甘肃农业大学农耕特色库

河西内陆河灌区覆盖免耕储水灌溉节水技术初步研究: 作者： 姚宝林 日期：2005-06-12 来源：甘肃农业大学 文献类型：学位论文 关键词：土壤水分覆盖免耕产量效应储水灌溉土壤温度灌溉效率; 描述：我省河西内陆河流域,是我国主要的粮食生产基地,也是我省经济相对发达的区域。但在经济快速发展的同时,也出现了各种各样的社会生态环境问题:如土地荒漠化加重;盐碱化面积增大;水资源利用程度过高等。目前经济的发展还主要是以消耗资源为主的粗放式济济增长模式。为了走可持续的社会发展模式,解决水资源与社会经济发展之间的矛盾,缓解水资源压力,推广农民群众可以容易接受,投资低的节水方式,因而采用目前国际上已研究多年的秸秆覆盖还田技术。研究覆盖免耕春小麦地夏季和冬季休闲期的节水效应,并对春小麦生育期的地温、灌溉效率、土壤容重、作物生长发育和产量构成的影响及社会经济效益也进行了研究,为覆盖免耕技术在我省河西内陆河流域的推广应用提供理论依据和技术支持。1 覆盖免耕的节水效应。在夏季休闲期,覆盖免耕具有保蓄降雨和减少土壤蒸发的作用:比常规耕作和秸秆还田耕作分别多贮水30.62mm 和23.91mm,且主要集中在土壤O~50cm 中。在冬季休闲期,土壤耗水量依不同的储水定额和耕作方式表现出不同的效果:在相同的储水定额下,覆盖免耕的土壤含水率与其它两种耕作方式的土壤含水率之间有显著差异,在相同的耕作方式下,不同储水定额与土壤含水率之间没有差异,耕作方式和储水定额的交互作用对土壤含水率影响不显著。初步研究表明在覆盖免耕情况下,可将常规耕作下大定额的储水灌溉减小到975~1350m3/hm2 或更小。在春小麦生育期,覆盖免耕具有改变土壤耗水在时间和空间上的分布:播种至出苗覆盖免耕土壤日均耗水量依不同的含水率而变化,在春小麦生育前期和后期,覆盖免耕具有减小土壤耗水量的作用,而在生育中期,由于覆盖的保墒作用, 土壤能够提供充足的水分来满足作物的生长,因而增加了土壤的耗水量。就整个生育期看, 覆盖免耕并没有减少土壤水分的消耗。 2 覆盖免耕的调温效应。秸秆覆盖在低温时有增温作用,高温时有降温作用,具有明显的调节土壤温度效应。日调节温度主要表现在气温相对较低的早上8:00 覆盖免耕表层的积温值(≥0℃)均大于其它两种耕作方式,较常规耕作高14.0℃,较秸秆还田高18.8℃,5~25cm之间出现不规则变化。在下午14:00 时,不同处理各层次地温呈上高下低的线性趋势,表层均为最大值,覆盖免耕各土层升温比其它两种都慢,表现为积温变化小而平缓,覆盖免耕表层积温比常规耕作和秸秆还田小522.7 和477.2℃。在傍晚19:00 时,覆盖免耕的积温表层为最高,然后逐层减少,说明此时覆盖免耕表层土壤温度继续升高,覆盖免耕表层温度比常规耕作和秸秆还田由下午相差522.7 和477.2℃减少到108.6 和80.4~C。就一天土壤温度的变化看,覆盖免耕在早上具有增温效应,中午具有降温作用,晚上则具有推迟和减缓土壤温度降低的作用。覆盖免耕依据气温的不同,表现出不同的调温效应,在气温高时,具有降低地温升高的作用;而在气温低时,具有减缓地温降低的作用。覆盖免耕产生的“增温效应”和“降温效应”在土壤表层表现突出,且在地表下5cm 处出现土壤温度急剧变化的现象,可能与土壤答重发生变化有关。这种高温时具有降温,低温时具有保温的双重效应有利于寻求适宜作物生长发育的水热组合。 3 覆盖免耕由于秸秆的阻拦作用,灌溉效率和灌溉质量都受到一定的影响。在不同的灌水时间和单宽流量下,三种耕作方式的灌溉效率不同。覆盖免耕具有增大土壤容重和提高土壤热传导率的作用。 4 覆盖免耕的产量效应。在春小麦生育期各处理灌水量相同的情况下,耕作方式和储水定额

