海河流域冬小麦水分生产率特征分析

以海河流域为研究对象,以农田总供水水分生产率(WUEa)和灌溉水分生产率(WUEi)为评价指标,运用对流域内典型灌区的调查资料,计算了海河流域主要作物冬小麦的用水效率并进行特征分析,得到了其水分生产率的分布和变化规律。结果表明,WUEa在田间尺度上均值为1.50 kg/m3、灌区尺度上均值为0.97kg/m3,WUE在...     

地下水重金属铬污染试验观测与预测分析

由于某化工厂铬渣的露天堆放,导致天津市北辰区土壤和地下水系统中铬含量超标。通过实地勘测与调研,获取研究区的水文地质条件;对研究区污染现状进行动态监测;对研究区域的边界条件进行概化,运用标准可视化软件系统——Visual MODFLOW建立数值模拟模型,并对未来30年污染物铬在研究区地下水中的运移趋势进行分析预测。趋势预测结果表明:受地下水流场分布和地质条件的影响,污染晕由污染源处向四周扩散,并且高浓度范围在不断地扩大。污染源处Cr(Ⅵ)含量严重超标,所以需对污染源采取电动力学修复或者化学还原的方法,减少Cr(Ⅵ)的含量,阻断或者减缓污染晕的扩散。     

季节性冻融土壤盐分离子组成与冻结层盐分运移规律研究

该文对冻融过程中土壤盐分离子组成及冻结层盐分运移规律进行研究,在内蒙古河套灌区永联试验站开展了冻融期土壤水盐及其离子成分监测试验,分析了冻融期地温、冻结层深度、地下水埋深与水质、土壤含水率、土壤盐分及离子组成的变化规律,通过离子相关性分析确定了土壤盐分运移的主控离子成分和盐分类型,进一步利用二元水盐体系相图探讨了冻融期主控盐分的运移规律。结果表明:冻融期地温梯度变化主要发生在0～1.0 m范围土层中,地下水埋深在冻融期变化趋势为快速增大-缓慢增大-减少,地下水矿化度均值在融化期显著降低;研究区地下水中变异性最大的离子为Na~+、Cl~–和SO_4~(2–),土壤盐分运移和扩散是地下水矿化度变化的主要原因;土壤中Na~+、Cl~–与SO_4~(2–)与含盐量相关系数高于0.9,冻融期土壤盐分浓度变化的主控盐分类型为氯化钠和硫酸钠;冻结层积盐或者脱盐取决于土壤盐分梯度和不同盐分的共饱和点,研究区最大氯化钠浓度(质量分数1.55%)和最大硫酸钠浓度(2.01%)均低于各自的共饱和点,当冻结前土壤溶液浓度梯度为正(从上到下浓度增大)时,冻结层易积盐,反之冻结层主要表现为脱盐。研究对阐明冻融期冻结层盐分累积规律的成因具有重要意义。     

冬小麦根层土壤水量平衡的系统动力学模型

为获取冬小麦根系层水量转化情况,该文采用系统动力学的建模思想和Vensim软件构建了冬小麦一维逐日土壤水量平衡模型。模型将2m土层概化为十个串联的水箱,计算了灌溉降雨后的土壤水分下渗、土壤蒸发、作物蒸腾、毛管上升补给和水分重分配等物理过程。利用河北省石津灌区军齐干渠北二支一斗渠2007－2009年两季冬小麦的田间试验资料对模型进行了率定和验证,结果显示率定期和验证期的平均残差比例和分散均方根比例均在15%以内。三种极端条件测试和六种参数的敏感性测试以及与Hydrus-1模型的比较表明模型假定合理,没有发生结构性错误。对灌区两季冬小麦生育期的土壤水分转化进行模拟,结果表明降雨和灌溉是主要供水水源,毛管水上升量很小,底部渗漏较大,而土壤储水量变化很小。     

不同含盐量土壤盐分对蒸发的影响试验研究

土壤地表蒸发是一个复杂的过程,它的正常进行受到诸多因素的影响,其中土壤盐分是蒸发的主要影响因素之一。以内蒙古河套灌区永联试验站含盐土壤为例,通过室内试验盐分含量分别为0.2%、0.6%、1.0%、5.0%的土壤水分、盐分的变化以及对蒸发的影响进行了分析。试验结果表明:实验进行的初始阶段土壤剖面中含水率变化是比较显著,地下水补给对土壤蒸发的影响较大,实验持续到第15天之后随着土壤含水率的稳定变化,土壤蒸发量慢慢下降,这个时间段土壤水分迁移主要被土壤盐分控制。实验开始的前一段时间土壤水分对盐分的影响不太明显,实验持续到15天之后,尤其是,土壤表层形成盐壳之后,土壤水分对含盐量的影响以及盐分对水分的相应反馈比较明显。同一个时间来看,盐分含量高的土壤水分比较低。不同盐分含量的土壤中随着含盐量的增加,土壤蒸发速率减小。通过分析可知土壤含盐量与蒸发量具有很好的相关性,盐分越高,相关性越好。     

