黄土高原南部旱塬地苜蓿水分生产潜力模拟研究

应用EPIC模型对黄土高原南部旱塬地苜蓿水分生产潜力进行了长期的模拟研究。结果表明,用EPIC模型中的气象模型模拟的30 a降水特征与本地区实际规律较为接近。30 a降水模拟值和13 a实际值的多年平均值相对误差为1.53%、标准差误差为1.86%,变异系数误差为1.99%;30 a苜蓿水分生产潜力模拟值在2.018~17.521 t/hm2,平均值为7.7 t/hm2。模拟试验前5 a,年均干旱胁迫日数较少,仅为10.2 d,苜蓿生水产潜力值较高且波动平稳。模拟试验后25 a,年干旱胁迫日数增加为123.1 d,苜蓿水分生产潜力值较低且随年降雨量的丰缺而变化。苜蓿水分生产潜力长期模拟试验结果说明了该区降水无法满足苜蓿长期稳定维持较高生产力的水分要求。     

宁夏南部山地易旱区农田水分生产潜力开发初探

本文探讨了农田水分的动态变化规律及其对作物生长发育的影响，分析了农田水分利用效率及潜力。通过试验，研究了水分利用效率与地力的关系，认为地力不足是影响农田水分利用效率的重要原因，并相应地提出了开发农田水分生产潜力的途径。     

山西北部集成抗旱技术抗旱增产效果的试验研究

通过对降水量、地面径流量、作物需水量的综合分析,结合山西省中长期天气趋势预报,在客观定量地评价年度内农田水分盈亏指标的基础上,实施集成旱作技术,对玉米和谷子进行全生育期农田管理,取得明显效果。经三年的试验示范和两年的实地推广工作,社会、经济和生态效益明显。     

黑河流域中游制种玉米农田土壤水分运移规律

基于2009年中国科学院临泽内陆河流域研究站绿洲农田小气候、土壤蒸发和土壤水分动态监测等多源观测试验数据,运用Hydrus-1D模型模拟大田制种玉米生长条件下,土壤水分运移过程和各水分通量,并对当前灌溉制度下农田水分利用率进行评估.结合相关监测数据对模拟结果进行评价,整个模拟期作物蒸腾量、土壤蒸发量、土壤蓄水变化量和渗漏量分别为316.4、100.3、45.5 mm和339.5 mm.玉米在初生阶段、发育阶段、中期阶段、后期阶段的蒸腾水量占灌溉水分的3.6％、10.6％、46.7％和49.6％,占蒸散量的7.2％、28％、82.7％和81.4％.农田系统各水分通量的变化规律及相对比例明显受作物生长和灌水事件影响,当前灌溉制度下农田水分利用率较低,在初生阶段减少土壤蒸发和中后期阶段增加灌溉频率、减少灌溉定额是提高干旱区灌溉水分利用效率的有效手段.     

旱作农田水肥耦合研究进展

在查阅1970～2004年国内外大量旱作农田水肥耦合研究资料的基础上,重点对其中30篇进行了分析总结。综合评述了旱作农田水肥效应关系、水肥对作物生长和产量的影响、不同水肥条件对作物水分利用效率(WUE)的影响、施肥对农田生态环境的影响以及水肥耦合模型和研究方法等研究进展情况。指出今后水肥耦合研究应该加强施肥对农产品品质和生态环境的影响的研究,同时依据不同试验目的选用田间试验或模拟试验,注重构建通用性的水肥耦合模型。     

农田土壤有机碳的影响因素及其研究

大气温室效应气体N2O、CO2增多与全球气温变暖有着密切的关系,由于农业活动导致的碳排放量占碳总排放量的25%,因此研究农田土壤有机碳的影响因素,对增加农田碳素固定和保持,减少由于不合理的土地使用而导致大量CO2的排放,维持农业和生物圈生态系统的可持续发展有着重要意义。本文分析了温度、水分、土地开垦、休闲和撩荒、耕翻、轮作、秸秆还田、肥料管理等对土壤有机碳的影响。减少翻耕次数,增加秸秆还田,优化氮、磷、钾等养分用量及配比,是提高农田,尤其是旱地农田土壤有机碳含量,培肥、改良土壤的重要途径。     

