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华北山前平原区厚包气带次降水入渗补给定量估算

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第3期32卷 446-455页

作者：刘美英高雅张俊芝沈彦俊吴林李明良闵雷雷中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心/中国科学院农业水资源重点实验室/河北省节水农业重点实验室石家庄050022 中国科学院大学北京100049 河北省水文勘测研究中心石家庄050051

降水入渗补给定量估算对于区域水资源评价具有重要作用。在干旱半干旱地区,年降水入渗补给量通常取决于年内几次集中的降水特性。因而,开展次降水入渗补给机理研究,建立次降水入渗补给量估算方法,有望提高干旱半干旱地区入渗补给量评估... 详细信息

降水入渗补给定量估算对于区域水资源评价具有重要作用。在干旱半干旱地区,年降水入渗补给量通常取决于年内几次集中的降水特性。因而,开展次降水入渗补给机理研究,建立次降水入渗补给量估算方法,有望提高干旱半干旱地区入渗补给量评估的科学性和准确性。本文以华北山前平原地下水深埋区为例,利用中国科学院栾城农业生态系统试验站和河北冉庄水资源实验站实测的土壤含水量、土壤水势、地下水补给量和降水量等长序列资料校准Hydrus-1D模型,模拟日降水入渗补给过程,构建具有物理意义的次降水入渗补给事件划分标准,深入研究华北山前平原地下水深埋条件下次降水入渗补给机理,定量估算次降水入渗补给量,建立次降水入渗补给量和次降水量间的定量关系。研究结果表明:次降水入渗补给量具有较大的变异性,次降水入渗补给量与次降水量或次总有效水量(次降水量+前期200 cm土壤储水量)呈显著相关关系(P<0.01),决定系数(R^(2))达0.801~0.962;但次降水入渗补给系数与次降水量无显著相关关系,这是由于次降水入渗补给系数不能反映降水前期土壤水分条件对补给的影响。因此,在地下水深埋区,不建议利用次降水入渗补给系数来估算次降水入渗补给量。本研究结果对区域地下水资源评价具有重要理论意义。

关键词：华北平原灌溉农田次降水入渗补给 Hydrus-1D模型

不同类型下边界条件对模拟灌溉农田水分渗漏的影响

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水科学进展 2006年第5期17卷 665-670页

作者：胡克林肖新华李保国中国农业大学土壤和水科学系教育部植物-土壤相互作用重点实验室北京100094

以田间试验为基础,采用土壤水动力学模型,分别以自由排水、负压水头和地下水埋深三种情况作为下边界,模拟计算了灌溉农田1998年10月-2001年9月期间2 m土体的水分渗漏情况。采用地下水埋深下边界时所得到的剖面分层土壤含水量的模拟值与... 详细信息

以田间试验为基础,采用土壤水动力学模型,分别以自由排水、负压水头和地下水埋深三种情况作为下边界,模拟计算了灌溉农田1998年10月-2001年9月期间2 m土体的水分渗漏情况。采用地下水埋深下边界时所得到的剖面分层土壤含水量的模拟值与实测值都比较吻合,而采用自由排水和负压水头下边界时均存在不同程度的偏差。通过与定位通量法估算的水分渗漏动态及累积渗漏量做进一步比较,发现采用地下水埋深下边界时其水分渗漏的动态变化趋势与定位通量法基本一致,因此模型采用地下水埋深作为下边界比较符合当地的实际情况。

关键词：灌溉农田动力学模型不同下边界水分渗漏

西北干旱区灌溉绿洲农田生态系统冠层导度估算及其在蒸散计算中的应用

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地球科学进展 2020年第5期35卷 523-533页

作者：郭飞吉喜斌金博文赵丽雯焦丹丹赵文玥张靖琳中国科学院西北生态环境资源研究院临泽内陆河流域研究站中国科学院生态水文与流域科学重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049 北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875

冠层导度是植被与大气间碳、水、热交换的关键调控因子,可靠合理的冠层导度估计对于量化陆地表面蒸散的物质与能量交换具有重要意义。基于Jarvis模型原理,采用叶片气孔导度对环境因子响应的分时段函数和叶面积指数构建了适用于西北干旱... 详细信息

