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1.
不同湿润比下滴灌土壤入渗特性模拟试验研究 总被引：2，自引：0，他引：2
为了研究滴头流量和设计湿润比对土壤水分运移规律及湿润体特性的影响,前期利用粘壤土进行试验研究,然后依据非饱和土壤水动力学理论和滴灌条件下土壤水分运移特征,建立了土壤水分运动模型,利用HYDRUS-3D对不同湿润比下滴灌土壤入渗模型进行求解。通过所建模型,对11个观测点的模拟结果与实测结果进行了对比,得出灌水结束时各观测点模拟与实测含水率的相对误差均小于10%,实测与模拟湿润比的相对误差为4.75%~11.78%。利用所建模型对不同情景下湿润体运移规律进行了模拟,获得了湿润体特征变化规律:滴头流量主要影响水平湿润锋的运移距离,而设计湿润比对垂直湿润锋运移距离的影响较大;滴头流量相同时,设计湿润比越大,湿润体内平均含水率越大,高含水区(含水率0.410 cm~3·cm~(-3))半径也越大;设计湿润比相同时,湿润体内含水率高于0.410 cm~3·cm~(-3)的湿润半径随流量增大而增大。 相似文献
2.
为了解雨水集聚深层入渗(RWCI)系统土壤水分的入渗规律,设置不同灌水量(10 L、21 L和36 L)和RWCI设计坑深(40 cm和60 cm)的室内土箱试验,观测不同灌水量与不同水头变化情况土壤含水率变化和土壤湿润锋在径向和垂直方向上运移过程,依据非饱和土壤水动力学理论,建立HYDRUS-2D变水头边界条件土壤水分二维入渗模型。通过与实测数据对比,结果表明模型模拟值和实测值具有较好一致性:垂向湿润锋相对均方差(R_E)、平均绝对误差(MAE)和纳什系数(NE)分别为0.019、0.011 cm和0.994,径向湿润锋R_E、MAE和NE分别为0.018、0.851 cm和0.977,土壤含水率R_E、MAE和NE分别为0.188、0.016 cm~3·cm~(-3)和0.916。相比于设计深度为40 cm的RWCI系统, 60 cm RWCI系统在不同灌水量下能够更有效地增加果树根系分布层的土壤含水率,增加土壤水分入渗深度;相同灌水量下RWCI系统设计深度的径向湿润锋分布间无明显差异,而垂直方向的分布具有明显差异;RWCI系统在相同的设计深度下,随着灌水量增大湿润锋在垂向与径向的运移距离差异逐渐增大。 相似文献
3.
河套灌区农田地下水埋深普遍较浅且年内波动较大,明确不同膜下滴灌条件下深层土壤水分对根区的补给作用及作物根系吸水的响应差异有利于膜下滴灌技术的完善和推广。本研究开展了连续2 a(2017—2018年)的春玉米田间试验,设置3个膜下滴灌灌溉水平,分别控制土壤基质势下限为-10 kPa(S1)、-30 kPa(S3)和-50 kPa(S5)。利用HYDRUS-2D模型模拟0～120 cm深度土壤含水量、根层下边界(100 cm深度处)水分通量和作物根系吸水速率。结果表明,经过率定后的HYDRUS-2D模型对0～120 cm深度土壤含水量模拟结果的根均方差(RMSE)和决定系数(R~2)分别为0.039～0.042 cm~3·cm~(-3)和0.78～0.73,模拟结果可靠。膜下滴灌农田100 cm和120 cm深度处土壤含水量较高且处理间差异不大,说明不同滴灌条件对于100 cm以下深层土壤含水量影响较小;但不同处理显著影响根区下边界的水分通量和根系吸水速率。基质势下限控制水平越低,深层土壤水分对于根区的补给量(毛管上升)越大,S1、S3、S5生育期内累积补给量在31.9～49.6 mm之间。S5处理根系吸水速率较低,根系吸水受到显著抑制,从而造成作物生长指标和产量显著低于S1和S3处理(P0.05);而S1和S3之间籽粒产量差异不显著。综上,在本研究所设置的3个滴灌处理中,S3生育期内灌溉定额为240～300 mm,既较S1显著减少灌水量、提高水分利用效率,又具有较好的根系活力,有效利用深层土壤水分,因此建议该地区春玉米膜下滴灌的灌水下限为-30 kPa。 相似文献
4.