重金属污染土壤-作物系统协同评价模型及在煤矿区农田污染中应用

为科学评价农田重金属污染风险,本研究在分别进行土壤和作物污染评价的基础上,提出了可同时反映农田生态安全、生产安全和农产品质量安全的重金属污染风险评价模型———土壤－作物系统协同评价模型,并对焦作矿区农田重金属污染进行了科学评价。结果表明,根据生态风险指数法对土壤污染风险进行评价,矿井水污灌农田（F1样地）和煤矸石污染农田（F2样地）综合生态风险指数分别为239．60和178．42,达到中等水平,在矿区公路侧农田（F3样地）土壤达到轻微生态风险水平。根据综合污染指数法对小麦（Triticum aestivum）籽粒中重金属风险进行评价,F1、F2和 F3三个样地小麦籽粒中重金属污染综合指数均达到重度污染水平。采用土壤－植物系统协同评价模型对重金属污染农田进行风险评价,F1样地的污染等级分值为48．4,达到重度污染水平、F2样地的污染等级分值为54．4,达到中度污染水平、F3样地的污染等级分值76．8,为轻度污染水平。     

陇东黄土高原旱地农田水分盈亏与开发对策

农田水分平衡计算结果表明:陇东黄土高原的旱地农作物生长发育及产量形成与作物生长期间的农田水分盈亏关系密切.不同年景、不同作物和不同气候条件下,相关性水平有所不同,喜水作物玉米、高粱相关效果最明显,而耐旱作物冬小麦、马铃薯略差,其它作物居中;不同作物在不同的发育期,受水分影响的程度不同,同时也受其它因子的干扰和影响.结合本区的经济发展状况和物价水平提出了相应的旱地农业开发对策.     

农田降水渗透深度的影响因素

根据农田水分平衡原理和溢满渗透理论,利用2006～2009年河南省4个土壤水分自动观测站点的土壤湿度监测资料和水分渗透模型,分析了降水渗透深度与影响因子之间的关系.结果表明:降水渗透深度与初始土壤湿度、过程降水f和雨后日数有明显的线性关系,随着三者的增大而渗透深度加深;其中初始土壤湿度影响最大,过程降水量和雨后日数相继...     

DSSAT模型对豫西冬小麦保护性耕作效应模拟效果验证

简要介绍了美国乔治亚大学组织开发的DSSATV4.5模型,并利用洛阳市孟津县2005~2006年冬小麦田间试验结果对模型的模拟结果进行验证及其适用性分析。通过对冬小麦叶面积指数、产量和农田土壤水分、水分利用效率的模拟与实测结果的对比分析,认为DSSAT模型的模拟效果较好。分析结果表明:模型对叶面积指数的模拟误差RMSE在0.034~0.076之间;模拟各处理的产量与水分利用效率也与实测值的关系基本一致;对各处理土壤体积含水量的RMSE误差在0.051~0.151之间。研究结果认为DSSAT模型在豫西应用的适宜性较好,可为该地区研究保护性耕作对冬小麦生长及土壤水分的影响提供理论支持。     

基于HYDRUS模型的盐碱地土壤水盐运移模拟

为了解陕西卤泊滩盐碱地的水盐运移情况,基于当地2009—2013年田间水盐监测资料,应用饱和-非饱和土壤水分及溶质运移理论,利用HYDRUS-1D数值模型对当地土壤水分、盐分运移规律进行数值模拟,分析了盐碱地的水盐变化状况,确定合理的田间灌水定额。结果表明:在玉米整个生育期内,不同灌溉处理的土壤含水量变化趋势基本一致,从节水控盐的综合标准衡量,农田灌水定额为500 m3·hm-2时有利于控制土壤盐分的累积。采用HYDRUS-1D模型对盐碱地农田土壤水盐运移的模拟结果与田间试验实测结果基本吻合,该研究结果可为类似盐碱化地区农田水盐管理提供科学依据。     

