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在田块尺度条件下的层状土壤中，土壤水力特性及土壤水分变量在空间上的分布可以看作是一维随机空间函数的实现。利用AR（1），MVAR（1）和NNM等3种随机生成模型分别生成饱和水力传导度、孔隙大小分布参数和容水度的随机样本，在此基础上利用随机模拟法对一维非饱和土壤水分运动进行了随机模拟。结果表明：不同的土壤参数的空间变异对非饱和土壤水分运动的影响是不同的，土壤参数的方差越大，对非饱和土壤水分运动的影响越大；土壤参数的空间变异尺度越大，对非饱和土壤水分运动的影响越大；随机模拟计算所得的水分变量的一阶矩与大尺度模型计算结果甚相一致。

关键词：层状土壤非饱和土壤水分运动 MonteCarlo模拟随机空间函数

长江源区基于坡面尺度的土壤水热过程模拟研究

[期刊] 长江流域资源与环境 [作者] 刘光生王根绪赵超

长江源多年冻土区土壤水热传输过程机理与模拟,是广泛关系到高原生态环境保护恢复和区域水文过程的关键科学问题。因此,以GEOtop模型为研究平台,以长江源不同植被盖度下(裸地、30%、65%和92%)高寒草甸的观测数据为基础,检验模型对土壤水热迁移过程的描述与模拟精度。总体而言,GEOtop模型需要率定的参数较少,从而减少模型模拟的不确定性,提高了模拟精度。对不同植被盖度下土壤温度、水分和实际蒸散发模拟的NSE系数基本达到0.8,表明模型能准确模拟高寒生态系统土壤的水热传输过程,可以作为长江源区土壤水热过程的有效模拟工具。

关键词：长江源多年冻土水热过程 GEOtop模型

基于渠系输水模拟与土壤水量平衡模拟的两级渠系优化配水模型

[期刊] 中国农业大学学报 [作者] 潘琦夏爽郭珊珊单宝英郭萍

为制定满足渠系运行实际情况和作物生长发育所需土壤含水量条件的渠系优化配水方案,将考虑输水渗漏损失的渠系优化配水模型与土壤水量平衡模拟模型耦合,构建基于渠系输水模拟与土壤水量平衡模拟的两级渠系优化配水模型,使用改进的遗传算法求解多目标模型的Pareto解集。选择黑河流域中游西干灌区下的两级渠系作为研究区域,得到50组非劣的渠系优化配水方案。在Pareto前沿面上选取3组代表方案进行对比分析,再将3组中最优的方案与灌区实际灌水方案进行对比,结果表明:Pareto解集可以体现目标之间的博弈关系,当权重值向配水量最少目标偏移时会对土壤水含量等指标产生影响,进而产量下降;当权重值向产量最大目标偏移时会产生水资源浪费现象;而当目标函数的权重值处于中间水平时,产量和配水量目标都可以得到较好地满足,并且与实际灌水方案相比配水量减少113.54万m~3、总产量增加660t,能够达到节水增产的效果。该模型在兼顾渠系运行条件和土壤含水量的前提下权衡了2个目标之间的博弈关系,Pareto解集得出的结果能够满足决策者对于目标的不同需求,为灌区管理者的决策提供理论依据和指导。

关键词：渠系优化配水渠系输水模拟土壤水量平衡遗传算法 Pareto解集

区域尺度典型喀斯特地区土壤水分动态模拟

[期刊] 自然资源学报 [作者] 王玉娟杨胜天吕涛刘瑞禄杜迪

在单层土壤水分模型基础上,建立起针对于黔中部典型喀斯特地区的0~15 cm、15~40 cm两层土壤水分模拟模型。在此基础上,依托遥感和G IS手段,将模型扩展到区域尺度上,模拟出黔中部典型喀斯特地区2005-10~2006-05日尺度上0~15 cm、15~40 cm土壤水分动态转化规律,并以实测值进行了验证。结果表明:①构建模型在数据获取上比较容易,使其实际的可操作性得到加强;②黔中部典型喀斯特地区不同植被类型下土壤水分变化特征有着重要的差异。从土壤水分变化幅度上看:农用地>灌丛>草地;从土壤水分垂直变化规律上看,灌丛和草地的0~15 cm层土壤水分含量低于15~40 cm层,水分梯度为正...

关键词：喀斯特地区土壤水分层均衡模型动态模拟

几种实际蒸散计算方法在土壤水分模拟中的应用

[期刊] 资源科学 [作者] 吕厚荃于贵瑞

在田间试验的基础上 ,将较为常用的Penman和Priestley Taylor参考蒸散模式的修正模型、实际蒸散模式中常用的密集植被状况下的Penman Menteith模式和稀疏植被状况下的Shuttleworth Wallace模式计算的玉米蒸散结果进行比较 ,并利用不同气候年型的土壤水分观测资料对土壤水分变化进行模拟 ,发现干燥年型几种蒸散模型的模拟效果均好于湿润年型 ,尤其是动力模型。在湿润年份Penman修正模型的模拟效果好于Priestley Taylor修正模型 ;在干燥年份玉米旺盛生长季Shuttleworth Wallace模式的拟合效果好于Penman Menteith模式...