极端干旱区胡杨根系分布对土壤水分的响应 总被引：3，自引：1，他引：2
依据2006和2007年6月至7月在极端干旱区额济纳的实测资料,利用分形和统计的方法对胡杨根系分布与根区土壤水分的关系进行了分析研究,建立了土壤含水率与根系分维值之间的函数关系。根系土壤水分的变化对胡杨根系分布有直接影响,当平均土壤含水率小于0.11 cm3/cm3时,根系分布的分形维数随土壤含水率的增加而增大;当土壤含水率期望值大于0.11 cm3/cm3时,根系分布的分形维数随土壤含水率的增加而减小。平均土壤含水率在0.06-0.3 cm3/cm3之间,是适宜胡杨根系生长的范围。 相似文献
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为定量分析农田土壤水分渗漏和硝态氮淋失特征，基于3年冬小麦-夏玉米轮作水氮试验，采用Hydrus-1D模型对泾惠渠灌区农田土壤水氮运移转化过程进行动态模拟。结果表明：Hydrus-1D模型可以准确模拟不同深度土壤水分和硝态氮的运移过程，根系层下(200 cm)土壤水分渗漏量主要受灌水量影响，冬小麦全生育期根系层下土壤水分渗漏量大于夏玉米全生育期，两者渗漏量分别为15.34～25.38 cm和6.98～9.82 cm。夏玉米和冬小麦全生育期根系层下土壤水分渗漏强度分别为0.06～0.08 cm·d-1和0.06～0.10 cm·d-1,冬小麦越冬期灌溉处理的全生育期根系层下土壤水分渗漏量受越冬期灌水量影响明显。夏玉米和冬小麦生育期内根系层下硝态氮淋失通量范围分别为0.003～0.016 mg·cm-3·d-1和0.001～0.032 mg·cm-3·d-1。硝态氮淋失与灌水量、降雨量及土壤剖面硝态氮含量呈正相关关系，并且对降雨和灌溉的响应具有滞后性，约在灌水... 相似文献
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为探讨覆膜开孔条件下植物混掺对土壤蒸发规律的影响,测定了不同植物混掺物(玉米叶和玉米芯)、土壤容重(1.35 g·cm~(~(-3))和1.40 g·cm~(~(-3)))、膜孔直径(2、4 cm和6 cm)在植物混掺比例为1%时的土壤水分扩散率、土壤水分特征曲线和土壤累计蒸发量。结果表明:相同土壤容重条件下的土壤水分扩散率呈现1%玉米芯纯土1%玉米叶;纯土及同种植物混掺物相同混掺比例处理中,土壤水分扩散率均表现为土壤容重1.35 g·cm~(~(-3))处理高于1.40 g·cm~(~(-3))处理;低吸力阶段,各处理土壤含水率下降较快,土壤水分特征曲线较陡,随土壤水吸力逐渐增大,曲线呈现变缓趋势;在相同土壤水吸力下,各添加植物混掺物处理的土壤含水率均高于纯土处理;不同土壤容重的土壤累计蒸发量呈现1%玉米芯1%玉米叶纯土;各处理土壤累计蒸发量随膜孔直径变化呈现出6 cm4 cm2 cm的规律;相同膜孔直径条件下,各处理土壤累计蒸发量均表现为土壤容重为1.40 g·cm~(~(-3))的处理高于1.35 g·cm~(~(-3))处理。 相似文献
7.
滴灌条件下水分入渗与再分布是评价滴灌灌溉效率的重要内容,通过Hydrus3D模型模拟单点源和点源交汇情况下水分入渗及其再分布过程,并利用田间试验实测资料进行验证。结果表明:采用Hydrus3D软件建立的模型可较好地模拟单点源水分入渗、水平湿润锋扩散过程及土壤剖面水分的分布情况,水平湿润锋距离的模拟值和实测值的误差在灌水结束时达到最大,且滴头流量越大,误差亦越明显,其中最大绝对误差为4.6 cm,最大相对误差达0.167,R2在0.95以上,F检验P值大于0.05,且RMSE在2.1以内;模型模拟的土壤体积含水量分布和实测值基本一致,模拟值和实测值的R2在0.90以上,F检验P值大于0.05,RMSE均小于0.07;湿润范围模拟结果和实测结果的吻合度较高。灌水结束后20 h,模拟土壤剖面含水量的分布情况与实测值基本一致,模拟值和实测值R2在0.575~0.652之间,F检验P值大于0.05,RMSE在0.013左右,双点源交汇区整个剖面模拟值和实测值R2为0.526以上,F检验P值大于0.05,RMSE均小于0.01,模拟结果较好,说明Hydrus3D模型可模拟土壤水分再分布情况。 相似文献
8.
