土壤水库与降水资源化研究进展

在雨养农业区,土壤水占总降水量的60%～70%;若在作物参与下有80%降水都转化为土壤水,而土壤水是作物的直接水源,是降水资源化的最有效形式。坡地表层50cm的土壤水分变化直接影响降水径流的形成,从而决定降水利用率的高低。土壤水分变化和降水产流机制是降水资源的理论基础。依据农田水量平衡原理,采用合理的雨水利用方法,使降水资源最有效地直接贮藏在土壤水库中或间接的形成土壤水,以实现土壤水资源的可持续利用。     

地下水浅埋区3种水分的定量关系分析

利用多年实测降水、土壤水、地下水资料,分析了地下水浅埋区3种水分之间的定量关系.结果表明,不同降水年型有效时段内地下水埋深与时段降水量之间呈极显著线性相关性;时段末的土壤质量含水量与时段初土壤质量含水量、时段内降水量之间呈极显著线性相关性,且这种相关性在不同降水年型、不同土层之间存在着差异;当地下水埋深在一定范围内时,土壤水分明显受地下水埋深影响,二者之间有显著的相关性.     

地下水浅埋区土壤水盐试验分析

利用新疆焉耆盆地土壤田间水盐试验资料，用地下水和土壤水动力学方法，从灌溉条件下土壤水、地下水、盐分运动机理着手，对地下水浅埋区(埋深小于或等于2m)水平排水条件下的农田地下水、土壤水和表层(0～30cm)土壤盐分变化进行对比分析。结果表明：在浅埋区水平排水条件下，土壤水库调蓄能力较弱。地下水埋深变幅在1．10～1．60m，水位变化大，地下水对土壤水补给为农田蒸散发的主要来源；土壤盐分的变化与地下水埋深的动态变化密切相关(负相关系数为0．75)，土壤因蒸发而积盐的过程发生在地下水位从高到低的回降过程中，水位回降越慢，土壤积盐越多(积盐率最高可达50．36％)，导致土壤盐渍化的发生。     

基于VSMB模型的灌溉水损耗模拟研究

在青海省大峡灌区典型地块内挖掘5眼地下水观测井,开展农田灌溉水下渗及对地下水动态的影响研究,同时在大峡灌区典型地块布置2个土壤含水量监测点,采用TDR300土壤水分速测仪分别对10、30、50、70 cm 4种深度土壤含水量进行监测。在此基础上,运用VSMB模型对青海省黄河谷地大峡灌区灌溉用水损耗进行模拟,其中包括土壤含水量、实际蒸散、下渗、径流、地下水埋深等。结果表明,大峡灌区典型地块2013年3月1日至4月30日和8月1日至9月30日2个时段通过土壤蒸发和作物蒸腾消耗水量分别占灌溉与降水总量之和的46.4%和24.1%,渗漏量分别占灌溉与降水总量之和的30.3%和60.6%。大峡灌区2个时段地下水埋深的模拟结果的均方根误差分别为92.3 mm和27.7 mm。说明模拟结果具有一定的可信度。     

淮北平原砂姜黑土的土壤水特征

砂姜黑土是安徽淮北平原的主要土类。笔者利用土壤墒情、大气降水、地下水等资料探讨淮北平原东部地区砂姜黑土的土壤水在时空变化中的特征和原因 ,及与大气水、地下水转化过程中的关系。     

绿洲-荒漠交错带浅层地下水埋深遥感反演——以库车县绿洲为例

采用经典统计学与GIS相结合的方法分析了以新疆库车县为代表的绿洲-荒漠交错带的土壤水以及地下水埋深的分布情况,在借助遥感手段结合实测数据的基础上,运用TS-VI特征空间(TS-NDVI与TS-MSAVI特征空间)反演了土壤含水量,并以此反演出地下水埋深分布状况,并对2种方法的精度进行比较,寻求适用于研究样区的反演算法。结果表明,地下水埋深与0~10 cm层的土壤相对含水量(SRWC)相关系数最高,高达0.802 4;利用2种方法提取土壤相对含水量的精度均满足研究需求,但TVDIMSAVI反演的SRWC精度高于TVDINDVI,进而使用TVDIMSAVI和0~10 cm层的SRWC反演得到了研究区的地下水埋深分布图;在缺少实测土壤相对含水量数据时,运用此方法反演地下水埋深是可行的。     

