半干旱区小城镇周边沙丘水分的时空变化——以乌审旗达布察克镇为例

水分是影响干旱区沙丘植被分布、生长和生存的关键因素.以内蒙古自治区乌审旗达布察克镇周边8km范围为研究区域,对不同类型沙丘的土壤水分进行连续观测,研究城镇周边沙丘土壤水分时空动态变化规律.结果表明:研究区沙丘土壤含水量时间变化分为春季积累期、水分消耗期、秋季积累期、稳定期4个阶段.在空间分布上,不同沙丘土壤含水量大小表现为:流动沙丘半固定沙丘固定沙丘(纯蒿)固定沙丘(柳蒿混生);沙丘土壤水分垂直变化可分为土壤水分速变层、土壤水分活跃层和土壤水分相对稳定层3个层次;从沙丘地形部位看,丘间低地地下水位高,而背风坡土壤含水量接近植物凋萎系数.     

基于克里金算法的土壤水分三维建模

作物所需的无机营养绝大多数存在于土壤水分中，精确描述土壤水分在作物根系层的分布情况有利于监测作物的生长环境。随着农业物联网技术在土壤水分监洲方面应用日趋成熟，土壤含水量在监测点处数据采集较为方便，但整个土壤体中水分分布状况无法直接获取。本文利用克里金插值算法，结合监测点所采集的土壤水分数据，建立土壤水分分布的三维可视化模型，并通过采集的土壤舍数量数据对谊模型进行了验证。实验结果表明，该模型可有效表征土壤体中水分的空间分布状况。     

膜孔多点源交汇入渗湿润体特性试验研究

通过大量膜孔多点源交汇入渗试验，研究了膜孔多点源交汇入渗湿润体形状、湿润锋运移规律、湿润体内土壤含水量和土壤水分的再分布规律。这些研究成果为进一步研究膜孔多点源交汇入渗规律和膜孔灌技术奠定了基础。     

地下滴灌条件下土壤水盐运移特点的试验研究

为探讨新疆盐碱土地下滴灌条件下土壤水盐运移的特点,进行了一定供水条件下地下滴灌入渗实验,并观测了大田地下滴灌条件下土壤水分和盐分数据,结果表明地下滴灌条件下土壤水盐运移的特点是：滴头附近含水量最高,并向周围湿润锋处逐渐降低,对于均质中壤土,则均匀降低,湿润体近似圆柱,垂直方向土壤含水量和含盐量的分布图类似抛物线,而含盐量的分布则是在滴头附近最低,向周围湿润锋处逐渐升高,即含水量和含盐量的分布范围基本相同,含量高低相反。     

基于负水头下一维土壤水分入渗含水量空间分布的推算方法

本文提供了一种推算负水头供水时一维土壤吸水过程不同时间土壤含水量的空间分布的方法,该算法可基于土壤累计吸水量、湿润锋位置和土壤表层体积含水量,推算不同时间的土壤含水量剖面分布。     

基于多重分形理论的农田土壤特性空间变异性分析

土壤性质是影响土壤水分运动和溶质迁移的重要因素,土壤特性的空间变异性研究对于农田土壤质量管理具有重要意义.为定量研究土壤特性空间变异性的复杂程度,本文以再生水灌区农田土壤为研究对象,应用分形和多重分形理论定量分析了农田土壤颗粒含量、土壤容重、饱和含水量、孔隙度等土壤特性的空间变异性.结果表明:土壤容重、孔隙度的分形维数D较大,其空间分布具有较大的随机性,即空间分布的均匀性较好;土壤特性的空间分布具备多重分形特征,多重分形谱的谱宽Δα可以定量表征土壤属性空间分布的不规则特征,饱和含水量的多重分形谱谱宽Δα最大,其空间分布的不规则形最大;大值数据对于砂粒、容重和饱和含水量空间变异性的贡献率较大.因此,多重分形参数可以作为定量反映土壤特性空间变异性的潜在指标.     