地下水位对河套灌区生态环境的影响

随着我国大型灌区节水改造工程的实施,河套灌区年引水量将由年均引水量的50多亿m3逐渐减少到2010年的40亿m3。由于引黄水量的减少,地下水位开始下降,土壤表层盐份相随减少,灌区生态环境得到改善。但地下水位继续下降将会对灌区生态环境产生什么样的效应?本文通过实地调查和参考本地区过去及其它地区的实验资料,对灌区年灌溉引水量及地下水位变化做了分析,并对其产生的生态环境效应进行了讨论。建议灌区年引水量保持现有水平;在小区域抓紧试验观察地下水位进一步降低带来的影响;利用灌溉间息水补充生态水,避免地下水位进一步降低,以保持或进一步改善生态环境。     

不同施氮量下盐渍农田向日葵冠层生长与辐射利用规律

为了探讨盐渍农田作物冠层的生长特性及其对光能的吸收利用规律，选择盐渍化地区主要经济作物向日葵为研究对象，于2015年和2016年在内蒙古河套灌区进行了大田试验。根据0~60cm深度土壤初始饱和浸提液电导率，设置3个盐分水平：轻度（S0: 0~3dS/m）、中度（S1: 3~6dS/m）和重度盐分胁迫（S2: 大于6dS/m），设置N0、N1、N2、N3共4个施氮量水平，施氮量分别为45、90、135、180kg/hm2，其中2015年试验施加N0和N2水平，2016年施加N1和N3水平。对向日葵在不同盐氮水平下的叶面积动态生长过程、消光系数、辐射截获与利用效率等指标进行监测。结果表明，盐分胁迫会抑制向日葵群体叶面积指数（CLAI）在苗期和蕾期的增长，且在N3施氮量下的影响更为明显，S1和S2水平的CLAI比S0水平分别下降了48.3%和64.4%。S1水平对冠层发展造成的影响会在营养生长停止前得到缓解，而S2水平下的向日葵在进入成熟期后才能进行一定的补偿性生长。各处理的日间光能截获率(fPAR)和辐射利用效率（RUE）均表现出从苗期开始持续上升至蕾期中后期，于花期达到峰值，在成熟期出现下降的规律，其中，S0N3处理的fPAR及其累积光合有效辐射量（IPAR）在全生育期内均高于其他处理，两年试验中的最大RUE出现在S1N3处理，达到2.26g/MJ。分析得出，本试验所用向日葵品种的消光系数为0.729。结合修正的Logistic方程及单株最大叶面积指数与有效氮肥施用量（ENA）间的线性相关关系，建立了描述不同盐氮水平下向日葵单株LAI随归一化发展指数动态变化过程的模型。研究表明，在S1水平下，增施氮肥（N2和N3）可减轻盐分胁迫效应，促进叶片生长和光能截获，提升RUE和籽粒产量的累积；在S2水平下，增施氮肥不仅不能促进冠层发展和产量累积，而且还会降低其进入成熟期前的RUE。本研究可为在不同盐渍化水平的农田中合理施用氮肥、定量预测作物冠层发展水平提供依据。     

双套环测定土壤渗透系数数值模拟分析

针对双套环测定土壤渗透系数试验过程中的主要问题,建立了双套环渗透试验的数学模型,运用数值模拟方法分析了环内水头、外内环半径比、内径和插深4个主要因素对测量精度的影响规律,提出了运用双套环测定不同质地土壤渗透系数时不同水头作用下的修正公式和最优试验方案。     

土壤渗透参数空间变异性的试验研究

通过野外布点试验，应用Guelph渗透仪测得了各点的土壤饱和渗透系数Kfs和土壤特性参数α。对试验结果分析表明，Kfs和α两参数具有较大的空间变异性，并服从对数正态分布，应用指数解析模型模拟了lnKfs和lnα两空间随机变量的半方差函数，拟合模型所得到的方差与实验结果的统计值基本接近，两参数的相关距离分别为6m和10m，文中得到的随机变量的统计结构和统计值可用于宏观弥散系数和宏观非饱和渗透系数的计算分析。     

考虑排盐和控盐的干旱区暗管布局参数研究

为研究干旱盐碱地区排盐暗管工程布局参数的确定方法,该文利用新疆蓄水淋洗、暗管排水排盐试验数据,建立并验证了HYDRUS-2D数学模型,土壤含水率均方根误差范围为0.038～0.043 cm3/cm3,决定系数为0.82～0.95;土壤含盐量均方根误差范围为1.6～5.15g/kg,决定系数为0.95～0.99,所建立的模型能够模拟淋洗和暗管协同作用下的土壤水盐运移规律。考虑干旱区排盐和控盐的多重需要,提出了排淋比作为暗管排盐的评价指标,并结合传统的脱盐率指标,定量分析了不同暗管布局参数(埋深和间距)和土壤质地条件对暗管排盐的影响。结果表明:暗管埋深对脱盐率影响不大,影响根系区脱盐率的主要因素是暗管间距,脱盐率与暗管间距近似呈指数关系;而暗管间距和埋深对于排淋比都有显著影响;当土壤饱和渗透系数较大时,土壤饱和渗透系数对脱盐率没有明显影响,而排淋比与土壤饱和渗透系数呈指数关系,可见,排淋比比脱盐率更加适用于评价暗管排盐效率。该文进一步建立了排淋比与暗管布局(埋深和间距)以及土壤饱和渗透系数的经验公式。经比较,在计算的壤土情况下,当设计排淋比为500%时,该文拟合公式计算得到暗管间距与《规范》公式一致,当设计要求较低时,拟合公式所得暗管布局较为经济。该经验公式可用于指导确定干旱区暗管布局参数。