通过小区试验,研究了核桃林下紫花苜蓿地上生物量、根系分布情况以及核桃的侧根分布情况、灌水1个月后光响应曲线、最大净光合速率和土壤水分状况.研究结果表明:通过3次收割,紫花苜蓿一年产量为90.25 kg·hm-2,且随时间推移,每次收割产量呈下降趋势.从光响应来看,苜蓿最大净光合速率为12.3 μmol·m-2·s-1,光饱和点为950 μmol·m-2·s-1,核桃树遮阴对其生长有一定的影响.从核桃根系和苜蓿根系的分布情况来看,紫花苜蓿主要分布在土壤20 cm以上浅层,而核桃的侧根在20 cm土层中占到总侧根重量的4.8％,核桃根系与紫花苜蓿根系对水、肥发生一定的竞争,但竞争相对比较小.紫花苜蓿有效地利用了上层土壤水分,减少了裸地土壤的蒸发,使水分得以充分有效的利用. 相似文献
9.
为探明咸水灌溉对土壤水盐分布及设施番茄植株生长、产量和品质的影响,本试验以南疆地区设施番茄为研究对象,设置4个灌溉水矿化度,分别为2 g·L-1（T1）、4 g·L-1（T2）、6 g·L-1（T3）和8 g·L-1（T4）,并以淡水灌溉为对照（CK）,开展同一灌水定额条件下设施番茄适宜灌水矿化度的研究。结果表明：不同生育期阶段土壤含水率基本表现为20～60 cm土层较高,表层及深层土壤含水率相对较低,土壤含水率随着灌水矿化度的增大逐渐增加;0～80 cm土层平均土壤含水率在生育期内逐渐降低,且深层土壤降幅显著;生育期初始阶段土壤含盐量主要积聚在0～40 cm土层,随着生育期的推进土壤盐分呈累积趋势且向深层土壤运移,生育期末主要积聚在0～60 cm土层;灌水矿化度小于4 g·L-1时0～20 cm土层整体呈脱盐状态,其中CK处理平均脱盐率达27.79%,T1处理平均脱盐率达17.07%;灌水矿化度2～4 g·L-1促进了番茄植株生长,株高和茎粗相较CK分别... 相似文献
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为了准确地获取2013—2015年关中平原冬小麦主要生育期土壤含水量(0~20 cm)的时空信息,基于Landsat-8遥感数据反演条件植被温度指数(CVTI),并结合CVTI和实测土壤水分间的线性相关性构建土壤水分反演模型。应用粒子滤波(PF)算法同化基于CVTI反演的和CERES-Wheat模型模拟的土壤水分,得到以天为步长的土壤水分同化值,利用土壤水分实测值分别检验土壤水分模拟值、反演值和同化值的精度。结果表明,CVTI和实测土壤水分间的线性相关性显著,尤其在小麦拔节期和抽穗~灌浆期,其相关性达到极显著水平(P0.01);土壤水分同化值和实测值间的线性相关性(r=0.96,P0.001)大于土壤水分模拟值和实测值间的相关性(r=0.71,P0.01)以及土壤水分反演值和实测值间的相关性(r=0.89,P0.001);土壤水分同化值的均方根误差(RMSE)和平均相对误差(MRE)比土壤水分模拟值的RMSE和MRE分别降低了0.025 cm~3·cm~(-3)和2.70%,比土壤水分反演值的RMSE和MRE分别降低了0.016 cm~3·cm~(-3)和4.15%,同化过程提高了时间序列土壤含水量的估测精度。因此,基于CVTI和PF算法能够较为准确估测关中平原小麦主要生育期的土壤含水量。 相似文献
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Rangjian QIU 《干旱区科学》2017,9(5):637-650
Furrow irrigation is a traditional widely-used irrigation method in the world. Understanding the dynamics of soil water distribution is essential to developing effective furrow irrigation strategies, especially in water-limited regions. The objectives of this study are to analyze root length density distribution and to explore soil water dynamics by simulating soil water content using a HYDRUS-2D model with consideration of root water uptake for furrow irrigated tomato plants in a solar greenhouse in Northwest China. Soil water contents were also in-situ observed by the ECH_2O sensors from 4 June to 19 June and from 21 June to 4 July, 2012. Results showed that the root length density of tomato plants was concentrated in the 0–50 cm soil layers, and radiated 0–18 cm toward the furrow and 0–30 cm along the bed axis. Soil water content values simulated by the HYDRUS-2D model agreed well with those observed by the ECH_2O sensors, with regression coefficient of 0.988, coefficient of determination of 0.89, and index of agreement of 0.97. The HYDRUS-2D model with the calibrated parameters was then applied to explore the optimal irrigation scheduling. Infrequent