删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)

基于HYDRUS模型的华北平原小麦种植区水盐运移模拟

本站小编 Free考研考试/2022-01-23

摘要
摘要:土壤中水分和盐分是影响作物生长的两个关键因素,揭示水盐运移机制对阐明作物利用土壤水过程具有重要意义。本研究以华北平原典型农田——中国科学院禹城综合试验站为试验地,基于试验站内冬小麦种植地的长期土壤水分观测数据及室内土柱试验,应用HYDRUS-1D模型分别阐明土壤水分及盐分变化规律及分布特征,探究影响水盐运移的驱动因素,并评价HYDRUS-1D模型对研究区水盐运移模拟的适用性。水分运移模拟结果表明:浅层土壤水分运移模拟因受外界因素的剧烈影响而较深层土壤产生更大的误差,10 cm、20 cm、30 cm、40 cm和60 cm处水分运移模拟结果的均方根误差分别为0.0348 cm3·cm-3、0.0179 cm3·cm-3、0.0179 cm3·cm-3、0.0122 cm3·cm-3和0.0053 cm3·cm-3;水分运移模拟的纳什效率系数平均值为0.826,变异系数为0.0560,表明模拟结果与实测土壤水分变化过程一致性较好。土柱试验结果显示:灌水8 L,入渗12 h、24 h、40 h、45 h和48 h后,各时刻土壤盐分含量在垂向上整体呈现先增大后减少的分布规律,均方根误差分别为0.181 g·kg-1、0.131 g·kg-1、0.120 g·kg-1、0.034 g·kg-1和0.027 g·kg-1,平均误差的平均值为0.174 g·kg-1。受蒸发、耕作、根系等影响,理化性质变异性较大导致浅层土壤盐分运移模拟值与实测值偏差增大,纳什效率系数的变异系数达9.71。灌水8 L、16 L、24 L,入渗48 h后分别在土壤23 cm、26 cm、29 cm处出现盐分含量峰值,表明增加灌水量可加强盐分淋洗效果。此研究可为深入探究华北平原冬小麦土壤水盐运移规律、优化农田水资源管理、提高水资源利用效率提供一定理论基础。
关键词:HYDRUS-1D模型/
小麦/
水分运移/
盐分运移/
土柱试验/
华北平原
Abstract:Soil moisture and salinity are key factors that affect crop growth. Thus, it is important to investigate the mechanisms of water and salt transport to further clarify the process of soil water utilization in crops. The HYDRUS-1D model was applied to examine the spatial distribution and vertical variation in soil water and salinity and to explore the factors influencing water and salt transport. The model incorporated long-term soil moisture observation data and the results of indoor soil column experiments at the Yucheng Comprehensive Experimental Station, Chinese Academy of Sciences, a typical farmland in the North China Plain. Moreover, the applicability of the HYDRUS-1D model to the study area was evaluated. The results showed that the simulation of water transport in shallow soil had greater errors than that in deep soil, owing to the influence of external factors. The root mean square errors (RMSEs) of the water transport simulation results were 0.0348 cm3·cm-3, 0.0179 cm3·cm-3, 0.0179 cm3·cm-3, 0.0122 cm3·cm-3, and 0.0053 cm3·cm-3 at 10 cm, 20 cm, 30 cm, 40 cm, and 60 cm, respectively. The mean value of the Nash-Sutcliffe efficiency (NSE) coefficient was 0.826, and the coefficient of variation was 0.0560, indicating that the simulations of water transport were stable and consistent with the measured values. The soil column experiment results showed that after irrigation with 8 L water, salt salinity in the vertical direction first increased and then decreased; the RMSEs of the simulation results of salt transport were 0.181 g·kg-1, 0.131 g·kg-1, 0.120 g·kg-1, 0.034 g·kg-1, and 0.027 g·kg-1 after 12 h, 24 h, 40 h, 45 h, and 48 h, respectively. The mean error was 0.174 g·kg-1, which was in good agreement with the measured values, indicating that the model was suitable for the simulation of water and salt transport in the study area. However, owing to the influence of evaporation, tillage, and crop root system, large variations in physical and chemical properties resulted in large deviations between the simulated and measured values of salt transport in shallow soil, and the NSE coefficient reached 9.71. After 48 h of infiltration, the soil salinity peaked at 23 cm, 26 cm, and 29 cm depth with 8 L, 16 L, and 24 L irrigation quotas, respectively. These results showed that increased irrigation quotas can enhance salt leaching. This study confirmed that the HYDRUS-1D model could be used for theoretical studies of water and salt transport in the study area. This study also provides a theoretical basis for further exploration of water and salt transport in winter wheat, optimizing farmland water resource management, and improving the water resource utilization efficiency in the North China Plain.
Key words:HYDRUS-1D model/
Wheat/
Water transport/
Salt transport/
Soil column experiment/
North China Plain



PDF全文下载地址:

http://www.ecoagri.ac.cn/article/exportPdf?id=2ef32e6f-8690-40ee-84ed-635068899fd5
相关话题/土壤 过程 农田 作物 观测

