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。     

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。     

土壤不同含碳量情况下水分特征曲线的拟合及修正

为研究不同土壤含碳量情况下水力特性的变化,采用典型的江西水稻土进行室内水分特性曲线实验。实验采用4种含碳量水平,分别为0%、3%、6%、9%,利用HYPROP与高速离心机联合测定法测定不同含碳量情况下土壤水分特性曲线,并运用V-G模型对实验结果进行拟合分析。结果表明,利用HYPROP系统与高速离心法联合测量土壤水分特征曲线可以实现土壤水分特征曲线的高效准确测定,土壤的饱和含水量随施加生物碳比例的增加呈现先增加后减小的规律,在生物碳比例为6%时,土壤的饱和含水量最大,故土壤中施加生物碳的比例不宜超过6%。通过不同含碳土壤水分特性的对比,得出含碳土壤水力特性参数的修正系数,修正后的公式能够更好地描述含碳土壤的水力特性。     

干热河谷干季土壤水分动态研究

 为了开展植被恢复试验,对干热河谷土壤水分的动态变化规律进行初步研究。结果表明随海拔高度增加,干热河谷干季土壤水分呈逐渐增加趋势。干季相同海拔高度不同土地类型土壤含水量均较低,土壤含水量都低于 8% 。层间变化由于受降雨入渗分布与土壤水分向上蒸发的综合作用基本表现为增长型。利用变异系数对土壤水分的层间变化进行了分析和层次划分。     

影响土壤入渗能力因素分析

根据大田不同土壤条件下的土壤水分入渗试验结果,分析讨论了土壤含水量、土壤质地、土壤结构、土壤有机质含量对土壤入渗能力的影响。试验结果表明:这些参数对大田土壤入渗能力的影响十分明显,研究结果对大田土壤入渗能力的预报及土壤入渗模型的建立具有重要意义。     

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。     

塔里木河下游河道输水对沿岸土壤含水率的影响分析

利用塔里木河下游土壤含水量5年期的监测资料,根据变异系数和方差分析方法研究了输水后塔里木河下游土壤含水率时空变化特性。结果显示:1输水后土壤含水率在空间上有很强的变异性。在垂直方向上,土壤含水率随着土壤深度增加整体呈先减少后增加趋势;在水平方向上,离水源较近断面的土壤平均含水率要明显高于离水源较远断面,同一断面离河道较近的土壤平均含水率要高于离河道较远的土壤平均含水率。2主要断面土壤体积含水率变化在地表以下0~3 m深度范围内有3个特征明显不同的变化层,即水分散失层、水分增加层和水分变化层。3土壤含水率在时间上有不稳定性。离河道较近的土壤体积含水率对输水过程的响应要明显高于离河道较远的土壤体积含水率对输水过程的响应。结论表明,塔里木河下游输水对河道沿岸的土壤含水率有显著影响,输水改善了土壤中的湿度进而影响了植被的生长。     

永年区夏收农作物关键生长期土壤含水量监测与分析

为探究华北地区夏收农作物关键生长期土壤水含水量的时空变化特征,于2019年4月28日至5月21日在河北永年区进行区域土壤含水量高密度监测试验,基于实测数据利用克里金插值法进行空间变异分析。结果表明:永年区夏收农作物关键生长期各层土壤含水量均呈现东高西低的分布趋势,同期大蒜种植区的土壤含水量高于同期冬小麦种植区的土壤含水量。0～20 cm土层土壤含水量在时间和空间上呈现的动态化、斑状化特性显著,20～40 cm与40～60 cm土层土壤含水量在时间和空间变化上具有高度的相似性。此外,永年区夏收农作物关键生长期灌水时间集中在5月上旬,在5月中旬后区域土壤水变化趋势放缓,作物进入成熟期。研究成果可为区域夏收作物关键生长期土壤水分演变提供关键支撑,为区域灌溉需水管理提供参考依据。     

用三点法测定土壤持水特征的容重

利用离心机法测定了晋城市6种典型质地土壤的吸力、容重和重量含水量三者的关系,分析了土壤持水特征测定中的容重变化特征;借用土壤水分特征曲线幂函数模型和土壤收缩特征线性模型获得容重与吸力间幂函数关系,并利用试验资料进行检验;提出了确定土壤持水特征测定中容重变化的三点法,该方法所获得土壤水分特征曲线与实测结果极为吻合,精度较高。     

关于介电法土壤水分传感器参数律定问题的商榷

本文通过对介电法土壤水分传感器参数率定方法进行研究,说明了介电法土壤水分传感器直接测量的结果并不是通常所说的仅是土壤的容积含水量,而也可以是质量含水量.介电法土壤水分传感器可以用质量含水量与输出电压拟合成一个一元三次多项式,建立静态数学模型,并且还可以消除因将土壤质量含水量换算成容积含水量而必须测定土壤密度所带来的误差分量,所得测量结果会更准确.     