高寒沙地柠条群落土壤水分空间分布特征研究

为探讨治理50余年人工植被恢复区地表0～100 cm深度范围内土壤水分的空间分布特征,文中选取典型高寒干旱荒漠区——共和盆地西北部沙珠玉沙区不同年代栽植的典型固沙植物—柠条(Caragana korshinskii)沙丘,采用植被样方调查和烘干法分析该地区土壤水分的空间分布特征。结果表明:(1)植被恢复年限越长,土壤含水量越低;(2)通过分析土壤水分与植被盖度的关系,发现在一定的土壤含水量条件下,植被盖度维持在一定的水平;(3)土壤含水量具有明显的季节性,与降水量的变化几乎同步;(4)各植被恢复区的土壤水分垂直分布存在季节差异性,主要表现为降水引起的表层10 cm土壤水分的变化。由此可见,植被盖度与土壤水分空间分布特征相关性对理解与探讨沙地人工生态系统稳定性机理有着重要作用。     

漫灌过程中不同径级枣树根际土壤水分含量变化规律

以枣树林中空地为对照,研究漫灌条件下新疆阿克苏地区不同径级枣树根际土壤水分含量的变化规律,并用EM50监测土壤含水量,以确定不同灌水量下不同径级枣树根际土壤水分的下渗速率、湿润区间、灌溉周期,为枣树的精准灌溉提供科学依据.结果表明:灌水量为80 m3/亩、120 m3/亩、160 m3/亩时的枣树林地土壤湿润区间分别为0～-60cm、0～-80cm和0～-100cm.在灌溉过程中,0～-40cm湿润区间枣树根际土壤含水量增加迅速.不同径级枣树根际土壤水分的平均运移速率随着灌溉量的增加呈增加的趋势.根际土壤水分散失过程随着灌水量和土壤深度的增加而有延长.根际土壤含水量与土壤有机质呈极显著的正相关,与土壤容重呈显著的负相关.     

不同降雨条件下天然次生林水文过程动态分析

以中亚热带天然次生常绿阔叶林(以下简称天然次生林)生态系统为对象,研究了不同降雨强度下森林生态系统的水文过程。结果表明:(1)降雨前期土壤水分条件对天然次生林 集水区径流影响显著。在前期土壤水分干燥至中等湿润的条件下,天然次生林集水区径流最大值滞后于降雨峰值5~7 h;在前期土壤水分湿润的条件下,天然次生林集水区径流最大 值滞后于降雨峰值缩减为1 h。(2)不同层次土壤含水量差异显著。5 cm土层含水量最低,其次为20 cm和50 cm两个层次的含水量,10 cm土层含水量在各层次中最高。(3)不同降雨强 度下,各层次土壤最大含水量出现的时间与降雨量最大值出现时间差异显著,在降雨前期土壤水分干燥至中等湿润的条件下,两者达到最大值的时间间隔为2~6 h; 在前期土壤水分湿 润的条件下,两者达到最大值的时间一致。     

用空间内插法研究黄土丘陵小流域土壤水分时空分布特征

地质统计学的变异函数与Krige空间内插是研究土壤水分空间变异和空间分布的有效方法.在利用变异函数对黄土丘陵小流域土壤水分空间相关性分析的基础上,运用Krige空间内插法,分析了干旱、湿润、极端干旱和径流产生前0～70cm平均土壤水分和剖面土壤水分含量斑块的空间分布形式及斑块之间的关系等特征,这种土壤水分空间分布的差异性和相似性将有助于进一步分析径流与土壤水分的关系和机制.     

