西安南郊不同深度土壤CO_2浓度变化研究

利用红外CO2监测仪对西安南郊不同深度条件下的土壤CO2浓度进行了多次昼夜观测。观测结果表明:在一昼夜内土壤CO2浓度具有从低到高再到低的变化规律,这种变化特点与昼夜温度变化基本一致;土壤CO2浓度从总体来看具有白天高,夜间低,夏季高,秋季低的特点;浅层土壤CO2浓度昼夜变化幅度明显大于深层土壤CO2浓度变化幅度;在厚层黄土的150cm深度范围内,土壤CO2浓度随着深度的增加而增加,在150~600cm深度范围内CO2浓度基本恒定,显示出与薄层土CO2浓度变化明显不同。     

绿洲农田防护林系统土壤蒸发特征研究

以景电灌区绿洲农田防护林系统为研究对象,通过对农田防护林系统内土壤水分蒸发的测定分析,结果表明:在1H范围内,越靠近林带,土壤蒸发量越大。随着与林带距离的增加,土壤蒸发量有先减小后增大的趋势;农田防护林系统内土壤水分蒸发量在灌溉前后有先增加后减小的趋势,并且对照点土壤水分蒸发量始终高于林网内观测点,林网内土壤蒸发量与对照点相比平均减少了35.17%。说明绿洲农田防护林系统能有效减弱土壤蒸发量;相关分析表明,系统内土壤水分蒸发量受到土壤本身和气象因子的制约,其影响程度大小依次为土壤含水量>太阳辐射>空气相对湿度>风速>气温,其中土壤含水量、太阳辐射、气温、风速与土壤蒸发量成正相关,空气相对湿度与其成负相关关系。     

不同土壤水分条件下夏玉米蒸发蒸腾特征研究

以郑单958为材料,在防雨测坑模拟试验条件下,研究了不同土壤水分条件下夏玉米蒸发蒸腾特性.试验结果表明:夏玉米在不同土壤水分条件下,土壤蒸发与土壤水分含量有关,干旱条件下土壤蒸发日变化低于适宜土壤水分条件,充足水分条件下土壤蒸发量高于适宜水分处理.蒸腾速率日变化则是适宜水分75%最高,单叶瞬时蒸鹰速率比干旱处理和充足水分处理分别高11.8%、4.3%.茎流量日变化蜂值随水分含量的增高而增高,其峰值比蒸腾峰值要延迟约2 h.     

常用潜水蒸发经验公式在新疆地区适用性研究

在新疆等蒸发强烈干旱地区,潜水蒸发不仅关系到土壤水分损失,还直接涉及土壤的盐碱化问题,精确计算潜水蒸发量对排水计算和防治土壤盐碱化均有重要意义。目前常利用经验公式计算潜水蒸发量,包括阿维里扬诺夫公式、清华雷氏公式、叶水庭公式以及幂函数公式。本文利用新疆昌吉站和渭干河站潜水蒸发实测资料对上述四种经验公式进行分析,寻求阿氏公式中潜水停止蒸发深度与清华公式中潜水极限蒸发强度Emax和参数η的简单计算方法,探讨各公式在计算新疆典型区潜水蒸发量的准确性。结果表明,用清华公式拟合实测潜水蒸发与水面蒸发精度较高,Emax和参数η与潜水埋深呈较好的指数关系。在新疆地区清华公式有广泛的通用性,在潜水埋深较浅时,阿氏公式、叶氏公式和幂函数公式拟合精度相对较高,但当潜水埋深较大时拟合较差。幂函数公式拟合值与实测值相差最大。阿氏公式、叶氏公式和幂函数公式对于壤土类拟合精度较粗质土高。     

