灌溉农田深层土壤水分动态试验研究

针对近年来华北平原农田地下水开采多,补给少,地下水位普遍下降的问题,通过分析在栾城试验站获得的2005～2006年冬小麦-夏玉米生长季节不同灌溉条件下的土壤水分观测资料,探讨了地下水埋深较大条件下（大于30 m）0～6 m土层土壤水分动态变化规律。结果表明,在土壤干旱时期农田灌溉或降雨后,灌水和降雨（在60～170 mm之间）主要补充于0～2 m土层,在土壤湿润时期,当表层土壤水分得到一定补充后,水分会向下移动,渗漏到2～6 m土层的水量可达灌水量的9.6%～40.9%,而且灌水量越大渗漏到2-6m土层的水分占灌水量的比例越大。研究还表明,0～6 m土层土壤对降水有很强的调蓄能力,在降水较大（小于170 mm）的情况下都可以滞留在土壤中,而不形成产流。     

具有水窖设施的梯田苹果地抗暴雨侵蚀研究

针对2013年延安地区极端暴雨径流侵蚀条件下土壤侵蚀严重、水土资源利用效率低等问题,通过对陕北安塞县方塔村带有水沙调控措施的梯田—水窖—苹果水土流失状况进行定位监测,基于收集的降雨资料,研究该梯田内水沙调控措施在抗御暴雨条件下的防蚀作用和土壤侵蚀规律,结果表明:该梯田能够抗御暴雨的冲刷,各阶梯田土壤侵蚀都在中度侵蚀以下,平均土壤侵蚀模数仅为该区多年平均的1/7。集中性的高强度降雨对黄土高原土壤侵蚀起决定性作用,本文基于安塞水土保持试验站坡面土壤侵蚀预测预报模型,给出了适宜该区具有水沙调控措施的梯田土壤侵蚀预测预报模型,得到在I₃₀=0.24 mm/min前提下,当年降雨量小于191.1 mm时,土壤能够维持较高的生产力;当年降雨量小于997.13 mm时,该区土壤侵蚀模数可控制在多年平均水平以内。梯田内修建的水窖、梯壁植草、地表枯枝落叶以及梯田质量等因素的综合作用在抗御暴雨侵蚀过程中起到了重要作用。     

连续施有机肥梯田土壤水分动态研究

试验区分别施用猪粪、羊粪2种有机肥，每种有机肥均设6个处理，来研究梯田种植玉米在自然降水条件下的土壤水分变化规律。2年试验结果表明：土壤田间持水量及土壤最大有效水分含量随着施肥量的增加而提高，其变化范围分别为28．8％－34．7％和22．8％－28．7％。生长季平均土壤含水量相对较高的是年一次性施有机肥42．0t/hm^2-63.0t/hm^2的处理，土壤水分最大储存量为132．2mm，玉米产量与土壤含水量呈线性正相关。     

土地整理中不同梯田空间配置的水土保持效应

利用WEPP坡面土壤流失模型,基于典型区的土地整理项目状况,模拟不同坡度条件下,梯田空间配置的水土保持效应,通过对坡度、降雨量和梯田层次的设置,分析30种情景模式下,土壤流失量和产沙量的变化规律。结果表明,基于物理过程的WEPP机理模型能够较好地定量模拟土壤在坡面上的流失情况。总体上看,梯田建设对于土壤流失量和产沙量都具有明显的影响：对于土壤流失量来说,梯田调控了土壤在坡面上流失的空间特征,降低了土壤坡面流失情况;对于产沙量来说,梯田建设有效拦截了产沙过程,随着坡度从5°到25°,拦截率从20%上升到84%;对于梯田数量来看,梯田数目越多,土壤流失量越低,但是产沙量变化不大。对比不同坡度和降雨强度,坡度和降雨强度仍是决定性因子。     

松嫩草地土壤水分及盐渍化动态的模拟研究

利用面向对象技术及新型编程语言Java ,在水盐平衡模型基础上 ,通过简化机理模型建立了物理过程模型 ,来模拟土壤水分和盐碱化动态。模型以 1d为步长 ,适合于模拟异质性强的多层土壤水盐动态。利用长岭 1 997年土壤湿度实测资料对土壤水分模型进行了验证 ,模拟结果很理想。模拟了 1 997年羊草及角碱蓬群落土壤盐分、碱化度、pH值动态 ,并与实验资料进行了比较 ,模拟结果可以反映土壤盐分和碱化的季节变化规律。     

