浅埋条件下地下水-土壤-植物-大气连续体中水分运移研究综述

地下水-土壤-植物-大气连续体系统中水分运移研究对于水资源的有效利用及生态环境问题有着重要的科学研究意义。在地下水浅埋条件下,地下水、土壤水、植物水、大气水是一个连续的水分过程。通过归纳国内外在地下水浅埋条件下土壤水分运移、土壤盐分运移、以及水盐运移对植物生长发育等生物过程作用的机理等方面的研究成果,综述了近年来国内外在地下水浅埋深条件下GSPAC系统水运移在研究方法、试验和模型方面的进展、各种研究方法的原理、优缺点和今后的研究方向,分析指出定量地研究浅埋深地下水对SPAC系统水分过程、生物过程和能量过程等的作用和影响是一个复合过程,由单个过程研究向过程的综合分析发展难度较大,目前研究相对比较薄弱,是今后需要重点发展的一个方向,在此基础上阐述了GSPAC系统水运移的研究需要深入发展的几个方面。     

浅埋条件下地下水对人工草地SPAC系统影响初探

在地下水埋深较浅的地区,潜水参与和影响了SPAC系统的水分、生物、化学等过程.试验结果表明,潜水对土壤-植物-大气连续体的水分过程和生物过程都有影响.潜水通过控制土壤水分进而影响土壤水势、莒蓿叶水势,从而影响苜蓿的生育过程,最终影响苜蓿的产量.结果显示:对于紫花苜蓿,在没有灌溉的条件下,其根区土壤水分、土水势、叶水势和叶面积指数、株高等生理指标与充分灌溉的差异不显著.研究成果对于深入分析SPAC系统水分运移规律和充分利用地下水、制定合理的节水灌溉方案以及通过控制地下水对农作物生长进行调控等有着一定的理论价值和生产意义.     

地下水埋深对土壤溶质（Br－）运移的影响

为了阐明地下水埋深对土壤溶质运移的影响,通过室内均质土柱试验,以Br-为示踪剂,对90 mm和45 mm两种次灌水量下,1.7,1.2和0.8 m地下水埋深土壤中表施溶质Br-的运移规律进行了研究。结果表明,土表Br-聚集趋势均随地下水埋深增大而增强;随灌水次数增加,土表Br-向下淋移趋势随水位加深而减缓;较浅的地下水埋深有利于土壤溶质(Br-)向下运移;随次灌水量的增加,土表溶质聚集减弱,土壤溶质向下迁移加快。即较浅的地下水埋深和较大的次灌水量能促进土壤溶质向下迁移,减弱其在土表的聚集。     

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.     

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。     

干旱半干旱地下水浅埋区水盐运移研究进展

通过总结干旱半干旱地下水浅埋区水盐运移研究进展,阐明了华北平原地下水浅埋区土壤水盐运移机理、微咸水灌溉条件下水盐动态变化规律。     

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。     

用于田间作物-水分关系研究的ThuSPAC模型

:田间作物水分关系是土壤植物大气连续体(Soil Plant Atmosphere Continuum,简称SPAC)理论的重要研究内容.本研究介绍的ThuSPAC(Tsinghua University SPAC)模型,包含土壤水热运移(Soil)模型、冠层(Canopy)模型、土壤-植物-大气连续体(SPAC)模型、冬小麦生长模拟(Wheat)模型、冬小麦生长与SPAC水热运移耦合的WheatSPAC模型5个独立的模型.利用ThuSPAC模型,可以根据土壤条件、冬小麦品种参数、气象条件及灌溉条件等,动态模拟土壤、冠层中水分温度的分布规律、冬小麦生长过程及最终产量.模型的开发语言为Visual Basic,界面友好,在相关领域的研究中具有广泛的应用前景.     