淮北平原冬小麦土壤相对湿度变化特征及其影响因素分析

为了给淮北平原冬小麦抗旱和节水灌溉工作提供参考依据,选取1992—2013年淮北平原冬小麦土壤相对湿度旬值和逐月降水、气温数据,分析土壤相对湿度的年际变化特征,采用相关分析方法探讨不同土层土壤相对湿度与降水和气温的相关关系,并建立不同土层土壤相对湿度与降水和气温的回归方程.结果表明:淮北平原冬小麦平均土壤相对湿度以每年0.19％的速度下降,10、20、50cm土层下降速度分别为每年0.08％、0.11％、0.31％.淮北平原冬小麦土壤相对湿度与降水呈正相关,10cm土层土壤相对湿度与降水相关性最强;与气温呈负相关,20cm土层土壤相对湿度与气温相关性最强;20cm土层土壤相对湿度与降水和气温的相关性最强.     

盐渍化灌区水盐田间尺度时空分布及关联分析

【目的】分析干旱盐渍化灌区非饱和-饱和带水盐的时空分布特征及其内部关联度,为内蒙古河套灌区盐渍化防治提供理论依据。【方法】运用经典统计学和地质统计学方法,分析了内蒙古河套灌区隆胜试验示范区作物播种前、生育期、收割后土壤水盐的时空变异特征,并利用灰色关联分析对不同地下水埋深条件下的土壤含水量、土壤含盐量、地下水埋深和地下水矿化度进行了交叉综合排序。【结果】内蒙古河套灌区隆胜试验示范区在播种前、生育期、收割后的土壤含水量和地下水埋深均呈中度偏弱变异性,而表层(0~40cm)土壤含盐量和地下水矿化度均呈中度偏强变异性。表层土壤含水量、含盐量均表现出北高南低的空间分布趋势,地下水埋深呈北浅南深趋势,地下水矿化度分布为西北高东南低。对不同地下水埋深条件下的水盐因子进行关联度分析发现,当地下水埋深年均值为1.5m时,对地下水埋深关联度最大的因子为土壤含水量(关联度为0.726 1),土壤含水量、土壤含盐量和地下水矿化度均以地下水埋深为最大关联因子(关联度依次为0.724 0,0.683 2,0.643 2);在地下水埋深年均值为2.0m条件下,各因素间灰色关联度达到相对平衡状态;当地下水埋深年均值为2.5m时,土壤含盐量与土壤含水量、地下水埋深与地下水矿化度互为关联度最大的因子。【结论】建议采取合理措施降低研究区北部地下水埋深,防止区域土壤盐渍化加剧。     

毛乌素沙地地下水浅埋区沙柳蒸腾对降水的响应

【目的】研究毛乌素沙地地下水浅埋区沙柳蒸腾对降水的响应,为确定该地区植被用水来源提供依据。【方法】2011-05-29-07-13,在毛乌素沙地海流兔河流域,运用包裹式树干径流仪测定沙柳枝条的蒸腾量,并监测同期的气象要素、土壤含水率及地下水水位的变化;基于监测数据,分析沙柳蒸腾量在降水过程中的变化及蒸腾量与降水量、土壤含水率和地下水水位的相关性。【结果】1)降水过程中净辐射迅速减小,导致沙柳蒸腾量迅速减少甚至为0。2)降水后的沙柳蒸腾量较降水前有所增加,但最大蒸腾量出现的时间不同,且蒸腾量与降水量之间呈非线性关系。3)沙柳潜在蒸腾量解释了65%的蒸腾量变化,表明沙柳蒸腾主要受潜在蒸腾量的控制。4)土壤水和地下水均为沙柳的蒸腾水源。【结论】在毛乌素沙地的地下水浅埋区,沙柳蒸腾量与降水量呈非线性关系,土壤水和地下水是沙柳的蒸腾水源。     

河北省地下水浅埋区冬小麦田土壤水分及氮磷分布研究——以安新县为例

地下水与土壤水分之间联系密切,尤其是地下水埋深较浅的地区,为揭示河北省地下水浅埋区冬小麦田2m土层范围内土壤水分及氮磷分布情况,以安新县白洋淀周边冬小麦种植农田为例,于2015—2017年两季冬小麦种植期开展定位田间试验。结果表明:在农民传统田间管理下,两季冬小麦种植期土壤含水率均随深度的增加呈先减小再增加趋势,80 cm土层后土壤含水率基本维持在26%左右;两季土壤硝态氮140 cm土层深度以上硝态氮累积多,140 cm土层深度以下两季硝态氮含量趋近值具有差异性,施肥导致2 m土层范围内土壤硝态氮含量增加,土壤残留的硝态氮累积多,淋溶风险大;两季土壤铵态氮变化具有一致性,大致都稳定在0.7mg/kg左右;两季土壤有效磷均随土壤深度的增加呈减小的趋势,大致分布在4mg/kg左右,两季冬小麦种植期表土层铵态氮及有效磷降幅最大,主要受施肥的影响。本研究成果对白洋淀生态环境的可持续发展具有重要现实意义,同时可为提高地下水浅埋区冬小麦种植农田水分利用提供参考,也可避免因过量施肥造成农业面源污染及地下水污染。     

