根系层储水量对随机腾发响应特性的初步分析

将潜在腾发量分成趋势分量与随机分量两部分，且假定该随机分量标准化后为正态白噪声过程，结合水量平衡方程推导出根系层储水量满足的随机微分方程．利用随机微分方程理论分析了土壤根系层系统中系统状态变量一根系层储水量对随机输入的响应特性，包括变量的转移概率密度、均值和标准差．

不同沙土配比根系层导水特性研究

采用定水头法研究了不同沙土配比根系层的渗透特性，探讨沙土组成比例对土壤渗透特性的影响规律，并结合运动场草坪根系层饱和导水率推荐标准及处理间的差异显著性，对各处理土壤的渗透性进行综合分析。结果表明：随着含沙量增加，无论是原状土还是压实的扰动土，土壤饱和导水率均增加，增加趋势先缓后快，m（沙）：m（土）=7：3时（沙粒含量〉80％）增幅明显，与沙粒含量拟合均呈显著的指数函数关系；土壤稳定人渗率在草坪成坪前和成坪2个月后的变化趋势与室内测定饱和导水率基本一致，呈极显著的线性关系；按照处理间导水率的差异显著性，11个处理的饱和导水率基本可分为3类，即m（沙）：m（土）〈3：7（沙粒含量〈60％）、m（沙）：m（土）为3：7～7：3（沙粒含量60％～80％）、m（沙）：m（土）〉7：3（沙粒含量〉80％）。

甲霜灵在高尔夫球场根系层和淋溶水中的残留

对高尔夫球场草坪根系层和淋溶水中甲霜灵的残留浓度进行了模拟研究。结果表明:在每周施药量等于或低于0.15g/m2条件下,甲霜灵在根系层和淋溶水中的残留浓度均小于0.1mg/kg;依据2000年新西兰饮用水水源标准判断,淋溶水中的甲霜灵残留不会对球场地表水产生污染。连续18周每周施用0.3g/m2,甲霜灵在草坪根系层和淋溶水中的残留浓度分别于16周和11周后超过0.1mg/kg,对高尔夫球场地表水产生污染;甲霜灵施用量应控制在每周0.15g/m2以下。

多菌灵在高尔夫球场根系层和淋溶水中的残留研究

对高尔夫球场草坪施用多菌灵后其根系层和淋溶水中的残留进行了模拟试验,并简要介绍了草坪根系层和水样中多菌灵农药的测定方法。测定结果表明:在每周施药量等于或低于0.15g/m2条件下,多菌灵在根系层中的残留低于最小检测浓度(0.001mg/kg),未检测到多菌灵残留;在每周施药量为0.3g/m2条件下,仅在根系层表层中检出多菌灵,其最大残留浓度为0.057mg/kg。即使在草坪上以草坪病害防治中常用量的2倍(0.3g/m2)施用多菌灵,淋溶水中多菌灵的浓度小于0.02mg/L。参照国外有关标准,其远远低于俄罗斯制定的地表水中允许的多菌灵残留值(0.1mg/L)。

一个预测冬小麦根系层储水量的概念性模型

基于对SPAC系统的认识,以1995～1996年北京市水利科学研究所永乐店试验站和1993～1994年中国科学院禹城综合试验站冬小麦生长季土壤-作物-大气田间观测数据,对冬小麦根系层水量平衡的概念性模型进行参数确定和实验验证。研究结果表明:本文采用的根系层储水量的预测模型的模拟值与实测值吻合较好,且模型参数较少,形式简单,便于生产实践应用,但是具体的参数须通过田间试验获得。

水肥耦合条件下小麦田根系层土壤总磷迁移特征

以小麦为研究对象,通过田间小区试验对生育期内水肥耦合条件下小麦根系层(0~100 cm)总磷浓度迁移过程的监测,系统分析了不同灌水量(高水7.6 mm、低水6.1 mm)及不同施肥量下(高肥125 kg/hm^2、低肥75 kg/hm^2)总磷在根系层的迁移转化规律。

