不同地下水埋深土壤水分入渗规律研究

【目的】分析农田土水势的分布对作物的生长状况和农田水分循环的影响。【方法】采用观测室内层状长土柱(土柱长L=335 cm)在上边界条件为薄层积水、下边界控制不同地下水埋深时的水分入渗及蒸发过程的试验,分析了不同地下水埋深时土水势与零通量面的变化特征。【结果】入渗率随时间总的变化趋势是减小,入渗率随时间的变化一般经历3个阶段:迅速减小、缓慢减小和稳定阶段;累积入渗量随时间增加,与时间呈幂拟合关系;入渗初始阶段湿润锋运移速率较快,之后随着时间的推移,湿润锋运移速率逐渐减小,至某一时间后趋于稳定。【结论】湿润锋运移距离与时间的平方根呈线性关系     

考虑土壤水平衡的灌区水资源优化配置研究

针对内蒙古河套灌区解放闸灌域地下水埋深较浅且矿化度高及黄河水量逐年减少等因素导致的农业用水严重短缺问题,本研究以解放闸灌域玉米为研究对象,耦合Jensen模型与土壤水平衡模型构建灌区尺度灌溉水资源优化配置模型,对不同的地下水埋深及土壤含水量情景下水资源优化配置方案进行研究,并利用Lingo软件编程求解模型。结果表明:当地下水埋深为2.5m时,引黄水量为3.85×10~8 m~3,可以达到5.55×10~8元的净经济效益;而土壤水含量为0.12～0.16时,净经济效益为[5.41,5.67]×108元。优化结果验证了模型在当地可行,并针对河套灌区解放闸灌域的不同土壤含水量与地下水埋深情景分别提供14种配水方案。     

棉秆隔层对土壤水分入渗及水盐分布的影响研究

采用室内土柱实验,研究了裸地、棉秆隔层表层放置、棉秆隔层15cm、30cm、45cm和60cm处放置6个处理的土壤入渗特征及入渗后土壤水盐分布,以期对盐碱地改良提供依据。结果表明：棉秆隔层的设置降低了土壤入渗速率和累积入渗量,有利于棉秆隔层以上盐分的淋洗；秸秆隔层的设置降低土壤水分的蒸发,有利于隔层以下土壤水分的保持；各处理盐分均出现表聚,其中秸秆表层覆盖盐分表聚最小。     

生物炭对黑土区土壤水分扩散与溶质弥散持续效应研究

为探究施用生物炭对黑土区坡耕地土壤水分扩散和溶质弥散的持续效应，于2016—2019年在1.5°、3°、5°的径流小区开展了生物炭持续效应试验，分析了单次施加生物炭对土壤容重、孔隙度、有机质含量、Boltzmann变换参数ξ、非饱和土壤水分扩散率D(θ)、非饱和土壤水动力弥散系数Dsh(θ)的持续作用。结果表明：土壤中单次添加生物炭后的4年内均可显著降低土壤容重、提高土壤孔隙度、增加土壤中有机质含量，且各指标变化率均随坡度增大、施炭年限延长而减小；坡度、年份、是否施用生物炭3个因素中，对土壤容重、孔隙度、有机质含量影响程度最大的均为是否施用生物炭；施用生物炭增大了ξ，且ξ随坡度增加、施炭后年限延长逐年减小。2016—2019年D(θ)与Dsh(θ)均随土壤含水率的增加而迅速增加。当土壤含水率小于等于042cm3/cm3时，生物炭抑制土壤水分扩散；当土壤含水率大于0.42cm3/cm3时，生物炭促进土壤水分扩散。当土壤含水率小于等于0.36cm3/cm3时，生物炭抑制土壤中NaCl溶液的弥散；当土壤含水率大于0.36cm3/cm3时，生物炭可以促进土壤中NaCl溶液的弥散。试验区θ处于0.20~0.35cm3/cm3，故施用生物炭对水分扩散、NaCl溶液弥散均具有抑制效果，且生物炭对水分扩散和溶液弥散抑制效果均随坡度增加、施炭后年限延长而减弱。     

保护性耕作对黄土高原旱作麦田土壤氮矿化的影响

农田土壤氮矿化是陆地生态系统氮循环的重要过程,对维持土壤供氮能力及作物生长发育具有重要意义。陇中黄土高原半干旱区是我国西北部重要的粮食生产区,如何实现当地旱作农田氮素高效利用一直是研究热点,然而目前关于该地区不同耕作措施对旱作麦田土壤氮矿化的影响规律我们却知之甚少。为此本文以黄土高原旱作麦田为研究对象,于2021年春小麦生育期(3—8月)采用树脂芯原位培养法监测不同耕作措施[传统耕作(T)、免耕(NT)、传统耕作+秸秆覆盖(TS)、免耕+秸秆覆盖(NTS)]对土壤氮矿化的影响特征,通过分析不同耕作措施对土壤氮素含量和水热条件的影响规律,以此来探究耕作措施对土壤氮矿化过程的影响。结果表明：(1)T、NT、TS和NTS处理下土壤氮素在春小麦生育前期(播前-开花期)呈净氮固持状态、中后期(开花期-成熟期)呈净氮矿化状态。不同耕作措施下土壤净氮矿化速率差异显著(P<0.05),呈现为NTS>TS>NT>T。(2)相较T处理,3种保护性耕作在春小麦生育期内增加了土壤全氮、NH₄⁺-N含量和土壤水分,减少了NO₃     