试论辽西利用水窖保水抗旱的可行性

辽西地区水土流失严重 ,近年来又干旱加剧。从水窖失败与成功条件对比及朝阳现在的自然状况分析 ,修水窖有其必要性 ;从现在修水窖的设计与造价及效益分析来看 ,利用修水窖来保水抗旱可行     

混凝土薄壳球形水窖的结构与建设效果

青海省互助县在集雨工程建设中 ,改进结构设计 ,把原设计的现浇混凝土蓄水窖改为混凝土薄壳球形蓄水窖 ,使等容单窖工程量大幅度减少 ,每窖节省建设投工 2 0个、节省投资 6 0 6 2 7元、降低造价 49% ,解决了建设资金不足的困难 ,同时改进后的水窖具有施工简单、受力条件好、使用寿命长、防渗效果好等优点 ,已建工程运行效果良好     

浅谈方山县集雨水窖的建设与应用

以方山县为例，探讨了集雨水窖工程建设的必要性与可行性，提出了工程建设的技术体系，并对预期效益进行了分析。     

砂石条形覆盖下土壤水分蒸发动态研究

砂石覆盖已被证实有提高农作物产量的作用,为了研究条形砂石覆盖对土壤水分蒸发的影响,采用精度较高的重力传感器称重测量系统测定水分蒸发动态,进行了5种砂石覆盖度(0%、25%、50%、75%、100%)、2个灌水量(25 mm和35 mm)和2种土壤(砂土和土)的土壤水分蒸发试验。结果表明:砂石覆盖能够有效地抑制土壤蒸发,且抑制作用与砂石覆盖度密切相关。蒸发初期砂石覆盖度越大,日蒸发量越低,但后期日蒸发量趋于稳定(0.6 mm)。相同覆盖度下,土累积蒸发量(Ec)低于砂土。砂石覆盖度增加后累积蒸发量Ec随时间变化过程曲线逐渐降低;同时总蒸发量Et相应减小,蒸灌比也依次减少,蒸发量差ΔE增大,表现为覆盖度为100%的Et仅为裸土的65%左右;裸土的Et占灌水量I的50%左右,而覆盖度为100%的Et占灌水量I的35%左右。Ec与时间的关系符合Gardner理论关系,从而得出Ec与时间和覆盖度的两参量函数关系。     

鄱阳湖沙化地区不同下垫面土壤水分动态

土壤水分状况是沙化防治,固沙植物选育,退化生态系统修复与重建的重要参考指标。基于野外实测数据对鄱阳湖典型沙化地区不同下垫面类型(7年生湿地松、4年生湿地松、草地、裸沙地)土壤水分(0—80cm)的动态变化进行了分析。结果表明:(1)不同下垫面土壤平均体积含水量大小顺序依次为:4年生湿地松(5.22%)草地(4.88%)7年生湿地松(4.01%)裸沙地(2.95%)。(2)不同下垫面不同深度的土壤水分年内均表现为中等变异程度。其中,4年生湿地松变异程度最高,裸沙地最低。(3)不同时期,4种下垫面土壤水分在垂直方向上的变异程度存在差异,变异系数在8月份最大,10—12月份次之,3—6月份最小;相对于裸沙地,除8和10月份外,有植被覆盖的土壤水分在垂直方向上的变异程度较低。     

基于WEPP模型的紫色土坡面水蚀预报

应用水蚀预报项目（Water Erosion Prediction Project,WEPP）模型评价紫色土坡面水蚀强度,提出模型参数的估算方法,并利用四川省遂宁水土保持试验站长期径流小区观测资料,验证和检验模型预测的精度和敏感性;探讨该模型在川中丘陵紫色土地区应用的可能性及模型参数选择存在的问题。运用WEPP模型进行降雨侵蚀预测,并与实测值进行比较。结果表明,WEPP模型在大多数情况下预报值较合理,低坡度坡面上模拟预测值高于实际观测值,高坡度坡面上模拟预测值低于实际观测值,不仅在一定程度上模拟值与实测值接近,而且模型还可估算土壤侵蚀的时空分布及全坡面或坡面任意一点的净土壤流失量及随时间的变化。这对布置水土保持管理措施具有重要意义。     

