覆膜开孔条件下植物混掺对土壤蒸发的影响

为探讨覆膜开孔条件下植物混掺对土壤蒸发规律的影响,测定了不同植物混掺物(玉米叶和玉米芯)、土壤容重(1.35 g·cm~(~(-3))和1.40 g·cm~(~(-3)))、膜孔直径(2、4 cm和6 cm)在植物混掺比例为1%时的土壤水分扩散率、土壤水分特征曲线和土壤累计蒸发量。结果表明:相同土壤容重条件下的土壤水分扩散率呈现1%玉米芯纯土1%玉米叶;纯土及同种植物混掺物相同混掺比例处理中,土壤水分扩散率均表现为土壤容重1.35 g·cm~(~(-3))处理高于1.40 g·cm~(~(-3))处理;低吸力阶段,各处理土壤含水率下降较快,土壤水分特征曲线较陡,随土壤水吸力逐渐增大,曲线呈现变缓趋势;在相同土壤水吸力下,各添加植物混掺物处理的土壤含水率均高于纯土处理;不同土壤容重的土壤累计蒸发量呈现1%玉米芯1%玉米叶纯土;各处理土壤累计蒸发量随膜孔直径变化呈现出6 cm4 cm2 cm的规律;相同膜孔直径条件下,各处理土壤累计蒸发量均表现为土壤容重为1.40 g·cm~(~(-3))的处理高于1.35 g·cm~(~(-3))处理。     

河套灌区区域土壤水分特征曲线模型的确定与评价

为了研究河套灌区土壤特性参数的空间分布特征,本研究对河套灌区解放闸灌域9种土壤质地、110个土样进行室内土壤水分特征曲线测定,根据实验结果确定土壤水分特征曲线经验模型中的参数。同时分析了各模型参数与土壤物理特性之间的关系,为河套灌区区域土壤特征参数的进一步简化推求及水盐运动模拟提供参考依据。     

天津城市绿地土壤水分特征曲线模型及参数确定

为定量评估天津城市绿地土壤水分特征曲线模型的适应性,运用张力计法获得绿地土壤水分特征曲线,选取Brooks-Corey模型、Gardner模型、Campbell模型、Van Genuchten模型、Gardner-Russo模型拟合土壤水分特征曲线,利用改进的粒子群算法确定模型参数,使用剩余平方和对模型进行评价。结果表明:Van Genuchten模型较常用的Gardner模型更好地描述天津城市绿地土壤水分特征曲线,Gardner-Russo模型模拟效果最差。通过仿真实验证明改进的粒子群算法计算土壤水分特征曲线模型参数的精度优于非单纯形法、阻尼最小二乘法、混合遗传算法以及随机粒子群算法。     

基于HYDRUS模型低温水入渗下土壤水热运移模拟

为了深入研究高坝大库低温水下泄对河(渠)两岸土壤水分、温度动态变化的影响机理,构建了低温水入渗土壤水热运移的数学模型,利用HYDRUS-2D软件进行了求解,并对土壤水热运移数学模型进行参数率定与模型验证的基础上,模拟分析了不同水头低温水入渗条件下土壤水分、温度动态变化规律。经过试验验证,总体的模拟与实测温度和水分的均方根误差RMSE分别为1.074和0.01,模拟结果和实测数据均吻合较好。模拟结果表明,水头变化对土壤温度场和水分场的分布均会产生较大的影响;当模拟达到相对稳态后,土壤平均温度从上到下逐渐降低,土壤中的温度场分布较为均匀;当入渗水温相同时,随着水头增加,土壤内部平均温度降低,土壤深层低温区域逐渐扩大,温度梯度增加;土壤的深层含水率较高,达到饱和状态,含水率分布从上到下逐步增加;随着水头增加,土壤深层饱和区域逐渐扩大,并逐渐向土壤表层区域扩展。该研究揭示了不同水头下低温水入渗对土壤内部温度场、水分场影响分布的一般规律,对进一步改善水库下游河岸带生态环境,丰富土壤水动力学基本理论有着重要的理论意义和实际价值。     

