农田爆破成腔技术的水分积蓄效能研究

农田爆破成腔技术是黄土区提高天然降水农业利用率的新方法。以2000年试区农田各深度土壤水分数据和试区的日降水量为主要研究数据,通过对次降水条件下不同处理措施地块不同深度上的土壤水分的变化特征分析,推求出不同处理地块中土壤水分可稳定保存的深度范围,以此确定本区气候条件下,最佳的爆破技术措施。     

垄植沟灌夏玉米棵间蒸发试验研究

为了探明沟灌夏玉米农田棵间蒸发规律,采用自制不同直径的棵间蒸发皿在夏玉米全生育期内分别于每天早上8点加以观测,对不同水分下限条件下沟灌夏玉米大田总蒸发量及垄面、沟面蒸发量进行了试验研究.结果表明沟灌夏玉米棵间蒸发量随着土壤水分下限降低呈减少的趋势,在全生育期内棵间蒸发在拔节前占很大比例,苗期和拔节期农田棵间蒸发量各占蒸腾量的90%和40%左右;拟合不同水分处理沟面和垄面蒸发的线性方程,相关系数在0.8以上;最后对比苗期和抽雄后期垄沟蒸发过程,两者都随着时间推移呈减小的趋势.垄面蒸发和沟面蒸发的比例约为20∶13,这为以后沟灌夏玉米农田土壤水分循环模拟提供了数据参考,在沟灌夏玉米农田蒸发中,应在拔节期前控制棵间蒸发量达到节水的目的.     

农田土壤剖面水分探头布设及数据处理技术研究

通过分析定点埋设的SWR-2型土壤水分传感器采集的土壤水分数据,分析了农田土壤水分信息的时空变化规律及不同深度土层含水率间的相关关系。结果表明,冬小麦和夏玉米生长条件下农田土壤剖面适宜埋设的探头数目为1～4个,并提出了相应的水分探头布设方案及数据处理技术。     

不同覆盖模式对土壤水分蒸发的影响

为了揭示不同覆盖模式抑制土壤水分蒸发的效果,通过模拟试验,对不同覆盖模式抑制土壤水分蒸发的效果进行了分析.试验设置无覆盖(CK)、覆砂(S)、覆砂+覆膜(SM)、覆秸秆+覆膜(JM)和覆秸秆+覆砂(JS)5种模式.结果表明:土壤表层不同覆盖处理的土壤日蒸发量不同,在蒸发初期,土壤水分蒸发量从大到小依次为CK,JS,JM,S,SM,之后基本保持CK,JS,S,SM,JM的变化趋势.当有降雨发生时,土壤水分蒸发量从大到小由CK,JM,SM,JS,S变为CK,JS,S,SM,JM的趋势;土壤表层的不同覆盖处理可有效减少土壤水分的蒸发,CK,JS,JM,S,SM处理的土壤水分累积蒸发量分别为1823.6,712.2,473.3,450.6,375.1 g,与对照相比,CK,JS,JM,S,SM处理的土壤水分累积蒸发量分别减少了60.9%,74.0%,75.3%,79.4%;在整个蒸发过程中,不同覆盖模式下土壤水分累积蒸发量与时间的关系符合W=at^b,综合分析可知,覆砂(S)处理是最符合试验区域的覆盖模式.     

商丘农田土壤水分测定探头埋设位置研究

利用在商丘野外生态试验站定点埋设的SWR-2型土壤水分测定探头采集的数据,通过主成分分析和因子分析,对玉米试验区不同土层深度土壤水分试验数据进行了相关分析和检验,研究了农田中不同深度层土壤水分的相互关系,结果表明,地表下30 cm土层与20 cm、40 cm、50 cm处土壤体积含水率线性相关;主要根系区70 cm土层与60 cm、80 cm9、0 cm处土壤体积含水率线性相关;130 cm、140 cm、150 cm土层之间同样存在着线性相关,初步得出本地区土壤水分测定探头合适埋设位置是地表下10 cm、30 cm7、0 cm1、00 cm、140 cm 5个深度。     

北京顺义地区典型农田土壤水分特征曲线测定与分析

利用离心机测定北京顺义地区典型农田土壤的含水量及其对应负压值,采用van Genuchten(1980)模型进行了土壤水分特征曲线拟合。根据农田土壤物理特性参数测定的数据,比较了不同质地、不同种植条件、不同深度的土壤特征曲线的特征。结果表明,土壤质地及种植条件等对原状土的土壤水分特征曲线有显著影响。     

覆膜开孔蒸发条件下土体高度对水盐运移的影响

通过不同高度土体在不同覆膜开孔率条件下的室内蒸发试验,研究了土体高度变化时水盐分布的差异与相互联系.试验结果表明,不同高度土体的单位深度累积蒸发量与时间变化符合Gardner理论关系,单位深度累积蒸发量与时间和土体总高度存在二元线性函数关系;单位深度累积蒸发量和单位膜孔面积单位深度累积蒸发量均与土体高度和覆膜开孔率存在较好的函数关系;土体高度越小,单位深度含盐量和盐分浓度变化幅度越大,土体高度是影响盐分上行的影响因素之一;覆膜开孔限制土壤水分蒸发速度进而影响土体盐分表聚,因此减小覆膜开孔率可以有效减少土体盐分表聚.     