库尔勒地区不同下垫面潜水蒸发昼夜变化特性研究

为研究新疆地区的潜水蒸发特性,开展了裸地(埋深1.0 m、1.5 m和2.0 m)、覆膜无作物(开孔率0.78%、2.4%和5.0%)以及种植棉花(埋深1.0 m、1.5 m和2.0 m)等三种下垫面条件的潜水蒸发试验,分别研究了昼夜、日间及夜间变化动态。研究表明,有作物比无作物潜水蒸发系数大,且随埋深的增加,两者潜水蒸发系数差异性减弱;三种下垫面条件共9种处理均表现为潜水夜间蒸发补给量大于白天蒸发补给量,且地下水埋深越大,裸地夜间潜水消耗与白天潜水消耗的比值有所降低,棉花地则是呈增加趋势,这与棉花蒸腾强度的昼夜变化不同有关。进一步分析表明,无作物种植时,潜水蒸发的日变化波动幅度较大,潜水蒸发主要消耗时段为2∶00~10∶00和18∶00~22∶00;有作物种植时,潜水蒸发的日变化较为稳定,其无明显主要消耗时段,只是在昼夜交替时(20∶00左右)发生较大幅度变化;白天尤其是午后,因强烈的太阳辐射使得土壤输水能力不能满足大气蒸发需求而导致毛管断裂,潜水蒸发量明显降低,平均降低0.66mm.h-1;夜间土壤的输水能力大于蒸发能力而使毛管恢复连通,从而促使潜水蒸发有所增强,平均增加0.26mm.h-1。     

不同留茬覆盖模式对土壤蒸发和表层土壤含水量的影响

秸秆覆盖模式可显著影响土壤蒸发量和土壤含水量。本研究根据小麦机械收获的特点,设置不同的小麦留茬高度和覆盖量,研究了不同留茬高度和覆盖量组合对冬小麦收获后土壤表层含水量和土壤蒸发量的影响。试验结果显示冬小麦留茬高度0~35 cm对表层土壤含水量和土壤蒸发影响较小,而覆盖会明显改善土壤含水量和降低土壤蒸发量。当留茬高度为0~15 cm、田间剩余秸秆覆盖量为0.348~0.470 kg/m2时,试验期间(31 d)土壤累积蒸发量较无覆盖减少了16%~51%。考虑机收特点,建议小麦留茬高度为5~15 cm,其余残留碎杆覆盖在土壤表面,以减少土壤蒸发和提高水分利用效率。     

干旱区土壤蒸发及水热耦合运移模式研究

干旱地区土壤蒸发模拟及水热耦合运移研究,对干旱地区水资源利用、陆面过程及气候模式研究具有重要意义.通过对土壤蒸发与内部水分传输机理的深入了解,推导出土壤水热传输与土壤蒸发模式.为了比较模式模拟结果,利用本模式对CoLM陆面过程模式进行改进,并采用黑河沙漠站观测资料,对模式改进前后土壤蒸发与土壤温度和湿度模拟结果进行了对比.结果表明:改进后模式能够更好地模拟土壤温度与土壤蒸发,干旱条件下应考虑水汽对土壤水分与温度传输的影响.     

两种防护林蒸发效能和土壤蒸发的对比研究

本文采用小型蒸发皿对小美旱杨防护林和新疆杨防护林的蒸发效能进行了平行观测 ,并采用热平衡法对两种林网内的土壤蒸发进行平行研究 ,主要结论为 :小美旱杨防护林和新疆杨防护林均能有效地减少林网内土壤蒸发 ,但小美旱杨防护林的蒸腾耗水量高于新疆杨 ,使得小美旱杨林带对林网内的增湿降温作用较大 ,小美旱杨林带的蒸发效能高于同龄新疆杨。     

