灌水定额对玉米膜孔灌土壤水氮运移特性影响试验研究

通过玉米膜孔灌测坑试验,分析了灌水定额条件下的膜孔灌农田土壤垂直剖面水氮分布规律。经研究表明：灌水定额越大,土壤含水量越大,分布范围越广,土壤80~100 cm层的含水量越高;灌水定额越大,土壤表层（0~20.0 cm）含水量变化越大,硝态氮含量越小,变化越大,对深层80~100 cm硝态氮含量影响越大;随灌水定额的增加,硝态氮累积峰越靠下,低、中、高灌水定额的硝态氮累积峰分别出现在30 cm4、0 cm5、0 cm左右,高灌水定额时,增加了硝态氮的淋失,不利于作物对水氮的吸收。     

膜孔灌溉下土壤入渗特征的多因素分析

为了研究土壤容重、初始含水率、压力水头、黏粒含量和入渗时间5个因素对膜孔灌自由入渗特性的影响,根据正交试验设计12组试验（9组试验,3组验证试验）。通过开展室内膜孔灌试验,研究了多因素交互对膜孔灌自由入渗单位膜孔面积累积入渗量、入渗率及平均体积含水率增量的影响,并分别建立了单位膜孔面积累积入渗量和湿润体内平均体积含水率增量与各影响因素之间的经验模型。两模型的均方根误差分别为0.032 cm、0.006 cm3/cm3,相关系数均大于0.97,决定系数均大于0.95（P<0.01）,经验证模型计算值与实测值相对误差均在±13%范围以内。研究表明:压力水头对单位膜孔面积累积入渗量影响不显著（P>0.05）,初始含水率对其影响显著（P<0.05）,而土壤容重、黏粒含量和入渗时间对其影响极显著（P<0.01）,其影响程度由大到小依次为入渗时间、黏粒含量、土壤容重和初始含水率;湿润体内平均体积含水率增量不受入渗时间影响,4个因素对其影响均极显著（P<0.01）,其影响程度由大到小依次为初始含水率、土壤容重、压力水头和黏粒含量。研究成果可为进一步优化膜孔灌灌水技术要素组合提供理论依据。     

葛洲坝蓄水以后库区蒸发水量的计算与分析

用宜昌蒸发站采用的２０ｍ＾２蒸发池观测的水面蒸发量代替葛洲坝库区的水面蒸发量,用实测的不同流量级库区水面面积建立关系曲线,推算出库区历年月、年平均水面面积泽葛洲坝水利本世纪蓄水以后的历年平均月（年）蒸发水量进行了分析计算。对葛洲坝水利本世纪蓄水以后的各年月、年蒸发水量进行了计处。分析了葛洲坝库区的水面蒸发理对水资源的影响。其成果可供葛洲坝库区水平衡研究和水资源评价参考。     

干旱区高盐度潜水蒸发溶解性总固体折算系数分析

为分析干旱区高盐度潜水蒸发与淡潜水蒸发间的关系,提出了干旱区潜水蒸发溶解性总固体(TDS)折算系数(KM)。2012年4月1日—2014年3月31日在新疆昌吉地下水均衡试验站开展了不同TDS(30和100 g/L)、不同包气带岩性(细砂和粉质黏土)和不同潜水水位埋深(0.5、1.0、2.0、3.0 m)的蒸渗仪潜水蒸发试验,利用实测的高盐度潜水蒸发数据计算不同条件下的KM。对潜水蒸发系数和KM进行分析,初步得出了以下结论:高TDS潜水蒸发系数冻结期大于非冻结期,在其他条件一定的情况下,潜水TDS越高,潜水蒸发系数越小;非冻结期高盐度潜水蒸发量小于淡潜水蒸发量,且随着观测时间的延续高盐度潜水蒸发量有减少趋势;冻结期高盐度潜水蒸发量大于淡潜水蒸发量,潜水埋深越大,两者的差值越大,且随着观测时间延续,高盐度潜水蒸发量与淡潜水蒸发量间的差值有变大的趋势;在其他条件一定的情况下,潜水TDS为100 g/L的全年潜水蒸发量小于潜水TDS为30 g/L的全年潜水蒸发量。     