irrigation with a large amount of water for each irrigation event could result in 10%–18% of the irrigation water losses. Thus we recommend high irrigation frequency with a low amount of water for each irrigation event in greenhouses for arid region. The maximum high irrigation amount and the suitable irrigation interval required to avoid plant water stress and drainage water were 34 mm and 6 days, respectively, for given daily average transpiration rate of 4.0 mm/d. To sum up, the HYDRUS-2D model with consideration of root water uptake can be used to improve irrigation scheduling for furrow irrigated tomato plants in greenhouses in arid regions. 相似文献
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在塔里木河下游枣树生态经济林进行根灌试验,研究了直插式根灌条件下的土壤水分时空分布和节水效率。结果表明:(1)灌水过程中直插式根灌的土壤水分分布在0~100 cm土壤层,随灌溉时间增加,土壤含水量,0~20 cm土层呈波动变化,80~100 cm土层基本稳定,其余各土层呈S型增加;(2)不同时期1 m深土层平均土壤体积含水量最大值及达到最大值的时间,枣树生长初期为44.62%、7.5 h,花期为43.26%、12.5 h,幼果期为46.3%、15 h;(3)根灌过程中,各土层土壤含水量变异系数大小次序为80 cm20 cm40 cm60 cm100 cm;灌后土壤平均含水量,80、100 cm土层与其余各层之间差异显著,20、40、60 cm土层之间差异不显著,80 cm土层土壤含水量空间异质性最高;(4)三次试验后20 d内,0~100 cm土层的平均土壤体积含水量消退速率分别为0.21%·d~(-1)、0.19%·d~(-1)和0.17%·d~(-1),土壤体积含水量60 cm和100 cm土层消退速率稳定,40 cm土层呈先消退后增加的趋势,20 cm土层0~10 d迅速消退,80 cm土层11~20 d迅速消退;(5)直插式根灌的节水效率比地表滴灌高27.78%,水分利用效率分别比地表滴灌和漫灌高8.12%、52.46%。 相似文献
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Masoud NOSHADI 《干旱区科学》2020,12(3):447-461
Salinization is a gradual process that should be monitored. Modelling is a suitable alternative technique that saves time and cost for the field monitoring. But the performance of the models should be evaluated using the measured data. Therefore, the aim of this study was to evaluate and compare the SALTMED and HYDRUS-1 D models using the measured soil water content, soil salinity and wheat yield data under different levels of saline irrigation water and groundwater depth. The field experiment was conducted in 2013 and in this research three controlled groundwater depths, i.e., 60(CD60), 80(CD80) and 100(CD100) cm and two salinity levels of irrigation water, i.e., 4(EC4) and 8(EC8) d S/m were used in a complete randomized design with three replications. Soil water content and soil salinity were measured in soil profile and compared with the predicted values by the SALTMED and HYDRUS-1 D models. Calibrations of the SALTMED and HYDRUS-1 D models were carried out using the measured data under EC4-CD100 treatment and the data of the other treatments were used for validation. The statistical parameters including normalized root mean square error(NRMSE) and degree of agreement(d) showed that the values for predicting soil water content and soil