北票地区蔬菜大棚暗管排盐过程的土壤水盐动态分析

本文以辽宁省北票市的蔬菜大棚为例,分别采用田间淋洗试验法和数值模拟法对暗管排盐过程的土壤水盐动态进行分析。结果表明,土壤水盐动态受暗管的影响较小,因此有必要对其设置进行改进。数值模拟结果与实测值结果较为接近,因此可基于该模型进行暗管规格、铺设方式或间距等参数的优化选择,从而为合理确定蔬菜大棚排盐模式提供科学依据。     

黄河口盐沼湿地植被群落适宜生境模拟Ⅰ：理论

黄河口三角洲天然盐沼植被呈明显的带状分布,为厘清径流和潮汐共同作用下黄河三角洲土壤水盐条件的响应及其对盐沼植被分布的影响,针对黄河三角洲自然保护区不同盐沼植被带,对其地下水和土壤水盐进行了野外原位监测,获得了不同盐沼植被带对环境因子的响应规律。通过元胞自动机模型模拟盐沼植被的空间扩散,改进Logistic模型模拟盐沼植被的种群增长和种间竞争,耦合元胞自动机模型和改进的Logistic模型,构建了盐沼植被种群增长-竞争动力学模型。基于MODFLOW模型和广义可加模型模拟得到环境因子的时空分布,与盐沼植被种群增长-竞争动力学模型结合,构建了土壤水盐协同-生长扩散植被群落适宜生境及生物量模拟模型。模型能够模拟不同径流和潮汐作用下,河口三角洲地下水动力过程及土壤水盐条件,进而获得不同盐沼植被的适宜生境和生物量的时空分布。     

Surfer软件在田间膜下滴灌实验中的应用

田间棉花膜下滴灌的优点是通过滴头持续不间断的供水,使水分入渗至作物主根区,将盐分带出根系.因此,滴头下方水分湿润体大小、形状以及土壤水盐分布与作物生长有着密不可分的关系,利用surfer软件能够很好的绘制出滴灌前后土壤水分含量和盐分含量的等值线图,对进一步分析田间滴灌试验土壤水盐运移十分有利.本文利用棉田膜下滴灌试验数据,结合Surfer软件,对膜下滴灌条件下土壤水盐空间分布进行研究,为了解棉花大田滴灌提供了基础资料.     

田间条件下土壤氮素运移的模拟模型Ⅱ田间检验与应用

本文通过冬小麦春季生长阶段的田间试验检验了土壤水、热和氮素联合模拟模型，结果表明土壤含水量、土壤温度以及土壤无机氮含量的模拟计算值与实测值吻合程度较好．应用经检验的模型和有关参数，模拟计算了不同灌水条件下土壤氮素动态，结果看出：在本试验条件下，在冬小麦返青到收获期间，各灌水处理１ｍ深处总体上不存在土壤无机氮淋洗渗漏，而是不同程度的上升补给．反硝化和氮挥发是氮素损失的主要途径．     

基于HYDRUS模型不同灌水模式下土壤水盐运移模拟

以田间试验为基础,应用饱和-非饱和土壤水分及溶质运动理论,利用HYDRUS-1D/2D数值模型对内蒙古河套灌区不同灌水模式下土壤水分、盐分运移规律进行数值模拟,分析了不同灌溉条件下的水盐运移状态,并将模拟结果与田间试验实测结果进行对比分析。研究结果表明,在相同灌水定额下,100cm土体内沟灌条件下生育期土壤盐分含量平均值比畦灌条件下土壤盐分含量平均值降低24.4%,沟灌可以有效控制土壤盐分的累积。利用HYDRUS模型对土壤水盐运移的模拟结果能够为灌区的水盐管理提供科学依据。     

田间条件下土壤氮素运移的模拟模型II田间检验与应用

本文通过冬小麦春季生长阶段的田间试验检验了土壤水，热和氮素联合模拟模型，结果表明土壤含水量，土壤温度以及土壤无机氮含量的模拟计算值与实测值吻合程度较好，应用经检验的模型和有关参数，模拟计算了不同灌水条件下土壤氮素动态，结果看出：在本试验条件下，在冬小麦返青到收获期间，各灌水处理１ｍ深处总体不存在土壤无机氮淋洗渗漏，而是不同程度的上升补给，反硝化和氮挥发是氮素损失的主要途径。     

水盐运移方程对流项不同离散格式对比分析

采用有限体积方法求解了一维土壤水盐运移方程,分别将不同的对流项离散格式应用到一维土壤水盐数值模型的求解中。通过对数值计算结果与实测数据进行对比分析,认为在较大的空间、时间步长条件下,QUICK格式有效地减缓了数值振荡和数值扩散的现象。     