冠层导度是植被与大气间碳、水、热交换的关键调控因子,可靠合理的冠层导度估计对于量化陆地表面蒸散的物质与能量交换具有重要意义。基于Jarvis模型原理,采用叶片气孔导度对环境因子响应的分时段函数和叶面积指数构建了适用于西北干旱区灌溉绿洲农田生态系统的冠层导度模型,并用Penman-Monteith方程结合环境因子观测数据和涡度相关数据的反推计算结果对模型进行了验证,结果表明冠层导度模型能够提供合理的预测;应用该模型进一步计算了在叶面积指数大于3时的蒸散,模拟值与实测值也具有很好的一致性;此外,叶片气孔导度向冠层导度的尺度提升需要考虑遮荫系数(shelter factor),并拟合得到了其与叶面积指数的对应函数关系。这为干旱区土壤水分条件较好的农田生态系统提供了估算冠层导度和提高蒸散计算准确度的方法,对于理解植物与大气间物质和能量交换机制以及当地的水资源管理具有重要意义。

关键词：叶片气孔导度冠层导度 Jarvis模型灌溉农田玉米

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灌溉农田水汽氢氧同位素组成特征研究初探

中国生态农业学报 2011年第5期19卷 1060-1066页

作者：张玉翠蔡颖哲 Stephen Parkes Matthew F.McCabe 杨凡王茜沈彦俊中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心中国科学院农业水资源重点实验室石家庄050022 中国科学院研究生院北京100049 澳大利亚新南威尔士大学澳大利亚核科学与技术组织环境研究所河北师范大学资源与环境学院石家庄050016

灌溉农田生态系统水汽变化能够直接反映其耗水状况。本研究应用基于高频实时气态稳定同位素分析仪的箱式法测定水汽氢氧同位素特征,结合涡度相关技术所测定的农田水汽通量结果,探讨不同高度大气水汽在不同时段的稳定同位素组成特征。研... 详细信息

灌溉农田生态系统水汽变化能够直接反映其耗水状况。本研究应用基于高频实时气态稳定同位素分析仪的箱式法测定水汽氢氧同位素特征,结合涡度相关技术所测定的农田水汽通量结果,探讨不同高度大气水汽在不同时段的稳定同位素组成特征。研究结果表明:对于不同的时间尺度,生态系统边界层水汽稳定同位素组成在连续几天内的变化有波动,日变化比较稳定,小时尺度波动很小;水汽稳定同位素的大气背景组成特征表现为日尺度上的组成变化呈稳步富集趋势,小时尺度上几乎无变化。蒸散水汽重同位素特征随时间推移富集明显,午夜蒸发和蒸腾水汽同位素组成特征相似,清晨蒸腾水汽比蒸发水汽轻,午间蒸腾水汽比蒸发水汽重。对于不同高度的水汽来说,玻璃箱内蒸散水汽稳定同位素组成要比生态系统边界层2 m处水汽高。建立了土壤蒸发和植物蒸腾稳定同位素变化特征与蒸散过程的线性关系,相关系数达到0.87。

关键词：华北平原灌溉农田生态系统边界层水汽通量蒸散水汽稳定同位素同位素组成

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灌溉农田土壤湿度的时空变化特征

中国农业气象 2010年第3期31卷 423-426页

作者：谭凯炎房世波任三学中国气象科学研究院北京100081

为了探讨现代土壤墒情监测手段在业务监测实践中的应用方法,利用中国气象科学研究院固城生态与农业气象试验基地的业务和试验资料,对灌溉农田土壤湿度的时间变化特征和空间关系进行了分析。结果表明,灌溉农田的土壤湿度呈一年的周期性变... 详细信息