基于GRID的流域动态水平衡模型研究

水量平衡研究是水资源评价、规划与管理的基础。以往的水平衡模型大多是基于流域、子流域,为了以网格为单元动态模拟水平衡过程,在本文中利用GIS工具建立了基于GRID的泾河流域动态水量平衡模型,该模型空间尺度为1km×1km网格,时间尺度为月。模型的率定是利用泾河流域马莲河把口水文站的1995至1997年逐月实测径流数据,由此获取了模型的主要参数。模型率定结果表明模拟径流曲线与实测径流曲线的变化趋势基本吻合,模拟值和监测值的中值绝对误差为6.72m3/s,相关系数为0.932。最后,将所建模型用于泾河流域逐月逐网格的降水、蒸发、土壤蓄水与地下蓄水,以及形成的径流总量的动态模拟。模拟结果表明泾河流域的径流量主要集中在流域南部与中部,流域北部径流相对较低,这与流域降水分布关系密切。泾河流域的土壤蓄水与地下蓄水量的分布类似,且与径流有一定相关性。该模型模拟精度较高,基本可以满足水资源评价、规划与管理的要求。     

平原区土壤水资源计算模型研究

依据小尺度水文学原理,提出了基于有效降水量的土壤水资源计算模型,利用水量平衡原理计算土壤水资源量。利用河北省冉庄实验站的资料,计算丰、枯水年的土壤水资源量分别为642.68 mm和415.34 mm,降水对土壤水资源的贡献率分别为85%和76%,凝结水对土壤水资源的贡献率分别为15%和24%,其计算结果与实际情况相符,凝结水在土壤水资源中占重要地位,在计算土壤水资源量时不可忽视。结果表明:基于有效降水量的土壤水资源求解模型,是计算小尺度水文学上土壤水资源量的另一种有效方法,具有良好的适用性。     

玛纳斯河流域绿洲农田土壤盐分反演及空间分布特征

土壤盐分的准确监测是干旱、半干旱地区农业可持续发展的前提,气候变化、不合理灌溉等因素使土壤盐渍化问题逐渐显现.文中以新疆玛纳斯河流域为例,采用多光谱遥感影像和野外实测土壤盐分数据相结合的方法,选取对土壤盐渍化影响较大的归一化差异水体指数及其它具有代表性的多光谱遥感指数与土壤盐分构建反演模型,探讨研究区内土壤盐渍化的空间...     

A Field Test of Root Zone Water Quality Model—Pesticide and Bromide Behavior

The Root Zone Water Quality Model (RZWQM) is a process-based model developed recently by USDA–ARS scientists. The model integrates physical, chemical and biological processes to simulate the fate and movement of water and agrochemicals over and through the root zone at a representative point in a field with various management practices. The model was evaluated using field data for the movement of water and bromide, and the transformation and transport of cyanazine and metribuzin in the soil profile. The model reasonably simulated soil water and bromide movement. Pesticide persistence was predicted reasonably well using a two-site sorption model that assumes a rate-limited (i.e. long-term) adsorption–desorption process with the additional assumption of negligible degradation of inter-aggregate adsorbed pesticides.     