黄土高原北部农牧交错带庭院集雨提高水分转化效率技术途径的研究: 作者： 马治国 日期：2005-06-01 来源：中国农业大学 文献类型：学位论文 关键词：提高水分转化效率黄土高原农牧交错带集雨补灌庭院经济; 描述：本研究以内蒙古准格尔旗为例,研究了在半干旱气候条件下,建设集雨补灌农业.发展高效节水庭院经济的途径和对策。本区位于黄土高原北部农牧交错带,自然环境恶劣,水土流失严重,土壤生产力低下,由于过度开垦和放牧,植被破坏严重,生态恶化,急需治理。在此条件下,发展生态节水型庭院经济,可缓解生态压力,对于促进区域经济的发展具有重要意义。主要研究结果如下: (1) 在试验区,大力建设集雨设施是发展庭院经济的基础。主要的庭院集雨设施有旱井、水窖和水窑等基本形式。根据当地降水特征,分析了在不同降水量和保证率下,可集雨水潜力和现有集雨设施和效率下庭院的最大可集雨量和旱井数量。庭院的最大集雨量为390.1m~3,旱井数量应为13个。 (2) 以典型庭院为依据,计算出多年平均集雨量为240.7m~3;人均生活用水量在高、中、低三种水平(分别为30、20和10L/d)下,基本年需水量分别为33、22和11m~3;庭院养殖业每年需水量在高、中、低三种水平下分别为38.04、31.66和25.73m~3;庭院种植业的每年最大用水量(干旱年)和平均用水量(平水年)分别为18.1和10.1m~3。根据基本限制因素——生存周期和经济效益,确定用水优先序为:人的生活用水——养殖业用水——种植业用水;并且在3大部分内部,又进一步细化了用水的优先序。 (3) 在庭院经济的种植业子系统中,以提高雨水经济转化效率的数学表达形式B=R×C_1×C_2×C_3为线索,具体分析了C_1、C_2和C_3这3个参数。当庭院面积和路面的面积比例为1:2、1:1和2:1三种情况下,C_1分别为48%、52.6%和57.0%。对于不同的庭院经济作物蔬菜、西瓜和果树,C_2的平均值分别是21.8、15.6、60.7kg/m~3,C_3分别为0.84、0.42和0.50元/kg。对于各个参数分别提出了提高水分经济转化效率的途径。

石羊河流域主要农作物水分生产函数及优化灌溉制度的初步研究: 作者： 李霆 日期：2005-06-01 来源：西北农林科技大学 文献类型：学位论文 关键词：动态规划模型水分生产函数非线性规划　灌溉制度优化缺水敏感指数; 描述：当前,在水资源日益短缺,农业灌溉用水不能增加,而粮食需增收的背景下,如何将有限的灌溉用水在作物不同生育期优化配置,以及对作物进行精量灌溉控制,使灌溉效益最高,越来越成为农田灌溉领域的研究热点。本研究以甘肃省河西走廊石羊河流域为例,对其主要农作物的水分生产函数及灌溉制度优化模型作了初步研究,取得了以下成果:　 1)　根据收集的有关试验资料,绘制了春小麦、春小麦-玉米带田、籽瓜、白兰瓜、棉花和亚麻等几种主要农作物产量与耗水量的关系曲线,结果表明,产量与耗水量之间一般存在着线性与非线性的关系。产量随着耗水量的增加而增加,当达到一定数值将不再增加,反而有下降的趋势。 2)　依据石羊河流域凉州和古浪春小麦和亚麻非充分灌溉试验资料,利用现有的Jensen 、Blank、Stewart 和Minhas 水分生产函数模型求解作物的缺水敏感指数。结果表明:1985-1986 年凉州春小麦Jensen 模型、Blank 模型和Stewart 模型的敏感指数变化规律接近一致,在前期较小,中期增大,最后再减小。1987-1989 年古浪春小麦水分生产函数以Jensen 模型和Stewart 模型拟合较好,其敏感指数变化规律比较一致,敏感指标值前期较小,中期增大,后期又减小。1983-1985 年凉州亚麻水分生产函数以Jensen 模型、Blank 模型和Minhas 模型敏感指标值变化规律比较一致:先减小,后增大,最后再减小。