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。     

灌溉水对地下水补给的研究

以土壤水动力学理论为基础，建立了灌溉水入渗蒸发条件下的冬小麦生长期过程对地下水补给运动的数值模型，在埋深分别为２ｍ和４ｍ情况下，针对轻粘土和砂壤土两种土壤，采用目前常规灌溉定额和节水灌溉定额进行了灌溉水对地下水补给的初步分析和研究     

干旱区膜下滴灌棉田蒸散发研究

对膜下滴灌棉田全生育期内蒸散量及不同生育期日蒸散量的研究,可以为西北干旱半干旱区综合开发利用水资源,制定合理的灌溉制度提供科学依据。采用大型蒸渗计对实际的蒸散量进行测定,结果表明,膜下滴灌棉田全生育期内总蒸发量为438.3 mm,花期日蒸发量达到最大值(4.7 mm),棉花最大耗水时段为6月20日至9月10日,总耗水量265.2 mm,以每次灌水40 mm,约灌水7次,间隔时间8~9 d;土壤深度5 cm时,微型蒸渗计逐日土壤蒸散量大小表现为膜内不封底膜外不封底膜内封底膜外封底,在开孔面积相同的情况下,微型蒸渗计口径越大,蒸发量越小;降水或灌溉以后,棉田的蒸散发以土壤蒸发为主,随着土壤含水量的减少变为棉花蒸腾为主,蒸发量也随之逐渐减小。     

滴灌量对新疆高产玉米产量和蒸腾量的影响

研究膜下滴灌条件下灌溉量对新疆高产(≥15 000 kg/hm2)玉米产量的影响,探究该条件下高产玉米产量形成的有效调控途径,明确新疆高产玉米蒸腾量和棵间蒸发量的变化规律,为合理的灌溉制度提供理论依据和技术支持。2015年,在新疆兵团第六师共青团农场,采用膜下滴灌,以当地高产玉米灌溉量为基准(W4),设置4个灌量水平,以M751、农华213(NH213)、登海618(DH618)为供试品种,分析不同灌溉量对玉米产量、棵间蒸发和蒸腾量的影响。研究结果表明,不同灌溉量处理间产量有显著差异,当灌溉量降低到常规灌溉量的90%(W3)时,大多数玉米品种籽粒产量(NH213除外)无明显降低趋势,其中多数品种当灌溉量减少到常规灌溉量的80%时产量显著降低。灌溉量对玉米产量构成因子的影响研究表明,灌溉量对收获穗数的影响不显著,对单穗粒数和粒质量均有影响,穗粒质量影响显著,玉米全生育期棵间蒸发和蒸腾量随灌溉定额的增大而增大。玉米阶段棵间蒸发量表现播种—拔节拔节—抽雄乳熟—成熟抽雄—乳熟,蒸腾量则表现相反的趋势。研究结果表明,适当降低灌溉量对玉米籽粒产量影响不显著。灌溉量主要通过影响穗粒质量影响产量;不同基因型品种E/ET随产量的增大呈下降趋势,全生育期棵间蒸发量的范围为141.8~182.8 mm。蒸腾量与灌溉量呈正相关,蒸腾量范围为366.8~522.8 mm。     

土壤水渗漏量与地下水补给量观测仪的设计

针对灌溉排水试验中涉及的土壤水渗漏量和地下水补给量的实际观测难点问题,以土壤渗流达西定律为基础,通过耕作土壤的层次结构和渗流特性分析以及结合农业耕作实际状况研究,设计提出了不影响农业耕种条件下,直接观测土壤水渗漏量和地下水补给量的土壤水渗漏量与地下水补给量观测仪,并系统地介绍了土壤水渗漏量与地下水补给量观测仪的设计、组成、制作、安装、工作原理,为土壤水渗漏量与地下水补给量观测仪的广泛应用提供了技术支持。     

不同埋深地下微咸水用于夏玉米灌溉研究

[目的]探讨不同地下水埋深下适合夏玉米灌溉的微咸水浓度。[方法]以浚单20号为供试材料,利用地中蒸渗仪控制不同地下水埋深（2、3、4m）,在灌水定额为900m^3／hm^2条件下利用不同浓度微咸水（1．5、2．5、3．5、4．5g／L）对夏玉米进行灌溉试验,测量夏玉米的叶面积指数、株高、产量等生育指标,研究不同地下水埋深下适合夏玉米灌溉的微咸水浓度。[结果]地下水埋深与夏玉米叶面积指数、株高和产量呈负相关,其中地下水埋深4m对夏玉米的影响最大;微咸水浓度与夏玉米叶面积指数、株高和产量呈负相关,其中4．5g/L微盐水灌溉对夏玉米影响显著。[结论]地下水埋深为2m时,适合灌溉的微咸水浓度不宜超过3．5g/L;地下水埋深分别为3、4m时,适合灌溉的微咸水浓度不宜超过2．5g／L。     