岷江上游干旱河谷区土壤水分含量及其动态

于2002年8月～2003年7月对四川西部理县干旱河谷区土壤水分状况进行了定位研究。结果表明：在理县干旱河谷区，不饲海拔高度0～50cm土层土壤平均含水量总的变化趋势是阴坡比阳坡高。而土壤水分空间异质性阳坡比阴坡大。同一坡向不同海拔的土壤含水量变化为2050m处的最高，1850m处的次之，1450m处再次之，1650m处最少，表明了在干旱区河谷的两岸坡面上部土壤水分状况最好，在坡面下部靠近河流处次之，中下坡水分条件最差。相同海拔高度，不同坡向土壤含水量都表现为随着土层深度的增加土壤含水量增加的趋势，且30～50cm土层的土壤含水量最高。     

坡度对坡面降雨产流规律的影响

通过建立概化坡面模型,设置不同坡度下的单层无限深均质各向同性梯形壤土剖面,在不考虑蒸散发和土壤水分滞后效应的前提下,假定若干初始土壤含水量,借助Hydrus软件,在给定时空分布均匀降雨的条件下对Richards’方程进行数值计算以探索坡度对霍顿型降雨产流过程的影响。结果显示产流基本随坡度增加而减小,而初始土壤含水量增加将抑制坡度对产流的影响,用幂函数可以较好地近似产流和坡度之间的关系。     

温度对土壤水分性状的影响研究

温度对土壤的持水曲线产生明显的影响,在一定含水量条件下,随温度升高,土壤水基质势增加,而在同一基质势下土壤持水量随温度升高而降低,土壤水基质势温度系数(cm/℃)随土壤质地加重而增大,随含水量的增加而降低,并且与土壤水分变化特征(脱水或吸水)有关,脱水过程基质势温度系数大于吸水过程,低温段(5℃～20℃)大于高温段(20℃～50℃);土壤渗透系数随温度升高明显增大,且随质地加重,其温度效应增强;温度明显地影响土壤水的蒸发性能,随温度升高,土壤蒸发强度增大,蒸发第一阶段时间缩短,土壤前期蒸发增大,后期减弱,温度升高,土壤水分再分布速率增加,土体持水量减小。     

青海湖南侧江西沟土壤水分分布与土壤干层恢复

通过对青海湖南侧江西沟草地土壤含水量的测定,研究了土壤水分含量、运移和土壤干层水分恢复等问题.2009年该区降水较多,导致2010年7月草地土壤重力水分布深度达到了0.7m左右,但仍有干层存在.经过18个月的水分入渗,在2010年11月土壤干层基本消失,干层恢复的年降水量要大于400mm.该区土壤水分比黄土高原运移缓慢,干层恢复较为缓慢,土壤水分恢复的深度小,水分聚集在土壤的上部,这些特点是该区冻结期较长和蒸发作用较弱造成的.江西沟土壤干层的发育表明该区正常年大气降水一般不能通过土壤入渗补给地下水,属于异常水分循环类型.该区土壤干层的存在指示在降水正常年土壤水分具有负平衡的特点,在年降水量大于400mm的条件下具有正平衡的特点.     

基于DEM校正TVDI的华北地区旱情监测分析

以MOD13A3数据和MOD11A2数据为基础,并结合30 m空间分辨率SRTM高程数据进行高程校正,获得2017年华北地区各个月份TVDI等级分布图,利用TRMM 3B43逐月降水数据和CLDAS V2.0土壤体积含水量数据对TVDI反演结果进行联合分析,探讨旱情、降雨和土壤水分三者之间的关系。实验结果表明,华北地区旱情时空分布变化具有不均一性,2017年3、4月份华北地区出现春旱现象,而11、12月份则出现冬旱现象,7至9月份雨季的到来使旱情得到缓解,华北地区处于湿润状态。此外,DEM校正后的TVDI和月降雨量水平、土壤水分体积含水量存在负相关性。2017年DEM校正后的TVDI的波动性表现比较平稳,而降雨和土壤水分的波动性相对较大。     