1987-1989 古浪亚麻敏感指数出现负值较多,模型拟合较差。 3)　建立单作物种植条件下灌溉定额与灌溉面积的确定的非线性规划模型,将有限的水量按照充分供水,95%、75%和50%供水来分配水资源,以经济效益最大为目标函数,得出三组灌区灌溉面积和效益结果,其中以效益最大为最优解。从计算出的三种相应的灌溉面积和灌溉定额来看,春小麦和棉花三种频率下都是以第一种计算结果为最优,其次是第三种,第二种。古浪三种频率下以第一种计算结果为最优,其次是第二种,第三种。相同供水条件下三个频率的灌溉定额相差不大,灌溉面积按50%、75%和95%降雨频率逐渐减少,在四种供水条件下,同一个降雨频率下灌溉定额不变,灌溉面积按100%、95%、75%和50%供水条件逐渐降低。　 4)　建立石羊河流域主要农作物生育期有限灌溉水量优化分配模型,即动态规划模型,将有限的水量在作物生育期内进行分配,以达到最优的产量,并绘制作物可

干旱内陆河流域农业需水预测研究: 作者： 刘坤 日期：2005-05-01 来源：石河子大学 文献类型：学位论文 关键词：玛纳斯河流域水分生产函数农业需水预测动态规划; 描述：本论文是国家科技攻关项目玛纳斯河流域水资源安全与可持续利用模式研究的一部分。玛纳斯河流域属于典型的干旱内陆河流域,其特定的地理位置和气候条件,形成了独特的荒漠绿洲农业,绿洲被沙漠戈壁包围,干旱缺水、决定了其农业生态极为脆弱。因此水已经成为干旱内陆河流域经济发展的瓶颈问题,而农业用水在干旱内陆河流域占到90%以上,因此对未来农业需水进行预测,具有一定的现实意义。本文拟合了玛纳斯河流域典型作物(棉花)的全生育期水分生产函数及阶段作物水分生产函数。阶段作物水分生产函数模型很多,而Jensen模型更适合于干旱、半干旱地区,因此采用Jensen模型来进行拟合,求得了棉花各生育阶段的水分敏感指数,结果表明:棉花在花铃后期的水分敏感指数最大,在苗期最小,符合生产实践中灌“关键水”及“蹲苗”的原理,为棉花科学合理配水提供了依据。推求了棉花的经济灌溉定额,为棉花灌溉制度的制定提供了科学的依据。在此基础上,采用二维动态规划原理,制定出棉花优化灌溉制度,在来水量不足的条件下,合理分配灌溉水资源,提高水分利用效率。以玛纳斯河流域为例,建立了考虑人口、人均生活水平,种植结构、节水技术等多因子需水量预测模型,对水平年2010年,2020年,2030年的种植业、林果业、草场和渔牧业需水进行了预测。还对流域灌区节水措施进行了讨论。通过对干旱内陆河流域典型灌区的分析研究,结合农业用水现状与发展趋势,预测农业需水的发展态势,建立了干旱内陆河流域农业需水预测模型,实现科学用水,将大大降低灌区中长期灌水的盲目性,从而提高了干旱内陆河流域水资源综合利用水平,使有限的水资源在社会经济发展和生态环境的良性循环中发挥其最大的生态、经济、社会效益。

宁夏引黄灌区微咸水灌溉技术试验研究: 作者： 康金虎 日期：2005-04-01 来源：宁夏大学 文献类型：学位论文 关键词：正交试验 TDR 引黄灌区微咸水灌溉技术数值模拟; 描述：本文在对国内外微咸水灌溉技术研究现状和发展趋势全面了解的基础上,针对宁夏引黄灌区安全利用微咸水灌溉所急待解决的有关技术问题,以宁夏引黄灌区惠农节水灌溉示范区为试验基地,对不同矿化度微咸水灌溉制度、微咸水灌溉下的水盐运移规律和微咸水灌溉下的地下水、潜层水的变化规律等进行了研究,为在引黄灌区微咸水的充分利用及水环境的良性循环提供了技术指导和理论依据,其主要研究成果如下: 1 对国内外微咸水利用研究现状和发展趋势进行了综述,指出微咸水灌溉利用的研究方向。 