小麦玉米秸秆还田对土壤水分入渗的影响

为探究小麦玉米秸秆还田量及土壤初始含水率对土壤水分入渗性能的影响,基于室内土柱模拟试验,设计初始含水率分别为30%、50%和70%田间持水量,掺加小麦和玉米两种秸秆,掺加量分别占干土质量1.00%、1.60%、2.25%、3.20%,共设24个处理,从累计入渗量、湿润锋和土壤水再分布3个方面分析掺加作物秸秆对土壤水分入渗的影响。结果表明,在初始含水率相同条件下,随秸秆掺加量增加,累计入渗量减小;在秸秆掺加量相同条件下,随初始含水率增大,累计入渗量减小。秸秆掺加量一定时,随初始含水率增加,湿润锋推进距离增加;初始含水率一定时,随掺加量增加,湿润锋推进距离有减小趋势。秸秆掺加量对土壤水再分布交点深度影响显著,对交点含水率影响不显著;初始含水率对土壤水再分布交点处含水率影响显著,对交点深度影响不显著;初始含水率和秸秆掺加量对土壤水分入渗的交互作用不显著。玉米秸秆掺加量极值为2.25%～3.20%,小麦秸秆掺加量极值大于3.20%,研究结果可为优化华北地区秸秆还田技术提供参考。     

干旱半干旱地区灌溉条件下的土壤水盐运移研究进展

土壤盐渍化是制约农业发展的主要因素。土壤水盐运移研究是认识并解决干旱半干旱地区灌溉后的土壤盐渍化问题的重要基础。在查阅大量文献的基础上,回顾了土壤水盐运移研究的历史,并系统阐述了在灌溉条件下不同潜水埋深、土壤质地、灌溉水质、灌溉制度及耕作措施等影响的土壤水盐运移规律。由于受试验条件的局限,模拟土壤水盐运移的数学模型的发展受到限制,同时影响了大田尺度下的土壤水盐动态的精确模拟与预报;同时,提出未来的研究应该采用系统论观点,以环境生物化学循环为背景,对流域尺度上多年土壤水盐平衡问题进行深入研究。     

非饱和土壤水分一维运动的数值模拟

以土壤水动力学原理为基础,利用有限差分法,建立了垂直方向上非饱和土壤水分一维运动的数值模型,用以模拟均质土壤在不同初始与边界条件下的水分运动。程序使用面向对象编程的VisualBasic高级程序设计语言编写,并通过验证。该模型可以模拟降水和灌溉入渗以及蒸发条件下的土壤水分在垂直剖面上的分布情况。     

基于人工降水模拟的不同灌溉方式下土壤水分入渗

针对半干旱地区水资源以及灌溉方式问题,通过人工降水模拟结合正交试验的方法,对不同灌溉方式下土壤水分入渗进行研究,设置了漫灌、沟灌、膜下滴灌3种不同灌溉方式,田间持水率的50%、60%、70%3种不同土壤初始含水率,10、20、30 mm/h 3种不同降水强度进行正交试验。结果表明,降水强度对土壤含水率的变化速率影响最大,降水强度越大,土壤含水率的变化值越大,且不同时间影响程度不同;在同一降水强度下,随着土壤初始含水率的增加,土壤的入渗越慢;不同灌溉方式比较的结果表明,膜下滴灌的膜外入渗最快。研究结果为揭示灌水方式对土壤入渗的影响,为研究土壤水运移和地下水入渗补给提供了参考。     

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。     

宁夏灵武水田和旱田浅层地下水水位及氮磷特征研究

[目的]研究宁夏灵武水田和旱田浅层地下水的水位及氮磷的变化特征。[方法]于2009～2010年对灵武示范区地下水水位、总氯、总磷等指标进行连续2年监测。[结果]监测结果表明,监测区的旱田和水田的地下水位走势是一致的,地下水位的最高值为每年的6、7月份,为30cm左右,水位最低在每年的2、3月份,为180em左右;灌溉季节,水田地下水总氮含量高于旱田,非灌溉季节,水田地下水总氮含量低于旱田;水田和旱田地下水总磷含量年变化趋势是相同的,灌溉期间总磷含量相对较低,非灌溉期间相对较高。[结论]该研究可为进一步探究灌溉与氯磷水平之间的关系提供依据。     

土壤水动力学模型在SPAC系统中应用研究进展

从土壤水动力学典型的裸地蒸发模型、蒸发蒸腾量模型、土壤水分入渗模型出发,综述了SPAC系统下国内外现行的植物根系吸水模型、溶质运移模型、农业生态系统模型等研究进展,归纳和讨论了目前土壤水动力学模型在SPAC系统建模中存在的问题与不足。并对该领域的研究方向和应用前景进行了展望：建立准确的数值模型来解决实际问题是蒸发蒸腾量模型未来研究的趋势;入渗模型从点至区域的动态扩展,并结合土壤侵蚀、污染物运移等因素的农业倾向性研究为潜在的重要分支方向;根系吸水模型应更多被用于监测土壤水分动态、设计合理的灌溉制度及干旱预警等体系;利用计算机、遥感等技术手段建立农业生态系统物能循环的机理性模型将为模型的实用性和精度提供有力支撑。     

