学模型是进行波涌灌溉田面水流运动数值模拟和灌水方案优 化设计的基础.本文介绍了国内外波涌灌溉土壤间歇入渗的几类主要数学模型:Richards模 型、权重函数模型、Kostiakov-Lewis模型或Kostiakov模型、周期-循环率模型、梯函数模 型和其它模型的应用现状,并进行了分析和评价.     

肥液间歇入渗土壤湿润特性实验研究

通过肥液间歇和连续入渗实验,分析了肥液间歇入渗土壤湿润特性。结果表明,肥液间歇入渗湿润锋运移速度较连续入渗慢,并随周期数的增加而减小;分析了肥液间歇入渗湿润锋运移的分段模型,提出了由连续入渗湿润锋运移参数计算间歇入渗湿润锋运移距离的简化模型,实例计算表明该方法简单有效;对比了肥液间歇入渗和连续入渗土壤含水量的分布,肥液间歇入渗土壤含水量分布较连续入渗均匀,相同深度土层中入渗水量占总入渗量的比例较大。     

施肥方式对土壤间歇入渗特性的影响

通过不同施肥方式土壤间歇入渗试验,研究了施肥方式对土壤间歇入渗特性的影响。结果表明,不施肥与采用深施施肥方式对土壤间歇入渗能力影响不大,灌施间歇入渗量略大于深施,而表施间歇入渗量明显大于灌施与深施,不同施肥方式间歇入渗量的差异主要表现在第一周期。建立了不同施肥方式土壤间歇入渗模型,实例计算表明,该方法可简单而有效地确定土壤间歇入渗量。     

膜下滴灌棉田间作盐生植物改良盐碱地效果

通过在膜下滴灌棉田膜间空地上间作盐生植物,探求对盐碱地的改良效果。结果表明,生育期内间作碱蓬和盐角草小区的平均含水量比对照小区大61.0%和34.1%,显著地提高土壤脱盐率,脱盐率分别为43.1%(碱蓬),30.6%(盐角草)和17.2%(对照),且间作提高了K⁺/Na⁺,降低了对作物有毒害作用的Cl^-含量,并使土壤容重下降,孔隙度增加,最终棉花产量也得到提高。表明在不增加耗水的条件下,棉田间作盐生植物是一种有效地改良盐碱地的措施 。     

生化黄腐酸对土壤物理性质及水分运动特性的影响

为了探究生化黄腐酸(biochemical fulvic acid, BFA)在土壤结构改良方面的应用,通过向土壤中添加BFA,研究其在不同浓度处理下对土壤物理性质及水分运动特性的影响。结果表明:(1)随着BFA施加比例提高,土壤中0.25 mm的水稳性团聚体数量显著增多,施加比例为20 g/kg时,R_(0.25)、MWD、GMD分别增加284.98%,105.64%,35.06%,分形维数降低2.17%。(2)在温度与pH变化的影响下,随着施加比例增大,Zeta电位的绝对值逐渐增大,施加比例为20 g/kg时,Zeta电位的绝对值分别提高11.77%,59.70%。(3)向土壤中施加BFA可以显著增强土壤的入渗能力,提高累积入渗量与入渗率,随着施加比例的增大,累积入渗量提高28.83%;3种入渗模型均能较好地模拟土壤水分入渗过程。     

容重对不同有机质含量土壤水分入渗特性的影响

通过不同有机质含量的土壤入渗试验,分析有机质含量及容重对土壤水分入渗特性的影响.结果表明:容重对质地相同而有机质含量不同的土壤表现出不同的影响程度,对高有机质含量的土壤影响显著,有机质含量高的土壤在容重递增的过程中,土壤累积入渗量、湿润深度显著下降,稳定入渗率以乘幂形式迅速下降;有机质含量较低的土壤,容重增加对土壤入渗过程影响相对较小,容重增加时,其累积入渗量、入渗率、湿润深度也有不同程度的减小,但其减小的幅度范围较小,稳定入渗率呈平缓线性降低.采用Green-Ampt模型与Philip模型模拟不同容重及有机质含量的土壤饱和导水率结果与实测值吻合较好.     

尿素肥液间歇入渗土壤水氮运移特性试验研究

通过连续和间歇一维垂直入渗试验，研究了波涌灌灌施尿素下铵态氮和硝态氮在土壤和地下水中的迁移转化特性，表明波涌灌间歇入渗较连续入渗有保肥和减小地下水污染等优点，可以有效缓解农业施肥带来的地下水环境污染。该研究成果为进一步研究波涌灌溉水氮运移特性和波涌灌溉对地下水环境的影响奠定基础。     

尿素肥液间歇入渗土壤水氮运移特性试验研究

通过连续和间歇一维垂直入渗试验,研究了波涌灌灌施尿素下铵态氮和硝态氮在土壤和地下水中的迁移转化特性,表明波涌灌间歇入渗较连续入渗有保肥和减小地下水污染等优点,可以有效缓解农业施肥带来的地下水环境污染。该研究成果为进一步研究波涌灌溉水氮运移特性和波涌灌溉对地下水环境的影响奠定基础。     

改进密切值法的灌区运行状况综合评价

为了科学评判灌区的综合应用,实现灌区的利润最大化,农民纯收入大幅提高,需要对灌区的整体运行情况进行综合效益评价研究.首先将德尔菲法和模糊分析法相结合,引入信息熵进而计算获得的结构熵权法对评估指标进行综合赋权,赋权值后再引入密切值决策法对大型灌区洛惠渠灌区2007—2012年的运行状况进行综合评价研究.结果表明:洛惠渠灌区在2007—2012年的密切值分别为2.719 2,2.205 1,1.311 7,0.485 5,0.188 8,0.000 0,运行状况越来越好;相隔年数密切差值为0.514 2,0.893 3,0.826 3,0.296 7,0.188 8,运行状况趋向稳定.基于结构熵权—密切值法的评价研究结果与拉开档次—集对分析法、灰色关联理论—TOPSOS法的评价结果都大体相同,都伴随着时间的推移,灌区运行的状况越来越好,且更加精确,这也符合洛惠渠灌区的实际发展状况.该方法计算简明,可靠性高.