水平沟整地措施对黄土丘陵区草原土壤水分动态平衡的影响

为明确水平沟工程措施对土壤水分平衡和再分布的影响。在宁夏黄土丘陵典型草原坡地,以封育草地为对照,辅助人工模拟降雨,对水平沟整地措施下0~100 cm土壤水分动态、土壤水分平衡及影响水分平衡因素进行了研究。结果表明:1)水平沟和封育草地土壤水分动态随降雨呈季节性变化,3-12月期间二者0~60 cm土层水分接近,>60~100 cm水平沟含水率较高;土壤水分变异系数均随土层加深而下降。2)水平沟可拦蓄坡地径流,改变土壤水分平衡。多数时间下水平沟和封育草地土壤储水量变化量为负数,试验期间3-12月水分变化量分别为-32.53和-31.20mm。在降雨少、径流量小时水平沟比封育草地更易形成水分亏缺,径流量较大时(7-9月)水平沟水分盈余才高于封育草地,水平沟中水分增量较封育草地增加20.68 mm。3)水平沟拦蓄径流后较封育草地能给予土壤更多、更深的水分补给,在径流量10.49mm时,封育草地入渗的水分为水平沟入渗水分的8.49%,在径流量大时更为明显,但其水分耗损高于封育草地,侧渗加剧了水平沟内水分的损失;雨后0~2h是土壤水分损失最为强烈的时期;强烈的蒸散是封育草地和水平沟土壤水分亏缺的一个主要原因。研究认为,宁夏黄土丘陵区典型草原生产中应综合考虑降雨、坡度、成本等因素合理设置水平沟。

干旱盐渍土区土壤水盐运动数值模拟及调控模式

在干旱绿洲灌区,土壤盐渍化是农业生产和生态保护面临的主要危害之一,而大多盐渍化过程与灌溉水质和地下水埋深密切相关,合理确定灌区水盐调控措施是实现绿洲农业发展的必由之路。该研究基于绿洲农田试验数据,构建了田间尺度二维土壤水盐运移数值模型,并利用监测数据进行了模型校正和验证,结果表明该模型是可信的。该文以小麦作为研究对象,考虑作物需水规律和土壤盐分变化情况,制订了合理灌溉水量和灌溉制度,并以优化后的灌溉水量和灌溉制度,以不同地下水埋深作为宏观调控标准,确定了盐渍土区合理的地下水水盐调控深度。研究结果可为干旱区水资源合理利用和水盐调控提供理论基础。

区域土壤水盐动态人工神经网络预测研究

根据黄河河套灌区多年的区域水盐监测资料 ,比较了 ANN三层、四层 BP网络不同学习速率下的收敛效果 ,拟合精度 ,应用四层 BP网络模型对灌区的年内不同时期的土壤水分、盐分的动态变化进行了模拟预测。研究表明 ,BP网络可以用于区域土壤水盐动态预测 ,方法简便可行 ,有较高的精度 ,是对传统的区域水盐动态模数值拟预测方法的补充。

内陆绿洲灌溉农田SPAC系统土壤水分动态模拟研究

基于土壤水动力学原理,建立了内陆河流域山前农田绿洲SPAC系统土壤水分运移的子模型。应用该模型对土壤剖面含水率、农田棵间蒸发和叶面蒸腾量进行了模拟研究,并以实测值进行了验证。对相同种植与田间管理条件下的春小麦生长季田间土壤水分、土壤蒸发和叶面蒸腾量进行了预报,得到了较满意的结果。对模型主要参数土壤饱和导水率Ks、土表排水系数Wmax、净辐射Rn、风速Uz、饱和差D、作物叶面指数LAI进行了敏感性分析,得出这些参数对土壤水分运移的影响显著。应用该模型对西北干旱区内陆河流域山前绿洲灌溉农田的土壤水分均衡和作物根系吸水规律以及SPAC系统中土壤水分运移规律进行了模拟研究。

东北黑土区土壤团聚体迁移特征的模拟降雨试验研究

坡面侵蚀过程中土壤团聚体迁移反映了团聚体的破碎程度以及雨滴打击和径流搬运之间的相互作用。基于模拟降雨试验,研究了黑土坡面不同粒级土壤团聚体的迁移特征。研究结果表明,同干筛处理相比,湿筛后≥0.25mm粒径的水稳性团聚体含量为52%,其较干筛处理减少24%。湿筛后土壤团聚体的粒级分布以<0.25mm团聚体居多;湿筛处理后>1mm粒级的团聚体含量较干筛处理减少了83.8%。在50和100mm/h两个降雨强度下,团聚体流失以<0.25mm的微团聚体为主,其流失量占团聚体流失总量的80%以上,且不同降雨强度下微团聚体流失量与含沙浓度存在显著正相关关系。50mm/h降雨强度下微团聚体流失量随降雨历时的增加呈先快速增加后递减,最后趋于相对稳定的变化趋势;而100mm/h降雨强度下,其变化趋势则表现为先快速增加后缓慢上升趋势。≥0.25mm各粒级团聚体的流失比例和流失团聚体的平均重量直径(MWD)均随降雨强度的增加而减小,反映了大雨强下雨滴打击对团聚体的分散作用。