用于田间作物-水分关系研究的ThuSPAC模型

田间作物水分关系是土壤植物大气连续体(Soil Plant Atmosphere Continuum，简称SPAC)理论的重要研究内容。本研究介绍的ThuSPAC(Tsinghua University SPAC)模型，包含土壤水热运移(Soil)模型、冠层(Canopy)模型、土壤-植物-大气连续体(SPAC)模型、冬小麦生长模拟(Wheat)模型、冬小麦生长与SPAC水热运移耦合的WheatSPAC模型5个独立的模型。利用ThuS-PAC模型，可以根据土壤条件、冬小麦品种参数、气象条件及灌溉条件等，动态模拟土壤、冠层中水分温度的分布规律、冬小麦生长过程及最终产量。模型的开发语言为Visual Basic，界面友好，在相关领域的研究中具有广泛的应用前景。     

蒸发条件下地下水对1 m土体水分补给的数值模拟

采用数值方法,模拟分析了6种典型土壤的1m主体在不同蒸发强度条件下地表下20,50,100cm处土壤水分通量与地下水理深之间的关系。研究结果表明：若以5d或10d为平均时段,在一定的地下水理深条件下,土壤剖面中各深度的水分通量与土壤质地及水面蒸发强度间的关系可用土壤水分包络线图来表示。应用该包络线图,可分析计算裸地不同地下水埋深、不同蒸发条件下地下水对1m主体的补给量。在同样的水面蒸发强度下,地下水埋深起大,则谷深度的水分通量越小,当地下水理深大于3m时,地下水对1m主体已基本没有补给。     

土壤水运动理论研究综述

土壤水是陆地植物赖以生存的源泉,是农业生产的必要务件.土壤水研究在理论和应用上均有重要意义.从土壤水运动的基本方程、土壤水分入渗、土壤水分运动参数的确定、土壤水分运动数值模拟、SPAC等几方面论述了国内外土壤水分的研究概况,并对未来土壤水的研究进行了展望..     

氢氧稳定同位素示踪旱区植物水分来源与利用策略

植物吸收和利用水分的模式决定了生态系统对环境水分的响应,示踪不同条件下植物水分来源,可以为植物水分利用策略研究提供科学依据。在土壤-植被-大气连续体系统水分传输研究中,传统方法越来越不能满足学者对水分传输机理的了解,而稳定氢氧同位素示踪技术因其高灵敏度和示踪性等特点已成为研究水分运动机制的重要手段。国内外相关学者已从多时间尺度、不同层次方向来研究,但对不同区域植物水分来源的定量区分、不同植物的水分利用策略及叶片水同位素分馏机制尚未达成共识。在简述氢氧同位素示踪原理的基础上,系统阐述了定量区分植物水分来源的方法,讨论了不同生境、不同季节、不同生长期、降雨前后的植物水分利用策略和植物叶片水同位素动力分馏过程及其影响因素,旨在为区域生态用水研究提供新的研究手段和理论依据。     

农田“五水”相互转化的动力学模式及其应用

通过对麦田水分微循环规律的研究,提出了描述降水（灌水）入渗、地下潜水蒸发（或补给）、根区土壤水分传输、根系吸水和蒸发蒸腾等五个子系统的麦田“五水”（大气水、地面水、地下水、土壤水和植物水）转化动力学模式。论述了模型参数的测取方法。经大田初步试验表明,该模型对于模拟麦田水分动态和“五水”转化关系具有较高的精度。     

Assessment of Soil Water Content in Field with Antecedent Precipitation Index and Groundwater Depth in the Yangtze River Estuary

To better understand soil moisture dynamics in the Yangtze River Estuary (YRE) and predict its variation in a simple way, a field monitoring experiment was carried out along the north branch of the Yangtze River, where seawater intrusion was strong and salt-water variation is one of the limiting factors of local agriculture. In present paper, relation between antecedent precipitation index (API) and soil water content is studied, and effects of groundwater depth on soil water content was analyzed. A relatively accurate prediction result of soil water content was reached using a neural network model. The impact analysis result showed that the variation of the API was consistent with soil water content and it displayed significant correlations with soil water content in both 20 and 50 cm soil layer, and higher correlation was observed in the layer of 20 cm. Groundwater impact analysis suggested that soil moisture was affected by the depth of groundwater, and was affected more greatly by groundwater at depth of 50 cm than that at 20 cm layer. By introducing API, groundwater depth and temperature together, a BP artificial network model was established to predict soil water content and an acceptable agreement was achieved. The model can be used for supplementing monitoring data of soil water content and predicting soil water content in shallow groundwater areas, and can provide favorable support for the research of water and salt transport in estuary area.     

