季节性冻融期灌水对土壤温度与冻融特性的影响

通过季节性冻融期裸地、地膜覆膜地和秸秆覆盖地的田间系列灌水试验,研究了冻融期不同阶段灌水对土壤温度及冻融特性的影响.试验表明:不论何种地表条件,入冬后冻结期较早的灌水地块耕作层土壤温度在整个冻融期处于较低值.消融期,灌水对裸地和地膜覆盖地耕作层土壤温度的影响较小,灌水加速了地表冻层的融化;秸秆覆盖地灌水后土壤温度较低且变幅较小,秸秆覆盖不利于土壤的消融解冻.5 cm土壤累积负温快速增加阶段灌水对于降低土壤最大冻结深度影响非常明显.     

季节性冻融期耕作层土壤温度及土壤冻融特性的试验研究

对季节性冻融期3种地表条件下耕作层土壤温度的变化规律和土壤冻融特性进行了分析研究。结果表明,季节性冻融期不同地表条件下耕作层土壤温度的变化幅度随着土壤深度的增加而减小;地膜覆盖下土壤温度较裸地高1.6~2.6℃,玉米秸秆覆盖下较裸地高1.0~2.8℃;裸地地温与气温的变化趋势一致,二者关系可用二次多项式回归方程表示。土壤自然冻结条件下地表负积温较大,最大冻结速率达2.8 cm/d;地膜覆盖地块土壤初始冻结滞后裸地约30天,土壤冻结快消融过程短,最大冻结速率4.0 cm/d,土壤完全解冻提前裸地14天;玉米秸秆覆盖地块整个冻融过程缓慢且滞后裸地和覆膜地,土壤完全解冻滞后裸地7天。研究成果对冬春作物播种及预防冻害具有现实意义。     

秸秆覆盖对季节性冻融期土壤水分特征的影响

以北方高寒区典型城市哈尔滨市为研究区域,通过冬季大田试验(试验周期2013-11-01—2014-04-30),设置自然无覆盖、覆盖秸秆厚度5、10、15 cm 4个处理,分别测定不同处理下20、40、60、100、140、180 cm深度土壤液态含水率以及气象数据,分析季节性冻融期秸秆覆盖对土壤水分变化特征的影响。研究结果表明:秸秆覆盖使0~60cm土层内液态含水率增加或减小的时间拐点发生延迟,随着秸秆覆盖厚度的增加其延迟效果越明显,但土壤冻结期的延迟效果比冻土融化期明显;秸秆覆盖阻碍了冻土融化初期融雪水入渗,使自然无覆盖处理液态含水率在20、40、60 cm土壤深度出现短暂的峰值,而在冻土融化末期秸秆覆盖抑制了土壤水蒸发,使各秸秆覆盖处理液态含水率在20、40、60 cm土壤深度又高于自然无覆盖。秸秆覆盖可有效平抑冻融期0~60 cm土层土壤液态含水率的变化幅度,且随着土壤深度的增加其平抑效果具有减弱趋势;积雪融水和秸秆覆盖的双重作用能够有效增加土壤墒情,但其增墒能力随着土壤深度的增加而降低,不同秸秆覆盖处理对0~60 cm土层的平均增墒能力由大到小排序依次为:15、10、5 cm。     

季节性冻融期不同地表覆盖对土壤温度时空变化的影响

为了揭示季节性冻融期地表覆盖对土壤温度时空变化的影响,分别设置了裸地(LD)、秸秆覆盖(JG)和地膜覆盖(DM)3种处理,运用数理统计学法和灰色关联度法对冻融过程不同深度的土壤温度随时间的变化进行了统计分析。结果表明:地膜覆盖对土层具有显著的增温效应;秸秆覆盖对土壤温度的影响在不同的冻融阶段有所差异:冻结阶段,秸秆覆盖减少了土壤热量的散失,对土层具有增温作用;融化阶段,秸秆覆盖减弱了地气间的热交换,抑制了土层温度的增加。地膜和秸秆覆盖可以平抑土壤剖面地温的变幅。在整个冻融期,两种覆盖处理均对地温产生影响,0~20 cm对地温的影响较大,20~90 cm地温随土壤深度的加深,土壤温度的波动幅度逐渐减小。研究成果对于季节性冻土区地表覆盖措施的选取提供依据。     

冻融期不同时间灌水对土壤水热影响的试验研究

为了揭示冻融期不同时间灌水对土壤水分运移和温度分布的影响,设置了未灌水裸地L0和冻融期7个不同时间灌水地块(即L1、L2、L3、L4、L5、L6和L7,灌水1次,灌水量225 m3/hm2),跟踪监测冻融期不同地块土壤剖面温度和土壤含水率.结果表明:灌水对0～20 cm的土壤含水率和温度影响显著,不稳定冻结阶段初灌水对...     

