鄂托克前旗毛乌素沙地GSPAC系统水分动态分析

在分析地下水与土壤-植物-大气连续体GSPAC的关系基础上,系统探讨了沙地GSPAC天然植被水分系统关系,定量揭示了毛乌素沙地土壤含水率、降雨和地下水以及地下水与植被地下生物量的关系。结果表明:随着地下水埋深的增加,植被的地下生物量有明显的降低趋势;在地下水埋深小于1.8 m、降雨大于8 mm时对地下水产生不同程度影响。成果对沙地生态保护具有一定的指导作用。     

膜下滴灌玉米番茄间作农田土壤水分分布特征模拟

间作种植和覆膜滴灌是实现高产和节水的重要技术,已被广泛应用,而掌握覆膜滴灌条件下间作种植农田土壤水分分布特征对于提高水分利用效率以及增产增收都具有重要意义。该文通过2a田间试验设置高(T1)、中(T2)、低(T3)3个灌水定额处理,并通过HYDRUS2D模型模拟了间作滴灌农田不同位置土壤水分的差异性、水平水量交换以及土壤水分二维分布特征。结果表明:基于HYDRUS2D构建的间作种植滴灌农田土壤水分模型精度较高,平均相对误差为5.72%～8.14%,决定系数在0.85～0.90,均方根误差在0.017～0.023 cm~3/cm~3。对于3个灌水处理皆表现为0～40 cm土层含水率出现差异,且在0～20 cm土层含水率差异显著,2014年番茄侧和玉米侧土壤含水率在3个灌水处理下的平均土壤含水率分别较裸地高20.17%和17.83%,2015年为16.02%和12.99%。间作滴灌农田土壤水平水量交换强烈,生育期水流主要由作物侧流入裸地侧,其中对于3个灌水处理在番茄侧0～40 cm土层净流入裸地的平均水量是玉米侧的1.3倍,约为60mm/a,并且0～40cm土层由作物侧流入裸地的水量是40～100cm土层的2.5倍。二维土壤水分分布显示,滴灌湿润体与作物根系分布匹配性较好,灌水后1d湿润饱和区主要集中在0～30cm土层,其中T1、T2、T3处理的饱和区面积分别为559.14,288.61和109.78 cm~2。灌水2 d后,低灌水处理(T3)存在较明显的水分亏缺,缺水区面积是充分灌溉(T1)的30倍。研究结果可为间作滴灌农田制定灌溉制度提供参考。     

变化环境下沈乌灌域土地利用/覆盖时空变化分析

为了研究变化环境下内蒙古河套灌区沈乌灌域土地利用/覆盖时空变化,并对今后节水改造和节水规划提供指导依据,以沈乌灌域1995、2005年及2015年Landsat影像为数据源,采用基于CART算法的决策树分类对灌域20 a来5种土地利用/覆盖类型进行了分类,并计算了各土地利用/覆盖类型的单一动态度、双向动态度、变化趋势和状态指数,研究了引黄水量等环境变化因子作用下灌域土地利用/覆盖的时空变化。结果表明,(1)1995—2015年沈乌灌域内沙地和盐碱地分别减少了43.77%和62.54%,植被和荒地分别增加了75.10%和92.32%。(2)沙地、盐碱地和荒地向植被的转化是植被面积增加的主要原因;荒地频繁与沙地、盐碱地发生相互转化,相互转化的位置主要出现在沙地和渠道的周边。(3)引水量和地下水埋深是盐碱地、水体的变化主要因子,工程建设是沙地和植被覆盖区变化的主要因子。为缓解灌域的用水矛盾,今后在制定节水规划时应统筹考虑土地利用类型/覆盖与节水改造的关系。     

小麦间作向日葵耗水量与优化灌溉制度研究

小麦间作向日葵是一种典型的河套灌区种植模式,研究运用WIN ISAREG模型确定了参考作物蒸发蒸腾量,结合立体种植特征,采用综合作物系数法确定小麦间作向日葵全生育期作物耗水量。同时通过实际处理结果对模型参数进行率定与验证,最终对小麦间作向日葵实际灌溉制度进行准确的评价并进行不同方案的优化,得到试验区如配有井灌等条件,优选灌溉方案为土壤含水率下降至适宜含水率70%时实施灌溉,灌水量为补充根系层水量至田间持水量85%所需水量;若灌水水源仅为黄河水,则优选灌溉方案为整个生育期灌5水,灌水量为达到根系层中总有效水量的80%。     

河套灌区秋浇期氮素流失对水环境的影响

为了揭示农田灌溉过程中N素流失的原因以及对水环境的污染,以内蒙河套灌区北场试验区为研究对象,在田间试验结果分析的基础上,研究了秋浇退水前后农田排水N素流失的影响因子及其规律,分析了N素流失的过程。试验结果表明,灌水量、沟渠分布,地形地貌是农田N素流失的主要影响因素;N素流失对地表水与地下水环境造成一定影响;得出了其在地上、地下水环境中的迁移规律:秋浇后沟道水中TN、NH3-N浓度明显增大,沟道周围地下水TN浓度变沿退水方向逐渐增大。初步估算出试验区的NH3-N流失量、NH3-N残留量与输出量比例关系为6∶1。     

