若尔盖湿地土壤水分特征及动态模拟

以若尔盖湿地的龙日坝地区为研究对象,研究该区域湿地土壤分层,建立各层的水分平衡关系;测定不同退化程度湿地的土壤含水量纵向变化,并利用水分平衡关系对纵向变化趋势进行了合理解释。结果表明:该区域土壤分为根系生长层、泥炭层、沙砾层3层;在轻度和中度退化湿地中,土壤水分在根系生长层随深度增加而增加,在泥炭层随深度增加而减少,在沙砾层及以下随深度增加而增加;在严重退化湿地中土壤含水量随深度增加而增加。同时,利用IGW模拟该区域土壤水分的渗流场和水头等值线,结果显示,排水沟开挖直接加剧了龙日坝地区湿地的退化。     

城市背景下草地植被根系层蒸散发及土壤水分模拟

为揭示城市化背景下草地植被根系层蒸散发和土壤水分的变动特性,选取扬州大学扬子津校区农水与水文生态实验场的禾草坪为研究区,对集中降雨事件同期的土壤水分变动过程进行分析,采用Penman-Monteith公式推求草地植被生长期内根系层(0～30 cm深度)的蒸散发量,并分析其变化特性。基于Richards方程构建研究区的一维土壤水分计算模型,在检验模型适用性的基础上,对草地植被根系层土壤水分变化过程进行模拟。结果表明:草地根系层土壤含水量在集中降雨期间有较明显的增加,而后逐渐减小,但不同深度的土壤含水量的增加幅度和变动过程存在较明显的差异;ET与降雨的联系密切,在集中降雨发生后,ET通常有较大幅度的增加;在计算时段内,所构建的一维土壤水分计算模型具有较高的计算精度。研究结果可以为城市化背景下草地植被根系层蒸散发及土壤水分运动的研究提供部分基础数据和方法上的借鉴。     

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。     

不同土壤水分状况下甘蔗冠层光谱特征研究

在甘蔗的苗期和分蘖期,用地物光谱仪对不同土壤水分状况下盆栽种植的甘蔗进行了冠层光谱反射率测试,同时测量土壤的体积含水量,采用差异显著性T检验和线性回归分析的方法对不同土壤水分处理下甘蔗苗期和分蘖期冠层光谱反射率的变化规律进行了分析研究。试验结果表明:在α=0.05显著性水平下,460 nm5、60 nm和近红外波段(760~1 200 nm),不同土壤水分处理间甘蔗冠层光谱反射率差异显著;线性回归分析结果表明,近红外波段与460 nm、560 nm的反射率比值与土壤含水量均呈显著正相关关系,其中比值植被指数(R960/R560)与甘蔗土壤含水量呈极显著正相关关系,相关系数R2达到0.907。     

半干旱区深层土壤水分含量特征

由于浅层地下水位大幅度下降,太行山山前平原半干旱区形成厚达20～30m的不饱和层。本研究就该区厚不饱和层土壤水分状况及其主控因素展开研究,以期为已有土壤水分运动模型及开发新模型提供参数依据。研究在河道区利用钻机进行深层土壤取样,利用相关分析和回归分析对近20m厚的不饱和层中土壤含水量及岩性的关系进行了分析。河道区岩性较单一,含水量变异较小,2m以下土壤含水量与岩性具极高的相关性,可以初步认为厚不饱和层土壤含水量处于田间持水量状态,并且通过回归方程根据岩性可以估算土壤含水量。     

水分胁迫下甘蔗冠层光谱反射率变化规律研究

该文在盆栽实验的基础上,分析了水分胁迫下甘蔗苗期和分蘖期冠层光谱反射率的变化规律。试验结果表明在可见光波段和近红外波段,随着土壤含水量的增加,甘蔗苗期和分蘖期的冠层光谱反射率逐渐升高。通过对水分胁迫下的甘蔗苗期和分蘖期冠层光谱反射率差异显著性分析检验,结果表明：在近红外波段（760～1200nm）,不同土壤水分处理间,冠层光谱反射率差异显著;曲线回归分析表明近红外波段的光谱反射率与土壤含水量呈极显著正相关关系。     

网络监测平台下紫花苜蓿土壤水盐变化研究

针对内蒙古自治区牧草的种植方式和牧草对水分的需求差异,在喷灌条件下对土壤水分动态、盐分变化和灌溉制度进行了试验研究。以紫花苜蓿为主要研究对象,利用频域反射土壤水分传感器实时监测草原不同深度根层土壤水分动态和盐分变化。以紫花苜蓿根层土壤的含水量变化为主要指标,分析其平均含水率,结合根层土壤的水分饱灌点和补灌点,确定最佳灌溉时间和灌溉量。通过试验,建立了基于网络平台的紫花苜蓿土壤墒情监测系统,对紫花苜蓿进行实时监控和管理,预测灌溉时间。研究结果表明:提出的基于网络平台土壤墒情监测的灌溉方法,可以实时监测紫花苜蓿土壤的水分状况,为紫花苜蓿灌溉提供技术支持,对提高紫花苜蓿的水分利用效率有着重要的理论意义和应用价值。     