salinity were more accurate in the HYDRUS-1 D model than in the SALTMED model. The NRMSE and d values of the HYDRUS-1 D model were 9.6% and 0.64 for the predicted soil water content and 6.2% and 0.98 for the predicted soil salinity, respectively. These indices of the SALTMED model were 10.6% and 0.81 for the predicted soil water content and 11.0% and 0.97 for the predicted soil salinity, respectively. According to the NRMSE and d values for the predicted wheat yield(9.8% and 0.91, respectively) and dry matter(2.9% and 0.99, respectively), we concluded that the SALTMED model predicted the wheat yield and dry matter accurately. 相似文献
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曾爱国 《干旱地区农业研究》2017,35(2):207-212
针对河西灌区水资源紧缺的问题,探索玉米合理的灌溉量,以期指导区域玉米合理灌溉。通过在石羊河流域设置不同的灌水量梯度,研究不同灌水量对全膜垄作沟灌玉米产量及水分利用效率,以及土壤含水率、产量要素的影响。结果表明:全膜垄作沟灌玉米灌水量从4 500 m~3·hm~(-2)增加到4 725 m~3·hm~(-2)、4 950 m~3·hm~(-2)时,产量并没有随着灌水量的增加而增加,灌水量增加到5 175 m~3·hm~(-2)时,在水分利用效率没有降低的情况下,产量相对于4 500、4 725 m~3·hm~(-2)和4 950 m~3·hm~(-2)处理明显增加11.46%、8.39%和8.54%,其中果穗长度、穗粒数和百粒重平均增加4.88%、3.27%和4.31%是其产量增加的主要原因。对于土壤含水率,玉米需水盛期的7月16日至8月3日,5 175 m~3·hm~(-2)处理显著高于其他三个处理,而灌浆期各处理间则差异不显著。与播前期相比,收获期土壤含水率降低层主要集中在20~80 cm土层,土层贮水量平均降低6.72 mm,且各处理0~110 cm土层贮水量差异并不明显。因此,本研究表明5 175 m~3·hm~(-2)为石羊河流域全膜垄作沟灌条件下的适宜灌溉量,但灌浆中后期的最后一次灌水应考虑适当降低灌水量。 相似文献
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基于HYDRUS-2D模型模拟耕荒地水盐运移规律 总被引：6，自引：0，他引：6
在野外实测资料的基础上,利用HYDRUS-2D模型对作物生育期耕地与盐荒地间土壤水盐的迁移进行了模拟和分析。结果表明,在强蒸发作用下,盐分在表层土壤中积聚,20、40、70 cm土层分别上升了67.23%、62.37%、37.2%。经检验,HYDRUS-2D模型对土壤含水率和含盐率运移的模拟具有较高精度,反映出盐分积聚和水分运移规律。 相似文献
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试验采用规格为30m×3m条田,分别沿畦长中心位置布设了5个测点(每个测点距畦首依次为3、9、15、21、27 m)用于定点测定不同生育期春小麦0~100 cm土层深度内灌前2 d和灌后2 d土壤含水量和硝态氮的含量,评价了土壤水氮空间分布的变异性、土壤水氮贮存效率和土壤水氮沿畦长空间分布均匀性。结果表明:不同生育期内不同处理间灌前2 d和灌后2 d土壤水分空间分布均为中等变异性,灌后2 d的变差系数小于灌前2 d的变差系数;土壤硝态氮空间分布状况除拔节期灌前2 d灌水量90mm和灌水量60mm为强变异性外其余均为中等变异性;不同生育期灌水对不同处理间的土壤水贮存效率无显著影响,成熟期春小麦不灌水处理的土壤水贮存率明显低于灌水处理;不同生育期灌水对不同处理间土壤硝态氮贮存率有显著影响,其中成熟期不灌水处理能使土壤硝态氮的贮存率增加,灌水减少了根系层内土壤硝态氮的贮存率;不同生育期灌水对不同处理间土壤水分和土壤硝态氮含量沿畦长的空间分布均匀性均无显著影响,其中成熟期不灌水处理对土壤水分沿畦长的空间分布均匀性的影响显著小于成熟期灌水处理,而对土壤硝态氮的空间分布均匀性无显著影响。 相似文献
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为揭示不同秸秆覆盖量对黑土区玉米田农田土壤水盐运移的影响机制,基于田间试验结果,利用HYDRUS-1D模型对秸秆覆盖下农田土壤水盐运移过程进行模拟,分析不同秸秆覆盖量对土壤水盐动态的影响规律。结果表明：秸秆覆盖可以增强土壤保水性、抑制土壤盐分积累,随秸秆覆盖量增加,秸秆覆盖对土壤水盐运移的作用效果更加明显,在玉米全生育期内秸秆半量覆盖及全量覆盖较裸地40 cm耕层内各土层平均含水率分别提高3.38%~5.78%和5.26%~9.62%、平均电导率分别降低4.61%~8.93%和8.87%~12.41%。基于HYDRUS-1D模型模拟结果可知,土壤含水率模拟值与实测值的决定系数介于0.903~0.940,标准误差介于0.010~0.014 cm3·cm-3,平均相对误差介于3.46%~4.64%;土壤电导率模拟值与实测值的决定系数介于0.817~0.853,标准误差介于0.091~0.111 mS·cm-1,平均相对误差介于4.06%~5.46%。误差分析表明HYDRUS-1D模型模拟精度较高,能够用于模拟研究区秸秆覆盖条件下农田土壤水盐运移过程。 相似文献