作物根层土壤水分动态监测最佳测量深度研究

利用中国科学院禹城综合试验站2001-2007年农田土壤水分动态监测数据,进行数据相关性分析和方差检验。结果表明,深度30 cm处土壤水分含量与0~50 cm土壤水分含量平均值高度相关,并且两者之间构成一定的转换模型。最后,利用2008年0~50 cm土壤水分实际测量值与通过模型计算得出的预测值两者进行比较,结果证明,拟合效果较好。因此,30 cm可以作为作物根层土壤水分含量测定的最佳土层深度。该结论适用于黄河下游冲积平原地区的农田土壤水分含量监测。     

小麦免耕播种土壤水分蒸发量试验

本试验通过采用简便、准确的土壤蒸发法,测量小麦免耕播种机不同作业方式土壤水分蒸发量,分析开沟深度和秸秆覆盖量对土壤水分蒸发的影响,以便为免耕作业对保护性耕作技术作用提供一些基本依据。在生态农业发展中,准确地测定棵间土壤蒸发对减少无效土面蒸发,对提高水分利用率有重要意义。     

覆膜开孔蒸发条件下土体高度对水盐运移的影响

通过不同高度土体在不同覆膜开孔率条件下的室内蒸发试验,研究了土体高度变化时水盐分布的差异与相互联系。试验结果表明,不同高度土体的单位深度累积蒸发量与时间变化符合Gardner理论关系,单位深度累积蒸发量与时间和土体总高度存在二元线性函数关系;单位深度累积蒸发量和单位膜孔面积单位深度累积蒸发量均与土体高度和覆膜开孔率存在较好的函数关系;土体高度越小,单位深度含盐量和盐分浓度变化幅度越大,土体高度是影响盐分上行的影响因素之一;覆膜开孔限制土壤水分蒸发速度进而影响土体盐分表聚,因此减小覆膜开孔率可以有效减少土体盐分表聚。     

基于土壤多参数监测系统的田间持水量试验研究

目前田间持水量的测定大多使用传统的人工测量方式,存在耗时长、不能实时测量等问题,为此提出一种基于土壤多参数监测系统测定田间持水量的方法.该方法以饱和土壤含水量自然蒸发为试验基础,分析不同深度的土壤水分曲线在不同阶段的变化情况,探究土壤表层相对温度差对土壤水分日丢失量的影响.结果表明:10 cm深度的土壤水分曲线Y1在不...     

微咸水膜下滴灌棉花根区土壤水盐运移规律研究

研究了微咸水膜下滴灌条件下,不同矿化度的微咸水灌溉对棉花根区土壤水分、盐分变化的影响。结果表明,在相同灌水定额条件下,棉花根系对高配比微咸水混灌后的土壤水分消耗小,土壤盐分对棉花根系耗水具有抑制作用。当微咸水灌水定额小于25 mm时,易导致土壤盐分的表聚现象。根据土壤含水率与土壤电导率之间的相关关系,建立了宽行土壤电导率计算模型。通过实测值验证,试验地宽行深度为0～30 cm时,土壤电导率计算值与实测值误差率不大于5%,故在此土壤深度范围内可通过模型预测土壤电导率值。     

Modeling shallow water table evaporation in irrigated regions

Groundwater discharge through evaporation due to a shallow water table can be an important component of a regional scale water balance. Modeling this phenomenon in irrigated regions where soil moisture varies on short time scales is most accurately accomplished using variably saturated modeling codes. However, the computational demands of these models limit their application to field scale problems. The MODFLOW groundwater modeling code is applicable to regional scale problems and it has an evapotranspiration package that can be used to estimate this form of discharge, however, the use of time-invariant parameters in this module result in evaporation rates that are a function of water table depth only. This paper presents a calibration and validation of the previously developed MOD-HMS model code using lysimeter data. The model is then used to illustrate the dependence of bare soil evaporation rates on water table depth and soil moisture conditions. Finally, an approach for estimating the time varying parameters for the MODFLOW evapotranspiration package using a 1-D variably saturated MOD-HMS model is presented.     