广义非线性蒸发互补关系研究进展

互补关系最初以陆面蒸发对大气蒸发能力的线性反馈作用为基础,指能量输入一定的情况下,陆面蒸发量与大气蒸发能力随陆面水分供应条件变化发生的大小相等、方向相反的"互补"变化,基于互补关系能够利用常规气象数据进行实际蒸发量的估算.目前互补关系被拓展为描述陆面蒸发与大气蒸发能力之间非线性相互作用规律的一种本构关系,提出了3种广义非线性蒸发互补关系:韩松俊等的S型函数公式(2012年),Brutsaert的多项式公式(2015年)以及Crago和Szilagyi在多项式公式基础上提出的对自变量进行动态标度的方法(2016年).3种非线性互补关系采用不同的边界条件,对陆面水分条件的影响具有不同的处理思路,反映了对陆面蒸发与大气蒸发能力之间相互作用规律的不同认识.通过梳理广义非线性互补关系的发展历程和争论,分析争论背后认识和研究思路的差异,以期为蒸发研究的发展提供参考.     

膜下滴灌微区环境对土壤水盐运移的影响

基于膜下滴灌特有的"膜中"、"膜间"、"膜边"、"膜外"微区环境,利用2011—2013年田间对比试验方法获取的5 960个数据,运用柯布-道格拉斯模型,构建膜下滴灌环境土壤层次、灌水定额、土壤水分、气温、蒸发综合因素与土壤水盐关系及影响效应分析模型.结果表明,在气候干旱、蒸发强烈灌区,地膜覆盖与滴灌结合的地表介面灌溉形式下,土壤水盐具有水平方向由"膜中"向"膜边"地表裸露区定向迁移,垂直方向土壤水盐则由下向上层运移且趋于"膜外"边界积累的趋势,尤其是气温与蒸发因素交互作用,推进膜下滴灌土壤水盐在地膜覆盖与土壤裸露区域空间运移,研究结果进一步揭示了膜下滴灌"土壤水盐定向迁移"形成机理,为膜下滴灌土壤水盐地表排放模式应用提供了依据.     

微咸水膜下滴灌灌溉制度试验研究

为了探讨科学合理的微咸水膜下滴灌灌溉制度,在新疆巴音郭楞蒙古自治州水利管理处国家重点灌溉试验站进行了不同灌溉定额、灌水频次的微咸水膜下滴灌大田试验。研究结果表明:①灌溉定额4500m3/hm2、灌水频次10次,灌溉定额3000m3/hm2、灌水频次7次,均有利于保持土壤水分。②当灌溉定额≤4500m3/hm2时,灌溉定额越大,土壤积盐越严重;在灌溉定额一定时,灌溉次数越多,土壤积盐越严重。③当灌溉定额≤4500m3/hm2时,灌溉定额越大,棉花产量越高,微咸水灌溉影响棉花产量的灌溉定额上限在4500m3/hm2左右;灌溉定额多时,灌水次数多棉花产量高,灌溉定额少时,灌水次数少棉花产量高。④灌溉水分生产率随着灌溉定额的增大而减小,在灌溉定额大时,采用少量多次灌溉,在灌溉定额小时,采用多量少次灌溉,均可提高灌溉水分生产率。⑤以节水、控盐和高产为优选标准,当地较为理想的微咸水膜下滴灌模式为灌溉定额3750m3/hm2、灌水次数20次、灌水间隔为7d。     