为了探讨现代土壤墒情监测手段在业务监测实践中的应用方法,利用中国气象科学研究院固城生态与农业气象试验基地的业务和试验资料,对灌溉农田土壤湿度的时间变化特征和空间关系进行了分析。结果表明,灌溉农田的土壤湿度呈一年的周期性变化;浅层(0-50cm)土壤湿度时空波动显著,且各层的变化存在不一致性,60cm以下土层湿度时空变化很小,0-50cm土层的平均土壤湿度能较好地反映0-200cm土层的土壤水分状况,对土壤湿度的监测应集中在浅层50cm内,并需要逐层测量;浅层土壤湿度变异明显,大田中两点各层土壤湿度的相关性一般随两点距离增加而减小,单个测点的土壤湿度测值的代表性差,因此在自动土壤水分仪器布点时,要获得地段的平均土壤湿度信息,必须设置多个观测重复;表层5cm的土壤湿度变化剧烈而迅速,不能正确反映作物根系主要分布层的土壤水分状况,而表层10cm的土壤湿度与作物根系主要分布层的土壤湿度具有很好的联动性,可以较好地反映作物生长的环境土壤水分状况,因此,在应用微波遥感监测土壤墒情时,其对地表的探测深度需要达到10cm以上才能获得关于作物根系主要分布层的土壤水分状况信息,相应地,在土壤墒情微波遥感监测中,需要采用5GHz以下的频率。

关键词：灌溉农田土壤湿度空间关系自动监测微波遥感

内陆绿洲灌溉农田SPAC系统土壤水分动态模拟研究

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中国沙漠 2006年第2期26卷 194-201页

作者：吉喜斌康尔泗赵文智陈仁升张小由张智慧中国科学院寒区旱区环境与工程研究所临泽内陆河流域综合研究站甘肃兰州730000

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... 详细信息

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。

关键词：干旱内陆绿洲区灌溉农田 SPAC系统土壤水分运移模拟

乌兰布和沙漠灌溉农田深层渗漏特征与水量平衡

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中国沙漠 2019年第4期39卷 187-194页

作者：梁海荣李佳陶李艳丽赵英铭冯伟程一本于思佳杨文斌内蒙古自治区林业科学研究院内蒙古呼和浩特010010 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081 中国林业科学研究院沙漠林业试验中心北京100091 中国林业科学研究院荒漠化研究所北京100091 锡林郭勒职业学院内蒙古锡林浩特026010 北京林业大学水土保持学院北京100083 内蒙古农业大学沙漠治理学院内蒙古呼和浩特010010

中国干旱区分布着大面积的灌溉农田,改造沙漠(包括戈壁)为灌溉农田仍为治沙的重要途径,深层渗漏是地表水温过程及优化灌溉制度的重要参数。针对乌兰布和沙漠熟化的灌溉农田,保留50 cm的耕作层熟化土壤,分别客换50~150 cm砂土、壤土和黏... 详细信息

中国干旱区分布着大面积的灌溉农田,改造沙漠(包括戈壁)为灌溉农田仍为治沙的重要途径,深层渗漏是地表水温过程及优化灌溉制度的重要参数。针对乌兰布和沙漠熟化的灌溉农田,保留50 cm的耕作层熟化土壤,分别客换50~150 cm砂土、壤土和黏土,配置成为3种土壤类型样地,实时监测了当地农民对农田的实际灌溉量与灌水量、土壤含水率及深层渗漏量。结果表明:(1)2017年4月17日的单次灌水量118.64 mm后,砂土、壤土、黏土样地150 cm深层出现渗漏的时间分别为灌溉后的13、72、257 h。(2)单次灌水量118.64 mm的15 d后,砂土、壤土、黏土样地150 cm深层渗漏量分别为110.87、12.2、0.8 mm。(3)2017年生长季内(4月1日至10月30日)5次灌溉水总量为641.53 mm时,渗漏水总量为砂土449.60 mm、壤土270.60 mm;土壤的蓄水量变化为砂土-48.79 mm、壤土-35.32 mm。(4)砂土、壤土和黏土的渗漏水量差异是影响灌溉水量和频率的重要因素。

关键词：乌兰布和沙漠干旱区灌溉农田深层渗漏量水量平衡

大孔径闪烁仪与涡度相关系统对灌溉农田蒸散量的对比观测

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中国生态农业学报 2011年第5期19卷 1067-1071页

作者：杨凡齐永青张玉翠 Bridget R.Scanlon 沈彦俊河北师范大学资源与环境科学学院石家庄050011 中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心石家庄050022 美国德克萨斯大学德克萨斯77377

