皖北杨楼流域玉米农田土壤水变化特征及驱动因子研究

为研究皖北平原北部黄潮土在玉米不同生长期内土壤水分变化特征,选取杨楼流域为研究对象,利用2010-2018年0～50 cm深度土壤水数据,结合同期地下水埋深、前期无降雨日数、水面蒸发和降雨量进行相关性分析,利用增强回归分析算法确定不同驱动因子对土壤水变化的相对贡献。结果表明：在玉米整个生长期内,随着土层深度的增加,土壤含水率减小。按变异系数可划分为2个典型土层,即活跃层(深度0～10 cm)和次活跃层(深度10～50 cm)。土壤水与水面蒸发、地下水埋深和前期无降雨日数呈显著负相关,与降雨量呈显著正相关关系。前期无降雨日数对土壤含水率的相对贡献率最大,为42.6%,其次是地下水埋深,为20.9%,作物生长期对土壤含水率的相对贡献率最小,为7.3%。该研究对了解土壤水分变化、农业水管理及水分利用率等有重要意义。     

地下水埋深对冻融土壤水分入渗特性影响的试验研究

本文基于冻融期间大田测坑不同地下水埋深条件下，自然冻结土壤水分入渗试验，分析讨论了地下水埋深对冻融土壤水分入渗能力、相对稳渗率的影响和冻融期间土壤入渗能力的变化特点。结果表明：地下水埋深对冻融土壤入渗能力的影响十分明显；土壤入渗能力随地下水埋深的增大而增大；冻融土壤的相对稳渗率随地下水埋深的减小而减小；冻融期间地下水埋深小的土壤的入渗能力始终小于地下水埋深大的土壤的入渗能力。地下水埋深对冻融土壤水分入渗能力的影响通过其对地表土壤含水量的影响而实现。研究结果对于指导季节性冻土地区冬、春灌溉合理灌水技术参数的确定具有实际意义     

皖北平原不同土壤水分养分差异性研究

黄潮土和砂姜黑土面积占皖北平原总面积的87%。砂姜黑土内部含有钙质结核,严重影响土壤性质进而降低作物产量。从土壤理化性质、土壤水力学参数和土壤水分等方面探讨两种土壤差异性,并结合水文气象因素分析影响黄潮土和砂姜黑土土壤水分变异的驱动因素。结果表明:黄潮土和砂姜黑土的pH值和密度存在显著差异,全氮、全磷、碱解氮含量差异不大;黄潮土0～50 cm的有效持水量显著大于砂姜黑土,保水性更好。黄潮土土壤含水率随深度增加逐渐降低,砂姜黑土土壤含水率随深度增加逐渐增大。影响黄潮土土壤含水率变化的主要驱动因素是地下水埋深和降水量;影响砂姜黑土土壤含水率变化的主要驱动因素是地温、地下水埋深和相对湿度。该研究可为进一步改善砂姜黑土土壤性质、提高作物产量提供参考。     

土壤水分对玉米蒸腾特性的影响

针对干旱半干旱地区的农业用水短缺问题,以节水灌溉及水资源的合理利用为目标,利用包裹式茎流计对甘肃省会宁县玉米的蒸腾进行连续观测,并同步监测玉米地不同埋深下的土壤水势、土壤含水率及周围气象因子,研究土壤水分对玉米蒸腾特性的影响。结果显示:(1)在不同天气条件下,玉米蒸腾速率的日变化情况大致相同,均呈"几"字型的变化曲线。(2)不同埋深下土壤水势及含水率的日变化幅度不大,均呈缓慢下降趋势。土壤水势及含水量在晴天的变化情况比阴雨天的对称性更好;7月至8月,气温升高,玉米蒸腾耗水增加,土壤水势及含水率逐渐下降,20 cm深处的土壤水势变化幅度最大;20～30 cm深处的土壤水势与蒸腾速率的相关性稍好于10～20 cm深处的土壤水势与蒸腾速率的关系,这主要跟玉米的根系分布有关;各埋深下土壤水势与玉米蒸腾累积量的相关性都呈极显著正相关;30 cm埋深处土壤水分对蒸腾作用的影响比5 cm深处土壤水分对蒸腾作用的影响大。(3)对比发现蒸腾速率与土壤水势的相关性比与土壤含水率的好。结果表明,土壤水分是影响玉米蒸腾耗水差异的重要原因。     