考虑空气影响的干旱区土壤水分运移模式研究

在前人研究的基础上,根据石河子垦区的实际情况,确定模型特定的边界条件及参数,建立适合该区的包气带-饱和带水、气二相流的质热传输模型,模拟土壤水分、温度的动态变化,并利用实测土壤温度、土壤含水率数据进行模型检验。结果表明:模拟的土壤温度和含水率能够较好地反映实测值的变化规律,各土层模拟精度评价指标表明考虑空气影响的模拟结果更接近实测结果。对于9.7 mm日降水量的入渗深度,耦合模型可影响20 cm深土壤含水率,单相模型可影响到30 cm深左右。降水当日考虑空气模拟的蒸发速率比不考虑空气模拟的蒸发速率大7.7%;降水后1 d,不考虑空气影响导致蒸发速率比考虑空气的小3.19%。计算模拟期2种模型土壤总蒸发量,相差不大。根据2种模型水量平衡分析结果对比蒸发量的计算值与模拟值,发现考虑空气影响的模型模拟结果更可靠。     

交替隔沟灌条件下夏玉米棵间蒸发研究

利用微型蒸发器观测了交替隔沟灌和常规沟灌条件下夏玉米的棵间蒸发量,分析了棵间蒸发、降雨量和参照腾发量的变化趋势以及不同土壤水分处理下隔沟灌和常规沟灌夏玉米棵间蒸发的日变化规律;探讨了相对蒸发强度与叶面积指数之间的关系,并拟合了棵间蒸发与叶面积指数之间的回归方程;最后指明了在充分供水条件下,相对蒸发强度与表层土壤含水量有极其敏感的关系.试验结果表明,交替隔沟灌条件下的棵间蒸发量小于相同水分处理的常规沟灌的棵间蒸发量,随着土壤水分下限值的增加,交替隔沟灌和常规沟灌间棵间蒸发量的差值越来越小;相对蒸发强度随着叶面积指数的增加而下降,随着表层土壤含水量的增加而增加.     

不同覆盖条件对土壤水分蒸发的影响

通过对景泰县兰州理工大学大规模荒漠改良工化试验基地土壤在不同覆盖条件下的水分蒸发量进行了对比试验研究。试验结果表明:土壤表面增加覆盖物可以有效的降低土壤蒸发;随覆盖物厚度的增加,土壤水分蒸发量逐渐降低;1、3、57、cm麦秸覆盖条件下土壤水分蒸发量比纯土分别降低20.9%、51.5%、67.5%、74.5%;1、3、5、7cm沙石覆盖条件下土壤水分蒸发量分别比纯土降低25.9%、48.9%、60.6%、70.8%;同时,连续17天测定结果表明,相同厚度情况下,麦秸覆盖下土壤蒸发量明显小于砂石覆盖的土壤水分蒸发量,5 cm厚覆盖物时,砂石是纯土的60.6%,麦秸是纯土的67.5%。试验表明同一时间段内不同覆盖条件下的土壤水分蒸发差异明显。     

基于人工神经网络土壤墒情动态预测模型应用研究

快速、准确地测定土壤墒情对作物生长发育及节水灌溉具有重要的意义。在2011-2012年的实测墒情资料的基础上,系统分析了三义寨灌区土壤墒情的时空分布规律;基于人工神经网络(ANN)理论构建了灌区不同埋深条件下土壤墒情的数值预报数学模型,模型计算值与实测值吻合较好,能够准确预测三义寨灌区不同埋深条件下的土壤墒情分布情况,为大型引黄灌区精细化灌溉模式应用提供了技术支撑。     

新疆棉花膜下滴灌基于消退指数的土壤水分预报方法研究

根据北疆膜下滴灌棉花全生育期土壤水分观测数据,研究了不同深度的棉田土壤水分消退指数随作物生长时间的变化规律,探讨了棉花生育期土壤水分预报的经验递推方法,实验结果分析表明:棉花生育期消退指数在不同深度都呈现先增大后减小变化趋势,并且随其深度的增大而减小,其离散程度也随深度有所变化;利用消退指数法对40和60cm层土壤贮水量进行预报,预报误差最小为0.16%,预报所需资料少,结果可靠,精度较高,是一种适合新疆棉田土壤水分预报的实用方法。     

智能滴灌系统中土壤水分传感器埋设深度研究

智能滴灌系统顺应了我国水资源高效利用的要求,实现了作物的精确、适时灌溉,同时也为土壤水分状况的测量提出了更高的要求。土壤水分传感器恰好满足这个要求,其埋设深度是实现智能滴灌控制系统所需解决的最主要问题之一。通过对黄瓜根系分布特征和滴灌条件下黄瓜根区土壤含水率的变化规律的分析,初步给出了传感器在黄瓜根区的2种埋设方案。在垂直方向以地表以下5～10、20～30 cm处为埋设传感器的最佳深度,40～50 cm处为辅助埋设深度。