锡林郭勒草原饲草料作物需水量计算方法比较及相关性分析

根据2004~2005年锡林郭勒典型草原区节水灌溉基地的试验资料和气象资料,通过水量平衡法直接计算作物需水量及根据作物系数Kc和Penman-Monteith公式、Penman修正式、Blaney-Criddle公式、Hargreaves公式、Priestley-Taylor公式、Markkink公式计算参考作物蒸发蒸腾量等间接求解作物需水量。以逐旬需水量的结果进行了相关分析,对以上各种方法计算苜蓿、披碱草和青贮玉米需水量的结果进行了适用性评价;以PM方法的计算结果对常用的6种计算饲草料作物需水量方法进行了评价,根据建立的回归方程实现了PM方法与其它6种方法的相互转换,并用2006年的实测资料对回归方程进行了检验,精度较高。     

暗管农田不同类型肥料对向日葵生长及土壤氮素分布的影响

为了探明暗管排水条件下不同肥料对作物生长和土壤氮素环境的影响，明确盐渍化暗管排水农田合理的施肥模式，采用田间试验，设置普通尿素（CK）、控释肥（CF）和有机硅水溶性缓释肥（OF）3个处理，在保证施纯氮量均为225 kg·hm^-2的情况下，对各处理向日葵生育期间的生长状况、产量和氮肥利用效率，以及土壤、排水中的氮素含量进行分析。结果表明：与CK相比，CF和OF处理均可提高向日葵各生育期株高、叶面积指数、光合速率及产量。其中，CF增产效果最为显著，两年内较OF、CK分别提高了14.07%和40.54%。此外，CF处理有利于0~40 cm土层土壤氮素的持续有效供应，可增加植株氮素积累量、氮肥偏生产力和氮收获指数，更好地促进作物对养分的吸收利用。与CK、OF相比，CF可有效减少向日葵收获后期0~160 cm土层NO₃^--N残留量，降幅分别为14.92%和7.87%。两年试验中各处理之间的暗管排水量、排盐量较接近，但NO₃^--N及NH₄⁺-N流失量差异明显，其中OF、CK处理下的NO₃^--N流失量分别是CF的1.25、1.50倍，NH₄⁺-N流失量分别是CF的1.22、1.95倍。研究表明，控释肥可以更好地促进作物对养分的吸收利用，提高氮肥利用率，显著增加作物产量，同时还可以降低土壤中氮素的深层淋洗，减少氮素流失量，是暗管排水条件下较为适宜的肥料品种。     

节水改造前后永济灌域地下水环境时空变化特征

地下水是我国西北干旱半干旱区的重要资源，而大规模的节水改造工程势必造成地下水环境的变化。本文从时空概率分布角度，探索了河套灌区永济灌域节水改造前（1998—2000年）、初期（2001—2006年）、中期（2007—2012年）和后期（2013—2018年）地下水埋深和地下水矿化度的时空变化特征，并运用指示Kriging法分析了节水改造前后不同阈值条件下地下水埋深和矿化度的空间概率分布规律。结果表明：（1）随着节水改造工程的推进，地下水埋深和矿化度均呈增加趋势，节水改造后期（2013—2018年）较节水改造前（1998—2000年）平均埋深增加了0.36 m，矿化度增加了1.37 g·L^-1。（2）空间尺度上，节水改造后期33%的浅埋地下水（地下水埋深<2.0 m）高概率区（发生概率在0.5以上）过渡为深埋地下水的高概率区，且受城镇化影响（开采利用量大），中南部和北部地下水埋深增加显著；矿化度<2.5 g·L^-1和≥3.0 g·L^-1的高概率区分别扩大了17%和4%，即研究区中南部地下水趋于淡化，北部及东西边...     