基于HYDRUS模型的灌溉和降雨条件下黑方台斜坡土壤水分变化研究

由于受农业灌溉的影响,近年来,甘肃省永靖县黑方台党川村北部的罗家坡段频繁发生黄土滑坡.本研究以此区域为研究对象,利用现场监测方法得到了土壤水分、降雨数据,结合室内实验,借助HYDRUS模型,分析了灌溉和降雨条件对土层含水率的影响,结果表明:研究区土壤水分在1m内土壤受降雨影响大,3m内土壤受灌溉影响较大.灌溉期浅层(3...     

土壤水分特征曲线模型参数识别的多邻域粒子群算法

Van Genuchten模型（简称VG模型）是目前运用最为广泛的土壤水分特征曲线模型,提出适宜的优化算法进行模型参数识别也是一个非常重要的研究方向。针对标准的粒子群算法易陷入局部最优的缺点,给出了一种多邻域粒子群算法,可以有效地克服粒子群算法易陷入局部最优的缺点,并利用该算法对VG模型参数进行识别,最后用所求解的参数对不同类型土壤持水性能进行了试验。数值实验结果表明,多邻域粒子群算法能够有效地应用于VG模型的参数识别,与其它算法相比在性能和精度上都有所提高,而且对参数的取值范围也可以较大地放宽。因此,多邻域粒子群算法可以作为VG模型参数识别的一种新方法。     

Van Genuchten模型在土壤水分特征曲线拟合分析中的应用

利用Matlab软件的非线性拟合和非线性回归函数,对传统耕作和免耕耕作两种方式下土壤水分特征曲线进行分析,建立相应的Van Genuchten模型,并对模型进行检验和应用.结果表明,非线性回归较非线性拟合适应性高;Van Genuchten模型适应性好,可以应用于不同耕作条件下的土壤水分分析.     

毛乌素沙地复配土壤水分特征曲线模型筛选研究

针对国家增加可利用土地、降低水土流失的需求,利用复配土壤对风沙土进行改良,是实现毛乌素沙地治理、区域生态修复的重要手段。测定不同复配比例土壤的水力学性质,并进一步筛选出合适复配土壤使用的水分特征曲线模型,运用高速离心机法测定对复配土壤水分特征曲线,环刀法测定复配土饱和导水率,并对比不同水分特征曲线模型对于不同比例复配土壤的模拟效果。研究表明:相同土壤水吸力下,添加砒砂岩处理的土壤含水率均高于纯风沙土处理;复配比例中砒砂岩含量越高,土壤保水性越高;当砒砂岩与风沙土复配比例高于5:1后,土壤水分特征曲线与纯砒砂岩差异不大;低吸力阶段,砒砂岩的添加减少了土壤中大孔隙的比例,而在中高吸力阶段,砒砂岩的添加增大了土壤中小孔隙的比例,进而提高土体的持水能力。模型适宜性分析结果表明,能够适配各处理的非饱和导水率模式最优模型为van Genuchten模型;砒砂岩与沙复配比例高于1:5后,Gardner模型的相关系数从0.9473上升至0.9929,残差平方和0.041降低至0.010,模拟效果逐渐超越van Genuchten模型,间接推求公式Arya-Paris模型物理概念明确,但影响因素过多,相较经验公式拟合效果不佳。     