白膜、黑膜全年覆盖下的土壤水、热、盐变化

地膜覆盖因能有效地增温保墒增产而在黄土丘陵区旱作农林生产中广泛应用。为明确不同薄膜覆盖的差异以及连续覆膜条件下的土壤水热盐变化特征,于2015年7月1日—2017年6月30日在陕北米脂进行野外连续覆膜定位观测,试验设裸地(CK)、白色薄膜(WF)与黑色薄膜(BF)3种处理,利用GS3仪器监测0～150cm深度的土壤水分、温度和电导率。结果表明:1)连续覆盖两年后,两种覆膜处理平均土壤含水量为16.9%, CK为13.6%,土壤储水量分别达314.56mm、204.44mm,具体表现为土壤含水量BF在0～15cm高于WF(P<0.05),15～30cm低于WF(P<0.05); 0～150 cm, WF和BF总储水量差异不显著,与CK差异显著(P<0.05);在作物生育期覆膜平均较CK提高储水量60.8 mm。2)膜覆盖下近地面日温差WF大于BF, 0～150 cm,两种覆膜周年土壤平均温度无显著差异,较CK高1.3℃(P<0.05);气温较高条件下WF比BF、CK缩短冻融时间分别达8d和24d,WF更有利于土壤解冻和早春土壤增温。3)周年土壤表层盐分高,其中0～30 cm土层电导率为BF>WF>CK, 30～50 cm土层为WF>BF>CK,但土壤总体盐分较低,无土壤盐渍化趋势, 50 cm以下3种处理盐分没有差异。综合而言, WF较BF更能提高表层土壤温度, BF较WF更能提高表层土壤水分,覆膜保墒增温,延长作物生长时间。研究成果可为黄土丘陵区旱作农业覆膜应用提供土壤水热盐调控依据,也为果园和林地常年连续覆膜提供参考。

生物排盐改良利用盐渍土的研究展望

围绕内陆干旱区盐渍化土壤改良和盐碱地利用这一主题,通过对生物排盐改良利用盐渍土相关领域研究成果的总结,结合新疆地区盐碱地改良利用的实践,从植物的耐盐与排盐特征和改良原理、干旱区农田水盐运移规律、灌区土壤盐分平衡、盐碱地耐盐植物种植与利用等方面评述了国内外的研究进展与存在的问题。指出基于植物盐分吸收的耕(根)层水盐平衡原理、不同植(作)物的盐分吸收特征、耐盐经济植物的选择、高效节水灌溉条件下防止土壤盐渍化和盐碱地改良利用方法等是今后的重点研究方向,生物排盐与水利改良相结合的综合模式是实现内陆干旱区灌溉农业可持续发展的新模式。

坝上半干旱高寒区土壤水分运行规律与农田莜麦耗水特征

于１９９２～１９９４年在坝上半干旱高寒区主要地貌单元坡梁地和旱滩地上研究了栗钙土周年土壤水分运行规律和雨养农田莜麦耗水特征．结果表明：土壤水分时空变化可以分为冬季水分冻结聚墒期（从１１月初至翌年２月底）、春季返浆强烈蒸发失墒期（３月初至５月底）、夏季雨水不淋水分恢复期（６月初至８月底）、秋季水分缓慢蒸发期（９月初至１０月底）４个时期和活跃层（０～４０ｃｍ土层）、次活跃层（４０～８０ｃｍ土层），相对稳定层（８０ｃｍ以下土层）３个层位，且存在２个水分高峰期即冬季水分冻结聚墒期和夏季雨水下淋水分恢复期，降水高峰期与土壤水分离峰期不相吻合．其中冬季水分冻结期包括不稳定冻结阶段（１０－２５～１１－０６）和稳定冻结阶段（１１－０７～翌年０３－０２），“冻后聚墒”明显，聚墒区呈类似“倒三角形”；春季返浆强烈蒸发失墒期包括不稳定融化阶段（坡梁地０３—０２～０３—１４，旱滩地０３—０２～０４－０８）和稳定融化阶段（坡梁地０３—１４～０３—２８旱滩地０４—０８～０４—３０），冻融深度曲线呈倾斜的‘凹形”．莜麦阶段耗水量分析表明：拔节－抽穗－开花－灌浆（５１ｄ）耗水量占全生育期（１２２ｄ）耗水量的６５％～６８％，是作物关键需水期?