长期膜下滴灌棉田土壤水盐空间分布特征研究

为分析播种前膜下滴灌棉田土壤不同深度水分和盐分的分布特征,对1998年开始利用膜下滴灌种植技术的棉田进行大规模网格取土,主要分析了棉田土壤水盐空间分布特征。研究结果表明:在生育期初播种前,棉田土壤0~5、5~20、20~40、40~60、60~80及80~100 cm对应土层中,水分变异系数小于盐分变异系数,且都属于中等变异性;土壤各层水分和盐分含量总体都呈现出表层土壤水分和盐分含量较低,深层土壤水分和盐分含量较高的分布规律;在0~100 cm土层中,随着深度增加,水分和盐分含量呈现出先增大后减小的趋势;设置排盐沟,能够使土壤盐分向排盐沟运移,有助于棉田改良。     

夏玉米麦秸全覆盖下土壤水热动态的田间试验和数值模拟

本文定量分析了夏玉米不同麦秸覆盖条件上土壤水热动态的田间试验结果，根据Ｐｈｉｌｉｐ和ｄｅ Ｖｒｉｅｓ的土壤水热流动理论，采用贮量集中有限元法建立了夏玉米生长初期，麦秸覆盖条件下土壤水热迁移的耦合数值模型。根据气象观测资料确定上边界条件，在此基础上，对覆盖定额４００ｋｇ亩的夏玉米生长初期田间非均质土层的水热动态进行了模拟，并对表层土壤的水热迁移进行了数值分析。     

基于HYDRUS-2D模型膜下滴灌棉田不同上口宽排盐浅沟下土壤水盐运移模拟

本文以膜下滴灌棉田土壤水盐运移为研究对象,根据室内试验参数及田间测坑试验在HYDRUS-2D中建立模型,利用实测值与模型模拟值进行对比,调整模型参数,确定建立模型的准确性。根据已有的模型,对不同上口宽排盐浅沟的排盐问题进行研究,研究生育期膜下滴灌棉田不同深度盐分和水分的变化情况,分析模拟结果对比不同排盐沟的上口宽对土壤排盐效果的影响。为合理制定土壤排盐模式,减少和改良土壤次生盐渍化提供科学的理论依据。     

水盐空间变异性监测的条件模拟

本文用地质统计学的条件模拟(CS)理论对24hm2实验区的水盐监测系统，进行了两种田间尺度空间变异性的模拟，与普通Kriging(OK)法估计比较：CS的模拟方差接近实验值并可较好地揭示水盐特性空间变异的波动过程，在掌握一定距离若干控制点的采样后，可以较少钻孔模拟孔间的空间变异规律及其离散性，有突出优点；但模拟值不如OK估计能平均的接近实验值，研究认为CS和OK法各有优缺点，在水盐监测时，模拟和估计因目标不同，必须结合使用。     

农田土壤表层饱和导水率的条件模拟

本文简单地介绍了地统计模拟中的序贯高斯方法, 以农田土壤表层饱和导水率Ks为例, 对其分别进行了条件模拟和克立格插值, 并将条件模拟、克立格插值结果与实测数据进行了对比分析. 结果表明克立格插值具有明显的"平滑"效应, 改变了Ks数据的空间结构; 而条件模拟具有与实测数据相同的空间自相关结构, 并且对未知点的模拟值具有不确定性. 因此, 条件模拟对于研究那些具有空间不确定性且会对环境带来不良影响的风险性变量, 更具有实际意义.     

表层土壤饱和导水率的空间变异对农田水分渗漏的影响

本文将条件模拟方法所得到的表层土壤饱和导水率(Ks)的随机场与土壤水分运动模型相结合，随机地模拟了冬小麦地1999年3月10日～6月10日这一时段的农田水分渗漏情况。总来水量为 353.8mm(灌水量270mm)的情况下，2m土体水分渗漏量最小值为23.73mm，最大值达到了64.73mm，分别占此段灌水量的8.8％和24.0％。另外，比较了实测法、克立格插值法和100次条件模拟得到的水分渗漏量结果，发现条件模拟法与实测法的结果较接近，而克立格插值法具有明显的“平滑效应”，缩小了农田水分渗漏量的范围。这3种方法均反映了表层土壤Ks空间变异对农田水分渗漏的影响，其结果均要好于传统方法。     

非平稳区域化变量克立格插值方法的比较

为了减少非平稳区域化变量的插值计算的工作量,以中国中东部地区59站1960~2000年的年平均降水量为数据源,采用普通克立格法与泛克立格法两种方法对降雨量进行空间插值,对其插值结果进行比较。结果表明,两者的插值结果非常相似,且前者的插值精度略优于后者。认为在无需详细了解变量的空间变异性情况,而只进行空间插值研究时,用普通克立格法代替泛克立格法进行非平稳区域化变量的空间插值具有计算简单、无需确定漂移等优点,同时可以取得较好的插值效果。     