阴山北麓不同用地方式下春季土壤表层水分变化分析

阴山北麓属于农业生产环境脆弱区,影响农业的主要因素是低温和水资源的不足。其中水资源对农业生产的制约性最大,本文通过野外调查取样和室内物理分析,对阴山北麓不同土地利用方式下的土壤水分进行动态监测。其结果表明:土壤表层含水量受海拔高度、地形状况、地表植被盖度、地下水位、土壤质地、土地利用状况、坡面朝向以及人类活动等诸多因素的影响。初春时期,受低温的影响,土壤深层水处于固结状态,土壤表层含水量主要取决于土地利用方式决定下的表土物理性质。随着地温的升高,土壤中的固态水逐渐融化,其往地表输送的同时增加了土壤表层的含水量。随着春季气温的升高,该区风力不断加强,近地面的蒸发随之加大,所有的土地类型其土壤表层的含水量均明显降低。在今后的土地利用中,应扩大林地面积,涵养土壤水源。农地实行免耕有利于保持土壤含水量,所以每年秋收后不应很快将土地翻耕。阴山北麓地区以西北风为主风向,西北风来自内陆干冷地区,风中含水量低,且风速大,迎风坡地区应尽量减少耕地,增大草地及灌木林面积,以减小风对土壤水风的蒸发。     

不同麦秸覆盖量对夏玉米田棵间土壤蒸发和地温的影响

采用微型蒸渗仪(Micro-lysimeter)和曲管地温表观测了不同麦秸覆盖量下夏玉米田的棵间土壤蒸发和土壤温度,试验设置5个处理(秸秆覆盖量分别为0(对照)、1 500、4 500、7 500、10 500 kg/hm2),分析了不同秸秆覆盖量下夏玉米田棵间土壤蒸发和土壤温度的动态变化规律.结果表明,麦秸覆盖夏玉米田有效抑制了棵间土壤蒸发,平抑了地温的变化幅度;夏玉米生育期内,4种覆盖处理(由高覆盖量至低覆盖量)棵间土壤蒸发比对照依次减少了63.51%、60.98%、52.94%、34.07%,0～20 cm的地温平均日变幅比对照分别降低了3.14℃、2.93℃、2.32℃、2.02℃.麦秸覆盖处理的抑蒸稳温效应,促进了夏玉米生长,提高了夏玉米的产量和水分利用效率.     

秸秆覆盖条件下冬小麦棵间蒸发规律研究

在大田条件下,研究分析多覆盖(覆盖量6 000 kg/hm2),少覆盖(覆盖量3 000 kg/hm2)和不覆盖处理对冬小麦棵间蒸发的影响,结果表明:冬小麦逐日棵间蒸发表现为10月中旬、3月下旬和6月上旬较大,多覆盖、少覆盖和对照三个处理逐日变化量和逐日累计量有相同变化趋势;三个处理日均棵间最大蒸发量均出现在灌浆～成熟期、最小值出现在越冬～返青期;覆盖处理对对照抑制率都是在播种～分集期最大,越冬～返青期最小;覆盖处理中,多覆盖抑蒸效果最好.     

沟覆盖材料对垄沟集雨种植土壤水分和玉米根系分布的影响

为寻求半干旱地区垄沟集雨环保沟覆盖材料,探究垄沟集雨种植增产机理,在半干旱黄土高原区通过大田试验,以传统平作为对照,研究不同沟覆盖方式(无覆盖、生物可降解地膜覆盖和秸秆覆盖)对土壤含水量、玉米根干重、根长、根表面积和根体积的影响。结果表明:垄沟集雨种植沟中的土壤含水量、玉米根干重、根长、根表面积和根体积明显大于垄中;与平作相比,无覆盖、生物可降解地膜覆盖和秸秆覆盖耕层沟中作物生育期平均土壤含水量分别增加6.9%、10.6%和9.3%,垄中平均土壤含水量分别降低13.8%、10.9%和5.6%;玉米总根干重(沟中+垄中)分别降低15.9%、6.1%和16.8%,总根长分别增加37.6%、43.7%和34.8%,总根表面积分别增加10.5%、33.6%和15.0%。无覆盖和秸秆覆盖玉米总根体积分别降低34.5%和16.3%,生物可降解地膜覆盖玉米总根体积增加13.2%。与传统平作相比,垄沟集雨种植增加土壤水分、玉米根长和根表面积,降低玉米根干重。在不同沟覆盖方式中,生物可降解地膜覆盖具有较高土壤含水量、根长、根表面积和根体积。     