干旱区高盐度潜水蒸发条件下土壤积盐规律分析

为分析干旱区高盐度潜水蒸发条件下土壤中盐分积累规律,利用室外土柱模拟试验开展了不同TDS(Total Dissolved Solids)(30和100 g/L)、不同包气带质地(细砂和粉质黏土)和不同潜水埋深(0.5、1.0和3.0 m)的高盐度潜水蒸发条件下分层土壤盐分的监测工作。通过对各个土柱不同深度7次取样得到的土壤平均含盐量数据分析表明:高盐度潜水蒸发条件下,潜水埋深越浅,土壤剖面上相同深度范围内的含盐量就越大;在其他条件一定时,包气带质地为粉质黏土的土壤剖面含盐量大于包气带质地为细砂的土壤剖面含盐量;由于黏性土的膜效应和土壤中积盐对土壤孔隙的填充作用,导致粉质黏土土柱上层的土壤含盐量表现为潜水TDS为30 g/L的大于潜水TDS为100 g/L的,在土柱下层的土壤含盐量表现为潜水TDS为30 g/L的小于潜水TDS为100 g/L的;由于TDS升高对毛细水的重力和土体结构的改变,随着潜水TDS的升高,粉质黏土土壤剖面上出现局部积盐深度下移的趋势。     

VG模型参数对灌溉补给系数的敏感性分析

运用模型手段,计算灌溉补给系数时,VG 模型中水力参数的不确定性严重影响了灌溉入渗补给系数的可靠性,且目前针对非均质岩土层入渗及其水力参数敏感性的研究较少。基于新疆伊犁霍城县原位试验场灌溉试验,运用 HYDＲUS－2D 软件建立二维饱和－非饱和带水分运移数值模型,利用EFAST 法和 Morris 筛选法分析了 VG 模型中水力参数对灌溉补给系数的敏感性,并分析比较两种方法的一致性。研究表明: 当包气带岩性为均质结构时,θs( 土壤的饱和含水率) 及 n( VG 模型的形状参数) 共同影响着灌溉补给系数。当包气带岩性处于上粗下细的结构时,θs 对灌溉补给系数影响最大,即表明 θs 最为敏感,而且细颗粒 θs 相对于其他水力参数的耦合程度最大。n 直接影响着土壤水分特征曲线的整体形状。同时 EFAST 法和 Morris 筛选法对参数敏感性分析结果呈现较高的相关性。由于VG 模型中水力参数数量适中,EFAST 法较 Morris 筛选法工作量合理,同时对模型参数敏感性分析更加贴近实际。研究成果对获取包气带水分运移模型参数有着重要意义。     

鲁北平原养鸡场周边包气带与地下水砷化合物分布规律

洛克沙胂(3-硝基-4-羟基苯胂酸)被广泛用作饲料添加剂,但大部分以原体形式随粪便排出,进入环境的洛克沙胂在微生物和光照作用下最终转化为毒性较大的As(V)和As(III)等,并在雨水或农灌的淋滤冲积下污染周边土壤、地表水和地下水。以鲁北平原某养鸡场为研究区,对鸡粪、饲料、周边表层土壤、鸡粪堆积和背景包气带垂向剖面以及地下水进行洛克沙胂及其代谢物的检测,结果饲料中洛克沙胂浓度为34mg/kg,鸡粪中HAPA(3-氨基-4-羟基苯胂酸)浓度为11 mg/kg,距离鸡场越近的表层土壤砷含量越高。三个包气带垂向剖面均以As(V)为主,As(III)含量较小。鸡粪堆积处垂向剖面上HAPA、As(V)和As(III)在土壤表层含量最高,浓度随深度增加而呈下降趋势,同时受到土壤岩性的影响,砷化合物主要的吸附层位为0~30cm与200cm以下;背景包气带垂向剖面上各砷化合物含量均明显低于鸡粪堆积处包气带垂向剖面的砷化合物含量;在鸡场内旧井中检测到浓度为165μg/kg的As(V)。结果证实鸡粪堆积导致土壤包气带、周边土壤和地下水砷含量增加,且这种污染很难消除。     

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.     