地下水污染物浓度空间最优估值方法的实验模拟

通过二维水动力弥散实验,模拟地下水污染物的运移过程,并选取反距离平方加权法、趋势面法、普通克立格法和方位-分维法对实验数据进行估值效果的比较。在实验尺度下的比较结果表明,普通克立格法是研究地下水污染物浓度空间分布的最优估值方法。     

黑土区农田土壤含水量空间变异性的尺度效应研究

为研究黑土区农田土壤含水量空间变异性的尺度效应,测定32 m×32 m、48 m×48 m、64 m×64 m、80 m×80 m和96 m×96 m 5种采样面积上的土壤含水量,运用传统统计学、地统计学和多重分形等理论,分析土壤含水量空间变异性随采样面积的变化规律。结果表明:研究区不同采样面积土壤含水量的平均值介于31.13%~33.57%,均存在由小于采样尺度和实验误差导致的变异,空间相关范围介于25.80 m~123.60 m,空间相关程度介于16.742%~29.874%,空间变异程度介于0.0292~0.1026;随采样面积的增加,土壤含水量的平均含量和变异程度都逐渐减小,由小于采样尺度和实验误差导致的变异与空间相关范围都先降低后增加,空间相关程度先增加后降低,造成不同采样面积土壤含水量空间变异性的局部信息有所差异。     

区域墒情特征的研究

本文基于地质统计学和空间分析知识，对北京通州区域内土壤水分的分布特征、空间变化趋势、空间相关和各向异性等根据土壤墒情调查数据进行分析。结果表明：区域土壤含水量的分布符合对数正态分布规律，其变化有全局趋势，空间上存在方向性，并且有各向异性，不同深度的土壤含水量存在层与层之间的共线性。最后，在ArcGIS上采用普通克里格法生成了北京市通州区旱情形势图，为开展旱情监测、固定监测站点建设、预测预报研究以及科学指导抗旱提供依据。     

考虑水力学和矿化参数空间变异下土壤水氮运移的数值分析

以北京东郊永乐店一块农田为背景，将田问取样点所在的土壤剖面假设为一系列不发生相互作用的一维土柱，根据实测的土壤有机质含量，假定不同取样点的土壤有机氮的矿化速率常数（零级动力学）与有机质含量成正比，运用HYDRUS-1D软件，分别就考虑和不考虑有机氮矿化速率的空间变异性两种方案，对2001年夏玉米生育期农田尺度下土壤水分运动和硝态氮淋失动态进行了数值分析。模拟结果表明：有机氮矿化速率的空间变异性对剖面250cm埋深处累积硝态氮淋失量的影响很小，其差异主要在于前者影响了土壤氮素的转化量；剖面250cm埋深处平均的土壤水渗透量和累积硝态氮淋失量分别为1．35mm、0．0065mg／cm^2，变异系数大于1．8，表现出很强的空间变异性。模拟结果的地统计学分析表明：蒸发量和蒸腾量，收获时剖面250、150cm埋深处的土壤水通量的半方差函数均可用球状模型描述，其变程相近，约为8．7m；土壤水渗透量与累积硝态氮淋失量表现为相互独立的空间结构。考虑有机氮矿化速率空间变异性的土壤氮素净转化量可用球状模型描述，其变程与有机质含量的变程接近，约为4．7m。     

基于地统计学的田间尺度下土壤盐分离子空间变异研究

土壤中可溶性盐的分析是研究盐渍土盐分动态监测与盐渍化防治的重要基础工作。利用地统计学方法研究了田间尺度下土壤盐分离子的空间变异特征,运用Kriging插值绘制了盐分离子的空间分布图。结果表明:除Cl-和Ca2+属强变异强度外,其他离子均具有中等变异强度;受结构性因素和随机性因素的共同作用,除Ca2+与总盐外,其余各盐分离子均具有中等强度的空间相关性,自相关距差异不大;Kriging插值图表明大部分盐分离子的空间结构性都较好,中部的离子含量明显低于其他方向。研究结果为孔雀河灌区盐渍化土壤的防治、改良和利用提供了理论基础。     

多孔介质中非均匀流动模式示踪试验与弥散限制聚合分形模拟的应用

通过田间试验研究探讨了土壤水非均匀流动特性及其描述方法。采用染色示踪剂观察了土壤水非均匀流动模式，并采用功率谱分析方法探讨了流动的尺度特性。应用弥 散聚合限制模型(DLA)模拟非均匀流动模式。研究结果表明常耕地和废弃地条件下的非均匀流动的流动模式、染色比例、含水率变化量以及溶液浓度随深度的变化规律明显不同。功率谱分析表明，非均匀流动具有尺度相似性。弥散聚合限制模型中，粒子通过随机移动生成分形结构体，通过改变移动概率和进行结构分层使模型产生的流动形状与实际流动模式一致，说明DLA模型能较好的模拟非均匀流动，同时表明土壤非均匀流动具有分形特征。