地下水埋深对玉米生长及地下水补给的影响

为研究地下水埋深对玉米生长发育及作物系数的影响,选择宁夏彭阳县红河镇玉米为研究对象,借助试坑模拟对比试验,通过试坑旁的马氏瓶控制地下水位,探讨了地下水埋深对玉米生育期株高、干物质积累量、土壤含水率、产量、地下水补给量和作物系数的影响。结果表明:地下水埋深对玉米生长指标影响显著,地下水埋深为0.9 m时地下水补给量最大为83.5 mm,地下水埋深为1.2 m时地下水补给量最小为54.7 mm。     

河套灌区地下水位灰色预测

灌区地下水位动态变化反映了气候、人为灌排活动及水文地质地理等因素综合作用的结果。地下水位动态的反馈作用又影响与制约灌区农业生态环境与工程技术环境,地下水年变化过程中,其封冻前地下水位埋深尤为重要。此时正值秋季储墒灌水刚结束,又即将进入冬季,地下水处于由高峰值开始回落的时段。此时段地下水位埋深关系到翌年土壤墒情,影响春小麦发芽与生长对土壤水分的需求;关系到寒季土壤冻胀性的强弱,制约渠系建筑物“冻害”的发生与发     

河套平原次生盐渍化地区地下水动态调控模拟研究

在盐荒地野外水盐运移试验的基础上,建立了基于饱和-非饱和带的土壤水盐运移模型,以地下水埋深为调控关键因子,利用HYDRUS软件模拟了河套灌区荒地不同时段的不同控制地下水埋深条件下包气带水盐变化规律。通过模型反算,定量确定了不同时段防治盐渍化的地下水埋深临界值。模拟结果:在年内2~3次灌溉淋滤的条件下,3月-6月份(春融返盐期)控制地下水埋深大于2.4~2.7 m,7月初-9月初,控制地下水埋深大于1.8~2.1 m,9月中旬-11月中旬(秋浇积盐期),控制地下水埋深大于1.5~1.8 m,11月下旬-3月上旬(冬封期)控制地下水埋深大于2.0~2.3 m可使0~50 cm土层的全盐量基本小于0.2%,处于非盐渍化状态。研究结果可为河套平原次生盐渍化区水盐运移调控和盐渍化改良提供借鉴和依据,具有重要理论和应用意义。     

汾河灌区土壤水分动态与地下水之间的定量关系研究

在地下水埋深较浅的平原地区,土壤含水量和地下水位及其两者间的关系与大定额灌水关系密切。本文重点研究农田土壤水分、地下水位埋深及其大定额灌溉条件下的年度动态。通过对汾河灌区8个试验点的监测,得出地下水位的变化规律以及土壤水分的时空变化特性,并提出了根系活动层土壤含水量与地下水埋深成反比的二次多项式函数关系。     

毛管埋深和土壤层状质地对地下滴灌番茄根区水氨动态和根系分布的影响

通过2年日光温室滴灌施肥灌溉试验,探讨毛管埋深和土壤层状质地对根区土壤水分、NO3(-)-N和番茄根系分布的影响,为地下滴灌的设计和运行提供依据.毛管埋深取0、15和30cm三个水平,设置0、150和225kgN/hm(2)三个施氮量水平,3种土壤包括均质壤土(L)、上砂下壤土壤(SL)和壤土中有砂土夹层土壤(LSL).研究结果表明,番茄生育期内根区平均土壤含水率和根长密度在0～20cm土层中随毛管埋深的增加而降低,在20～70em土层中随毛管埋深的增加而增大.地下滴灌土壤NO3(-)-N含量在0～20cm土层中较地表滴灌有所增加.毛管埋深对番茄总根长密度影响不显著,而最大根长密度随毛管埋深增加而降低,且出现的土层变深.层状土壤质地对土壤水分、NO3(-)-N和番茄根系在土壤剖面上的分布影响较大,与均质壤土处理相比,LSL处理0～20cm土层土壤含水率降低18%,NO3(-)-N含量降低23%.根长密度增加44%,土壤剖面上总根长密度与均质壤土处理相当;SL处理0～20cm土层土壤含水率降低28%,NO3(-)-N含量降低55%,根长密度降低35%,土壤剖面上总根长密度较均质壤土处理降低37%,因此在上粗下细层状土壤中应慎用地下滴灌.     