自然因素对天津市地面沉降影响分析

众所周知，引起天津市地面沉降的主要因素是地下流体的开采导致的地层压缩。实际上，自然因素引起的地面沉降在总沉降量中也占有一定比重。引起天津市地面沉降的自然因素包括构造运动、地震活动以及欠同结土的大面积分布。论述了天津市与地面沉降相关的地质环境背景，并对引起地面沉降的自然因素逐一分析。构造运动引起地面沉降量在沧县隆起、冀中坳陷构造单元为1．41～53mm／a，在黄骅坳陷为1．90～2．15mm／a，全市平均1．5mm／a；地震发生前后时间段内，是地震导致地面沉降量变化影响最大的时期；天津市欠同结土（第一海相层）分布区（外环线以东）软土引起平均沉降量1．0mm／a。该研究对地面沉降的防治工作起到一定的参考价值。

软土地区铁路桥梁墩台滑移病害整治技术研究

针对宁启铁路既有线某桥墩台位移病害,根据现场实测结果,建立力学模型进行理论分析,得出墩台滑动的主要原因是由于桩基侧向土体约束作用极低所致的结论,计算时采用自由桩长的假定,结合现场地形情况提出"纵向顶撑、横向限位"的桥梁加固原则,采用墩台之间设置水平系梁、桥台外侧设置横向限位桩、台后地基钻孔释放应力等整治措施。

黄河河口地区微咸水灌溉的水土环境效应研究

以河口地区土壤水文均有差别的2个典型灌区作为研究对象,在2个灌区内各选取一个典型取样点,对灌区水样、土壤进行采样分析,研究灌区土壤水质特征。运用HYDRUS-1D 4.15软件,在实验数据的基础上,确定边界条件并率定参数,建立了2个灌区的一维饱和-非饱和水盐运移模型。对灌区设计了3种不同灌溉制度,灌溉后进行水盐运移模拟,分析了微咸水灌溉对当地水土环境的影响。结果表明咸淡轮灌的方式有利于灌区盐渍化改善。

干旱区包气带土壤水分运移能量关系及驱动力研究评述

包气带土壤能量和水分平衡及其驱动因子是维系地下水土壤植物大气连续体(GSPAC)系统中水分运移发生的关键因素。在降水稀少、水资源短缺的干旱地区,开展包气带土壤水分形态、运移过程与能量的耦合规律研究对揭示区域水资源形成和转化机理具有极其重要的现实意义。文章总结了土壤水分运移理论研究进展,探讨了水分参与水文循环过程及干旱环境下土壤水分可能表现形态及其降雨入渗、再分布、渗漏、蒸发、毛管水上升等过程驱动机制,评述了包气带土壤水分与能量过程在不同空间尺度上生态水分效应。在一个非饱和土壤系统中,水分运移受包气带结构,土壤物理特征,植物根系和土壤生化环境的综合控制,物质和能量平衡改变是驱动水分循环的源动力,而土壤环境变化是导致水分运移形态的发生变化根本原因。因此,在气候变化背景下,研究干旱区土壤与大气界面以及包气带与饱和带界面水、汽、热耦合转化形式与能量驱动过程,能够提升我们对包气带土壤水分运移规律机理的深入理解,丰富对区域气候和水文变化认知。为干旱区生态植被恢复建设和水资源精细化管理提供理论向导。

榆林沙区无排灌条件盐碱地水盐运动规律研究

研究分析了榆林沙区无排灌条件盐碱地水盐运动的时空变化,其水盐运行主要是随着季节、地形等因素的变化而变化。干旱季节,由于蒸发强烈,盐分随着水分的蒸发,处于上行状态,为积盐期;到了雨季,盐分又随着水分的下渗,处于下行状态,为淋溶期;由于地形的起伏变化,水盐运动也随着变化,随着地势的降低,地下水位升高,盐分含量增加。通过对榆林沙区无排灌条件盐碱地水盐运动的研究,为改良利用榆林沙区无排灌条件盐碱地提供了理论依据,奠定了一定的基础。

农业合作化运动对陕北黄土丘陵区水土保持工作的影响——以绥德县为考察中心

黄土高原水土流失治理关系着黄河中下游地区数亿人民的福祉,党和政府高度重视黄土高原治理工作。制度政策是影响生态治理的重要因素。建国以来,农业合作化制度作为农业生产组织的关键制度延续长达三十年之久。这一时期,绥德县通过对生产资料、劳动力的集中调配,修筑了大量的淤地坝和梯田,产生了良好的经济效益和生态效益。

荒漠绿洲土壤优先流研究进展

荒漠绿洲土壤受干湿交替、冻融作用和土壤特性等非生物因素和动物洞穴、植物根系生物因素影响,存在大孔隙。水分和溶质优先沿着相互连通的大孔隙快速补充到土壤深层或浅层地下水,引起绿洲农田水分、养分损失;大孔隙存在,增强了土壤通气性,促进农田地力提升。荒漠绿洲土壤优先流的发生,减少地表径流及其侵蚀,促进水分入渗,影响着干旱区植被恢复和地下水补给。重点分析影响荒漠绿洲土壤优先流的非生物和生物因素,综述优先流对该区土壤性质和水文要素的影响。未来该区研究应重视以下几个方面:(1)加强大孔隙三维空间构型的研究,分析大孔隙结构与土壤优先流发生的内在机制;(2)开展不同景观类型土壤优先流的野外监测,认识土壤优先流的运动规律,揭示荒漠绿洲土壤优先流与植被互馈机制;(3)发展并构建荒漠绿洲土壤优先流运动的动力学模型。