蒸散是地表能量平衡的重要组成部分,在土壤-植物-大气连续体的能量、质量、动量交换过程中起着重要作用。大孔径闪烁仪(LAS)是近时期兴起的观测跨像元尺度地表通量的地面仪器,为验证其观测数据的可靠性,本文把专家认可且在中国生态系统... 详细信息

蒸散是地表能量平衡的重要组成部分,在土壤-植物-大气连续体的能量、质量、动量交换过程中起着重要作用。大孔径闪烁仪(LAS)是近时期兴起的观测跨像元尺度地表通量的地面仪器,为验证其观测数据的可靠性,本文把专家认可且在中国生态系统研究网络(CERN)中广泛应用的涡度相关仪(EC)的观测数据作为参考依据,于2010年8月在中国科学院栾城农业生态系统试验站夏玉米田对大孔径闪烁仪计算结果进行验证。验证结果表明,两种仪器测定的地表感热通量日变化和月变化观测结果基本一致。由于下垫面属性、环境因子及观测范围等因素的影响,大孔径闪烁仪与涡度相关仪观测的蒸散量日变化之间有一定的差异,但日蒸散总量的测定基本一致。试验证明了大孔径闪烁仪观测数据的准确性。将大孔径闪烁仪计算的蒸散量与涡度相关仪观测值进行线性回归分析,二者的吻合度较高(R2=0.800 4)。研究结果显示,大孔径闪烁仪在地表水热通量的数据监测中具有很大的使用价值,为日后用大孔径闪烁仪验证遥感估算蒸散值奠定了基础。

关键词：地表感热通量蒸散量大孔径闪烁仪(LAS) 涡度相关(EC) 灌溉农田

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库布其沙漠灌溉农田沙害防治体系效益分析

库布其沙漠灌溉农田沙害防治体系效益分析

作者：杨阳内蒙古农业大学

学位级别：硕士

本文主要通过对库布其沙漠灌溉农田防风阻沙林、农田防护林、农田内部风蚀防控技术及其成效进行研究。分析了不同配置防风阻沙林防风效果以及带间植被恢复状况;不同配置灌溉农田防护林带及林网的防风效果;不同灌溉农田免耕留茬的防风蚀... 详细信息

本文主要通过对库布其沙漠灌溉农田防风阻沙林、农田防护林、农田内部风蚀防控技术及其成效进行研究。分析了不同配置防风阻沙林防风效果以及带间植被恢复状况;不同配置灌溉农田防护林带及林网的防风效果;不同灌溉农田免耕留茬的防风蚀效果。研究结果表明:(1)影响防风阻沙林防风效果的主要因素有林种、配置、带距、带数等,沙柳柠条两种防风阻沙林在防风效果上存在差异性,行带式配置的防风阻沙林防风效果存在累加性,4带后趋于平稳。行带式配置林带防风效果要优于随机配置。随着带间距增大,林带的防风效果逐渐下降,带间植被状况变好。(2)不同结构林带的防风效能差异明显,其中,疏透型林带带后平均防风效能为17.64%,通风型为13.13%,紧密型为12.31%。不同高度林带防风效能差异明显,7、11、14m高度带后防风效能为13.71%、16.05%、18.33%。随着林带高度越高,林带的防风效能也呈线性增大。不同林带的防风效能林带与风向的夹角与防风效能呈正弦函数,当林带与风向垂直时,防风效能达到最大,夹角在30°以内时,林带基本失去了防风效能。农田防护林网的防风效果具有累加性。(3)农田留茬能够显著改变近地表0～20cm风场结构,增加近地表10～20%的防风效能,降低11～41%的输沙量。农田留茬措施对农田沙害以及风蚀具有着明显的防控效果,有效的降低地表风蚀量,减弱地表的风蚀3～7倍,且留茬高度越高且随着留茬高度的增加,防控的效果逐渐增加。农田留茬能够有效的保护土壤细颗粒,维持土壤分形维数。

关键词：库布其沙漠灌溉农田沙害防治技术效益评价配置模式