基于AGREE算法与BURN-IN算法的平原灌区DEM河网提取问题剖析

基于数字高程模型(DEM)的区域水系提取应用较为广泛,当提取对象为平原灌区时存在突出问题,如河道断裂、平行河道的出现以及末端支流的提取未果等造成的子流域划分结果与实际轨迹不符等现象,数字化河网的精确程度直接影响后续的区域水文分析,故该问题值得关注。【目的】优化DEM河网提取结果。【方法】基于Agree算法和Burn-in算法下的提取河网,并从浅表、DEM因子与河网提取的相关关系等方面进行原因分析,进一步提出解决方法。【结果】2种算法下平原灌区河网提取问题的主要原因是DEM离散误差、栅格像元值的真实程度、栅格像元的精度以及地表的无渗漏假设;提出的解决方法为栅格像元水平分辨率的提高与主河道断裂部分的栅格重计算。对于坡度范围为0°～10°的平原灌区,坡度对地表水流方向的形成影响较小,不具备影响河网提取问题的能力;栅格像元水平分辨率提高10 m×10 m时,平原灌区2种算法下数字河道提取首要问题成功解决;主河道断裂部分的栅格重计算虽成功提取原断裂部分河道,但有新的断裂部分生成,未从根本解决。【结论】Agree算法和Burn-in算法下的基于DEM的平原灌区河网提取问题,经一系列原因剖析和解决方法的提出与应用,提取结果较为满意,提倡学者能够结合2种方法思路作为解决类似平原灌区的提取数字河网出现的问题。     

土壤水盐信息与容重在垂直方向的空间结构性研究

通过对土样含水率和EC值的测定,运用地质统计学理论研究在垂直方向上土壤水盐的空间结构性及容重的变化情况。统计分析表明,水分的变异性小于盐分的变异性。容重在垂直方向上的离散性和空间变异性都很小。容重在距地表2.0 m深垂直剖面内的均值为1.48 g/cm3。运用OK法估计区域水盐信息,结果表明,试验田内的测点与微咸水试验田外的测点土壤含水率在垂直剖面上的分布,主要区别是干燥层位置明显下移,表层和底层含水率变化范围基本保持一致。试验田内的测点EC分布基本上从0~80 cm深度内为单调递减,80 cm以下EC值基本上为一常数。微咸水试验田外的测点,剖面上存在有明显的变化,在距地面约90 cm深度处有EC峰值。土壤容重在80 cm以下深度土层基本上稳定,大约在1.45 g/cm3左右。与统计分析均值计算结果1.48 g/cm3非常接近。     

基于遗传算法的小麦套玉米节水型优化灌溉制度研究

以2009年内蒙古河套灌区春小麦套种玉米田间实测资料为基础,分别应用水量平衡原理与作物系数法得到套种作物生育各生育阶段实际腾发量;然后以作物-水模型为基本原理,采用多元线性回归方法对套种作物不同生育阶段水分敏感指标进行求解,其变化规律为：拔节-抽穗＞分蘖-拔节＞喇叭口-灌浆(玉米)＞抽穗-灌浆(小麦)＞苗期-分蘖,最后应用基于实数编码的遗传算法对小麦套玉米作物灌溉制度进行优化,结果表明,作物生育期内适宜的灌水量为450mm。     

不同灌水参数组合时田面坡度对灌水质量的影响研究

田面坡度是影响畦灌灌水质量的重要因素,研究田面坡度对灌水性能的影响时,要结合灌水定额、平整精度、田面糙率和单宽流量等参数进行分析.通过对常规平地技术条件下多组合灌溉参数模拟分析得出:不同灌水定额、平整精度、田面糙率和单宽流量组合对应不同的最佳田面坡度,当灌水定额为60.00 mm,平整精度为4.25 cm,田面糙率为0...     

基于小波变换的最大冻深期气温与土壤水盐特征分析

土壤冻融过程中水分和盐分的耦合迁移一直是土壤水科学研究的难点和热点。为了解最大冻深期日最低气温与土壤水盐的尺度变化关系,该文利用墨西哥帽小波变换分析方法对内蒙古河套灌区1994-2006年最大冻深期(2月)日最低气温、0～40cm土层平均水分和盐分的时间-频率的尺度变化特征进行了分析。结果表明:在所研究的时间域内,该地区最大冻深期日最低气温、土壤水盐变化具有周期性特征;最大冻深期日最低气温以3a周期振动最强,土壤水盐均以2a周期振动最强;日最低气温、0～40cm土层水分和盐分有比较好的对应关系,即气温偏高期对应水分偏低期和盐分偏高期;日最低气温、0～40cm土层水分和盐分的周期性突变点位于1997年和2000年左右;盐分表现出不同时间尺度的振动变化,较日最低气温和水分变化更为复杂。该研究可为进一步研究干旱寒冷地区节水改造和盐渍化的防治提供参考。