微集水种植技术的农田水分调控效果模拟研究

农田微集水种植技术是提高旱区农田作物生产力的一项重要的技术选择，带型(沟垄的宽度比例和数值)的优化设计是其研究和开发所面临的关键问题之一。该研究利用模拟降水等方法，通过降水在沟垄间的分配比例、在沟土中水平分布的不均匀程度，在沟内的最大下渗深度及在沟内的垂直分布特征值4个描述降水在沟垄间分布特征参数对同一沟垄宽度比例的不同宽度值处理对农田水分调控的效果进行了比较分析。结果表明：各种降水处理下，对同一沟垄宽度比值，随着带型的窄化(宽度变窄)，降水向垄中的侧渗作用增强，在沟内水平分布的不均匀性降低，在沟内的垂直下渗略有减弱；在蓄水保墒效果上，窄带型要优于同一沟垄比值下的宽带型。     

缓坡水平梯田土壤水分空间变异性

以江苏省扬州市区北部某梯田为例,分析了小于2°的缓坡水平梯田土壤含水率的空间变异特征,并针对缓坡水平梯田土壤含水率由较高田块到较低田块逐渐增加、同一级梯田内由内侧到外侧含水率逐渐减小的分布特征,提出了适合研究该种地形土壤含水率空间分布的有效方法,即趋势辅助克立格法(简记为KTAI)。该方法同时考虑了不同级梯田高程和同级田块内不同部位对土壤含水率的影响,用它对梯田土壤含水率进行插值,估计方差比传统的普通克立格法(简记为OK)大幅度降低,大大提高了估值精度,减轻了野外采样工作量,对于研究梯田土壤水分空间变异性具有重要意义,同时拓展了地质统计学理论在土壤水分空间变异性研究中的应用范围。     

红壤坡地果园水土保持效益的研究

试验研究红壤坡地果园水平梯田梯壁植草等 8种处理水土保持效益结果表明 ,不同处理间有显著差异 ,与全园裸露 (对照 )相比水平梯田梯壁植草水土保持效果最佳 ,其径流系数平均比对照减少 89.7% ,土壤侵蚀量控制基本达 10 0 % ,其他各处理均有不同程度防治水土流失的效果。生草栽培处理的土壤理化性质均有所改善     

模拟降雨条件下保水剂对沙质土壤水分的影响

为了探究保水剂对沙质土壤水分的影响,采用室内重建土柱,在人工模拟降雨条件下研究不同用量保水剂对沙质土壤(0~30 cm)含水率的影响。结果表明:土壤含水率随着保水剂用量的增加而增加,保水剂用量为0.2%时不但省时省力,而且0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm 3个土层土壤含水率分别为45.42%、48.48%、46.16%,既能满足植物的生长需要,又能节省经济成本,可为干旱、半干旱区节水造林及保水剂的合理使用提供理论依据。     

不同时间尺度反坡台阶红壤坡耕地土壤水分动态变化规律

为研究反坡台阶对红壤坡耕地土壤水分不同时间尺度变化以及土壤干湿变化的影响,在2016—2017年对布设反坡台阶坡耕地和原状坡耕地0～100 cm深度土壤水分状况进行了持续监测,计算了土壤相对含水率和增墒率。结果表明,反坡台阶对土壤水分的增加作用在枯水年更为显著(P0.05)。坡耕地旱季各土层土壤含水率变化相对不明显,基本上呈现出随着土层深度逐渐增加的规律;7月、9月和11月则呈现出明显的S状的规律;坡耕地布设反坡台阶后,各个时段各个土层土壤含水率均有了明显的提高,尤其是在5月土壤补水期和11月土壤失水期对土壤水分的增加效果更加明显。坡耕地土壤逐日含水率变异程度随着土层深度增加而逐渐减小;反坡台阶处理坡耕地和原状坡耕地5、20和40cm处土壤逐日含水率与降雨量呈现极显著的相关关系(P0.01),60cm处土壤逐日含水率与降雨量达显著相关(P0.05),而80、100 cm深度土壤逐日含水率与降雨量之间相关关系不显著。反坡台阶对坡耕地5、20、40、60、80、100 cm处土壤平均增墒率分别达到15.22%、15.25%、16.91%、15.60%、16.50%和16.17%,而其对不同深度土壤增墒率在年内均呈现出不同的变化规律。坡耕地布设反坡台阶,显著增加了土壤含水率,增加了土壤湿润期的持续时间,并且能显著提高坡耕地降雨利用率,这对于解决坡耕地的生态水文型干旱问题,提高山区坡耕地农业生产力具有重要意义。     