“蒸发悖论”在中国的规律分析

利用全国353个气象站1956-2005年的气象资料,系统分析了过去50年间蒸发皿蒸发量、气温及降水的变化趋势,重点对"蒸发悖论"在中国的规律进行分析,并研究了蒸发皿蒸发量与降水的长期变化趋势的关系。研究结果表明:(1)过去50年间,全国范围内气温增加显著、蒸发皿蒸发量呈下降趋势,总体上存在"蒸发悖论";(2)"蒸发悖论"具有空间上和时间上的不一致,表现在:随着气温增加,东北地区蒸发皿蒸发量呈上升趋势,20世纪80年代中期以后全国范围蒸发皿蒸发量呈上升趋势;(3)过去50年间,降水量变化趋势不明显,降水量与蒸发皿蒸发量变化趋势在空间分布上大体呈逆向关系。     

基于包气带水分运移数值模型的黄河三角洲蒸发量研究

蒸发是重要的水循环过程,在野外试验和室内分析的基础上,建立了黄河三角洲地下水浅埋区观测试验场土壤水分运移数值模拟模型,模型中对上边界条件处理采用了考虑气象因素、地表覆盖条件和表层土壤含水量的Penman Wilson公式。利用模型对试验点1999年、2000年、2002年的蒸发量进行了数值模拟计算,计算并分析了裸地、棉花地、芦苇地不同地表植被条件下,地表蒸发量(包括棵间裸地蒸发量和植物蒸腾量)的变化规律。从时间上看,黄河三角洲7、8月是蒸发量较高的时期, 1、2月是蒸发量最低时期,一般日蒸发量在0~8 mm/d。影响地面蒸发的主要因素除气象因素外,还有植被类型和覆盖程度、地下水位埋深等因素。植被覆盖程度越高、地下水位埋深越浅,则蒸发量越大,从而导致裸地蒸发量相对较小,农田年蒸发量稍大,而芦苇地蒸发量最大。研究表明,土壤水分运移模型是估算各种复杂条件下蒸发量的有效工具。     

疏勒河流域地下水均衡试验场蒸发研究

利用地下水均衡试验观测资料对比分析建立了月平均饱和差与水面蒸发的关系,潜水蒸发的年内分配规律及垂向分布规律;用相同时段内的潜水蒸发量和水面蒸发量做相关分析,提出不用时间的相关性;用φ20cm实测年蒸发量值和彭曼公式计算结果对比,确定计算误差。     

沟底膜孔灌水条件下土壤水入渗规律的数值模拟

以土壤水动力学原理为基础,研究了沟底膜孔灌水条件下土壤水分运动规律,建立了二维入渗模型。对模型检验表明,试验实测数据与模型计算值吻合较好,说明所建立的模型是可行的。     

膜孔多向交汇入渗湿润体特性试验研究

通过大量膜孔多向交汇入渗试验资料.分析了膜孔多向交汇入渗湿润体形状、湿润锋运移和湿润体内土壤含水率,该研究成果可为进一步研究膜孔交汇入渗规律和膜孔灌技术提供参考.     

冬小麦田不同调控措施下的土壤水蒸发量分析

为探讨农田在不同调控措施下的土壤水蒸发量,以衡水试验场为例,以土壤水流动系统为指导,设计沟播盖腐熟秸秆、沟播不盖秸秆、盖膜穴播、平播对照4种不同调控措施下的田间试验,运用土壤水分均衡原理和土壤水分通量法,计算了不同调控措施下的土壤水蒸发量.结果表明,盖膜穴播田块的土壤水蒸发量最小,沟播盖腐熟秸秆次之,沟播不盖秸秆最大,说明盖膜穴播的土壤水分调控效果最好,而秸秆覆盖的效果优于不盖秸秆.     