人工油松林根系层的水文作用

通过试验观测，黄河中游山地油松人工林根系层的分布规律是：０～４０ｃｍ土层内分布的根系占总根量的８２．３％，１７．７％的根系分布在４０ｃｍ以下的土层内；根系的累积量与剖面深度为幂函数关系。根系对非毛管孔隙的增强效应在０～１０ｃｍ土层内最明显，其值为１５．１％。根系对土壤容重和土壤入渗的改良效应随剖面深度逐渐增加而减弱。

科尔沁沙地低缓沙丘主要植被根系层土壤水分特性分析

土壤与植物是SPAC系统的两个主要要素,本文通过对科尔沁沙地低缓固定沙丘主要植被榆树、小叶锦鸡儿根系发育区域内的土壤水分的取样调查,分析了植被周边土壤水分与植物地上生长形态以及地下根系分布间的关系,并分析了沙地土壤水分的空间分布格局及其主要影响因素。

多年生人工牧草“老芒麦”根系层土壤含水率对节水的影响研究

基于浑善达克沙地人工牧草灌溉试验场观测的气象、叶片的蒸腾速率、叶面积指数、有效根系层深度、土壤含水率、土壤蒸发等数据，利用双作物系数法模拟计算了2004、2005年老芒麦的日作物需水量，经与实测的作物蒸腾和土壤蒸发数据对比分析，检验了需水量模拟值与实测值间的一致性，在此基础之上，讨论了老芒麦需水量与产量、光合作用与蒸腾速率、光合作用与根系层土壤含水率的关系，结果表明：对老芒麦来说，从抑制无效蒸腾角度实现节水最直接的方法应该是有效根系层的土壤水分保持在田间持水率的51％～74％。

运动场草坪根系层土壤特点及配比选择的研究进展

根系层是运动场草坪坪床结构的最上层,直接影响球场表面使用质量、导水率等性能。综述了运动场草坪根系层土壤的主要特点,根系层主要组成物质及其影响,由此分析了目前运动场草坪根系层研究存在的问题及发展趋势。

不同灌溉方式下番茄根系层土壤温度分布特征

为了探明不同灌溉方式对根区土壤温度分布的影响，本文通过2年试验，研究了温室种植番茄利用无压灌溉、滴灌和沟灌方式番茄根区土壤温度的变化特性。试验设置了3个无压灌溉处理、滴灌和沟灌处理，共5个处理，每个处理3次重复。结果表明：根区土壤温度随着土层深度变化而变化，相同土层深度，无压灌溉比沟灌和滴灌温度高。0～25cm土层日平均温度，无压灌溉处理比沟灌高1．02—1．05℃，比滴灌高0．72—0．85℃；土壤温度最大差值发生在15cm土层。根区土壤温度日振幅变化，无压灌溉表现的更明显，无压灌溉比沟灌和滴灌高5．4％一10％，而且土壤温度日振幅和土壤深度之间可以用指数关系描述。研究成果为无压灌溉在温室番茄冬季生长提供依据．

长期膜下滴灌棉田根系层盐分累积效应模拟

膜下滴灌技术具有显著的节水、抑盐和增产效果,在新疆干旱区棉田获得大面积推广应用。由于气候干旱和灌水量有限,长期膜下滴灌棉田土壤盐分演变趋势和累积效应近年来倍受研究人员和农业生产部门关注。本文以新疆玛纳斯河流域膜下滴灌棉田为研究对象,于2011年和2012年针对两种典型种植模式(传统种植模式和超宽膜种植模式)开展了大田试验。