基于高光谱数据的盐荒地和耕地土壤盐分遥感反演优化

盐荒地作为研究区的"临时盐库"，其土壤盐分远高于研究区平均水平，因此探究不同土地利用类型土壤盐分的光谱响应差异以及对盐分遥感模型的影响，是实现不同土地类型土壤盐分反演值更加接近真实值的重要途径。该研究以河套灌区永济灌域为例，针对耕地和盐荒地土壤分别进行原位高光谱测定（FieldSpec 4 Hi-Res，ASD），对光谱数据进行多种光谱变换（基础数学变换、导数变换及光谱指数）后，分别基于特征波长和特征光谱指数构建单一土地类型盐分反演模型（耕地（Agricultural Land，AL）、盐荒地（Salinized Wasteland，SW））和整体盐分反演模型（耕地+盐荒地（Agricultural Land + Salinized Wasteland，AL+SW）），对比分析2种建模方式下的模型精度，提出区域土壤盐分遥感反演的最佳建模方式。结果表明：AL、SW和AL+SW中土壤样本数据的平均含盐量分别为5.09、13.42和7.09 g/kg，且在各等级盐分区间内，SW的光谱反射率均大于AL，其中轻度盐化土、中度盐化土和重度盐化土的光谱反射率平均差值分别为0.040、0.020和0.034；光谱变换和光谱指数均能有效改善不同土地类型中土壤盐分与光谱的相关性。相比基础变换（倒数、对数、根式等），导数变换不仅增大了敏感波长的范围，还使得特定波长处相关系数得到显著提升。不同土地类型中基于特征光谱指数的模型精度均高于基于特征波长的模型；单一土地类型盐渍化反演模型明显提高了区域土壤盐分的反演精度，单一土地类型盐渍化反演模型中（AL、SW模型）各变换下光谱指数模型平均R2相比整体模型（AL+SW模型）由0.50提高到了0.61，其中基础变换、一阶导数和二阶导数模型平均R2相比整体模型分别提高了0.06、0.11和0.17，同时，基于最优光谱指数的单一土地类型盐渍化反演模型平均R2相比整体模型由0.74提高到了0.92。因此，当区域中存在盐分相差较大的多种土地利用类型时，对不同土地利用类型单独构建土壤盐分反演模型能确保反演结果更接近实际情况。     

河套灌区玉米根系对残膜的响应及根系分布模型

为明确土壤中不同残膜量对根系生长和分布的影响，该研究于2019—2020年在河套灌区九庄农业综合节水试验站设置了5个农膜残留量水平，分别为CK（0 kg/hm2）、T1（150 kg/hm2）、T2（300 kg/hm2）、T3（450 kg/hm2）和T4 （600 kg/hm2），研究不同残膜量对玉米根长密度、不同径级根系分配及根系分布等影响，并引入残膜量，建立了适用于农膜残留农田的根系分布模型。结果表明，根系在水平分布时，侧根区的根系受残膜影响显著（P＜0.05），当残膜量为300 kg/hm2（T2）时根长密度出现突降现象，降幅为75.98%；垂直分布时，根系随残膜量增加呈明显下降趋势，特别是在0～30 cm土层，当残膜量达到450 kg/hm2时，根长密度降低50.02%。另外，残膜减小了玉米粗根比例（d﹥2 mm，d为根系直径），降幅为29.25%；增加了细根比例（d≤2 mm），为4.80%。构建考虑残膜量的相对根长密度（Residual Plastic Film-Normalized Root Length Density，RPF-NRLD）分布模型精度较高，其中决定系数（R2）为0.961，均方根误差（RMSE）为0.282，平均相对误差（MRE）为18.87%。同时考虑不同径级根系的RPF-NRLD分布模型模拟显示，玉米极细根和细根的MRE分别为14.91%和14.96%，粗根的MRE为35.41%。基于RPF-NRLD分布模型进行情景分析显示当农田残膜量控制在0～100 kg/hm2范围内，根系能够维持正常生长，特别是极细根和细根，根长密度未出现大幅下降。该研究对于残膜污染区作物生长的数值模拟研究及残膜回收政策的制定具有科学意义。     

节水改造后盐渍化灌区区域地下水埋深与土壤水盐的关系

以内蒙古河套灌区临河研究区为例,探讨节水改造后盐渍化灌区区域土壤水盐与地下水埋深的内在联系。结果表明:地下水作用对灌区0-100cm深度土壤体积含水率都有影响,并且对60-100cm深度土壤含水率的影响尤为突出;随着地下水埋深水平的变化(浅→中→深),0-100cm各层土壤体积含水率总体逐渐降低;在地下水矿化度基本不变的情况下,根层土壤电导率与地下水埋深存在较好的指数关系;在0-20cm、20-40cm和40-60cm 3个土层中,土壤表层(0-20cm)盐分受地下水埋深的影响最大,土壤表层(0-20cm)土壤含盐量对地下水矿化度变化最敏感。