有作物条件下潜水蒸发计算方法的实验研究

为了研究有作物条件下潜水蒸发的计算方法，根据有作物条件下潜水蒸发取决于作物生长本身，与水面蒸发（大气蒸发能力）并无直接关系；有作物条件下潜水蒸发与作物根系层下的土壤水吸力关系较好，提出了利用土壤水吸力计算有作物条件下潜水蒸发的方法。该方法的计算结果与实测值相符。     

反演分析土壤-秸秆水分运动参数

通过潜水均衡试验站土壤测渗仪资料,以新疆具有一定代表性的轻粘土为例,利用无秸秆覆盖和地表以下35 cm秸秆覆盖的实测资料,研究作物生长条件下土壤水分和盐分运移模型参数,通过HYDRUS模型反演确定了土壤水分运动参数和秸秆水分参数。并与测筒实测数据进行了比较。通过计算,无论是模拟计算的土壤水分运动参数还是秸秆水分参数都与相应的测筒观测值具有良好的一致性,模拟值与实测值吻合较好,这表明了轻粘土土壤水分运动参数和秸秆水分运动参数的确定是合理的。这些参数的确定将为更好地模拟秸秆覆盖条件下土壤水盐运移规律,研究秸秆覆盖层阻止土壤潜水蒸发抵制土壤盐分向上运动提供科学数据。     

秸秆覆盖条件下玉米需水量及作物系数的试验研究

采用FAO推荐的双作物系数法计算了秸秆覆盖条件下夏玉米的作物系数。结果表明,秸秆覆盖对含水量影响较大,0～10cm土层土壤含水量随着麦秸覆盖量的增加而增大;秸秆覆盖量对棵间蒸发量E和土壤蒸发系数Ke的影响较大,E和Ke值随覆盖量增加而减小,在玉米生长初期阶段影响最大,中期阶段影响最小;有覆盖试验区需水量比无覆盖区小,有一定的节水效果。     

秸秆还田量对土壤持水性质影响的室内试验研究

为探求秸秆还田量对土壤持水特性影响,在室内将扰动土和玉米秸秆以一定比例混合后测定土壤水分特征曲线。试验以秸秆不还田处理为对照(CK),其他秸秆还田量处理分别为干土质量的1.0%、3.0%、5.0%、7.0%。结果表明:相同土壤水吸力下,土壤含水量随着秸秆还田量增大而增大,尤其在低、高吸力段范围内;秸秆还田使得土壤中的多余水量、难有效水量增加,但减小了易有效水量;秸秆还田没有改变比水容量随土壤水吸力的变化规律,但使得其比水容量的数值大小降低。试验研究结果可以为秸秆还田下合理地利用土壤水分、改善灌溉措施提供依据。     

不同位置秸秆覆盖条件下土壤水盐运动实验研究

以地下水与土壤水动力学理论为基础,通过对不同地下水埋深不同位置秸秆覆盖试验资料分析,建立了土壤水分运动数学模型,并进行了数值模拟,试验实测数据与模型计算值吻合较好,说明所建立的模型是可行的。并以此为基础,分析了不同地下水埋深不同位置秸秆覆盖土壤含盐量,得出地表以下30 cm处秸秆覆盖的土壤含盐量大于地表表层秸秆覆盖的土壤含盐量,这为新疆地区控制潜水蒸发改良盐碱地研究提供了可靠的基础依据。     

不同深度秸秆覆盖对滴灌棉田土壤水盐运移的影响

为探索滴灌条件下秸秆覆盖对棉田土壤水盐运动的影响,设置表层覆盖、地表下30cm覆盖和无覆盖3种处理,进行对比试验研究,结果表明,秸秆覆盖通过对土壤水分的影响间接影响了土壤盐分的运移和分布。在30cm处覆盖秸秆主要对30cm以上土壤的水分和盐分产生影响,对35cm以下的影响和表层覆盖比较接近。采用秸秆覆盖对土壤水分和盐分水平方向的运移具有一定影响,无覆盖在前期、中期和后期土壤表层盐分均最高。30cm处覆盖秸秆阻碍了35cm以下土壤毛管水的上升,从而阻止了盐分的上升。采用秸秆覆盖后,特别是在30cm深度采用秸秆覆盖,对于调控土壤水、盐变化,抑制土壤盐分上移具有积极作用。     

秸秆覆盖与耕作方式对土壤水分特性的影响

通过分析不同秸秆覆盖量以及耕作方式对0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土层土壤孔隙度、土壤持水性、土壤供水能力以及土壤水分有效性的影响,揭示黑土区秸秆覆盖、耕作方式对土壤水分特性的影响机制。结果表明:土壤持水性、土壤供水能力及土壤水分有效性与土壤孔隙度密切相关。0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土层的土壤总孔隙度、毛管孔隙度、相同土壤水吸力下土壤含水率、比水容量以及有效水含量,在传统耕作条件下,秸秆覆盖均高于无覆盖;在秸秆覆盖条件下,免耕均高于传统耕作。免耕秸秆覆盖处理影响土壤孔隙度、土壤持水性、土壤供水能力及土壤水分有效性,随秸秆覆盖量增加,土壤总孔隙度、毛管孔隙度、相同土壤水吸力下土壤含水率、比水容量以及有效水含量逐渐增大,随土层加深,各处理土壤孔隙度、土壤持水性及土壤供水能力逐渐减小。本研究区最适宜的秸秆覆盖与耕作方式为免耕150%秸秆覆盖处理。     