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%…     

浅层包气带土壤水昼夜分布变化规律模拟研究

西北干旱半干旱地区,浅层包气带含水率与地温等地下水文要素的分布特征对保护旱区表生生态环境起到至关重要的作用。以鄂尔多斯风沙滩地区原位土柱试验为基础,采用HYDRUS-1 D对一维入渗过程的水蒸汽变化、含水率和温度分布进行数值模拟并通过实测值进行验证。结果表明:温度梯度对浅层包气带土壤含水率昼夜变化及水蒸汽通量分布起到主控作用;日尺度剖面水蒸汽运动过程可分为3个阶段:阶段1(1:00-7:00),阶段2(8:00-16:00)及阶段3(17:00-23:00);当温度梯度方向向上,水蒸汽通量向上运动时,含水率变小,反之,含水率变大。利用HYDRUS模型分析水蒸汽的运动规律,揭示了土壤温度对土壤水分布的影响机制,为旱区蒸发过程及生态环境保护提供科学依据。     

华北山前平原灌溉农田深层土壤水分动态特征及渗漏量估算

以中国科学院栾城农业生态系统试验站的大埋深土壤水分剖面观测设施为依托,利用中子水分仪对15.4m深度的土壤水分进行连续1年的定位观测,同时通过定期采集深层土壤和水分样品,对该区土壤水分变动特征和深层入渗量进行了定量研究。结果表明:土壤水分在垂直剖面上的分布受土壤质地组成控制,同时在年内受降水事件和灌溉的影响而波动,随着土壤深度的增加,土壤水分的变异性呈减弱趋势;根区土壤水分受降水(灌溉)和作物耗水的共同影响而变化剧烈,根区以下土壤水分对降水的响应有一定延迟;在观测期间,整个15.5m深度的土壤剖面上有水分的盈余,土壤水贮量增加了216mm,但在小麦生育期土壤水分表现出耗损过程(土壤水贮量减少了208mm)。最后利用氯质量平衡法估算560cm深度处渗漏量约为65mm。     

基于极化雷达的裸露地表土壤水分反演研究

为准确、快速提取大范围裸露地表土壤水分空间分布,以河套平原巴彦淖尔市杭锦后旗陕坝镇灌区土壤水分四极化精细模式雷达监测为例,研究基于RADARSAT-2数据土壤水分提取的技术与方法,选择AIEM模型作为研究区裸露地表土壤水分反演模型的基础,建立适合河套灌区裸露地表土壤水分微波散射的经验模型。应用经验模型对河套灌区地表水分进行反演研究并与实测数据进行相关性分析。结果表明极化组合VV-VH的相关程度高达0.931 1,经验模型能够满足土壤水分监测的需要,优于传统土壤水分分类方法,促进了极化微波遥感在土壤水分监测中的开拓应用。     

农田土壤水分二区模型的研究

本文考虑作物根系吸水的特性,把农田土壤水分变化层分为包含根系的根区和无根系的储水区,以土壤-植物-大气连续体物质能量运动原理和土壤水动力学理论为依据,构建了农田土壤水分二区模型。对该模型的简化,即可得到了两个现在常用的描述土壤水分变化的概念性模型,表明本文提出的土壤水分二区模型是一通用式。对其中考虑下界面水分通量的概念性模型与二区模型进行了比较,结果表明,二区模型拟合精度较高,其复相关系数达到0.91以上,由二区模型计算的蒸发蒸腾量和根区下界面水分通量与实测值有更好的一致性。     

川中红层灌区地下水硝酸盐污染特征及影响因素

为探明川中红层灌区地下水硝酸盐污染特征及影响因素,选取简阳市内典型农业种植区,利用变异函数模型与Arc GIS地统计模块,分析了区内地下水硝酸盐污染空间变异特征,并通过因子分析识别其主要影响因素。研究表明:球状模型为本次插值分析的最优理论模型,块金值为0.067,基台值为0.736,块金效应0.091,研究区地下水硝酸盐分布的空间自相关性较强;区内大部分地区硝酸盐污染严重,约有91.8%的面积遭受硝酸盐污染,农业生产活动与包气带岩性特征加剧了地下水硝酸盐含量的升高;研究区中部金鸡河两侧地下水水力坡度较大,径流强烈,污染物不易富集,河流两侧硝酸盐含量明显较低;因子分析表明,地下水硝酸盐含量主要受地层岩性、地形地貌、p H值和人类活动等因素影响。