土地利用变化对土壤水补给来源影响研究

为探究不同植被类型深剖面土壤水补给来源,以黄土区长武塬为研究区,采集两种土地利用方式(农地、18 a苹果园、26 a苹果园)下20 m深土壤剖面,测定土壤水及其稳定性和放射性同位素含量,基于同位素方法对不同土地利用类型下不同深度土壤水来源进行溯源分析。研究表明：(1)苹果园土壤水含量明显低于农地,说明果园耗水强度更大,对深层土壤水影响更为显著。(2)农地、18 a和26 a苹果园下降水偏移量分别为-22‰、-20‰和-6‰,说明降水补给土壤水后受到蒸发作用影响,且农地土壤水比果园受到的蒸发效应更强。(3)该区土壤水补给主要以活塞流为主;对于补给不同深度土壤的可能水源,6 m以下补给水的同位素组成(δ²H=-83.8‰,δ¹⁸O=-12.1‰)较0～6 m (δ²H=-68.8‰,δ¹⁸O=-10.1‰)更为贫化,且6 m以下补给水的氢氧稳定同位素组成与日降水量≥50 mm·d^-1的降水更相似。与农地(δ²H=-70.6‰,δ¹⁸O=-...     

咸水膜下滴灌频率对土壤表层水盐环境的影响

为了更好地指导干旱区农业生产,利用地下咸水进行了膜下滴灌频率试验,设3种滴灌频率,即1次/24 h(T1)、1次/48 h(T2)和1次/72 h(T3),探讨了相同灌水量下不同滴灌频率对土壤表层水盐环境的影响。结果表明,(1)T2处理浅层土壤含水率高于T1和T3处理0.5%~1.0%,且试验后期形成面积和深度均大于T1和T3处理的;(2)土壤电导率在整个试验过程中呈增加趋势,T2处理土壤电导率增长幅度相对较小,土壤返盐程度较小;(3)土壤p H值在试验中期增大,试验后期减小,表层土壤p H值达8.5左右;(4)土壤表层各盐分离子量在试验期间的增加程度远小于土壤结冻期;土壤表层重碳酸根离子量在试验后期超过120.0 mg/kg,土壤总碱度增大,土壤存在碱化趋势。因此,滴灌频率1次/48 h可为作物提供比较适宜的土壤表层水盐环境,可作为民勤绿洲咸水滴灌频率参考值;同时,使用咸水滴灌后,绿洲土壤存在明显碱化趋势,因此还需采取其他灌排措施减弱土壤次生盐渍化。     

北疆膜下滴灌棉田生育期土壤水盐的变化特征

针对北疆地区土壤盐化制约农业发展的问题,通过野外实地分层采集土样,分析北疆地区长期膜下滴灌农田种植前后土壤水分和盐分分布特征。统计学分析表明,种植期土壤含水量变异属于中等偏弱变异强度,土壤盐分的变异属于中等偏强变异程度,土壤盐分分布成自上而下先增大再减少的波动趋势。在空间分布上,土壤水分和盐分种植前后存在明显的差异,种植后在浅层土壤水分和盐分的含量成西高东低的变化分布。     

干旱区平原水库坝后排水沟对下游农田土壤水盐运移的影响

干旱区平原水库的渗漏会抬高坝后农田地下水位,使土壤发生盐渍化,许多土地因此减产甚至弃耕。坝后设置排水沟是一种有效控制农田地下水位的措施。本研究采用排水沟调控坝后农田的地下水位,并利用HYDRUS模拟出在不同地下水位和深度的条件下土壤含水率与含盐量的变化情况,将实测数据与模拟数据相互对比,检验出模拟值的可靠度。研究结果表明:地下水位通过排水沟从1 m降到3 m,表层含盐量相差1.49～33.19 g·L~(-1),因此排水沟遏制地下水位越深,水盐运移越不明显,次生盐渍化越不容易发生,反之,则容易发生土壤盐渍化;地下水位相同时,土体种植植物可以降低含水率和含盐量,其中含水率最大变化为6.33%,含盐量仅相差0.08～4.56 g·L~(-1)左右,而且随着土层深度增加其影响的程度也逐渐减小。设置排水沟是解决坝后农田土壤盐渍化的较好方式。     

不同材料覆盖对马铃薯田土壤水热状况及产量的影响

为研究不同材料覆盖对马铃薯田土壤水热状况、产量以及水分利用效率的影响,试验设置裸地、秸秆覆盖、液态地膜覆盖和普通地膜覆盖共4个处理并进行了对比研究。结果表明:地表覆盖后显著提高了土壤含水率,全生育期内普通地膜、液态地膜和秸秆覆盖处理平均较裸地处理高19. 67%、14. 83%和6. 60%。不同覆盖条件可显著提高马铃薯耕层土壤温度,且在马铃薯生育前中期达到显著水平,普通地膜覆盖、液态地膜覆盖和秸秆覆盖平均较裸地处理高5. 95℃、4. 44℃和1. 55℃。生育后期,裸地覆盖地温显著低于普通地膜和秸秆覆盖,而与液态地膜覆盖间差异性不显著,但该阶段气温较高,液态地膜覆盖相对其他覆盖处理达到了降温的效果,有利于马铃薯产量的形成。各覆盖处理均显著提高了马铃薯产量和水分利用效率,且以液态地膜覆盖增幅最为显著,产量和水分利用效率分别较裸地处理提高46. 26%和35. 00%。综合考虑,液态地膜覆盖较适宜在该地区马铃薯种植过程中推广应用。