蒸发条件下地下水对土壤水盐分布的影响

土壤水分是盐分运移的载体,蒸发条件下地下水会对土壤盐碱化产生一定影响。本文在白炽灯（275 W）模拟稳定蒸发和土柱模拟50 cm地下水位的条件下,设置4组重复,试验中水温盐传感器每隔1 h采集一组数据,测定土柱中5～50 cm的土壤水、盐含量,观察表层析出盐分。结果表明：蒸发条件下盐分聚集过程中,距地表30 cm处土壤水、盐含量在蒸发进行3 d左右出现峰值;距地表30 cm处含水率的定值略低于距地表50 cm处含水率定值,而含盐量定值与距地表50 cm处含水率定值相近。距地表10 cm处土层水盐含量在蒸发进行第7天左右时间出现峰值,然后水分逐渐降低并趋近一个定值;说明距地表30 cm以下土体作为一个通道起到盐分的传递作用,土柱蒸发结束后,形成“浅集表聚”的分布特征。K⁺、Na⁺和Mg²⁺的含量从纵剖面分析都呈现自下而上50～25 cm逐渐减小、25～0 cm逐渐升高的趋势,并且三种离子都在25 cm埋深即土柱的1/2处产生一个最小值;除去表层由于反盐堆积的离子外,CO₃^2-、SO₄^2-在蒸发过程中无太大波动。蒸发结束后,4种阴离子除HCO₃^-含量大于初始值外,其它3种离子均小于初始值。     

Comparing phreatic evaporation at zero water table depth with water surface evaporation

Salt-affected soils are mostly found in irrigated areas within arid and semi-arid regions where the groundwater table is shallow. Soils of this type have become an increasingly severe problem because they threaten both the environment and the sustainable development of irrigated agriculture. A tool to estimate phreatic evaporation is therefore urgently required to minimize the salinization potential of salt-affected areas. In this context, phreatic evaporation at zero water table depth (E₀) is a key parameter for establishing a model for calculating phreatic evaporation. The aim of this study was to explore the law of phreatic evaporation and to develop structurally rational empirical models for calculating phreatic evaporation, based on E₀ data of six types of soil (i.e., gravel, fine sand, sandy loam, light loam, medium loam, and heavy loam) observed using the non-weighing lysimeter and water surface evaporation (E₆₀₁) data observed using a E601 evaporator of same evaporation area with a lysimeter-tube at the groundwater balance station of the Weigan River Management Office in Xinjiang Uygur Autonomous Region, China, during the non-freezing period (April to October) between 1990 and 1994. The relationship between E₀ and E₆₀₁ was analyzed, the relationship between the ratio of E₀ to E₆₀₁ and the mechanical compositions of different soils was presented, and the factors influencing E₀ were discussed. The results of this study reveal that E₀ is not equal to E₆₀₁. In fact, only values of the former for fine sand are close to those of the latter. Data also show that E₀ values are related to soil texture as well as to potential atmospheric evaporation, the ratio of E₀ to E₆₀₁ and the silt-clay particle content (grain diameter less than 0.02 mm) is negatively exponentially correlated, and that soil thermal capacity plays a key role in phreatic evaporation at E₀. The results of this analysis therefore imply that the treatment of zero phreatic depth is an essential requirement when constructing groundwater balance stations to study the law of phreatic evaporation.     