灌溉对土壤水分分布和潜水蒸发的影响

通过室内土柱试验,对3种灌水处理条件下不同地下水埋深土壤中的水分分布和潜水蒸发规律进行了分析。结果表明,灌溉制度和地下水埋深对潜水蒸发影响较大。在同一水位下,总灌水量相同,灌水频率不同时,随灌水频率增加,潜水蒸发量显著减少;在同一水位下,低灌水频率土壤随次灌水量增加潜水蒸发减少,且水位越深,潜水蒸发量减少越大,水位越浅,潜水蒸发量减少越小。     

土壤水分入渗研究进展

采用资料查阅方式,回顾、总结了国内外土壤水分入渗机理、研究方法、影响因素等方面的研究进展,阐述了土壤水分入渗的影响因素,对入渗机理和研究方法等进行了比较分析,为进一步的土壤水分研究提供参考.     

北京山区栓皮栎林水分来源及生长季动态规律

栓皮栎是北京山区分布范围较广的典型阔叶树种,揭示其在生长季内不同土壤水分条件下的水分利用策略具有重要意义。本研究通过测定分析生长季内栓皮栎枝条水、土壤水和地下水的D和18O值,并利用多元混合模型(Iso-source软件)计算栓皮栎对土壤水或地下水的利用比例,再结合叶片水势、气孔导度(Gs)、光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)等生理生态因子同步观测,了解北京山区优势乔木树种栓皮栎在生长季内的水分来源及生理生态适应。结果表明:栓皮栎对不同深度土壤水分利用比例具有季节变化特征,46月,栓皮栎主要利用表层0~30 cm土壤水、深层80~100 cm土壤水和地下水,且对3者的水分利用较为均衡;进入78月,栓皮栎的水分来源从表层土壤水逐步转向深层土壤水和地下水,对表层的土壤水利用较少;雨季过后进入降雨较少的910月,栓皮栎的水分来源又从深层土壤水和地下水逐步转向表层土壤水。生长季内土壤水分的季节波动明显影响栓皮栎的叶片气体交换过程,林地水土条件较好时,栓皮栎较高的气孔导度使其水分利用效率较低;当林地水分条件变差,栓皮栎能通过降低气孔导度减少水分损失来获得较高的碳同化速率,维持较高的水分利用效率来适应干旱生境,表现出较强的适应能力。      

环境同位素在地表水中的应用

自然界的各种水体（降水、地表水、地下水、土壤水）中都广泛存在着环境同位素,同位素技术在地下水中的应用趋于成熟,但在地表水中的应用不是十分广泛。从基流分割、径流平均传播时间、水环境三个方面重点论述环境同位素在地表水应用,并结合研究现状分析存在的问题和探讨应用前景。     

岩溶山区水分时空异质性及植物适应机理研究进展

西南岩溶地区虽然降水充沛,但因具有二元水文结构,地表水大量渗漏、地下水深埋,加上土层浅薄且分布不连续、土壤储水能力低,岩溶干旱严重,水分亏缺仍然是植被恢复重建的关键限制因子.如何有效地进行植被的恢复重建和实现水土资源的协调利用,是该地区石漠化综合治理面临的主要难题.由于地质背景的特殊性、地形地貌的复杂性和生境的高度异质性,岩溶山区水分运移过程与其他类型区显著不同,亟需综合考虑岩性、地形地貌、土壤与岩石分布、植被等因素的影响.在简要介绍岩溶山区土壤-岩石环境特征的基础上,综述了降雨入渗产流规律、水分时空异质性、植物水分来源及适应机理等几个方面的研究进展,探讨了当前研究中存在的问题,并对未来研究进行了展望.今后应以大气-植被-土壤-岩石系统为研究对象,将水分运移过程与植物的水分利用方式有机结合,综合运用土壤物理学、生态水文学、植物生理学、岩溶地质学等多学科研究手段,探讨表层岩溶带的水文调节功能及其主要影响因素,揭示坡面、小流域尺度植被与水文过程的相互作用机理,为西南岩溶山区水源涵养型植物群落的优化配置提供科学依据.