关中平原农田土壤水力参数空间分异与模拟

土壤水力参数是土壤水分和污染物迁移等陆面过程数值模拟的重要基础参数。为探明关中平原农田土壤水力参数空间分异特征,建立空间分布预测模型,在关中平原网格布设124个样点,采集根层0-20 cm原状和扰动土壤样品,利用van Genuchten模型拟合获取土壤水分特征曲线,获得残余含水量(θr)、饱和含水量(θs)以及系数α和n等土壤水力参数。采用经典统计学、地统计学和结构方程方法分析了θr、θs、α和n的空间变异特征及影响因子,建立了水力参数传递函数预测模型。结果表明:θr和α为强变异,θs为中等变异,n为弱变异。θr、θs、α和n半方差函数最佳拟合模型分别为球状模型、指数模型、指数模型和球状模型。θs和n具有强烈的空间依赖性,变程分别为32.7,54.3 km;θr和α具有中等程度空间依赖性,变程均为52.8 km。土壤质地、容重、pH、有机质和海拔是影响土壤水力参数空间分布的主要因子。基于土壤理化性质和海拔建立的水力参数传递函数模型具有较好的模拟效果,可用于关中地区大尺度农田生态系统土壤水力参数的模拟预测。     

基于GIS/RS和USLE鄱阳湖流域土壤侵蚀变化

将空间信息技术（RS和GIS）和通用土壤流失方程（USLE）相结合对鄱阳湖流域土壤侵蚀量进行计算。分别利用1990年和2000年TM/ETM+影像分类得到两期土地利用/覆盖类型图,结合鄱阳湖流域数字高程模型（DEM）、土壤类型分布图和流域降雨资料分别获取USLE模型中各因子值的空间分布,最后计算流域2个年份的土壤侵蚀空间分布图。研究表明：鄱阳湖流域土壤侵蚀区域主要分布在赣江上游,信江上游,抚河上中游和修水上游地区;鄱阳湖流域1990年和2000年大范围土地经受着Ⅰ级微度与Ⅱ级轻度侵蚀,其侵蚀面积之和分别占流域面积的97.38%和97.30%;而流域产沙主要来源于Ⅱ级轻度侵蚀和Ⅲ级中度侵蚀,所占土壤侵蚀总量分别为58.16%和51.20%,其中中度以上等级的侵蚀对产沙量的贡献是不可忽视的;从1990年到2000年土壤侵蚀等级变化呈现了由中等级侵蚀（Ⅱ级轻度侵蚀和Ⅲ级中度侵蚀）向低等级（Ⅰ级微度侵蚀）和高等级侵蚀（Ⅴ级极强度和Ⅵ级剧烈侵蚀）的2个极端演化的趋势。鄱阳湖流域土壤侵蚀量从1990年到2000年增长幅度达6.3%;土壤平均侵蚀模数都约为1 100 t/(km2·a),属于Ⅱ级轻度侵蚀。分析2个年份的土地利用/覆盖变化,发现鄱阳湖流域湿地和农田面积减少,建筑用地增加均是造成土壤侵蚀量增加的因素,而降雨侵蚀力因子空间格局也对土壤侵蚀空间分布具有重要影响,最后提出了鄱阳湖流域水土保持规划措施。     

土壤溶质迁移的指数函数模型

边界层方法是描述土壤溶质迁移的简单方法,通过边界层距离与时间的关系可以估计溶质迁移参数。基于边界层方法,研究了土壤溶质迁移的数学模拟及相应参数估计问题。假定土壤溶质浓度剖面为指数函数,得到了描述溶质浓度分布的指数函数模型。各参数对边界层距离的影响分析表明,应选取较小的孔隙水流速度、短历时推求土壤溶质迁移参数;对不同模型预测土壤溶质分布进行比较,结果表明,在短距离处指数型解与精确解的误差比其它都要小。误差分析表明了指数函数模型的有效性和实用性。     

