基于矩分析的垄沟灌入渗湿润体特征

为指导垄沟灌溉技术参数的合理设计,利用验证的HYDRUS-2D模型模拟不同土壤物理性质、耕作技术参数和灌水技术参数组合的垄沟灌土壤水分入渗过程,采用空间矩分析方法定量分析不同因素对入渗湿润体特征量及椭圆特征值的影响。结果表明:矩分析垄沟灌溉入渗湿润体呈扁平椭圆状;初始含水量对湿润体特征量的影响较其它因素小;垄沟灌溉宜在质地重的土壤条件下应用;随沟底宽度和灌溉水深增大,椭圆面积亦增大,椭圆长短轴差异明显,显著加大水平侧渗距离,砂壤土宜窄沟种植,黏壤土宜宽沟灌溉种植,较高的灌溉水深可增加侧渗,有利于提高灌水均匀度。空间矩分析为研究土壤水空间分布特征提供了一种强有力数学方法。     

水分生产率指标的时空差异及相关关系

为从不同视角揭示农业水资源利用与粮食生产的关系,分析了中国灌区毛入流量水分生产率（P_wg）、毛灌水量水分生产率（P_wI）、蒸散量水分生产率（P_wET）及广义水资源利用量水分生产率（P_wu）的时空差异及指标间的相关性。结果显示:全国4个指标分别为0.694 kg/m3、1.361 kg/m3、1.314 kg/m3及0.860 kg/m3,各省灌区水分生产率总体上均呈增大趋势;不同年份各指标空间分布格局基本相似,均表现为黄淮海平原及其周边省区较大,东北、长江以南和西北部分省区较小;省际水分生产率差距有扩大迹象,各指标空间差异程度大小关系为P_wI>P_wET>P_wu>P_wg;两两指标间显著线性相关,P_wu与其他指标的相关系数大于0.950。4个指标在科学内涵和数值表现上存在较大差异,但均可用于表征省级尺度粮食水分生产率的空间差异。     

基于指数滤波法估算沟道根区土壤水分

为更加有效获取黄土高原沟道地形根区土壤水分信息,基于表层（0~20cm）土壤水分观测值,采用指数滤波法在样带和沟道尺度对根区（20~80cm）土壤水分进行估算。结果表明,指数滤波法能够较准确估算沟道根区土壤水分,但随着土层深度增加估算误差逐渐增大。当有根区土壤水分初始值时,估算精度明显提高,但主要集中在时间序列前期。指数滤波法关键参数特征时长T的最优值（T_opt）随土层深度增加而增大,呈现每增加20cm,T_opt值较20~40cm增加1倍的变化规律。对于根区某一土层,不同空间位置（样带）和尺度T_opt交换使用没有明显降低土壤水分估算精度,表明指数滤波法对T_opt的空间敏感性较弱。需注意黄土高原区域尺度土壤性质具有极强空间异质性,指数滤波法在更大尺度上对T_opt的敏感性需进一步深入研究。     

水分生产率指标的时空差异及相关关系

为从不同视角揭示农业水资源利用与粮食生产的关系,分析了中国灌区毛入流量水分生产率(Pwg)、毛灌水量水分生产率(PwI)、蒸散量水分生产率(PwET)及广义水资源利用量水分生产率(Pwu)的时空差异及指标间的相关性。结果显示:全国4个指标分别为0.694 kg/m3、1.361 kg/m3、1.314 kg/m3及0.860 kg/m3,各省灌区水分生产率总体上均呈增大趋势;不同年份各指标空间分布格局基本相似,均表现为黄淮海平原及其周边省区较大,东北、长江以南和西北部分省区较小;省际水分生产率差距有扩大迹象,各指标空间差异程度大小关系为PwIPwETPwuPwg;两两指标间显著线性相关,Pwu与其他指标的相关系数大于0.950。4个指标在科学内涵和数值表现上存在较大差异,但均可用于表征省级尺度粮食水分生产率的空间差异。     

生态环境需水研究进展

生态环境需水研究是近年来国内外广泛关注的热点。回顾了国内外生态环境需水研究的总体情况,对生态环境需水的概念及其内涵、生态环境需水量化方法等方面的最新研究进行了全面的分析和总结,提出目前生态环境需水研究中亟待解决的一些问题和展望了生态环境需水研究的发展趋势。