风积沙热参数计算及其与含水率关系研究

土壤热参数是耦合包气带水汽热的重要参数,准确赋值热参数对研究地表能量守恒具有重要意义。文章利用旱区风积沙介质土壤剖面温度和湿度资料,采用谐波法计算了不同水位埋深条件下,土壤剖面上5-10 cm、5-20 cm、5-30 cm间的土壤热扩散率;同时,利用3种理论模型对热传导率和热扩散率与土壤湿度的关系进行了研究。结果表明：谐波法在一定程度上高估了土壤热扩散率;校正的Zhaogz模型和Chung＆Horton方程中,随着含水量的增大,热传导率先增加后趋于稳定,热扩散率先增加后减小;而幂函数则是热传导率随着含水量的增加而增大,含水量越大,热传导率偏差越大,热扩散率先增加后趋于稳定。校正的Zhaogz模型能够较好地描述陕北风积沙的土壤热扩率与含水率的关系,可以作为计算热参数的替代方法。

郑州市农用地畜禽粪便氮负荷估算及利用途径探讨

从资源利用的角度,以土壤植物营养学原理为指导,结合前人的研究成果,估算了郑州市土壤最大氮承载量和2009年畜禽粪便氮负荷量,同时对其环境风险进行分析评价,最终提出了畜禽粪便的利用途径。结果表明:郑州市单位面积土壤最大氮承载量为144.9kg/hm2,2009年郑州市畜禽粪便氮负荷量为88.0kg/hm2。在农作物秸秆还田的基础上,对畜禽粪便进行发酵、堆肥等无害化处理之后,将其全部施入郑州市农田不会造成环境污染。从局部来看,郑州市不同区域土地对畜禽粪便的消化能力不同,其中消纳畜禽粪便能力最强的是中牟县,单位面积土壤最大承载量高达200.4kg/hm2。

两种估算浅层土壤热参数及热通量的方法对比

土壤热参数对估算地表热通量和研究地表能量平衡具有重要的意义。基于土壤温度实测资料,利用谐波法和热传导对流法估算了浅层土壤热扩散率,进而计算了土壤热通量的值,并将结果与热通量板观测值进行对比,验证了这两种方法的可靠性。结果表明:谐波法和热传导对流法估算的风积沙热扩散率结果均比较合理;谐波法能够较好地模拟土壤剖面温度,而热传导对流法的模拟结果较差;谐波法会低估白天热通量最大值和晚上热通量最小值,而热传导对流法能够较好地模拟夜间的土壤热通量。

郑州市农业废弃物有机质资源量估算及利用分析

从资源利用角度,在调查的基础上,结合国内外有关研究,确定郑州市秸秆及畜禽粪便估算方法和各种估算参数,估算了郑州市农业废弃物及其有机质资源量,并对郑州市耕地土壤有机质需求量进行计算,分析供需平衡。结果表明,2008年郑州市作物秸秆资源量2003107t,畜禽粪便5373109t,两者共可提供有机质2458405t;郑州市耕地土壤有机质需求量为2415188t,供需基本平衡。

旱区非饱和带土壤温度时空分布规律

包气带温度对土壤水汽热运移起到重要的作用，尤其在干旱地区夏秋时节，土壤温度昼夜变化幅度较大，因而温度对土壤水分的分布的影响。为了探明半旱区土壤剖面温度场的分布及其影响因素，对水位埋深分别为0．5m，2m和5m的试验筒中不同埋深的土壤温度进行实时观测，利用多元线性回归方法对土壤温度与气象因子的关系进行建模，并对模型进行验证。结果发现，在西北半干旱地区，地表0～60cm处包气带剖面土壤温度的日变化较为明显，60cm以下无日变化；随着深度增加，土壤温度振幅减小，相位滞后；太阳辐射是影响土壤温度变化的主要因素；浅层土壤的模型预测值与观测值的相关性较好，深层土壤拟合结果相关性较差。

区域畜禽粪便磷负荷估算及污染预警分析

为了深入探讨畜禽粪便的资源化利用,实现区域农业可持续发展,从营养元素循环的角度出发,以土壤-植物营养学原理为指导,分析研究郑州市周边农地畜禽粪便磷污染的风险。结果表明:郑州市单位面积土壤磷理论承载量为24.24kg/hm2,但土壤畜禽粪便实际磷负荷量为27.04kg/hm2,郑州市全市畜禽粪便的磷负荷处于轻度污染,而各个区域受污染程度不同,其中巩义市的污染最为严重。因此,从农业环境保护的角度考虑,不易将畜禽粪便全部直接施入郑州市周边农田。

非饱和带有限分析数值模拟的误差分析

由于描述包气带水分运移的Richard方程具有高度非线性,常用数值方法求解。有限分析法可以较好地保持原有问题的物理特性,近年来被广泛应用于环境及农业工程领域。基于不同的原理,目前有两种有限分析法模拟非饱和带水分运移问题,即基于局部线性化有限分析法和基于Kirchhoff变换有限分析法。为探讨两者在求解非饱和带水分运移问题时数值表现的差异性,采用已有解析解对两种方法进行初步验证;使用两个数值实验比较两种方法的计算精度;应用实测数据验证Kirchhoff变换有限分析法。相比于局部线性化有限分析法,Kirchhoff变换有限分析法能够更好地控制误差及获得更高精度的数值解。该研究对于完善非饱和带水分运移有限分析数值模拟的理论与方法有重要意义。

旱区沙柳蒸腾规律及其对气象因子的响应

为研究沙柳蒸腾规律及其与气象要素的关系,采用包裹式茎流计测量沙柳全叶期至落叶期液流速率,并分析了沙柳蒸腾与气象要素的关系。研究结果表明:沙柳枝条液流速率与其直径呈正相关关系;沙柳液流在早7时开始,10时至15时处于高值,16时后急剧减少,至夜间21时后降至最低(接近0);沙柳液流速率具有典型的季节性特征,且受气象要素影响显著,其受影响强烈程度的大小顺序为:饱和水汽压差>太阳辐射>大气温度>相对湿度>风速;另外,参考蒸散发量和液流速率呈显著线性关系,随着潜在蒸散发的增加,沙柳蒸腾也呈增加趋势。

改进型波形潜流人工湿地处理猪场废水

提出了一种改进型波形潜流人工湿地(improved wavy subsurface flow constructed wetland,IW-SFCW)并研究了该湿地系统在5个水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)(2、3、4、6和8 d)下对猪场废水的处理效果。结果表明,该湿地系统对猪场废水中各污染物有较好的去除效果。在水力停留时间为4 d,进水COD、TN、NH4+-N和TP浓度分别为511、120、110和10 mg/L左右时,该湿地系统对COD、TN、NH4+-N和TP的去除率分别为86.0%、54.4%、70.1%和91.6%。此外,该湿地系统对废水中COD、TP的去除效率随水力停留时间的延长逐渐提高,在HRT=8 d时去除效果最好,去除率分别达到92.7%和96.8%;但对TN、NH4+-N的去除率却随水力停留时间的延长出现先上升后下降的趋势,在HRT=4 d时去除率最高,分别为54.4%和70.1%。