Climate and water budget change of a Mediterranean coastal watershed, Ravenna, Italy

It is generally difficult to quantify exactly the freshwater going in or out of the coastal watersheds along the northern Adriatic Sea because, on one hand, excess water is drained and pumped into the sea to prevent flooding but, on the other hand, water is brought onto the land from far away for irrigation. Fragmentation of water authorities makes it difficult to collect all the necessary information. Climate change and increasing salinization of the coastal aquifers make it imperative, however, to better know the quantities of freshwater involved in these small basins. The water budget of a small coastal agricultural watershed along the Adriatic Sea in Italy (The Quinto Basin near Ravenna) is presented here considering different land uses. The evaporation of open water and the evapotranspiration of wetlands, pine forests, bare soil and irrigated agriculture are calculated based on the Penman–Monteith equation and the Cropwat program. The current water budget is based on average climate data from 1989 to 2008 and drainage and irrigation data. Predictions for future evapotranspiration, net irrigation and hydrologic deficit are calculated with climate data from IPCC (The Fourth Assessment Report (AR4) 200, Climate change 2007). From the study results, the soil type may determine whether or not a crop will need more or less irrigation in the future. Regulations on land use should therefore consider which crop type can be grown on a specific soil type. Water budget analysis in scenarios A1b and A2 both show an increase of water deficits in the summer and an increase of water surplus in the winter. This is explained by the fact that a larger percentage of the rain will fall in winter and not during the growth season. The open water evaporation will decrease under future climate scenarios as a result of increased relative humidity in winter and decreased wind velocity. This may have a positive effect on the water cycle. The current irrigation is very abundant, but has beneficial effects in contrasting soil salinization and saltwater intrusion into the coastal aquifer.     

膜孔灌溉点源入渗模型的建立与验证

膜孔灌溉的田面人渗属于充分供水条件下的点源三维人渗问题。根据对点源人渗所做的系统室内试验研究,建立了包含有膜孔直径、土壤质地及土壤初始含水量等多因子的点源人渗模型,经检验模型具有一定的拟合精度,从而为膜孔灌溉理论与灌水技术要素的深入研究奠定了基础。     

Effects of straw mulching on soil evaporation during the soil thawing period in a cold region in northeastern China

To study the effect of straw mulching on soil water evaporation, it is necessary to measure soil water evaporation under different conditions of straw mulching during the soil thawing period. A field experiment was conducted in winter, and soil evaporation was measured using a microlysimeter on bare land (LD) and 4500 (GF4500), 9000 (GF9000) and 13500 \(\hbox {kg/hm}^{2}\) (GF13500) straw mulch. The influence of different quantities of straw mulch on soil water evaporation during the thawing period was analyzed using the Mallat algorithm, statistical analysis and information cost function. The results showed that straw mulching could delay the thawing of the surface soil by 3–6 d, decrease the speed at which the surface soil thaws by 0.40–0.80 cm/d, delay the peak soil liquid water content, increase the soil liquid water content, reduce the cumulative evaporation by 2.70–7.40 mm in the thawing period, increase the range of soil evaporation by 0.04–0.10 mm in the early stage of the thawing period, and reduce the range of soil evaporation by 0.25–0.90 mm in the late stage of the thawing period. Straw mulching could reduce the range of and variation in soil evaporation and can reduce the effect of random factors on soil evaporation. When the amount of straw mulch exceeded 9000 \(\hbox {kg/hm}^{2}\), the effect of increasing the amount of straw mulch on daily soil water evaporation was small.     

Surfer软件在膜孔灌溉土壤含水率绘制中的应用

利用Surfer软件可以绘制各类等值线图,通过膜孔灌溉试验研究,以入渗时间分别为20 m in、79 m in和135 m in的膜孔入渗数据为例,采用Surfer软件绘制等值线图。实践证明软件的应用不仅能提高工作效率,而且也能减少由于人为原因造成的误差,提高水量分布图的质量。具有一定的应用和推广意义。     

膜孔灌溉单孔入渗特性研究

根据室内单点膜孔人渗试验资料,研究了充分供水条件下单点膜孔入渗规律及膜孔入渗与垂直一维入渗之间的关系,提出了膜孔入渗的数学模型,建立了膜孔入渗参数与垂直一维入渗参数的关系,实现了根据一维垂直入渗资料确定膜孔入渗模型。该研究成果为膜孔灌溉理论与技术的进一步研究奠定了基础。