季节性冻融期SWAP和SHAW模型土壤水热运移模拟效果评价

基于不同模型研究季节性冻融期土壤水热运移规律,对干旱半干旱地区水资源高效利用的定量化评价具有重要意义。分别运用SWAP和SHAW模型对季节性冻融期土壤水分、温度和蒸发量进行了模拟,并对模拟效果加以评价。模拟结果表明：对于整个冻融期而言,利用SHAW模型模拟的土壤含水量的NRMSE基本保持在30%以内,RMSE均在0.09 cm³/cm³以下,利用SWAP模型模拟的土壤含水量的NRMSE基本保持在35%以内,RMSE均在0.13 cm³/cm³以下;利用SHAW模型模拟20 cm以下土层温度的NRMSE均保持在30%以内,RMSE均在0.94℃以下,利用SWAP模型模拟的土壤温度基本可以反映实测值的变化趋势;在模拟土壤累积蒸发量方面,相比SWAP模型,SHAW模型的模拟值更接近实测值。总体而言,在干旱半干旱地区对于季节性冻融期,SHAW模型对土壤水热运移的模拟效果均较为理想,SWAP模型对土壤水分运移模拟较好,但对土壤温度模拟相对较差。对于土壤累积蒸发量的模拟效果,两个模型均不十分理想,有待进一步改进...     

季节性冻融期不同潜水位埋深下土壤蒸发规律模拟研究

为了揭示季节性冻融期不同潜水位埋深和土壤质地对土壤蒸发的影响,通过连续2个冻融期的蒸渗计土壤剖面含水率和土壤温度的监测,利用水热耦合运移模型模拟研究了4种不同潜水位埋深(0.5、1.0、1.5、2.0 m)下砂壤土和壤砂土的土壤蒸发规律。结果表明:不稳定冻结阶段和消融解冻阶段地表土壤均出现昼融夜冻的特征,土壤液态水分较多,砂壤土和壤砂土蒸发量分别占整个冻融期的91.7%和81.8%以上。稳定冻结阶段的土壤蒸发量随着潜水位埋深的增加而增大,但小于0.31 mm。潜水位埋深为0.5 m时冻融期土壤蒸发量最大,砂壤土和壤砂土分别为47.28 mm和25.60 mm,随着潜水位埋深的增加,冻融期土壤蒸发量呈指数型减少,土壤颗粒直径相对较大的壤砂土土壤蒸发量随潜水位埋深的增加而衰减的幅度较为明显。该研究可为地下水浅埋区土壤盐渍化的防治和地下水资源量的科学评价提供依据。     

秋耕对季节性冻融土壤水热盐运移规律的影响

为了探明秋耕处理模式对北疆季节性冻融土壤水热盐运移规律的影响,对比分析了翻耕(FG)、免耕(MG)、垄沟(LG)、翻耕秸秆覆盖(FJ)、翻耕活性炭覆盖(FH)5种秋耕处理下土壤温度、含水率和电导率时空变化规律的差异.结果表明:不同秋耕处理改变了土壤的冻结、融化过程,维持冻融期土壤温度序列稳定的能力FJ>FH>LG>MG...     