  • 领限时大额优惠券,享本站正版考研考试资料!
    大额优惠券
    优惠券领取后72小时内有效,10万种最新考研考试考证类电子打印资料任你选。涵盖全国500余所院校考研专业课、200多种职业资格考试、1100多种经典教材,产品类型包含电子书、题库、全套资料以及视频,无论您是考研复习、考证刷题,还是考前冲刺等,不同类型的产品可满足您学习上的不同需求。 ...
    本站小编 Free壹佰分学习网 2022-09-19
  • 我国水稻秸秆磷分布及其还田对土壤磷输入的贡献
    摘要摘要:我国水稻秸秆资源丰富,水稻秸秆还田是向土壤输入磷素的重要途径之一。对我国各省区不同季别水稻秸秆还田的土壤磷输入贡献进行测算,可有针对性地为水稻秸秆还田条件下土壤磷素优化管理及平衡调控提供科学参考和指导。本研究基于《中国农村统计年鉴》中水稻生产统计资料和文献调研参数,对2013—2018年我 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-23
  • 近40年来陕西省耕层土壤pH的时空变化特征
    摘要摘要:以陕西省耕层土壤为研究对象,利用1980s第2次土壤普查数据和2017年的705个样点分析数据,基于地统计学和ArcGIS分析耕层土壤pH时空变化特征,并采用相关分析和方差分析方法探讨其影响因素,对于陕西农业可持续发展及生态环境保护具有极其重要的意义。结果表明,陕北、关中及陕南地区耕层土壤 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-23
  • 不同矿化度微咸水灌溉冬小麦对下季作物产量和周年土壤盐分平衡的影响
    摘要摘要:冬小麦夏玉米一年两熟是环渤海低平原主要粮食作物种植模式,该区淡水资源匮乏,但浅层微咸水相对丰富,在降水较少的冬小麦生长季,适当利用微咸水代替淡水灌溉对维持冬小麦稳产高产有重要作用。冬小麦季实施微咸水灌溉后土壤盐分累积如何影响下季作物夏玉米生长以及对土壤周年盐分平衡影响,是微咸水能否长期安全 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-23
  • 不同覆盖方式对新复垦区土壤水热及春玉米产量的影响
    摘要摘要:随着城市化进程的加速发展,我国净耕地面积持续减少,合理开发利用潜在土地资源,对于保障我国粮食安全具有重要意义。为了探讨不同覆盖耕作方式对新复垦区土壤水热及作物生长的影响,通过2018年和2019年连续两年田间试验,研究了传统耕作(CK)、地膜覆盖(FM)、秸秆深埋(BS)和秸秆深埋+地膜覆 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-23
  • 夜间增温与农田铜污染对小麦吸持铜的影响
    摘要摘要:当前部分农业土壤铜(Cu)富集与非对称气候变暖潜在地影响我国小麦生产,理解夜间增温与土壤Cu污染对小麦吸持利用Cu的影响有助于确保小麦的安全优质生产。本研究利用田间被动式夜间增温系统,设置土壤Cu污染与对照对比盆栽试验,研究小麦地上部物质积累、不同组织Cu含量与积累量、Cu迁移系数对增温的 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-23
  • 重金属污染土壤间作修复的研究进展
    摘要摘要:种植单一的超富集植物修复重金属污染土壤,不但中断农业生产导致经济收益降低,而且因生物量较低、修复周期长等诸多弊端导致修复效果不甚理想。间作作为一种传统的农艺管理方式,利用生态位和生物多样性原理等能提高农作物对资源的有效利用,对共植的农作物种类增量提质。在中、轻度污染土壤修复中利用间作体系, ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-23
  • 内蒙古河套灌区粮饲兼用高粱和谷子拔节期农艺性状对土壤盐分梯度的响应
    摘要摘要:粮饲兼用作物种植模式对内蒙古河套地区的农业、畜牧业可持续发展具有重要意义。本研究以粮饲兼用的2个高粱品种(‘F438’和‘2562’)和2个谷子品种(‘张杂19号’和‘张杂13号’)为试验材料,在内蒙古河套灌区五原县进行大田试验,研究2种作物拔节期的农艺性状对不同土壤盐碱水平的响应特征,并 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-23
  • 绿肥压青对粉垄稻田土壤微生物量碳和有机碳累积矿化量的影响
    摘要摘要:绿肥压青还田是调控现代集约化稻田土壤逆境的重要手段,为评估绿肥压青下粉垄耕作对稻田土壤微生物量碳和土壤有机碳累积矿化量的影响,设置早稻粉垄耕作与常规耕作2种耕作模式,不施肥和同等肥力条件下施化肥、单倍绿肥配施化肥和双倍绿肥配施化肥4种施肥处理,晚稻免耕常规施用化肥,开展双季稻周年大田应用试 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-23
  • 有机管理对不同土地利用方式下土壤质量的影响
    摘要摘要:许多研究发现有机管理可以改善农田土壤质量,但是否不同土地利用方式下都存在此结论尚未明确。为探究有机管理对不同土地利用方式土壤质量的影响,本研究基于一个多土地利用方式的有机管理农场及其附近常规管理农田进行土壤质量调查,对比不同管理措施及大棚菜地、果园、露天菜地、农田边界、稻田田埂5种土地利用 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-23
  • 管理措施及土壤因子对5种农田生境地表蜘蛛群落多样性的影响
    摘要摘要:以往的研究表明有机管理有利于生物多样性保护,但在不同农业生境类型中是否都存在这个结论呢?基于此问题,本研究在一个多生境的有机管理农场与一个相邻的多生境常规集约化管理农区,采用陷阱法进行蜘蛛取样,对比有机和常规管理措施下大棚菜地、果园、稻田田埂、露天田块及农田边界等5种生境类型的农田蜘蛛多样 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-23