平潭岛芦洋埔土壤水与浅层地下水的关系研究

研究了平潭岛芦洋埔海积平原土壤水与浅层地下水的关系。结果表明:降雨后各土层呈现出不同的水势变化,0～40 cm土层为快速变化带,40～60 cm土层为缓变化带,60 cm以下土层为稳定变化带;研究区土壤水分运动特征能够在短时间内随降雨情况的变化而发生转变,零通量面仅在发散和聚合型土壤水分运动特征下存在,且只在缓变化带中移动并最终消失;土壤含水率与降雨量呈正相关;采用水分通量法和水分平衡法分别计算了研究区由降雨所带来的土壤水补给地下水的量,两者的相对误差为9.50%～19.00%。     

基于权马尔科夫链模型淮北平原西部地下水埋深预测研究

地下水位埋深动态预测研究是地下水资源评价的重要内容之一;地下水位变化受气象、水文、地质、开采及补给等诸多因素制约,而且各因素之间的关系很难确定,难以用简单的线性函数进行描述,故地下水埋深具有随机性。该研究采用基于权马尔科夫链建立淮北平原西部地下水埋深预测模型,预测了区内地下水埋深所处的区间值,结果表明研究区中深层地下水多处于[5.080 m,5.960 m),处于[6.448 m,+∞)出现的概率也偏高;浅层地下水埋深多处于[2.925 m,3.635 m),处于[3.990 m,+∞)也呈现增大趋势,研究表明在地下水不合理的开发利用下,淮北平原西部地下水埋深呈增大趋势;该研究成果为淮北平原西部地下水资源管理与决策提供一种新的方法。     

平潭岛芦洋埔土壤水与浅层地下水的关系研究

研究了平潭岛芦洋埔海积平原土壤水与浅层地下水的关系。结果表明:降雨后各土层呈现出不同的水势变化,0～40 cm土层为快速变化带,40～60 cm土层为缓变化带,60 cm以下土层为稳定变化带;研究区土壤水分运动特征能够在短时间内随降雨情况的变化而发生转变,零通量面仅在发散和聚合型土壤水分运动特征下存在,且只在缓变化带中移动并最终消失;土壤含水率与降雨量呈正相关;采用水分通量法和水分平衡法分别计算了研究区由降雨所带来的土壤水补给地下水的量,两者的相对误差为9.50%～19.00%。     

银川北部平原土壤水分运动状态类型及水盐运移机理研究

根据银北平原江南村盐碱地改良试验工作中取得的包气带-地下水系统的土壤水势、土壤含水量、土壤溶液浓度、土壤含盐量、潜水埋深等动态资料,分析研究了试验区土壤水分运移基本类型及水盐运移机理。结果表明,在试验区内,种植区的土壤水盐运移主要受灌溉和蒸发的制约,土壤水盐运移特征呈灌溉-蒸发型,荒地区的土壤水盐运移主要受降水和蒸发的制约,土壤水盐运移特征呈降水-蒸发型。在此基础上,重点分析了种植区在一个年度内的2个大的脱盐阶段和2个大的积盐阶段的土壤水盐运移机理,即春灌前、灌期、秋季和冬灌等阶段水盐运移机理及荒地土壤水盐运移机理。     

放牧对天山北坡草甸土壤水分和容重的影响

研究了2004年天山北坡乌鲁木齐段中山带山地草甸围栏内非放牧草地和围栏外自由放牧草地生长期至完全枯黄期0～30cm及越冬后0～50cm的土壤水分和土壤容重。结果表明,在0～30cm土壤深度范围,降水较少时围栏内外各深度层的土壤水分变化不太明显,当降水较大时,围栏内水分含量明显大于围栏外;围栏内各深度层土壤容重无论在植物生长期还是冬季休眠期都大于围栏外;越冬后围栏内各深度层的水分明显大于围栏外;在30～50cm深度范围,围栏内、外的土壤水分和容重变化较小;放牧对土壤水分和容重的影响主要集中在0～30cm深度,而对30cm深度以下影响程度较小。     