淮北平原基于水文气象多因子的土壤水分动态预测

为研究土壤水分动态变化,利用五道沟水文实验站1989-2015年水文气象和大田土壤水实测资料,采用灰色关联度和线性回归分析,建立了冬小麦各生长阶段不同土层土壤水分预测模型。结果表明:不同土层土壤水分与气象因子的关联度一致;不同生长阶段土壤水分与气温和地下水埋深关联度最强,分别达0. 92和0. 95;分蘖-越冬期,土壤水分与地下水埋深和日照时数关联度最强,其他生长阶段,土壤水分与气温和地下水埋深关联度最强。通过水文气象因子模拟土壤水分拟合度较高,R~2达0. 94。不同生长阶段不同土层,土壤水分计算模型均具有良好的预测能力,R~2达0. 80。成果为实施作物不同生长阶段的灌溉计划提供科学依据。     

陕西王东沟小流域野外土壤入渗试验研究

以野外土壤入渗试验为依据，利用时域反射仪进行了土壤水分动态变化的观测，并分析了积水入渗过程中土壤水分的动态变化规津及停渗后土壤水分再分布规律。结果表明：野外土壤积水入渗过程中，土体内任—埋深处士壤含水率的变化一般经历稳定不变、缓慢上升、急剧上升和再稳定4个阶段，不同土地利用类型的土壤每一阶段听经历的时间长短不同；积水深度越大，土壤剖面含水率、入渗量变化越明显，湿润锋的推移也越快；停渗后土壤水分再分布规律表现为表层0～10cm土壤含水率急剧减小，10～70cm土壤含水率开始呈增大趋势，然后再逐渐减小，70cm以下的土壤含水率略有变化。     

黄土中降雨入渗规律的现场监测研究

已有许多人工降雨试验确定的黄土入渗深度有限，一般很少超过4m，由此认为降雨难以通过正常渗流途径到达地下水位；而是通过裂隙、落水洞等通道灌入深部补给地下水的。然而调查发现，这种入水通道仅在黄土塬边的卸荷区常见，塬的中部很少。为了了解黄土地区地表水以何种方式补给地下水，在甘肃正宁县建立了一个监测站，通过在一深度为10 m的探井井壁上埋设土壤水分计，对天然降雨入渗条件下不同深度黄土层的体积含水率变化情况进行了为期一年的连续监测，同时采用雨量计记录其间的日降雨量。结果表明：2 m以内的浅部土层，土壤水分具有周年的背景变化趋势，该趋势和蒸发量的变化趋势吻合。当日降雨量小于18mm/d时，水分仅在表层循环，对地表以下（>20cm）的含水率几乎没有影响。当日降雨量大于18mm/d时，才会引起土壤含水率骤增，降雨量越大，土壤含水率增幅越大，影响深度越大，随着深度增加，增幅减小，时间上渐有滞后。观测点黄土的浸润带约为2m，2m以下的非饱和黄土中，水分以非饱和渗流或水汽形式迁移，水汽迁移量很小，但不可忽视，当遇到透水性差的古土壤层时，会在其顶部富集，长期作用则可能形成软弱带，诱发黄土滑坡。     

RELATIONSHIP AMONG EVAPORATION FLUX OF GROUNDWATER, DEPTH OF WATER TABLE AND NEGATIVE PRESSURE HEAD IN BARE SOIL

1.　 INTRODUCTIONThe crisis of water resources is a global problem.Compared with other countries,Chi-na relatively falls shortof water resources.The amount of water resources per capita is justone fourth as the world average value. The distribution of water resources is outof balance.81 % ofthe water resources is concentrated in the reach of the Yangtse River and the south-ern areas of China,while only1 9% is in the areas of the north to the Yangtse River,inwhich the population is4 5.3%…     

干旱区植物用水对水文条件的响应——以额济纳三角洲胡杨为例

植物用水对水文条件的响应是干旱区生态水文学的重点研究内容。本研究以额济纳三角洲为研究区,选取水文条件不同的典型河岸带植物胡杨(Populus euphratica)为研究对象,同步采集其根茎及可能为植物提供水分的土壤并真空抽提水分,同时采集河水和地下水水样,通过δ18 O分析潜在供水水源(河水、地下水)-土壤水-植物水之间的水分响应关系。研究发现,对于距离过水河道75m(地下水位埋深2.0m)的胡杨,其主要土壤供水层在1.0~2.0m,植物水分有93.7%来自河水;而距离过水主河道2km以外(地下水位埋深3.3m)的胡杨,主要吸收1.4~3.2m的土壤层水分,地下水(由河水补给,但在含水层停留时间较长的河水)对胡杨水分的贡献比例达到80.0%。可见,胡杨用水策略与模式受其距过水河道远近、地下水位深浅影响明显。     