农田秸秆覆盖的土壤水分效应

以大水位埋深的栾城试验站为例,开展玉米秸秆覆盖及对照条件下冬小麦田间试验,运用土壤水分通量法和包气带水均衡的原理,分析了秸秆覆盖农田的土壤水分效应。结果表明在大水位埋深条件下,覆盖秸秆麦田的入渗补给量(165.02 mm)小于不盖秸秆(192.91 mm),作物腾发量和土壤水消耗量大于不覆盖处理,说明秸秆覆盖不利于降水、灌溉水的入渗补给,但可以抑制土壤水分棵间无效蒸发,增加作物蒸腾量,充分利用土壤水,从而提高土壤水分的利用效率,揭示了秸秆覆盖对农田土壤水分调控的机理,为干旱区推广秸秆覆盖技术提供了理论依据。同时,对大水位埋深条件下土壤水分通量法的适用性进行了探讨。     

地膜覆盖和秸秆覆盖春小麦棵间蒸发影响因素分析

对比分析了地膜覆盖和秸秆覆盖条件下春小麦棵间蒸发过程,以土壤热通量为大气因素,土壤温度、土壤水分为土壤因素,作物株高为作物因素,采用通径分析方法,研究了石羊河流域春小麦地膜覆盖和秸秆覆盖措施下影响棵间蒸发的因素。研究认为,土壤是影响春小麦棵间蒸发的主要因素。其中地膜覆盖条件下,土壤温度是影响棵间蒸发的重要因素和限制因素,秸秆覆盖条件下,减小土壤含水率将显著降低春小麦棵间蒸发量。     

秸秆覆盖条件下滨海土壤蒸发阻力模型研究

为明确秸秆覆盖对土壤蒸发阻力的影响、实现秸秆覆盖条件下的土壤蒸发模拟,以滨海土壤为对象,通过室内模拟试验,确立并构建了不同秸秆覆盖量（0、0.3、0.6、0.9、1.2kg/m2,分别表示为CK、S1、S2、S3、S4）下的土壤水分蒸发动力学模型和秸秆覆盖模式下的蒸发阻力模型,并根据实测蒸发数据进行了模拟评价。结果表明,表层土壤含水率随时间呈指数型减小趋势,且同一时刻,秸秆覆盖量较大的处理表层土壤含水率较大;土壤蒸发强度随含水率的增加呈指数型增加,土壤累计蒸发量随含水率的降低呈线性增加趋势,拟合直线的决定系数R2均大于0.9,且秸秆覆盖量越大,平均土壤蒸发强度和土壤累计蒸发量均越小;不同秸秆覆盖量下覆盖阻力差异较大,而同一秸秆覆盖量间覆盖阻力差异较小,覆盖阻力随秸秆覆盖量的增加而线性增加,两者呈显著正相关（R2=0.9114,p<0.05）。根据秸秆覆盖阻力模型模拟的计算土壤蒸发量与实际土壤蒸发量的RMSE为4.18×10-4mm/min、MAE为3.85×10-5mm/min、NS为0.90,拟合直线斜率k为0.926。说明所建立的秸秆覆盖阻力模型能够准确估算秸秆覆盖模式下的土壤蒸发量。     

免耕覆盖条件下田间土壤水分入渗的二维数值模拟研究

根据土壤水动力学基本原理,建立了秸秆覆盖条件下夏玉米SPAC系统中二维土壤水分入渗模型,应用该模型采用ADI法对辽宁地区秸秆覆盖条件下玉米田间土壤水分入渗过程进行模拟计算。模拟结果再现田间土壤水分入渗过程,同时显示产流与未产流情况试验数据与模拟值均有较好的一致性,平均相对误差均在5%以内,所构建模型可用于覆盖条件下土壤水分运动规律的研究。     

入渗、再分布和蒸发条件下一维土壤水运动的数值模拟

采用数值法求解非饱和土壤水分运动的Richards方程可采用不同的初始和边界条件,实现复杂条件下水分运动过程的预测。在确定入渗、再分布及蒸发的初始和边界条件基础上,采用隐式差分格式列出差分方程,对垂直一维积水入渗、半无限土体再分布及半无限土体裸土蒸发的水分运动过程进行数值模拟,模拟结果与实测资料的比较表明,就入渗湿润锋、累积入渗量的时间变化趋势及入渗、再分布和蒸发的土壤含水率剖面而言,其实测值与计算值比较符合,说明采用的算法、水分特征曲线模型和其它参数都是合理的,该方法可用来描述水分运动特征。     