2 根据TDR(时域反射仪)测定土壤水分和土壤电导率的基本原理,利用德国产TRIME—FM型TDR土壤水分测定仪,以宁夏引黄灌区典型土壤为对象,在国内首次测定土壤水分的同时标定出测定土壤含盐量的经验公式:Y=1.20587+3.001637 X_1-0.0188487 X_2,为充分利用该类仪器和减少试验工作量做出了成绩。 3 采用正交试验方法,经过两年的田间试验系统分析了微咸水灌溉对作物玉米生理指标和产量的影响,得出在作物保持较高产量和土壤不受盐害威胁条件下安全利用微咸水灌溉的方法与措施。 4 运用多目标决策模型,通过试验结果确定了不同因素的权重,对微咸水灌溉制度进行多目标决策分析,所得结论与田间试验结果一致,从理论上验证了所选灌溉制度的正确性。 5 通过室内试验,采用土壤水-盐运移模型对微咸水垂直入渗运移规律进行数值模拟,其结果可用于土壤水-盐运移模拟。本文的研究结果对提高宁夏引黄灌区水资源的利用效率,缓解引黄灌区水资源的供需矛盾,避免引用微咸水灌溉而导致的土壤盐碱化问题,保护我区的水环境有重大的生产和理论意义。

宁夏银南灌区采用控制排水减少农业氮流失的研究: 作者： 王南江 日期：2005-03-01 来源：西安理工大学 文献类型：学位论文 关键词：volume controlled the Ning Xia irrigating of Agricultural drainage Nan region Yin; 描述：本论文在查阅了大量国外有关农田控制排水减少地表氮污染研究成果的基础上,设计实验方案,在宁夏银南灌区永宁县望远镇西位二队建立大田实验场地,主要观测项目有:地下水位的变化、排水沟排水量的变化、地下水中硝氮量的变化、地下水中氨氮量的变化、排水沟中硝氮量的变化、排水沟中氨氮量的变化。研究成果有: ① 银南灌区实行控制排水是可行的,而且能够取得一定的节水及环境效益。 ② 在相同条件下(即沟长296m、排水面积35亩),实施控制排水的沟能够比非控制排水的沟平均少排34%的农田排水水量。在本实验中沟2、沟3是实施控制排水的两条沟,它们在一个典型的排水周期内的农田排水量分别为264.43m~3和433.39m~3,平均每亩的农田排水量分别为7.57m~3,12.38m~3,总的平均起来在控制排水情况下每亩的农田开排水量为9.98m~3。 ③ 地下水中(不同深度)硝氮浓度在5月、6月两个月的值均比较大,而7月份以后硝氮浓度值基本上保持在比较小的状态上。这种情况与排水沟也基本相同。这是因为在5、6月份当地农民的施肥量比较多,而6月20号以后基本上不再施肥,所以7月份以后不管是地下水还是排水沟中的硝氮值均比较小的原因。

黑河流域水资源优化配置研究: 作者： 李小琴 日期：2005-03-01 来源：西安理工大学 文献类型：学位论文 关键词：优化配置评价可持续利用水资源黑河流域承载力; 描述：黑河是中国第二大内陆河,长期以来,由于人口增长,经济发展, 中游地区人类活动用水量增加,致使进入下游水量急剧减少,导致森林死亡、草场退化、沙漠化扩展,成为中国北方地区沙尘暴的主要沙源地之一。本文在分析了黑河流域水资源开发利用现状的基础上,指出了目前黑河流域水资源开发利用中存在的问题,综述了国内外水资源优化配置的研究进展,收集、整理并分析了大量黑河流域社会、经济、生态环境等与水资源优化配置相关的资料数据;对黑河流域水资源需求进行了分析和预测;建立了水资源优化配置模型,获得了水资源优化配置方案, 对实现黑河流域水资源优化配置具有重要的参考价值。本文取得的主要研究成果如下: (1) 提出了黑河流域水资源优化配置的指导思想、原则和目标,结合流域水资源开发利用特点和目标生成了2010水平年五个水资源配置方案,为研究或实施黑河流域水资源优化配置方案奠定了基础。 (2) 结合产业结构和农业种植结构调整及对灌区的节水改造,采用定额法对生活、生产、生态需水进行了预测,总需水量由现状的42. 01亿 m3减少到2010水平年的34. 93亿m3,减小了16. 9%,需水的负增长趋势是合理的,符合流域实情。 (3) 考虑到黑河流域水资源短缺,需水量大于水资源量的实情,建立西安理工大学工程硕士学位论文了兼顾流域缺水均衡,以流域总缺水最小为目标的水资源优化配置模型 (LPM);提出了应用遗传算法求解LPM模型具体步骤,推导并给出了该算法有关公式和参数,丰富了水资源优化配置方法。 (4)采用长系列资料,应用LPM模型,进行大量运算获得了现状年和 2010水平年的六个黑河流域水资源优化配置方案;通过各方案在实现分配水权、生活、生产和生态用水的协调程度、供水保证率、水资源开发利用程度等方面的分析比较,以及水资源可持续承载能力的评价,重点评价了发展系数、协调系数、公平系数和可持续发展系数,得出了方案5 为水资源配置最优方案。论文取得的成果对实现黑河流域水资源优化配置具有重要的指导意义。关键词:黑河流域;水资源;优化配置;可持续利用;承载力;评价

渭北旱塬农林复合系统水量平衡要素变化规律的试验研究: 作者： 朱首军 日期：2001-11-01 来源：西北农林科技大学 文献类型：学位论文 关键词：土壤水分农林复合系统水量平衡; 描述：农林复合生态系统的模式尽管延续了上千年，但作为一门学科，进行深入系统的研究还是近十年来的事。目前，关于土壤水分运移的研究，绝大多数是针对纯农田或纯林地的，农林复合生态系统土壤水分运动的研究还很少，且大都局限于探讨土壤含水量对林木生长、作物生长以及产量的影响等。为此，我们应用土壤水动力学的一些方法对渭北旱塬农林复合系统水量平衡要素的变化规律进行了试验研究。通过近两年的野外定位观测和试验研究，得出如下几点结论： 1．试验研究结果表明：花椒为浅根性树种，根系在0～120cm土层中的垂直分布呈“V”字形，垂直分异明显，并随深度的增加而减少：具水十分布范围为0～250cm，随根系的水平延伸呈阶梯状分布，其中在0～150cm范围内(约1倍树高)为其根系水平分布集中分布区，根重占总根重的70％。花椒根长密度与根干重的空间分布特征是：越靠近林缘吸水根系根长密度L越人，垂直方向上绝大部分集中在0～60cm土层内。林缘处O-60cm土层内根长密度L占0-120cm土层内L的95.9％，其中20～40cm土层是L密集区。对林带树根二维分布进行了多元非线性回归分析，花椒林带L及根干重G与距林带距离(H)和土层深度(Z)的回归方程为： 2．对刺槐、侧柏人工林根区、有效根长密度的分析表明：在林龄相同的情况下，刺槐根系分布深度是侧柏的2倍多，但刺槐根区平均有效根长密度只有侧柏的44.5％。构树种最大有效根长密度在垂直方向上，均位于距地表0～30cm以内。在水平方向上，刺槐有效根长密度以距树干30～90cm处为最大：侧柏以距树干：0～30cm处最大。侧白有效根重密度是刺槐的1.64倍，但0～60cm深度主要根系分布层平均，则刺槐根重密度略大侧柏。人工林根区根系密度分布在水平方向上因树种不同而异，侧柏基本上与距树干距离成反相关，而刺槐则呈二次抛物线形分布：在垂直方向上则与农作物根系密度分布具有一致的规律性，即随深度增加呈指数趋势递减。经非线性参数拟合分析，采用的函数模型，能较好地描述根区根系的空间分布状况。 3．农林复合系统小林带附近小麦根系分布主要特点是：靠近林带处根系减少，垂直方向上根系密集区在0～20cm，越靠近林带其密集程度越大。 4．对渭北旱塬区农林复合系统和人工林系统两类土壤质地带的非饱和土壤水分运动参数进行了测定利分析，并通过测定资料，采用Levenberg—Marquardt非线性参数拟合方法，求得了不同生态系统不同土壤层位的非饱和土壤水分运动参数的数学表达式，各模型参数拟合精度较高。 