干热河谷生态治理探讨

干热河谷是我国西南地区一种特殊的自然景观,生态环境极端脆弱,加之消落带涉及面广,类型复杂,自我修复缓慢,增加了干热河谷生态治理的难度。为明确干热河谷生态治理的发展方向,介绍了干热河谷的基本情况,系统回顾了土壤类型、理化性质、水分分布和植被恢复技术、种类选择以及消落带治理方面的研究进展。目前干热河谷生态治理存在微观研究不够深入、缺乏长期动态监测、生态恢复效益评估指标单一化等不足,亟需应用先进技术手段,合理筛选优良的当地植物种类,建立生态环境长期动态监测与评估体系,加强生态系统自我修复功能,更科学有效地开展干热河谷生态治理。     

红壤耕地土壤水分时空分布特征分析

根据中国气象网上的2000年1月至2013年12月农田土壤湿度旬值数据及其农业气象数据,分析了江西省红壤土壤水分时空分布特征。结果表明,江西省红壤耕地土壤水分年际间变化相对平稳,年内土壤水分的变化可以划分为春季饱和期,夏季干旱期,秋季补水期和冬季湿润期。随着土层深度增大,土壤含水量呈增加趋势,但变异系数呈减少趋势。土壤相对湿度对降水的响应随着土层的加深而减弱,0~50 cm土层湿度对降水量具有显著的相关性。干旱过程中,20~50 cm土壤水分监测可作为红壤干旱监测指标。     

甘南县作物土壤含水量分析

土壤水分监测结果显示,土壤含水量总体上随着降水量的增多而增加,随着降水量的减少而降低。变化显著的时期为:4~5月中旬降水少,春风盛行,蒸发强烈,但土壤墒情增加,根据观测结果证实,土壤水分在此主要受上一年土壤储水量的影响。     

A New Model for Simulating Supplemental Irrigation and the Hydro-Economic Potential of a Rainwater Harvesting System in Humid Subtropical Climates

Here we have developed a new model to simulate supplemental irrigation and the hydro-economic potential of a rainwater harvesting system in rainfed agricultural areas. Using the model, soil moisture in rainfed crop land, supplemental irrigation requirements, rainwater storage in an on-farm reservoir (OFR) system, and surface and ground water availability were predicted. In an irrigated system, an OFR was used to harvest rainwater during the rainy season, and stored water was applied to cropland as supplemental irrigation (SI). An economic analysis was performed to calculate the benefits due to an OFR irrigation system, and gains from increased crop yield and downstream water availability in the irrigated OFR system were compared with rainfed system (i.e. no OFR). In addition, we calculated the impacts of dry and wet seasons on total value gains (grain and water gains) for irrigated and rainfed conditions and performed a sensitivity analysis to quantify the impacts of model input parameters on total value gains. Analyses showed that the OFR system can produce crop yields three times greater than rainfed agriculture. During a water stress season, the total water use in the irrigated system was 65 % greater than for the rainfed system. Water use efficiency of the irrigated system was 82 % higher than for the rainfed system. In a dry season, the total value gains due to increased crop yield by supplemental irrigation and downstream water availability of the irrigated system were 74 % greater than for the rainfed system, while in a wet season the total value gain of the irrigated system was 14 % greater than for the rainfed system. A precipitation scenario analysis of wet and dry seasons indicated that the benefits of a rainwater harvesting system can be considerably greater in dry seasons than wet seasons.     

等高反坡阶对坡耕地土壤水分空间分布的影响——以昆明松花坝水源区为例

坡耕地是昆明松华坝水源保护区主要土地利用类型,针对日益严重的水土流失,选取水源区迤者小流域内不同坡度的坡耕地为对象,并对其进行等高反坡阶处理,研究坡度及等高反坡阶对坡耕地土壤含水量的影响。结果表明,等高反坡阶处理坡耕地表层土壤的保水效果好于普通坡面,等高反坡阶具有拦蓄地表径流和再分配的功能,降雨后20~40 cm深土层的含水量相较于表层土壤高出1.9%~6.49%;土壤含水量和坡度、深度、有无反坡阶之间均呈现显著的负相关性,与海拔成显著正相关关系。     

基于干旱区的大豆高效节水灌溉制度制定

大豆属于需水较多的旱作物,对土壤水分的要求比较严格,土壤水分充足与否,对大豆各生育阶段的发育及产量形成,都有较大的影响。文章对大豆不同生育期的土壤水分,制定出干旱区大豆的节水灌溉制度。     