新疆安集海灌区膜下滴灌棉田根系层土壤盐分多尺度空间分布特征

明晰土壤盐渍化空间分布特征是盐碱地改良的基础。与单一尺度相比,嵌套多尺度研究可更好地分析土壤盐分的空间变异结构特征,更精确地表达盐渍化程度的自相关随尺度的变化情况。采用传统统计学和地统计学相结合的方法,通过野外实地分层采集土样,分析了4km、500m和100m三个嵌套尺度条件下,新疆安集海灌区膜下滴灌棉田根系层土壤含盐量的空间分布规律及其变异特性。结果表明,灌区棉田各尺度根系层土壤含盐量整体水平较低(平均1.52~1.87 g·kg^(-1)),属中等变异,具有明显的连续变化和底聚特征。轻度盐化土和非盐化土在整个灌区占主导地位并主要分布于地表水矿化度较低、地势较高、排水相对通畅的灌区东南侧,盐渍化相对较重区域主要位于地下水埋深较浅的泉水溢出带,以及受平原水库和干渠渗漏影响的区域。受地形地貌等结构性因素与人为活动等随机性因素共同影响,土壤含盐量呈强空间自相关性:随尺度加大,地统计模型的块基比减小,相关距离增加,自相关性增强,结构性因素影响增强,随机因素影响减弱;反之随尺度减小,空间分布更加清晰明确,随机因素的影响则逐渐增强。对于盐渍化严重区域,有必要针对整个根系层采用嵌套方式在更小尺度上加密采样,以充分了解土壤盐分的空间分布规律与变异特性。

红寺堡酿酒葡萄根系层冬季土壤温度变化特征

为全面掌握红寺堡酿酒葡萄根系层冬季土壤温度的变化特征,利用同心气象站1961—2015年冬季(12月—次年2月)0、10、15、20、40 cm逐日平均土壤温度资料,对其变化规律分析。结果表明:酿酒葡萄根系层冬季土壤温度垂直变化特点是随着深度增加呈升高趋势;55年冬季0~40 cm平均土壤温度日变化趋势一致,先降后升,最低值在-7.3^-3.4℃之间,出现时间在1月13—25日;55年冬季土壤温度年际变化呈显著上升趋势;0~20 cm各层气候变化倾向率在0.432~0.604℃/10 a,0、5、10、20 cm土壤温度分别在1989年、1989年、1989年、1984年发生了突变,突变前均为冷期,突变后均为暖期;55年冬季土壤温度年代际变化总体以升温为主,21世纪10年代较21世纪00年代呈下降趋势。

基于SMAR模型的半干旱区根系层土壤湿度估算

根系层土壤湿度控制植被根系的水分吸收和蒸腾过程,是陆地-大气相互作用中的一个重要变量。为了获得根系层土壤湿度的时空分布,以半干旱区的老哈河流域为研究对象,利用具有物理基础的土壤水分分析关系(SMAR)模型,并结合遥感土壤湿度产品进行研究。结果表明:利用土壤物理属性、归一化植被指数(NDVI)和实际蒸散发作为自变量进行多元线性回归分析,可以建立SMAR模型参数的估算方程(p<0.05,双尾t检验)。将遥感土壤湿度产品与SMAR模型结合估算区域根系层的土壤湿度具有良好效果,与基于实测数据的估算结果比较,其相关性R主要分布在0.5~0.9,平均值为0.692(p<0.05,双尾t检验),平均绝对误差、平均相对误差、均方根误差和标准偏差总体均<0.1。SMAR模型与遥感数据产品结合能够良好地模拟出区域尺度根系层土壤湿度的空间分布状况。该研究为更大尺度根系层土壤湿度的估算提供支撑,也能更好地运用于干旱半干旱区农业规划、干旱监测及其他水文模拟。

基于Hydrus-1D模型的冬小麦根系层水分渗漏分析

利用Hydrus-1D模型模拟了河北省石津灌区冬小麦水分渗漏情况。结果表明,研究区40%的灌溉降雨量和38%的总供水量流出了200 cm边界层,通过设置12种方案得到初始饱和度、2次春灌水量是影响灌区渗漏的主要因素,而二水时间间隔和第一水灌水日期影响相对较小。通过设置426种方案,分别得到了不同初始饱和度时,2次春灌灌水量与2个渗漏比例的关系,以及土壤储水量与日渗漏强度的指数关系式。