旱区间作水分高效利用机制探讨

间作系统充分利用光热水肥资源具有高产高效特征，在旱区得到了广泛应用。综合国内外间作群体水分利用的研究成果，论述了间作具有水分优势的高效利用机制。间作系统减少土壤蒸发、提高作物蒸腾、降低棵间蒸发与耗水量的比值，增加土壤水分的有效性，提高作物根系对土壤水分的吸收利用，进而提高水分利用效率。间作系统的水分利用机制包括生态位分离减少竞争以促进资源的充分利用、水力再分配调节作物及邻体作物土壤的水分条件缓解旱区作物的水分胁迫。间作系统水分利用的影响因素包括作物种类、种植密度和空间布局、水肥管理和耕作措施。针对研究中的不足，指出未来间作系统水分高效利用研究应关注以下方面：不同区域间作群体增产和节水的规律；水分与源库关系及对种间关系的响应；量化水分与根系生长的关系，建立间作作物对水分吸收的模型；地下部对间作水分优势的响应。     

地下水管理模型的简化及其在干旱地区水资源开发利用中的应用研究

水资源的缺乏是干旱区开发建设的主要制约因素。地下水管理科学的新成就,为统筹考虑以水资源开发为先导的各种资源的综合开发利用与生态环境保护问题提供了定量的、动态的规划设计方法。而地下水管理模型的简化,则使该模型能够用于求解较复杂的或较大区域的水资源系统问题。     

云水资源的生态和环境功探讨及其应用

为探讨云水资源优化配置的理论依据,文章以二元水循环规律为理论基础,通过对空中水、地表水、土壤水和地下水四水转化的关系和着陆后云水资源存在形式的分析,提出生态和环境功的概念并给出云水资源生态和环境功的计算模型,来描述云水资源的生态环境利用效率。以研究区为例进行应用研究,在雨季末期人工降水20mm时,用此模型计算了研究区三个子区域生态和环境功。应用得到两点主要结论:1)云水资源生态和环境功以地表径流水量生态和环境功为主。2)受水区得到云水资源转化的土壤水和地下水水量受到其初始土壤含水率和初始地下水位限制。应用结果表明云水资源生态和环境功模型函数可以作为云水资源优化配置的理论依据。     

西北旱区农业水土资源空间变异特征研究

农业水土资源是人类赖以生存的物质基础。为合理利用和开发西北旱区农业水土资源,利用经典统计学和地统计学方法研究了其水资源指数和耕地资源指数的空间变异特征。结果表明:西北旱区水资源指数和耕地资源指数均具有中等变异性特征,其半方差最优拟合模型分别是高斯模型和指数模型,且均呈现空间不均衡分布,分别具有较强和中等空间相关性,其空间变异主要受结构性因子的影响。研究结果不仅可为西北旱区农业水土资源的配置、高效利用和优化提供依据,也为在较大研究范围内开展空间因子变异特征研究提供了方法参考。     

Evaluating the soil evaporation loss rate in a gravel-sand mulching environment based on stable isotopes data

In order to cope with drought and water shortages, the working people in the arid areas of Northwest China have developed a drought-resistant planting method, namely, gravel-sand mulching, after long-term agricultural practices. To understand the effects of gravel-sand mulching on soil water evaporation, we selected Baifeng peach (Amygdalus persica L.) orchards in Northwest China as the experimental field in 2021. Based on continuously collected soil water stable isotopes data, we evaluated the soil evaporation loss rate in a gravel-sand mulching environment using the line-conditioned excess (lc-excess) coupled Rayleigh fractionation model and Craig-Gordon model. The results show that the average soil water content in the plots with gravel-sand mulching is 1.86% higher than that without gravel-sand mulching. The monthly variation of the soil water content is smaller in the plots with gravel-sand mulching than that without gravel-sand mulching. Moreover, the average lc-excess value in the plots without gravel-sand mulching is smaller. In addition, the soil evaporation loss rate in the plots with gravel-sand mulching is lower than that in the plots without gravel-sand mulching. The lc-excess value was negative for both the plots with and without gravel-sand mulching, and it has good correlation with relative humidity, average temperature, input water content, and soil water content. The effect of gravel-sand mulching on soil evaporation is most prominent in August. Compared with the evaporation data of similar environments in the literature, the lc-excess coupled Rayleigh fractionation model is better. Stable isotopes evidence shows that gravel-sand mulching can effectively reduce soil water evaporation, which provides a theoretical basis for agricultural water management and optimization of water-saving methods in arid areas.