覆膜开孔条件下盐渍土壤的潜水蒸发及水盐运移特性

为研究地下水浅埋区不同覆膜开孔率盐碱土的潜水蒸发和水盐运动情况,在室内进行了土柱蒸发模拟试验(地下水埋深50 cm)。结果表明,与不覆膜相比,覆膜可显著降低潜水蒸发强度、减少潜水累积蒸发量,同时也有效减少了盐分在土表的积累量。蒸发结束时,开孔率分别为3.24%、9.97%和20.27%的潜水累积蒸发量与裸土相比分别减少了79.87%、74.19%和77.93%,土层深度5 cm范围内土壤电导率分别降低了36.93%、34.41%和35.16%,即覆膜开孔率 的差异对盐分累积的影响小于对潜水蒸发的影响。三种处理中,9.97%开孔率的土表积盐量和潜水蒸发量均相对较大。随着蒸发历时的增加,不同处理土壤含水量剖面的变化相对较小,但潜水蒸发强度却有所降低,这与蒸发过程中盐壳形成后反过来又抑制了潜水蒸发有关。其次,覆膜阻滞不同盐离子表聚的效果不同,其中Cl^-表聚作用受开孔率影响较大,而Na⁺和SO₄^2-表聚作用受开孔率影响不大。     

生物结皮发育对地表蒸发过程影响机理研究

生物结皮的形成与发育显著改变了土壤地表特征及下伏土壤性质,对地表蒸发过程产生深远影响.但目前已有研究对生物结皮存地表蒸发过程中的作用仍存在很大争议.文中通过覆盖结皮和模拟降水的方法对土壤蒸发过程进行研究,以期初步揭示生物结皮发育影响地表蒸发过程的机理.结果表明:生物结皮主要通过结皮层对降水的截留和阻碍扩散作用及对下伏土...     

秸秆覆盖条件下滨海盐渍土蒸发对近地层微气候变化影响的模拟研究

为明确秸秆覆盖后微气候对盐渍土水盐运动的调控机理,通过室内土柱试验,模拟研究了盐渍土蒸发过程(0～17 717 min)中不同秸秆覆盖量(0、0.3、0.6、0.9 kg·m~(-2)和1.2 kg·m~(-2),分别以CK、A、B、C和D表示)对近地层微气象因素(地表土壤温度、空气温度、相对湿度)、湍流热通量、蒸发强度及水盐运动的影响。结果表明,秸秆覆盖可有效提高近地层土壤温度和近地层空气温度,A、B、C和D处理的地表土壤温度比CK分别增加了21.9%、27.4%、27.2%和33.5%,地表上方15 cm处空气温度比CK分别增加了1.02%、0.59%、0.95%和1.54%;无外热源补给条件下,A、B、C和D处理的湍流交换系数比CK分别低了73.3%、62.8%、29.9%和51.7%,湍流热通量分别增加了80.2%、70.6%、52.8%和69.6%,潜热通量分别低了84.9%、79.4%、57.6%和69.8%,差异显著;秸秆覆盖对土壤蒸发强度的抑制作用主要在蒸发前期(0～10 000 min),且A、B、C和D处理的蒸发强度比CK处理分别降低了12.4%、52.5%、26.7%和60.3%(p0.05),随着秸秆覆盖量的增加表层0～1 cm土层土壤电导率呈降低趋势,表明秸秆覆盖在一定程度上可以抑制土壤盐分向地表积聚。     

不同材质水窖储水水质及其变化规律实验研究

为研究不同水窖窖体材质对储水水质净化效果及其雨水水质自净规律的影响,合理选择水窖窖体材料,实验研究了在红粘土、水泥、混合材质模拟水窖中,贮存雨水水质指标pH、DO、CODMn、细菌总数随时间变化的规律。结果表明:红粘土水窖的水体自净作用较强,耗氧速率常数K红粘土﹥K混合材料﹥K水泥;随窖水自净作用的进行,CODMn和细菌总数先增大后缓慢降低,最后趋于某一常数,DO变化近似氧垂曲线;CODMn降解速率与其浓度呈一级反应关系;红粘土、水泥和混合材质水窖自雨水贮存120天后,在监测指标中,细菌总数分别下降了98%、65%、67%,CODMn分别下降了58%、34%、46%。红粘土水窖对有机物自然降解和微生物数量控制方面均优于其它水窖,推荐因地制宜,就地取材,采用红粘土作为窖体材料。