5．农林复合系统的林木株间，土壤含水量变化具有与人工林系统相同的趋势，只是由于株间距摘要离较小，这种趋势被限制了。就花椒而言，当距离调查株90cm时，实际上己经靠近另一相邻的花椒材，而苹果距离调查株120cm时，更靠近其相邻的另一株苹果树，所以在花淑或苹果株间 1／2处的上壤含水量最大，然后向两侧土壤含水量逐渐减小，当到达树于基部时，土壤含水量达到最小。在垂直于林带力何上，同样由于林木距离的限制，整个横向段土壤水分呈现随根系交错而变化的趋势，特别是在根系交错的农林复合界面地段，土壤含水量明显减少，产生树木与小麦很系争水的矛盾，凶此在进行农林复合配置时，应当考虑小麦与树木应当留有一定的保护地带，避免灼者恨系相互交错。 6 很据农田水量平衡方程以及相对蒸散与土壤有效水分相对含量之间的线性关系。通过理论分析推导出厂个同时段、个同降水条件下土壤临界含水量的计算方法，根据实测资料建立厂个 I。训I段、个1小项水条什下卜地大水吐‘。作物桃水V的计沐公人： ot＿＿、II：厂·I）11E厂。、1 o一o＝1W一oIeXd———卜尸】eXd一－－－－·ot—n川经检验精度较高，为干旱期农林复合系绞内作物耗水的土壤水分动忐预报提供了理论依据。 7 对农林复合系统中蒸散耗水特征分祈结栗表明：冬小麦拔节期至乳熟期，分布在林带区的根系吸水量占总量的46．99％，分介在05～15H衣田范围内的根系吸水量占总量的5301％，故林带吸水以消耗农田土壤水分为上；林带恨系吸水范田山林带区和农出中0、SH～15H范围组成，该区为林带根系和冬小麦恨系的交织区，在准林争水过程中，小麦吸水占优势。从林带和冬小麦根系吸水的比例关系未说，在拔节至乳熟期间，小麦耗水是农林复合系统耗水的主要特征。在冬小麦拔节至乳熟期间，林带的蒸散耗水以蒸腾方式为主。农田蒸散的水平分布具有不均匀性，在农休复合系统中，林带具有降低农田蒸散的水分效应。 8 农林复合系统土壤水分的水平运动中，林带对系统水分运动具有正效应和负效应双重作用。但农林复合系统中林带的总体效应为正。正效应的存在，是由于林带具有降低气温和减少蒸散等小气候效应的作用。但在负效应区，这种小气候还个能抵消林带根系吸水对农田土壤水分的消耗，而且还存在一定程度的湍流运动。随着林距的增加，

黄土旱塬农田土壤有机碳、氮的演变与模拟: 作者： 郭胜利 日期：2001-10-01 来源：西北农林科技大学 文献类型：学位论文 关键词：演变与模拟农田土壤施肥措施种植措施黄土旱塬土壤有机碳、氮; 描述：土壤有机质是影响土地生产力的重要因素。有机质在改善土壤结构、保持水分、防止土壤侵蚀和退化、提供植物养分特别是氮素等方面具有重要作用。黄土高原是我国主要生态脆弱区，了解这一地区管理措施对有机质周转影响，分析该地区土地生产潜力是调控土壤有机质含量的基础。本文以中国科学院长武试验站的长期试验(始于1985年)为依托，通过对典型处理8-15年的土壤养分、作物产量以及同期降水量等的系统分析，揭示了黄土旱塬区不同种植体系中土壤有机碳、氮的演变规律：阐明了长期施肥条件下土壤硝态氮的迁移积累机理；提出了目前水肥条件下黄土旱塬区冬小麦生产潜力及其提高途径。在获得上述实验资料的基础上，建立了黄土旱塬区土壤有机碳周转的模拟模型。其主要新进展如下： (1)在黄土旱塬区，禾本科连作能够保持土壤有机碳、氮的含量(6.50gkg~(-1)、0.82gkg~(-1)；禾本科与豆科作物轮作土壤有机碳、氮积累略有提高；小麦与红豆草轮作或苜蓿连作对提高土壤有机碳、氮积累具有显著的促进作用；长期休闲土壤有机碳、氮呈缓慢降低趋势。 (2)不同作物系统中，增施化肥显著提高了土壤有机碳、氮的积累，有机碳、氮增幅分别为19-33％、22-35％。 (3)本区降水量的不足与多变限制了豌豆-小麦轮作对土壤有机碳、氮积累的促进作用，但在红豆草-小麦轮作中，红豆草对有限土壤水分的消耗促进了土壤有机碳、氮的积累。 (4)本区土壤C/N比一般稳定在8.3左右，作物和施肥措施对此影响不大。 (5)不同土地利用方式显著影响土壤微生物碳、氮含量。本区不同种植系统中土壤微生物碳含量占土壤有机碳含量的1-4％；微生物氮含量占有机氮含量的2-6％，微生物碳(氮)含量与有机碳(氮)含量具有显著的相关关系。相同管理条件下，微生物碳含量、微生物碳与有机碳比率变化方向与有机碳一致。但与土壤有机碳相比，微生物碳含量、微生物碳与有机碳比率变化幅度更大。因此可以利用土壤微生物碳含量、微生物碳与有机碳比率变化指示土壤质量变化。 (6)土壤水分含量依赖于年际、季节间降水量的变化。作物、施肥不改变土壤水分的变化模式，但影响土壤水分变化强度。休闲处理土壤水分含量季节性变化相对稳定。不同作物对土壤水分含量的影响强度顺序为：苜蓿＞小麦＞休闲地。不同施肥条件下，小麦地收获期土壤水分含量和播种前降水入渗深度大小为：不施肥处理、M、PM、N处理＞NP、NM、NPM处理。常年生长苜蓿的土壤，其水分含量显著低于休闲处理，降水入渗深度显著降低。苜蓿连作土壤中，施肥措施对土壤水分影响不大。作物影响土壤NO_3-N的含量、迁移和积累。小麦连作中，施氮肥处理土壤NO_3-N含量显著升高，N处理的NO_3-N向下迁移深度显著大于NPM、MN处理。不同处理NO_3-N迁移深度与相应处理降水入渗深度基本一致。NO_3-N在土壤剖面(0-300cm)积累量可占到氮肥施用总量的12-55％。其NO_3-N积累量的大小顺序为：N处理＞NPM，MN＞NP，与相应 11 黄土旱源农田土壤有机碳、氮的演变与模拟处理氮肥的利用率大小颀序相反。首捂连作中，NO3N迁移深度与降水的入渗深度一样显著变浅，即使在NPM施肥条件下也没有发生NO3N在剖面中的显著积累。（7）不同作物与施肥条件下，建立的土壤有机碳周转模拟模型（SCNC）与测定值相对误差在t 10％范围内的模拟值可达到80％以上，而RohC－－26．3模型的模拟值与测定值相对误差均在30％以上。（8）目前水肥条件下，本区小麦产量远未达到水肥资源生产潜力。分析表明，休闲期门一9 月）降水量是影响产量的重要因素，但小麦产量只与7月降水量关系密切，因而提高8月、9 月降水的入渗、保持和利用是本区冬小麦产量进一步提高的重要途径。增施化肥是提高黄土旱源区作物产量的主要措施。在目前氮肥投入水平（12 kgNha’）基础上，进一步增施氮肥，小麦产量还具有一定的增产空间。上述研究结果为黄士旱源区土壤生产力提高、土壤有机碳、氮的调控管理提供了新的理论依据。

黄土沟壑区不同下垫面条件对农田降雨入渗及产流关系影响的研究: 作者： 宋孝玉 日期：2001-06-01 来源：西北农林科技大学 文献类型：学位论文 关键词：降雨入渗产流黄土沟壑区不同下垫面数值模拟农田; 描述：水土资源短缺和生态环境恶化已成为全世界普遍关注的严重问题，这使人们认识到节约用水和保护环境的重要性。为确保粮食安全和生态环境良性发展，必须加强农田水土资源的管理和生态系统重建的研究，处理好水资源利用和生态重建之间的关系，大力推广节水灌溉技术和雨水资源利用技术，以水资源作为主要约束条件，调整农业产业结构布局，由传统的丰水高产型灌溉转向节水增产型灌溉，以提高农业用水的生产效率，实施水资源可持续利用和生态环境良性发展战略。土壤侵蚀和干旱缺水同时存在于黄土高原地区，年平均降水量多在400mm~600mm之间，自然降水少、地下水埋藏极深，大量坡地无法耕种而形成荒坡，一遇暴雨则形成严重的水土流失，对当地生产和生态环境造成严重的影响，极大地增加了下游河道治理与水资源利用的难度。