基于HYDRUS模型的暗管排水水盐运移模拟

为了探索暗管排水条件下膜下滴灌农田的水盐运移规律,本文设计了埋深1 m,间距4 m的暗管排水模型试验,研究分析灌水淋洗过程中土壤水分和盐分的动态变化规律,并利用HYDRUS模型对暗管排水条件下的水盐运移规律进行数值模拟分析与验证。结果表明：经过3次灌水淋洗后,表层0~20 cm土层内盐分含量下降至2 g·kg^-1,达到了非盐化土水平,20~60 cm土体内上层土壤脱盐效果高于下层,总盐分含量下降至8 g·kg^-1以下;经过实测值与模拟值的验证,土壤盐分和水分的均方根误差RMSE最大分别为0.632和1.324,决定系数R²最小分别为0.992和0.906,说明模拟结果与实测结果吻合度较好,HYDRUS模型能够较好地模拟暗管排水过程中水盐运移规律。通过模型模拟6次灌水（共90 d）后暗管排水条件下不同土层深度的水盐动态变化特征,模拟结果表明,0~40 cm土层内盐分含量下降至2 g·kg^-1,40~80 cm土层内盐分含量下降至4 g·kg^-1左右,基本达到轻度盐化水平;距离暗管不同间距处的土壤剖面盐分含量呈波动变化,距离暗管越远,土壤剖面含盐量越大,盐分含量在0~8 g·kg^-1范围内变化。     

泥炭配合基质水分特征曲线的特性研究

泥炭和粘土不同比例配合土按同一容重装填到环刀中,采用高速离心机法和大气平衡法测定配合土的不同吸力下土壤的含水量,并利用Van Ge nnuchten数学模型对水分特征曲线进行拟合,进而来分析泥炭与粘土配合土的持水能力.研究结果表明:①泥炭和粘土(＜1 mm)比例为3∶1时的持水能力较强,优于其它配比 .②泥炭和粘土(3～5 mm)比例为3∶1和4∶1时的持水性较好.     

基于HYDRUS模型的盐碱地土壤水盐运移模拟

为了解陕西卤泊滩盐碱地的水盐运移情况,基于当地2009—2013年田间水盐监测资料,应用饱和-非饱和土壤水分及溶质运移理论,利用HYDRUS-1D数值模型对当地土壤水分、盐分运移规律进行数值模拟,分析了盐碱地的水盐变化状况,确定合理的田间灌水定额。结果表明:在玉米整个生育期内,不同灌溉处理的土壤含水量变化趋势基本一致,从节水控盐的综合标准衡量,农田灌水定额为500 m3·hm-2时有利于控制土壤盐分的累积。采用HYDRUS-1D模型对盐碱地农田土壤水盐运移的模拟结果与田间试验实测结果基本吻合,该研究结果可为类似盐碱化地区农田水盐管理提供科学依据。     

保水剂对土壤持水特性的作用机理研究

分别将B1(北京华瑞祥科技有限公司高吸水树脂保水剂)、B2(广东东莞市安信保水有限公司农林保水剂)、B3(唐山博亚科技工业开发有限责任公司的高能抗旱保水剂)3种保水剂以不同用量(0.05%、0.10%和0.50%)施入无团聚体孔隙的风沙土中,测定各处理土壤在不同吸力时的含水量,并用V-G模型拟合各土壤水分特性曲线,获得各处理土壤的水分特性曲线参数和主要水分常数等结果,以期揭示使用保水剂在改善土壤持水性方面的作用特征和机理。结果表明:1使用保水剂后,除土壤无效水部分无显著变化外,各处理土壤饱和含水量、田间持水量、重力水和有效水部分均显著增加,保水剂用量为0.50%时处理土壤的田间持水量比对照高3~4.7倍,使用保水剂显著改善了土壤中、低水吸力段的持水容量,即土壤的"孔隙"持水部分。2各处理土壤的水分特征曲线右移,各吸力段的持水容量明显增加,n值均小于对照,表明使用保水剂显著增大了在失水过程中土壤的持水能力。3使用保水剂后,各处理土壤增加的吸水量主要来源于重力水和有效水,保水剂用量为0.05%时,各处理土壤重力水所占比重高于60%,随着保水剂用量增加,重力水所占比重下降,有效水分所占比重提高,表明保水剂对土壤持水特性的作用机理主要体现为增加了土壤的"毛管孔隙"持水比例,即在低使用量时显著改善土壤重力水部分,随着保水剂使用量的增加则显著增加土壤有效水部分。4综合比较保水剂类型和对土壤持水能力的改善作用,B3型保水剂在使用量为0.5%时的改善效果最好。由此得出,化学保水剂尽管是一种具有很强分子吸水能力的基质,却在土壤中能够极大地改变土壤"孔隙"持水性,增加土壤有效水贮量,应当受到应有的重视和广泛使用。     