大佛寺煤矿开采区土壤水分变化遥感反演研究

土壤水分是驱动矿区生态环境变化的关键要素。为研究黄土高原煤矿区开采沉陷对土壤水分变化的扰动影响,以彬长矿区大佛寺煤矿为例,采用主动微波和光学遥感影像反演开采沉陷区土壤水分的空间变化,用水云模型消除植被对主动微波影像的后向散射系数影响,通过实地采样数据构建支持向量机回归模型,获取矿区地表土壤水分的分布特征,分析黄土沟壑区地形因子和开采沉陷变形对矿区土壤水分变化的影响。结果表明：SVM构建的回归分析模型可以有效反演黄土高原煤矿开采区土壤水分的空间分布,地形特征对土壤水分的影响最大,沟壑区域土壤含水量更高;在未受开采影响的区域,土壤水分变化受地形坡度影响最大,坡向次之,高程影响最小;在40201工作面开采沉陷变形区域,土壤水分分布的变异系数显著增大,尤其在采动裂缝发育区更为明显。研究结果为揭示黄土高原煤矿开采区土壤水分变化的时空特征及机理提供了技术支持。     

土壤水分空间分布研究——以斜峪河流域为例

利用经典统计学指标对斜峪河小流域土壤水分的整体特征进行分析,小流域土壤水分含量总体变化为7.81%~38.44%;从剖面分布看,上中下游0~80 cm各层平均土壤水分变化为13.91%~22.29%,上游土壤水分含量均大于中下游.利用半方差函数分析方法,研究了小流域土壤剖面水分空间分布特征,结果显示,上中下游0~80 cm土层平均土壤水分半变异函数最优模型分别为高斯模型、高斯模型、指数模型,各区段土壤剖面水分均表现为强烈空间自相关.     

沙坡头地区不同植被结构对沙地土壤水分的影响

本文利用沙坡头地区人工植被结构的调查结果及与其对应的土壤水分观测数据,分析了不同植被结构对地表水分的影响.结果表明流沙区土壤水分的变化是由浅层至深层逐渐增加,植被区土壤水分由上至下递减明显,并且人工植被区沙层水分随着植被建立时间的延长而线性减少.该地区草本植物对10cm一20em层的土壤含水量影响较大,灌木主要影响20cm一40cm层的土壤含水量.其中雾冰藜和油蒿对地表水分影响较大.对雾冰藜、油蒿、花棒和小画眉草来说,其密度与土壤含水量呈负相关.     

辽西半干旱区水肥耦合作用对土壤水分动态变化的影响

采用D-312最优饱和设计和旱棚微区试验方法研究表明，在辽西半干旱区，春小麦在3月份播种时，土壤剖面40～60cm处有一水分含量较高的土层，且水分含量随土层深度的增加而增加，在土壤水分垂直分布方面，0～50cm为土壤水分变化频繁活动层，50～100cm为水分潜在供应层，100cm以下为水分相对稳定层，在春小麦生育前期，施用N肥能明显减少土壤表面水分的无效蒸发量，提高土壤含水量，N和P肥配合施用可促进春小麦对深层土壤水分的利用。     

青海省海晏县沙柳林土壤水分与土壤水库研究

采用烘干称重法对海晏县城和西海镇附近沙柳林地土壤水分进行研究.结果表明:位于河漫滩上的海晏城附近的沙柳林土壤含水量高,平均含水量为25.1%,土壤水分能够满足沙柳林的正常生长;位于一级阶地上的西海镇沙柳林土壤上部1m范围内含水量较高,平均含水量为19.3%,1m以下含水量很低,有土壤干层发育.这表明,在该区自然降水条件下,除地形低洼、地下水很浅的河漫滩地区之外,土壤水分不能满足人工林正常生长需要.该区沙柳林土壤水分收入小于支出,具有负平衡的特点.该区土壤上部1.0m深度范围内以粉砂为主,孔隙度较高,土质优良,但1.0m以下以粗砂和细砾石为主,土质较差.