季节性冻融区地下水位预测方法研究

为预测河套灌区冻融区全年地下水位变化过程,采用统计学方法,研究了冻融期地下水位与地表气温间的关系,建立了二者间的线性模型,结合非冻融期水量均衡模型,建立了改进型水量均衡模型,通过优化求解方法确定模型参数。结果表明,模型计算埋深与实测埋深拟合效果较好,提出的改进型水量均衡模型可较好地预测冻融区全年地下水位变化过程,解决了冻融期间地下水模拟难题,方法简单精确,具有很好的实用性。     

膜上灌对玉米苗期土壤温度的影响

针对河西内陆灌区膜上灌玉米,进行了不同覆膜宽度条件下苗期不同时刻的各土层土壤温度测定,结果表明:在0~25 cm土层内,1.25 m宽膜膜上灌处理的地温比0.75 m窄膜膜上灌处理要高,但二者的日变化趋势一致,均呈现以中午14:00时刻土壤温度为峰值的单峰曲线。在5、10、15、20和25 cm深度处的土壤温度,沿1.25 m宽膜0、.75 m窄膜膜上灌处理至常规灌溉处理的顺序依次递减。同时膜上灌处理的各土层之间地温呈现平缓的变化趋势,并且始终保持较高地温,利于苗期玉米根系生长,为增产增收奠定基础。     

南疆膜下滴灌棉田土壤温度时空变化规律研究

为了研究南疆免冬春灌“干播湿出”膜下滴灌棉花生育期土壤温度时空变化特征,测定了棉花宽行、窄行和膜间不同深度(地表下5、10、15、20、30、40、60 cm)土壤温度的变化情况。试验结果表明:浅层土壤温度受气温影响变化剧烈程度高于深层,太阳辐射变化对40 cm以下土壤温度日变化影响微弱,地膜覆盖可明显提高棉花播种-出苗阶段浅层土壤温度,具有增温效应,增温效应为宽行窄行膜间;蕾期和花铃期具有平抑土壤温度变化的作用;而在吐絮期后地膜覆盖出现保温效应。各层土壤日均地温均与气温呈线性关系。     

内蒙古河套灌区不同灌溉模式对土壤温度及盐分的影响

针对内蒙古河套灌区井渠结合膜下滴灌这一灌排发展趋势,分别选取了黄灌(H)、井灌(J)、滴灌(D)3种灌溉模式,研究了土壤温度时空变化规律和生育期盐分平衡状况。结果表明:玉米生育期内不同灌溉模式膜内膜外土壤温度月季下降明显,且膜内外土壤温度差异随着时间的推移越来越小;玉米需水旺季(6、7月)膜内5cm土壤日温度受灌水影响程度依次是滴灌井灌黄灌,平均温度黄灌较井灌高0.47℃,较滴灌高1.18℃;自6月下旬开始膜内5cm 10日平均土壤温度黄灌始终高于井灌0.35~1.53℃,滴灌基本小于井灌;30日平均温度黄灌较井灌温度始终高0.34~1.02℃,较滴灌高1.12~1.98℃。生育期黄灌、井灌、滴灌0~100、0~60cm土壤均积盐,膜外积盐率0~60cm远大于0~100cm。若地面灌溉一年一洗盐,滴灌0~100cm盐分累积至井灌土壤盐分水平需2年一次秋浇洗盐。     

不同灌溉方法对盐渍土壤中水、盐、热分布的影响

通过温室盐渍土壤中的种植试验,对常规灌溉、固定灌溉、交替灌溉3种灌水方式下水分、盐分、温度的变化情况进行了研究。结果表明,交替灌溉水分利用效率优于常规灌溉和固定灌溉;相同时间内交替灌溉的干燥沟升温幅度大于湿润沟,随着土壤深度的增加温度呈逐渐减小的趋势;常规灌溉土壤返盐最多,固定灌溉返盐最少。土壤水溶性盐、Cl-、Na+在土壤表层积聚现象明显。     

不同灌水量对南疆棉花墒情及长势的影响研究

通过棉花膜下滴灌大田试验,研究了不同灌水量情况下作物长势与产量影响及土壤墒情变化与分布规律的影响。试验共设了3 300、3 000、2 700、2 400m3/hm2等不同灌溉定额的处理,在各处理试验小区内装土壤墒情传感,并其传感器探头埋在地下10、20、40cm处实时监测不同层面土壤含水量和温度变化,以及同时在相应处取土样采用烘干法测土壤含水率和田间持水量。结果表明:3 300、3 000m3/hm2灌溉定额下,作物长势、土壤含水率和温度变化规律比较好,并与产量的相关性显著最佳状态,灌溉定额对土壤水分与温度灌水前后和灌水周期内变化的影响有明显显著。