基于HYDRUS-2D的滨海地区膜下滴灌土壤水盐运移模拟研究

以春玉米“郑单958”为供试作物,采用膜下滴灌灌水方式,设定2种不同灌水定额,分别是单次灌水定额20 mm和10 mm,测定试验区土壤水分、盐分含量,利用HYDRUS-2D模型对土壤水盐运移进行模拟,将模拟值与实测值进行对比分析,探究滨海地区盐碱化土壤水盐运移规律。结果表明：滴灌过程中,水平方向土壤盐分由膜下向膜边运移,膜下土壤淋洗效果好于膜边;竖直方向0~20 cm土壤水分、盐分变化幅度最大,土壤含盐量降低16.1%,淋洗效果明显;下层土壤盐分淋洗效果一般,土壤含盐量降低值仅为9.6%。土壤水分重分布过程中,0~20 cm土层土壤含水率和含盐量变化幅度比20~60 cm土层大。0~20 cm、20~40 cm和40~60 cm土层高灌水定额（20 mm）处理对土壤盐分的抑制作用分别比低灌水定额（10 mm）处理高26%、11%、19%,并且高灌水定额滴灌将土壤盐分淋洗到60 cm土层以下,而低灌水定额滴灌未能将土壤盐分淋洗到60cm土层以下。HYDRUS-2D模拟得到的土壤含水率与含盐量和实测值基本吻合,模型可靠。     

基于介电频谱特征参数的红壤干旱指标评价研究

为获取红壤含水量对电磁波介电频谱的响应特征，探讨介电频谱特征参数作为红壤干旱评价指标的可行性，以红壤为研究对象，开展不同体积含水量红壤的频域介电谱（FDS）试验，提取介电谱特征曲线积分值，分析介电频谱特征参数与体积含水量的相关性，结合国家《农业干旱等级》标准提出基于介电频谱特征参数的红壤干旱评价指标。结果表明：红壤介电常数实部和虚部均随着介电频谱频率的增大而逐渐减小，两者与体积含水量均呈正相关关系；介电损耗因数随频率变化具有波动性，且体积含水量越小波动性越强，总体呈现出先减小后增大的趋势；通过最小二乘法拟合得到介电频谱特征参数与体积含水量的量化关系，采用细菌觅食算法确定最优的模型系数，拟合精度均大于0.95；基于介电谱特征参数建立红壤干旱指标评价模型，预测值与标准值之间的误差均为±1%左右。该模型能有效地评价红壤干旱程度，可为红壤区域性农业干旱调查、评估及预警提供参考指标。     

四川盆地丘陵区秸秆还田少免耕对土壤水分特征的影响

四川盆地丘陵区季节性干旱严重,为了阐明秸秆还田少免耕对土壤持水保水性能的影响和抗旱节水效果,采用压力膜法,测定了4年定位试验田的土壤水分及其能态变化特征.结果表明:秸秆还田少免耕土壤水吸力与土壤含水量之间具有明显的幂函数关系,可用幂函数方程θ=a S~b进行拟合;秸秆还田免耕增加了10～20 cm土层通气空隙的当量孔径,降低了无效空隙的当量孔径,改善了心土层土壤结构;秸秆还田提高稻田耕层土壤持水性能,增加土壤水分库容量;秸秆还田后通过增加土壤有机质提高了土壤毛管空隙含量,提高土壤有效水含量;秸秆还田提高土壤耐旱性能和供水能力,不同耕作方式的耐旱性秸秆还田免耕优于秸秆还田间耕.