鄱阳湖湿地虉草种群自然分布及影响因子研究

虉草是鄱阳湖洲滩湿地典型优势植物,对维护湿地生态及环境有重要意义。以鄱阳湖湿地优势植物种群虉草为研究对象,采用野外调查和统计分析相结合的方法,研究了虉草种群自然分布特征和影响因子(土壤水分状况、高程)的关系。结果表明:①根据高斯回归方程,虉草分布的高程范围为9.85～18.11 m,分布的最适高程在12.13～15.84 m;②虉草作为优势种在12～15 m高程范围出现的频次较多,在14～18 m平均盖度和平均高度较大;③虉草作为伴生种在13～15 m高程范围出现的频次较多,在15～16 m及18 m处平均盖度较大,在14～15 m及17m处平均高度较大;④土壤水分状况明显影响虉草种群自然分布,虉草种群出现的频次随土壤湿度的增加呈下降趋势,在湿环境下生长状况最好,各土壤湿度下虉草作为优势种出现的频次由大到小为干、稍润、润、湿、潮,作为伴生种出现的频次由大到小为干、稍润、润、潮、湿。     

半干旱黄土区土壤水分垂向变异性的研究

以甘肃省兰州市孙家岔流域为研究对象,利用1981-1983年、2011年的实测土壤水分资料,采用地质统计法分析了该流域土壤水分的垂向变异特征.结果表明,球状模型对丰水年和平水年不同土地利用（梯田和荒坡）土壤水分垂向分布的变异函数拟合,经F值检验后为显著水平.在枯水年,球状模型对梯田的实验变异函数依旧拟合较好,而荒坡在枯水年二次线性模型对土壤水分垂向分布拟合较好,对枯水年雨季分析,发现土壤水分的时空间自相关也很弱.半干旱黄土区土壤水分垂向变异性的研究,可对该区不同土地利用的蓄水特征和土地规划利用提供一定的理论依据.     

Mapping Field Surface Soil Moisture for Hydrological Modeling

Soil moisture is a major control variable on hydrological processes both at the storm event scale and in the long term. The aggregate effect on the mean water balance over an area can be quantified successfully using hydrological models. However, determination of soil moisture distribution for semi or fully distributed models is difficult. In some types of landscape, the distribution of soil moisture is dictated by topography, in others by soil characteristics, or by a combination of both. Distribution of area-average soil moisture according to the likely effect of local topography is presented and tested. The heterogeneity of the soil moisture is described by the Xinanjiang distribution, commonly used to describe the natural spatial heterogeneity of the landscape. This distribution is then mapped onto the terrain using topographic index to locate the wettest and driest areas. Soil moisture data from Bilecik-Kurukavak catchments are used to test the method. Cumulative density functions (CDF) for soil moisture data obtained from 68 locations in eight different dates and corresponding topographic index values are obtained. From these functions the deviations of the wet values from the mean soil moisture are observed as positive and larger compared to the dry values. The temporal stability of moisture patterns was studied in order to identify optimal sampling points for field-average soil moisture. Such points were identified by calculating their deviation over time from field average. Topographic data were analyzed to determine if these sampling points could be identified from time-invariant data.     

微集水种植技术对北方旱作农业区土壤水分影响

利用微集水种植技术,在我国北方旱作农业地区开展节水灌溉种植,研究不同微集水种植技术对该地区土壤水分的影响。研究结果表明：在不同降水年份,相对于传统种植模式,各微集水种植模式能够明显提高土壤蓄水保墒效果,在玉米生育期内,微集水处理在0-160cm土层的蓄水量要好于传统种植模式。     

早强型土壤固化剂加固土的性能及施工工艺

通过在黏土中掺入早强型土壤固化剂ES与普通型土壤固化剂OS,分析研究了加固土体在高含水率条件下抗压强度、抗干湿循环性能随养护龄期、含水率发展的规律.试验结果表明:掺固化剂土体抗压强度随着养护龄期的增加而增加,随着含水率的增加而降低;在高含水率条件下,掺早强型土壤固化剂ES土体具有较好的抗干湿循环性能.根据高含水率加固土体的工作特性和强度发展规律,利用强制式搅拌机、螺杆泵开发出高含水率土体快速施工工艺.这套施工工艺可应用于水利工程汛期抢险堵漏,能够达到快速施工,节约成本,降低劳动强度的目的.     

TDR法、干烧法及烘干法测定土壤含水量的比较研究

以第四纪红壤土为研究对象,采用TDR法、干烧法及烘干法3种方法对不同土层深度的不同梯度土壤含水量进行测定,研究结果表明:干烧法测量值接近烘干法,TDR法测量值比烘干法小,TDR法和干烧法绝对偏差和相对偏差随着土层深度的增加而减小;TDR法和干烧法绝对偏差和相对偏差随着土壤含水量增大而减小,土壤含水量在半湿润条件下偏差较大;TDR法、干烧法与烘干法相关性分别为98.7%和96.4%。本研究结果证实,TDR法和烘干法均能较好的反映土壤水分变化规律,TDR法相对烘干法偏小,使用前有必要进行标定以提高精确度。     

旱地农业高效用水技术的应用研究

旱地农业面积约占全国耕地面积的59％，对国民经济具有举足轻重的作用。旱地农业没有灌溉条件，必须在提高降水利用率上做文章。旱地农业高效用水技术主要包括：适水种植、选育抗旱节水高产品种、搞好农田基本建设、耕作保墒、化学调控节水和抗旱灌溉。