利用作物冠层叶气温差预报根系层土壤含水率的试验研究

根系是作物吸收水分的重要器官,根系的生长和分布对水分利用起着重要的作用,试验以番茄作为研究对象,于2011年的春夏两季对日光温室番茄的根系活动层内土壤容积含水率与冠层叶-气温差之间的关系进行了研究。结果表明:反映日光温室番茄的冠层叶-气温差与土壤含水率关系的最佳测定时间是13:00～15:00,根据该时段内的数据分析发现,冠层叶-气温差与不同深度范围内的土壤容积含水率成负相关,且与20～30cm土层内的土壤容积含水率相关性最为显著,相关系数为-0.808,通过回归分析,得出冠层叶-气温差(ΔT)与20～30cm土层内的土壤容积含水率(SW)两者之间的回归方程为SW=-0.017ΔT+0.155,因此可以确定番茄根系的活动层主要分布在土层的20～30cm范围内。

葡萄根系层土壤含水率与冠气温差的相关性研究

于2015—2017年在新疆维吾尔自治区葡萄瓜果试验区采用自动气象站观测葡萄各主要生长阶段晴天的冠层温度及气象数据,同时结合0~100 cm的土壤含水率(SW),分析葡萄冠气温差(△T)与环境因子的关系。结果表明:晴朗天气条件下14:00的△T与20~40 cm的SW有较明显的负相关性,在新梢生长期(4月23日至5月29日)、果实膨大期(5月30日至7月10日)、成熟期(7月10日至8月30日)的相关系数分别为-0.87、-0.86、-0.85(P<0.01),并且利用2017年的实测数据进行验证,实测值(Y)与模拟值(X)具有很好的相关性,相关系数分别为-0.937、-0.860、-0.899(P<0.01),因此可以确定葡萄的根系层主要分布在20~40 cm土层处,并且利用晴天日内14:00测得的△T预测葡萄园土壤水分的方法是可行的。

基于指数滤波模型的青藏高原根系层土壤水分估算研究

高精度、长时序的土壤水分数据对青藏高原陆-气相互作用研究十分重要。然而,当前青藏高原土壤水分研究大多聚焦表层土壤水分的卫星反演,根系层土壤水分的估算研究相对匮乏。基于青藏高原五个土壤水分观测网络(狮泉河、帕里、那曲、黑河上游、玛曲)数据,本文系统评估了指数滤波模型在青藏高原不同气候与下垫面区域估算根系层(10 cm/20 cm/40 cm)土壤水分的适用性,探讨了不同环境因素(土壤、气候、植被)对模型特征时长参数T值的影响,最后评估了利用三种方法(各观测网络或青藏高原站点最优T值(Topt)中位数、随机森林模型)获取的区域T值估算青藏高原根系层土壤水分的可靠性。研究发现:(1)随着土壤深度的增加,根系层与表层土壤水分的相关性降低,而其空间异质性增大,导致指数滤波模型的应用精度降低,而模型T值及其空间异质性增大;(2)空间上随着降水量和土壤含水量的增加,根系层与表层土壤水分的相关性增大,而其空间异质性降低,使得指数滤波模型的应用精度上升,而其在区域内不同站点应用精度的差异呈现降低趋势;(3)土壤性质尤其是砂土含量是控制青藏高原区域T值空间分布的主要因素;(4)T值的获取对指数滤波模型在青藏高原的应用精度影响较小,当前常用的区域Topt中位数和随机森林模型均能获取相对合理的区域T值和取得一致且相对准确的模拟结果。本研究的发现有望推动利用指数滤波模型基于卫星表层土壤水分资料准确获取青藏高原根系层土壤水分。

不同沙土配比根系层土壤的持水特性研究

因地制宜地配置不同沙土比例的根系层是运动场草坪场地建造中最为关键的技术之一。试验将沙土配比设为11个处理,即沙/(沙+土)从0～100kg100kg-1,每10kg100kg-1为一个梯度,并采用压力膜法研究了不同沙土配比土壤的持水特性。结果表明,公式θ=AS-B能较好地拟合不同沙土配比土壤的水分曲线,所得方程均达到了极显著(0.001)水平;随含沙量增加,土壤脱湿曲线逐渐下移,表明同一土壤吸力条件下,土壤含水量随含沙量增加逐渐降低;根据土壤比水容量出现10-2级的先后顺序,11个配比土壤的供水能力可归结为三类。水分有效性受配比土壤的颗粒组成影响呈现出不同的变化规律,且与颗粒粒级的相关性显著。