西北干旱区滴灌棉田膜间土壤蒸发试验研究

膜间土壤蒸发是覆膜棉田水分消耗的主要组成部分,在干旱少雨的新疆石河子利用微型蒸渗仪观测了地下滴灌和膜下滴灌条件下,覆膜棉田膜间土壤水分蒸发,并对膜间不同位置处的土壤蒸发规律进行了试验研究,研究结果表明,滴灌条件下膜间土壤水分蒸发分别与气温、辐射、饱和水汽差以及相对湿度呈指数相关关系,与参考作物需水量呈线型相关关系,与表层土壤含水率呈指数关系;膜间土壤累积蒸发量在苗期最高、其次是花铃期、吐絮期最小;膜下滴灌条件下膜边土壤的蒸发量高于膜间（两条膜正中间的裸地）蒸发量;地下滴灌条件下,错位种植会导致灌溉水的无效蒸发,不利于灌溉水的高效利用。     

覆膜开孔条件下斥水性层状土壤蒸发实验

覆膜开孔影响田间非均质土壤的水分运动过程,尤其当斥水程度不同时,其运动过程更趋于复杂.在控制土表不同覆膜开孔率条件下,进行了不同斥水程度的塿夹砂和砂夹塿的土柱蒸发实验,测定和分析了不同条件下土壤水分蒸发量变化过程和含水率剖面.结果表明,全覆膜的累积蒸发量-时间曲线明显较低,相应的蒸发10d后土壤水分剖面也与初始水分剖面接近,对于塿夹砂尤其明显.覆膜开孔率增加时,同条件下两种层状土的累积蒸发量与全覆膜相比均有明显增加,表明一旦覆膜开孔,覆膜保墒效应便明显降低.斥水程度增加时,累积蒸发量有所减小,说明斥水性的存在降低了水分运移速率.当土壤为严重斥水时,斥水性对水分运动过程的影响比覆膜开孔率的影响更明显.对于不同斥水程度的塿夹砂,采用对数函数表达累积蒸发量和时间的定量关系较好,而对于不同斥水程度下的砂夹塿分别采用幂函数和对数函数表达.     

蓄水坑灌条件下土壤水氮运移的研究进展

为了提高蓄水坑灌条件下土壤水氮的利用率,减少由于灌施不当造成的资源浪费和环境污染,综述了蓄水坑灌土壤水分入渗过程中的变水头入渗、土壤水分分布特性、土壤水分蒸发特性、影响因素以及肥液入渗过程中氮素的分布特性和数值模拟等方面的研究进展和存在问题,提出了蓄水坑灌法今后应亟需加强的研究方向,为蓄水坑灌理论与技术的进一步研究奠定基础。     

地膜覆盖对土壤棵间蒸发影响的研究

农作物地膜覆盖栽培技术是 2 0世纪 80年代发展起来的新技术 ,其保温、保墒和增产效果明显 ,但不同地膜覆盖率对减少土壤棵间蒸发影响规律 ,目前国内研究不多。通过在室内研究覆膜灌溉土壤蒸发规律 ,研究出不同土壤含水率的水分蒸发和不同覆盖率对土壤蒸发的影响关系 ,并在田间进行验证。为今后定量评价农作物地膜覆盖减少土壤棵间蒸发提供理论依据     

四川简阳地区砂岩层中水分利用研究

分析了四川简阳地区砂岩和土壤中的水分运动特性和砂岩中储存的水分对土壤水分补给量的多少。对当地的砂岩和土壤进行了水分特征曲线的测定试验、入渗试验和蒸发试验,并采用研究中常用模型对试验结果进行了拟合,通过对拟合结果的分析,得出了当地土壤和砂岩的水分特性,总结出了该地区表面土层在缺水时水分很容易被下部砂岩层补给,砂岩中的水分是作物利用的重要水资源的结论。这对于充分利用当地水资源,合理确定类似地质条件地区灌溉定额,解决无灌溉条件丘陵区作物缺水问题,实现农业节水灌溉有一定的参考价值。     

新疆干旱区膜下滴灌土壤水平衡模拟

膜下滴灌技术是干旱农业区高效节水灌溉的重要手段,以玛纳斯河流域石河子试验站实测数据为基础,运用HYDRUS-2D模型对1膜4行方式下新疆棉田的土壤水运动进行了二维模拟,探讨膜下滴灌在1膜4行覆膜方式下土壤水平衡状况。结果表明,1膜4行覆膜方式下的膜下滴灌技术使新疆棉田无效水分蒸发量以及深层渗漏量大大减少,数值模拟方法可较好地模拟新疆棉田的土壤水平衡状态。上述研究可为宏观尺度上的膜下滴灌模拟与研究提供借鉴,同时对保障干旱区农业生产也有积极作用。     

晋中地区春玉米田集雨覆盖试验研究

以常规小畦平播为对照 ,探讨了春玉米采取集雨覆盖措施后对改善作物根际土壤水分及春玉米生长发育的影响。结果表明 ,集雨覆盖后能够有效地集蓄自然降雨 ,特别是对于≤ 1 0 mm的无效和微效降雨 ,起到改善作物根际土壤水分状况、增温、增产效果。