不同水分状况下施氮对夏玉米水分利用效率的影响

通过盆栽试验采用五因素五水平通用旋转组合设计(1/2实施)方案,研究了不同水分状况下氮肥的用量和施用时期对夏玉米水分利用效率的影响。结果表明,施氮对夏玉米水分利用效率的影响大于土壤含水量,但子粒产量和生物产量水分利用率(WUE子粒和WUE生物)对施氮时期的要求不尽相同,苗期和灌浆期施氮对WUE子粒的影响较显著,而苗期和拔节期施氮对WUE生物的影响则更显著。从单因素效应看,并非施氮量和土壤含水量越高越好。水氮高效配合的关键期是拔节期,且存在阈值反应,其阈值是N0.2g/kg,土壤含水量为21%。低于阈值水平,水氮交互作用不明显,高于阈值水平,水氮互作效应显著。     

基于太阳能的柑桔园自动灌溉与土壤含水率监测系统研制

为实现柑桔园的节水节能自动灌溉与土壤含水率的监测,以太阳能为主要能源,用土壤水分传感器实时监测土壤含水率,利用CAN(controller area network)总线与GSM(global system for mobile communications)网络实现土壤含水率的远程监测。利用太阳能电池对锂电池充电,采用双锂电池结构,提高了系统供电稳定性,且将充电与放电过程完全分离,延长了锂电池寿命。土壤水分传感器每12h测量一次土壤含水率,当其低于设定的阈值时,自动打开电磁阀进行灌溉,当高于设定值时停止灌溉。在666.7m2内的土壤含水率数据利用CAN总线传输至主节点,各主节点通过短消息将数据发送至终端计算机。将桔园土壤含水率低于10%,高于20%作为系统开始自动灌溉和停止灌溉指标,且传感器距滴管外50mm时,则水分输运到柑桔根系集中区域所需滴灌时间约为6.7h。试验表明,系统运行稳定可靠,能实现柑桔园区的自动灌溉与土壤含水率的自动监测,对实现节水节能灌溉有较大的现实意义。     

太行山前平原典型灌溉农田深层土壤水分动态

该文针对70年代以来太行山前平原典型灌溉农田地下水位普遍下降的问题,通过分析中国科学院栾城农业生态系统试验站连续3 a的农田土壤水分观测资料,探讨了山前平原典型灌溉农田0~800 cm深土壤水势变化规律和0~1 540 cm深土壤水分含量变化规律。结果表明:土壤水分动态自上向下具有明显的分带性,0~800 cm土壤层水分动态可分为3层:0~200 cm为入渗-蒸发交替变动带(水分增长和消退的较快,土壤含水率变化范围为0.14~0.47 cm3/cm3,基质势变化范围为-628.21~0 cm,200~600 cm为非稳定入渗带(土壤含水率变化范围为0.04~0.41 cm3/cm3,基质势变化范围为-311.79~0 cm,土壤水势梯度有一定变化范围在0.1~5.61 cm/cm之间),600~800 cm为相对稳定入渗带(土壤含水率在0.03~0.35 cm3/cm3之间变化,基质势变化范围为-138.18~-45.57 cm,土壤水势梯度在单位势梯度左右浮动)。在土壤质地和土壤含水率(维持在田间持水量水平)的影响下,深层土壤层的湿润锋运动速率较快(0.13 m/d),表明地下含水层会迅速地响应地表水分输入(降水和灌溉)。结果可为太行山前平原典型灌溉农田地下水分及可持续利用提供科学依据。     

基于GIS的安塞县土壤水分制图及其数量分析

 以空间图形和数据库为基础,利用GIS安塞县的土壤水分样点数据与地理数据结合起来,建立不同利用类型土地类型坡度分级的浮点型土壤含水率字段,对安塞县域尺度土壤水分制图及其定量化方法进行研究和探讨,对安塞县不同土层土壤水分状态和分布进行定量分析。结果表明:从土壤水分结构看,安塞县土壤水分总体上处于较低水平,0～500 cm土层平均土壤含水量在含水量为8.6%～10.8%的分布面积占到总土地面积的75.34%,在含水量<6.4%和6.4%～8.6%的分布面积占到总土地面积的19.36%,其中含水率<6.4%的土壤干层面积占到总土地面积的9.23%,其在上层分布面积大于下层,分布在一般（≥10.8%）以上水平的面积仅占总土地面积的5.31%。安塞县每2的土壤水库蓄水量在0～120cm土层仅有0.060.07 m3,而其他土层都在0.15m3以下。说明安塞县土壤水分环境极差,土壤水库的调节作用对于林木生长极其有限,大面积植树造林超越了安塞县土壤水库的供水和调水能力,是不适宜的;因此,在以适地适树原则适应土壤水分环境的同时,应加强土壤水分环境的改善。