裸地蒸发条件下土壤盐分运动的预测研究

本文在饱和——非饱和流蒸发,再分配及灌溉入渗实验基础上,针对内蒙古河套灌区土壤盐渍化问题,进行了长期裸地蒸发条件下土壤溶质运移规律的数值模拟研究。就不同地下水埋深H、地下水矿化度Co和蒸发强度Eo状态下的溶质运移分别进行了系统预测模拟,以探讨地下水埋深、地下水矿化度和蒸发强度三项主要因素对土壤积盐、特别是表层土壤积盐量的影响、各因素问的相互影响与相互制约关系,为揭示溶质运移的机制、制定相应的土壤盐渍化防治措施提供依据。     

葡萄园水碳通量对灌溉、降雨和霜冻的响应

为分析灌溉、降雨、霜冻对西北旱区葡萄园水碳通量的影响,以我国西北干旱区葡萄园为例,采用涡度相关系统和茎流计对降雨、灌溉和霜冻前后的葡萄园水碳通量进行连续对比观测。结果表明:1)降雨后,葡萄园蒸散发量迅速增加,随着时间推移逐渐降低;日峰值出现的时间由14:00推迟到15:00,葡萄园蒸腾量呈缓慢增加趋势;2)灌溉后,葡萄园蒸散发量先逐日增加,达到峰值后再逐渐减小;3)灌溉和降雨均明显增加了葡萄园的碳汇量;4)霜冻后,葡萄叶片几乎死亡,蒸腾量急剧减小接近于0,净生态系统交换量的波动迅速减缓,葡萄园转入碳源阶段。     

再生水灌溉土壤污染物运移规律的试验研究——以宁夏回族自治区大武口市森林公园为例

以宁夏回族自治区大武口市森林公园利用再生水灌溉为例,通过室内一维土柱试验模拟土壤的入渗过程,研究了不同灌溉入渗条件下污染物在土壤中的运移规律,结果表明:土壤的吸附作用是影响该地区土壤污染物迁移的主要因素.研究结果为微污染水用于绿化灌溉对土壤环境的影响的进一步研究提供了科学依据.     

波涌灌肥液间歇入渗土壤和地下水中NO3-运移特性试验研究

通过肥液(KNO3溶液)室内入渗试验,模拟研究了地下水位为70cm条件下肥液连续入渗与间歇入渗特性及土壤和地下水中NO3-的运移分布规律.结果表明,由于表土致密层的形成,肥液间歇入渗较连续入渗具有土壤入渗能力降低、土壤NO3-分布均匀及地下水中NO3-浓度低等特点.该结论为波涌灌条件下氮素有效利用研究奠定了基础.     

东北春玉米不同生育阶段日蒸散发模型的适用性研究

为准确估算东北地区春玉米不同生育阶段内的蒸散发量,本研究基于锦州农田生态系统野外观测站2007—2008年涡度相关系统的春玉米蒸散发数据,利用相关系数、平均偏差和均方根误差等量化指标,结合线性加权和法,综合评价了6种日尺度蒸散发模型(组合法:FAO 56-Penman-Monteith;温度法:Hargreaves-Samani、Blaney-Criddle;辐射法:Makkink、Jensen-Haise、Priestley-Taylor)在春玉米不同生育阶段的适用性。结果表明:1)春玉米不同生育阶段内蒸散发平均日动态均呈单峰型曲线变化,生长季内日蒸散发量峰值出现在花粒期初;2)春玉米不同生育阶段反映了其稀疏程度导致的覆盖度差异对蒸散发的影响。综合评价结果表明,除PriestleyTaylor模型外,基于辐射法模型的模拟效果整体优于组合法和温度法模型;3)苗期的修正Blaney-Cridele模型、花粒期的修正Makkink模型以及穗期的原始Jensen-Haise模型具有较高的模拟精度,为东北春玉米不同生育阶段日蒸散发量的准确估算提供参考。     

不同节水灌溉技术下水分运动的试验与模拟

根据灌溉水分运动规律,建立了水分入渗和土壤蓄水量动态模型。对喷灌、滴灌、渗灌及波涌灌几种方式下,小麦和玉米两种作物的水分入渗和土壤蓄水量动态进行了对比试验和模拟研究,分析了不同灌溉方式的灌溉机理。     

波涌灌肥液间歇入渗土壤和地下水中NO3-运移特性试验研究

通过肥液(KNO3溶液)室内入渗试验，模拟研究了地下水位为70cm条件下肥液连续入渗与间歇入渗特性及土壤和地下水中NO3^-的运移分布规律。结果表明，由于表土致密层的形成，肥液间歇入渗较连续入渗具有土壤入渗能力降低、土壤NO3^-分布均匀及地下水中NO3^-浓度低等特点。该结论为波涌灌条件下氮素有效利用研究奠定了基础。