Calibration of Hargreaves–Samani equation for estimating reference evapotranspiration in semiarid and arid regions

The Penman–Monteith (FAO-56 PM) equation is suggested as the standard method for estimating evapotranspiration (ET₀) by the International Irrigation and Drainage Committee and Food and Agriculture Organization (FAO). On the other hand, the Hargreaves–Samani (HS) equation is an alternative method compared with the FAO-56 PM equation. In the present study, the original coefficient C of the HS equation is calibrated based on the FAO-56 PM equation for estimating the reference ET₀ from 15 meteorological stations in central Iran (about 170,000 km²) under semiarid and arid conditions. After calibration, the new values for C are ranged from 0.0018 to 0.0037. The mean bias error (MBE), the root mean square error (RMSE), and the ratio of average estimations of ET₀ (R) values for all stations are ranged from 0.12 to 5.38, ?5.35 to 1.15 mm d^?1 and 0.64 to 1.28 for the HS equation and from 0.12 to 2.48, ?2.2 to 0.60 mm d^?1, and 1.00 to 1.05 for the calibrated Hargreaves–Samani equation (CHS), respectively. Results indicate that the average RMSE and MBE values are decreased by 40% and 66%, respectively. Relationships for calibrating the C coefficient on the basis of annual average of daily temperature range (ΔT) and wind speed (V) are proposed, calibrated, and validated. Hence, the CHS equation can be used for ET₀ estimates with acceptable accuracy instead of the FAO-56 PM method.     

田块尺度土壤入渗特性空间变异研究

土壤入渗特性是田块尺度参数估值的重要基础。该文以陕西省杨凌区一级阶地砂壤土和三级阶地粘壤土所选典型田块的双环入渗试验为基础,分析了归一化因子在单一尺度和多尺度上的分形特征,并在此基础上建立了估算归一化因子的土壤转换函数。结果表明:对于修正Kostiakov公式所采用的归一化处理方法是可行的,可较好地预测典型田块各测点的土壤入渗过程;在单一尺度上,一级阶地和三级阶地所选典型田块的归一化因子最优半方差函数均为球状模型,其分形维数分别为1.796和1.840;在多尺度上,一级阶地典型田块归一化因子的空间变异受粉粒含量、砂粒含量和土壤容重的影响显著,三级阶地典型田块归一化因子的空间变异与黏粒含量、粉粒含量、砂粒含量和土壤初始含水率相关程度最高(显著性水平0.01);估算归一化因子的土壤转换函数具有较高的精度和可靠性,其一级阶地和三级阶地典型田块验证样本归一化因子的实测值与估算值相对误差绝对值均值分别为13.15%和9.95%。研究结果可较好地解决田块尺度内土壤入渗点面转换及入渗参数难以取得的问题。     

甜高粱茎秆汁液锤度与可发酵糖含量的关系

甜高粱茎秆富含糖分,是生产燃料乙醇的良好原料。在甜高粱育种或生产中,常用锤度估算汁液含糖量,但锤度与可发酵糖的关系还不是很清楚。本文采用81个甜高粱材料,种植于北京、天津(盐碱地)、河北3个地点,研究了茎秆汁液锤度与可发酵总糖和蔗糖含量的关系。结果表明,北京、河北、天津三个地点甜高粱茎秆汁液总糖/锤度(糖锤比)总平均值分别为0.76、0.74和0.72,其中天津的甜高粱茎秆汁液糖锤比显著低于北京。北京、河北、天津三个地点甜高粱茎秆汁液锤度与总糖、蔗糖含量的相关性均达极显著水平,相关系数分别为0.8911,0.8376和0.9186,其中天津点显著低于河北。适合北京和河北非盐碱地种植的甜高粱茎秆汁液的锤度、可发酵总糖含量的整合回归方程为Y=0.8969X-1.7576(R2=0.8237);天津盐碱地糖锤比低于北京,相关系数显著低于河北,故其回归方程Y=0.9343X-3.1726(R2=0.7015)只可供其它盐碱地区参考。锤度和糖锤比的相关系数显著低于总糖含量和糖锤比的相关系数,说明含糖量高,锤度也高,但锤度高,含糖量不一定高。该结果对于甜高粱育种和加工工艺设计具有重要参考价值。     