因此，研究黄土沟壑区不同下垫面农田降雨入渗、产流的转化机理和影响因素，并对其水量转化过程进行定量模拟，这为摸清该地区降雨入渗、产流规律，进而探求人工调控的方式和机制、增加入渗和土壤蓄水、减少径流和土壤侵蚀，为有针对性地防止水土流失，充分合理地利用当地雨水资源发展农业生产，改善生态环境提供科学依据。基于上述研究背景，本文针对黄土区的特点，采用目前国际上最先进的土壤水分测定仪—时域发射仪（TDR）进行野外观测，通过大量的田间试验和室内实验，对不同下垫面条件农田降雨入渗、产流规律进行了较为深入的探讨，建立了定量描述坡地降雨—入渗—产流关系的数学模型，得到以下主要结论： 1．本论文野外试验是在中国科学院长武农业生态试验站进行，室内实验是在西北农林科技大学干旱半干旱研究中心进行。在对试验区的土壤机械组成，土壤水分常数和土壤水分运动参数进行室内测定的基础上，对试区1996、1997两年不同下垫面条件8个径流小区，（面积有5m(20m和5m(50m两种，坡度有00、30'、10、30等，作物有小麦、玉米、糜子及裸地等，各小区土壤容重均为1.3g/cm3）降雨前及降雨过程中的土壤水分动态、降雨后土壤水分再分布、蒸发条件下土壤水分动态，采用先进的土壤水分测定仪—时域反射仪（TDR）进行较为系统的田间观测（田间土壤水分观测，沿坡自上而下，每隔5米分层埋一组波导线，测深为10~70cm）；同时对降雨过程中不同径流小区的产流、产沙量进行野外观测（产流、产沙量观测在各径流小区的集水池内进行，降雨后根据产流情况，不定时用直尺测量集水池中水深，并在测每一水深的同时，搅浑池中水，用量筒取几个样，以测量相应产流量下的产沙量），为系统进行不同下垫面农田水量转化规律研究收集了较为重要的基础资料。 2．对1996、1997两年野外实测农田降雨、入渗、产流资料进行整理分析，从产流条件、不产流条件对不同下垫面农田降雨入渗及产流规律进行研究，并对久旱无雨的蒸发条件下的田间土壤水分变化动态进行了系统的分析研究。 3．通过对试验区不同下垫面条件农田产流产沙规律及其影响因素分析研究，指出：降雨强度是影响产流、产沙量的最主要因素，降雨强度对于产流量和产沙量的影响占绝对优势；在降雨强度作为主要影响因素的前提下，降雨历时也影响着产流、产沙量，历时越长，产流量、产沙量越多；在各次降雨产流、产沙中，覆盖条件越好，产流量越少，产沙量也越少；在覆盖条件相同时，同一降雨，坡度越大，产流量越大，而产沙量规律并不明显。影响产流、产沙的条件还有前期土壤含水量和坡长等，但在试验区，对产流、产沙总量影响并不很大，前期土壤含水量对产流起迄时间影响较大，一般为土壤含水量越高，则产流、产沙越早，而产流总量和产沙总量并无明显变化规律。 4．系统地分析了农田坡地水量转化过程和机理，建立了二维的坡地土壤水分运动基本方程，并分别给出了考虑与不考虑地下水影响、地表蒸发、积水入渗、非积水入渗等情况下的定解条件；建立了以土壤水动力学和运动波理论为基础，充分反映水量转化机理的坡地水量转化数值模型。 5．编制了计算软件，经对模拟值与实测值进行比较表明模型有较高的精度，模型可以模拟降雨过程中坡面不同位置的实际入渗过程、产流过程、坡面水深、流速变化过程、各深度处的土壤水分动态变化过程等。模型考虑了植被覆盖的影响，提出了综合反映下垫面因素的有效糙率的确定方法。模型求解过程中采用CSMP(Continuous System Modeling Program)软件编制程序，能自动调整步长并能自动识别运算顺序。

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