银川北部平原土壤水分运动状态类型及水盐运移机理研究

根据银北平原江南村盐碱地改良试验工作中取得的包气带-地下水系统的土壤水势、土壤含水量、土壤溶液浓度、土壤含盐量、潜水埋深等动态资料,分析研究了试验区土壤水分运移基本类型及水盐运移机理。结果表明,在试验区内,种植区的土壤水盐运移主要受灌溉和蒸发的制约,土壤水盐运移特征呈灌溉-蒸发型,荒地区的土壤水盐运移主要受降水和蒸发的制约,土壤水盐运移特征呈降水-蒸发型。在此基础上,重点分析了种植区在一个年度内的2个大的脱盐阶段和2个大的积盐阶段的土壤水盐运移机理,即春灌前、灌期、秋季和冬灌等阶段水盐运移机理及荒地土壤水盐运移机理。     

淮北平原浅层地下水动态研究

[目的]研究近年淮北平原浅层地下水空间动态变化特征。[方法]参照美国地质调查局于2002年在美国宾夕法尼亚的基于数理统计学方法的地下水动态预警研究方案,利用1975~2008年淮北地区71个站点逐月地下水动态资料,研究地下水埋深的年内、年际及空间动态变化特征。[结果]淮北平原浅层地下水多年平均埋深从南部的1 m向北部的3 m逐渐增大,1990年之前地下水年均埋深较浅、变幅较小,1990年以后地下水埋深变幅加大,埋深加深,但2003~2008年埋深又趋向变浅。北部砀山县、萧县、亳州市地下水埋深较深,南部颍上县、凤台县、五河县、阜阳市地下水埋深较浅。[结论]为淮北平原农业发展提供了基础数据。     

银北灌区地下水动态及其对土壤盐分的影响

通过对银北灌区作物生长季节地下水埋深、矿化度和田间土壤全盐含量测定,分析了地下水的动态变化及春、秋季土壤盐分的分布特征,确定土壤盐分与地下水矿化度之间呈线性正相关,与地下水埋深呈对数负相关,并建立了相关方程。     

基于土壤水分自动站的鲁中地区土壤水分变化规律研究

干旱是鲁中地区制约农业生产的主要气象灾害之一,掌握农田土壤水分变化规律,对提高农业干旱防御能力、制定节水灌溉计划、提高水分利用效率具有重要意义。该文利用2010—2013年农田土壤水分自动站逐日资料对不同地形条件、不同时间尺度土壤水分变化规律、降水入渗规律以及日常应用进行分析研究。结果表明:鲁中平原和山区0~50 cm、0~100 cm土壤水分体积含水率不同时间尺度变化规律基本一致,60~100 cm体积含水率波动较小,年最低值出现在6月,最高值出现在8月,年降幅最大出现在3—6月,易发生干旱;0~50 cm土壤体积含水率自春季至秋季逐步上升,秋季为一年中最大,月变化近似符合正态分布,山区变化幅度小于平原;平原旬土壤体积含水率最低值出现在1月中旬,次低值出现在5月下旬,山区最低值出现在6月上旬;0~50 cm土壤体积含水率日增幅随着初始土壤体积含水率增大而减小,随着降水强度增大先增大后减少;土壤水分体积含水率多年平均最低值和最高值分别较凋萎湿度、田间持水量略偏高,能够用于日常阈值监测。掌握土壤水分精细化变化规律,对干旱监测预警及灌溉有指导意义,保障鲁中地区粮食增产增收。     

易涝易渍棉田水文过程及其对棉花产量的影响

以2003～2008年的田间观测资料为基础,研究了易涝易渍棉田水文过程对农业涝渍灾害防治及其评估的特点,探讨了易涝易渍棉田水文过程及其对棉花产量的影响。结果表明,易涝易渍棉田具有地下水埋深浅、对降水很敏感的特点。30mm以上降水就可引起地下水位明显抬升;降水可引起棉田间歇性多次受渍、受涝,会引起作物不同程度减产。当受涝(田间积水深度5～15cm)3d,地下水埋深小于30cm的时间累积达到12～22d时,可造成棉花减产13%～22%;当受涝5～6d,地下水埋深小于30cm的时间累积达到21～33d时,可造成棉花减产35%～50%。在不受涝仅受渍的情况下,当地下水埋深小于30cm的时间累积达3～4周时,可造成作物减产14%～31%,5周以上时则造成作物减产过半。回归分析表明,作物减产程度与受涝、受渍程度指标之间有显著的相关关系,在地下水位长期偏高、田间浅淹3～6d的情况下,渍对作物的影响大于涝。