不同生长时期丝栗栲林下土壤有机碳含量及矿化特征

[目的]分析土壤活性碳含量变化以及土壤有机碳的矿化特征,为今后深入了解掌握丝栗栲林下土壤有机碳的分解转化过程及其固碳潜力提供理论依据。[方法]基于野外取样调查以及室内分析得出的有机碳数据,利用双指数模型法,在Origin 8.6软件支持下拟合出活性碳含量以及有机碳矿化过程及强度的时空变化特征。[结果]土壤有机碳含量和活性碳含量均呈现明显的表层富集现象以及4月较低,8月最高,之后逐月降低的时间变化特点。土壤有机碳矿化强度虽然表现出与土壤有机碳和活性碳含量相同的垂直剖面特征和时间变化趋势,但其时间变化特征与土壤活性碳含量变化更为一致,只有0—20cm表层土壤表现出显著性变化。[结论]土壤有机碳矿化强度与微生物、温度和活性碳含量均达到极显著相关水平,但其时间变化特征与土壤活性碳含量变化更为一致,二者的关系更密切。     

垄作覆膜种植对夏玉米生长和土壤水分动态的影响

旨在探索垄作覆膜对夏玉米动态生长过程、作物产量和水分利用效率及土壤水分运移规律的影响。试验设置垄作覆膜(RM)和平作不覆膜(NM)处理,在试验数据分析的基础上,采用Logistic方程及其修正方程分别拟合株高和叶面积指数生长动态,结合数值模型HYDRUS-2D模拟典型降雨过程的土壤水分动态。结果表明:Logistic方程拟合下,垄作覆膜与平作未覆膜处理夏玉米株高最大增长速率及其出现时间分别为5.1,5.2cm/d和播种后39,41天(3年均值),同时垄作覆膜夏玉米叶面积指数最大增长率较平作未覆膜提高了14.6%,增长速率最大值出现时间提前了2天;垄作覆膜夏玉米穗长、穗粒数、百粒重、产量及水分利用效率较平作未覆膜分别增加了7.8%,15.4%,1.3%,6.0%和3.1%(3年均值)。HYDRUS-2D模型对典型降雨后土壤剖面水分变化的模拟结果表明,垄作覆膜能增加降雨入渗,增大0—20cm土层和0—200cm剖面平均含水量。垄作覆膜种植具有增产保墒效应,但其增产效应与生育期气象条件有关,生育季降雨过多或过少都会影响其增产效应。     

基于SPSS的抚顺地区参考作物需水量的区域分析

根据抚顺地区3个气象站的气象观测资料，应用1990年联合国粮农组织推荐的Penman—Monteith公式计算各站1995～2004年10年来的参考作物需水量ET。利用SPSS统计分析软件对ET。进行回归分析。分析结果表明：章党气象站和新宾气象站之间具有较好的线性关系。而清原气象站和新宾气象站、清原气象站和章党气象站之间的回归不显著。此分析为分析抚顺地区的气候提供一定的依据，也为将来利用地理信息系统（GIS）分析区域的参考作物需水量的空间分布提供一定的基础。     

基于水量平衡的宁夏引黄灌区广义生态耗水量计算

基于区域的水量平衡理论,对宁夏引黄灌区的广义生态耗水量进行计算,同时对灌区生态耗水量与灌区引黄水量的关系也进行了研究。研究结果表明:灌区各年的广义生态耗水总量差别并不大,没有表现出非常强烈的上升或下降趋势,耗水量的小范围变动与灌区引黄水量关系不明显。