节水灌溉对玉米田间土壤水分的影响

通过设置充分灌溉、节水20％、节水40％3种灌溉方式对玉米田间土壤中水分含量及变化情况进行研究,结果表明,节水20％处理下土壤中的水分含量相对较高,利于玉米生长;且在各个处理的苗期,各层土壤中的水分变化不大,拔节期后,0―40cm土层变化剧烈,60―100cm则相对平缓,得出玉米的根系主要分布在0―40cm土层中。     

东北寒区黑土稻田土壤水分剖面二维运动规律研究

为揭示东北寒区黑土稻田分层土壤水分二维运动规律,选择黑龙江省庆安灌溉试验站稻田土壤开展控制灌溉水层及地下水位条件下分层土壤与均质土壤室内入渗试验。设计装置分层收集侧渗水量,定量识别分层土壤垂直渗漏与侧向渗漏,并基于HYDRUS-2D软件建立水分二维运动模型。结果表明土壤水力特性参数反演效果较好,模型模拟值与实测值吻合;土壤的分层结构抑制了水分入渗,降低了水平侧渗速率及垂直渗漏速率,分层土柱犁底层基本无侧渗输出,耕作层与底土层稳定后的侧渗速率分别为0.007和0.023 cm/h。进行水量平衡分析,分层土柱入渗稳定后侧向渗漏占总渗漏的72.45%,主要通过底土层输出(63.42%);引入"单宽侧渗量"表示不同控制条件下土壤的侧渗输出,灌溉水层的增加显著增大了耕作层与底土层土壤的单宽侧渗量,控制灌溉水层有利于减少侧渗,提高用水效率;犁底层厚度增加主要贡献底土层的单宽侧渗量,反之,地下水位埋深增大则降低了底土层的单宽侧渗量,因此维持稻田适宜的犁底层厚度及地下水位埋深有利于减少深层渗漏损失。     

Vadose-zone moisture dynamics under radiation boundary conditions during a drying process

In order to better understand the soil moisture dynamics during a drying process, a soil column experiment is conducted in the laboratory, followed by the numerical modeling with consideration of the coupled liquid water, water vapor and heat transport in the vadose zone. Results show that there are three distinct subzones above the water table according to the temporally dynamic variation of the water content profiles. Zone 1 sees a decrease in the water contents in the upper profiles （0 m-0.05 m） due to a negative net water flux in this zone where the upward isothermal water vapor flux becomes the main flow mechanism in the soils. Irl contrast, the water content within Zone 2 in the depth ranging from 0.05 m to 0.37 m sees an apparent increase over the, resulting from the positive net thermal water-vapor and isothermal liquid-water fluxes into this layer. Zone 3 （0.37 m-0.65 m） also sees an apparent decrease in the water content since the isothermal liquid water flux carries the liquid water either upward out of this region for vaporization or downward to the water table as a recharge to the groundwater.     

淤积刺激下滨海湿地植物根系吸水及土壤水分变化

基于HYDRUS-1D模型,研究滨海盐沼湿地中泥沙淤积和地下水位对滨海互花米草根系吸水及土壤水分变化的影响。结果表明:地下水位为0 cm时,泥沙淤积对土壤含水率沿土壤深度的分布无影响;地下水位为-14 cm时,互花米草根系生长的土壤含水率相对略低,受到泥沙淤积的轻微影响;地下水位为-28 cm和-42 cm时,泥沙淤积促进互花米草根系吸收土壤表层的水分,加快淤积层土壤水分的消耗,进而改善土壤淤积层的通气条件。在泥沙淤积刺激下,互花米草根系主要吸水区域往淤积层方向垂直上移。     

不同下垫面条件的土壤水分动态变化规律研究——-以徐州市南部郊区为例

土壤水是水文循环的重要组成部分,开展不同下垫面条件的土壤水分研究,对指导地区农作物配置与布局和土地资源合理利用具有重要意义。以徐州市南部郊区为研究对象,选取不同下垫面类型：梨树园、沙土堰、花菜地、毛豆地和撂荒地,测定0～100 cm土壤水分含量,对土壤水分剖面和时间序列分别进行统计分析,得出不同下垫面条件下水分动态变化规律具有相似性和各异性。结果表明：土壤水分剖面大体分为土壤水分速变层(0～20 cm)、土壤水分活跃层(20～40 cm)、土壤水分传递层(40～70 cm)和土壤水分稳定层(70～100 cm);同一土壤类型条件下,植物根系的深度会影响土壤水分的垂直分布;秋收和降水是土壤水分时间序列变化的重要影响因素。