土壤剖面硝态氮浓度分布的随机-对流传递函模模拟

依据地中渗透计出流口处观测的硝态氮通量平均浓度动态, 建立土壤硝态氮迁移时间的概率密度函数, 由随机-对流假设, 得出某一时刻土壤剖面不同埋深处硝态氮迁移距离的驻留概率密度函数, 以其作为响应函数构造对流对数正态传递函数模型, 仿真拟稳定流条件下田间土壤剖面硝态氮的驻留浓度分布. 经与实测资料对比, 表明模拟值与实测值有着较好的一致性.     

应用根系层水质模型分析冬小麦-夏玉米轮作体系的农田水氮利用效率Ⅱ：模型的验证与情景分析

在就禹城试验站对根系层水质模型（RZWQM）的参数进行灵敏度分析和标定的基础上,模拟了1960—2005年该试验站冬小麦- 夏玉米轮作条件下的冬小麦和夏玉米产量、水分利用效率及氮肥偏生产力,并将模拟的冬小麦和夏玉米产量与禹城市农业统计年鉴显示的 1985—2005年的产量进行了对比。结果表明：经过标定后的RZ?WQM能够较好地模拟夏玉米产量（平均相对误差为-13.3%）,可以模拟冬小麦产量在年际间的变化趋势（平均相对误差-54.2%）。针对所设计的9 种节水省氮的灌溉与施氮方案开展了多组情景模拟分析,结果显示较好的情景是：冬小麦在播前、拔节和开花期各灌溉75mm的水;夏玉米当平水年和丰水年时在播前灌溉一次56mm的水,当枯水年时在播前和抽穗期各灌溉84mm的水,当特枯水年时在播前和抽穗期各灌溉111mm的水。冬小麦在播前和拔节期分别施氮77.7kg/hm2 155.3kg /hm2,整个生育期施氮量为233kg/hm2;夏玉米在苗期（播后5d）和大喇叭口期各施氮70.7kg/ m2和141.3kg/hm2,整个生育期施氮量为212kg/hm2。这样优化的灌溉与施氮方案能够取得较好的增产效果和较高的水氮利用效率,即：冬小麦- 夏玉米轮作体系的粮食产量为10302kg/hm2、水分利用效率为1.40kg/m3、氮肥偏生产力为23.2kg/kg。     

黑龙港地区的农业干旱风险评估

干旱是黑龙港地区最严重的农业气象灾害,评估冬小麦各生育阶段的干旱风险可为合理制定灌溉制度、采取相应的防旱抗旱措施提供依据。基于验证后的APSIM模型所模拟的1961年-2005年31个点的土壤含水量动态,计算得到了冬小麦各生育期的土壤相对湿度干旱指数,分析了农民方案和优化方案的该地区的农业干旱时空分布特征。结果表明,干旱频率发生较高的时期农民方案中是播种-越冬期和返青-拔节期,分别为48.89%和27.60%;基于"吴桥模式"的优化方案是越冬-返青期、返青-拔节期和灌浆-收获期,干旱发生的频率为51.61%、39.78%和62.22%。易发生干旱的地方多位于邢台、衡水南部和邯郸北部。在冬小麦各生育阶段,干旱指数年际变化显示出两种方案的变化趋势基本一致。尽管总体说来优化方案发生干旱的风险要高于农民方案的,但基于"吴桥模式"的优化方案充分发挥了根系带的土体水库功能,减少了灌溉水,能够高效利用土壤水,如果全区31个点在1961年-2005年间,均按照优化方案灌溉,相比农民方案总共可节水61 785mm,表明"吴桥模式"可在黑龙港地区推广,它在一定程度上可规避干旱风险,同时能达到节水、稳产的目标。     

浑水入渗的滞留物分布特征及影响因素分析

利用物理试验模拟浑水入渗问题。浑水入渗时有表面落淤、颗粒运移和入渗滞留现象存在,试验的重点在于研究土体内入渗滞留物的分布特征。首先利用流动的水流实现浑水入渗条件,以减少表面落淤对入渗的影响;此后进行入渗试验,测定滞留物沿沙柱的分布,并进行数学曲线拟合;最后讨论了入渗滞留过程中的水土交互作用。砂柱颗粒组成和浑水含沙量是影响浑水入渗和滞留的重要因素。     

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。     

非稳定流条件下非饱和均质土壤溶质运移的传递函数解

根据溶质运移的传递函数模型Tromsfer Function Model, TFM理论，研究了非稳定流条件下非饱和均质土壤中表施和原有NO-3 N及原有Cl-的运移。由极大似然法估算了模型参数μ和σ2，求出了溶质运移的概率密度函数，计算了NO-3 -N的淋失量，并利用土壤中原有Cl-的动态，对NO-3 N的迁移过程进行了模拟，同时还估算了溶质的中值迁移时间tm和均值迁移时间相应的运移体积θst和θst。     

土壤溶质运移两种新的求参方法的应用

本文通过对3种不同质地土壤(砂质壤土、壤质粘土和粉砂壤土)的室内水盐入渗实验资料的分析，依据山口(Yamaguchi)等提出的斜率法和等斜率法，由土壤溶质运移的穿透曲线数据，同时估算了平均孔隙流速和水动力弥散系数，并与实测值、简化解析解法及矩法求算的结果进行了比较。此外，作者还探讨了抛物插值和Brenner数大小对求参精度的影响。     

考虑残留氮对非稳定流场硝态氮淋失贡献的传递函数模型Ⅱ.农田应用

应用田间冬小麦-夏玉米生长条件下土壤硝态氮淋失动态的试验资料，对所提出的可估计表施和残留氮对土壤非稳定流场中硝态氮淋失贡献的传递函数模型进行了检验。首先，对所选定的农田中的两个土壤剖面，估算了硝态氮和氯离子的中值与均值迁移时间，然后，利用我们的模型，使用其中一个土壤剖面标定硝态氮和氯离子运移的概率密度函数的参数，接着，应用标定后的传递函数模型，模拟了另一个土壤剖面的硝态氮淋失浓度和累积淋失量动态，并分别估算了表施和残留氮占硝态氮总淋失量的分数。结果表明：提出的传递函数模型在农田条件下对土壤硝态氮累积淋失量模拟的相对误差为14．89％。     

地下水溶质径向弥散问题的混合拉普拉斯变换有限单元解

本文采用混合拉普接斯变换有限单元法，求解地下水溶质径向弥散问题，通过与精确解析解、数值解及砂槽试验资料对比，表明该算法效率高、精度好、能有效地克服数值困难。     

求解对流—弥散问题的混合拉普拉斯变换有限单元法

本文提出一种求解对流－弥散方程的新算法－混合拉普拉斯变换有限单元法（ＨＬＴＦＥＭ）。该算法在时间域上求解是半新析的。在空间域中对拉氏空间离散化的微分方程求解是数值的。对拉氏变换后节点浓度值的数值反演采用高精度的Ｈｏｎｉｇ－Ｈｉｒｄｅｓ（１９８４）算法。数值试验的结果与解析解和Ｇａｌｅｒｋｉｎ有限元的解进行了对比，表明：ＨＬＴＦＥＭ计算精度高，稳定性好，一步到位。特别是对网格Ｐｅｃｌｅｔ数高达１００