关键词：实际蒸散土壤水分蒸散模式气候年型

流域多尺度土壤水分监测与模拟研究进展

[期刊] 地理科学进展 [作者] 朱青廖凯华赖晓明刘亚吕立刚

土壤水分调控着陆地表层系统空间格局和过程,作为地表不同圈层中物质和能量输移转化的关键纽带和驱动力,连接着一系列的水文、生态、气候和地质学过程。论文首先介绍了流土壤水分静态特征(土壤含水量和基质势时空变化)在流域范围内不同空间尺度上监测方法的优缺点,包括直接手动监测、直接自动监测、地球物理探测和遥感监测等;同时介绍了其动态特征(土壤水分运动)监测方法(径流小区法、示踪剂法和地球物理探测)的局限性和模拟模型(动力波模型、水量平衡模型和水动力模型等)的关键参数和过程。在此基础上提出了:①加强土壤水分监测尺度与方法的集成;②消除土壤水分运动模型不确定性;③耦合土壤水分与碳氮输移循环过程等3个方面的研究展望和建议,从而为高时空分辨率和高精度的土壤水分数据获取,以及土壤水分运动与分布及其驱动下的碳氮排放过程、机理的揭示和模拟提供新的研究视角与思路。

关键词：地球关键带空间尺度水文土壤学土壤墒情

土壤质地和有机碳分子组成对土壤有机碳的矿化和微生物碳积累效率的影响

[期刊] 草业科学 [作者] 石碧婉高文静杨志颖马田

土壤有机碳(SOC)的矿化和积累是土壤碳循环中的关键环节，两者的相对变化会对土壤碳平衡造成直接影响。明确SOC矿化和积累的主要影响因素，可为土壤碳循环研究提供理论基础。本研究以土壤质地不同的森林和草地表层土壤为研究对象进行室内培养试验，借助对土壤理化性质、微生物生物量碳、微生物胞外酶活性、木质素酚类、氨基糖及氨基糖的δ~(13)C值等分析，探讨影响SOC矿化潜力和微生物碳积累效率(CAE)的主要因素。研究表明：微生物来源碳的相对比例越高，SOC矿化潜力越低；土壤粘粒含量较高会通过直接抑制微生物活性和形成稳定的有机-矿物态结合物降低SOC的矿化潜力；此外，较高的粘粒含量还会降低微生物周转，抑制微生物残体的连续累积，进而降低CAE。本研究结果证明了土壤质地和SOC组成对SOC矿化和CAE的重要影响，为厘清土壤碳动态的影响机制提供了新的思路，对理解土壤碳库收支具有重要价值。

关键词：土壤有机碳葡萄糖添加黏粒含量微生物胞外酶微生物残体矿化潜力

黄土高原生物结皮覆盖对土壤积水入渗特征的影响及其模型模拟

[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版) [作者] 孙福海肖波张鑫鑫王国鹏李胜龙姚小萌

[目的]探讨生物结皮层覆盖后对土壤水分入渗特征的影响。[方法]于2018年7-8月,以位于陕北黄土高原神木市六道沟小流域的生物结皮覆盖的黄绵土和风沙土为研究对象,以相邻的无结皮黄绵土和风沙土为对照(距离在10 m以内),采用双环法和土柱法分别对其水分入渗特征进行测定,计算饱和导水率(K_s)、土壤水分入渗速率及土壤水分入渗参数(稳定入渗速率、平均入渗速率和累积入渗量),并采用Philip模型、Kostiakov模型和Horton模型对水分入渗过程进行模拟。[结果](1)无论是黄绵土还是风沙土,生物结皮均能降低不同土层土壤的K_s,且生物结皮对黄绵土的影响高于风沙土。在0～20 cm土层,与无结皮对照相比,生物结皮覆盖的黄绵土和风沙土上K_s平均分别下降了42.1%和25.6%。(2)基于双环法和土柱法的测定结果显示,在积水入渗条件下,生物结皮覆盖黄绵土的稳定入渗速率(0.29～0.55 mm/min)、平均入渗速率(0.57～0.58 mm/min)和累积入渗量(3.63～3.69 cm)与无结皮黄绵土相比分别减少了27.5%～45.0%,32.6%～58.4%和31.8%～61.0%;生物结皮覆盖风沙土的稳定入渗速率(3.30～4.13 mm/min)、平均入渗速率(3.06～4.25 mm/min)和累积入渗量(19.22～26.76 cm)与无结皮风沙土相比分别减少了2.4%～11.3%,1.6%～27.8%和5.5%～26.3%,且基于双环法测定的土壤水分入渗参数整体上略高于土柱法。相对黄绵土,生物结皮对风沙土水分入渗参数的影响较小。(3)不同模型的模拟结果表明,Horton模型对生物结皮覆盖土壤水分入渗过程的拟合效果整体优于Philip模型和Kostiakov模型。[结论]生物结皮层的覆盖降低了0～20 cm土层的渗透性,土壤水分入渗过程可以使用Horton模型进行拟合。

关键词：生物结皮土壤饱和导水率土壤水分入渗双环法土柱法黄土高原

县域尺度表层土壤质地空间变异与因素分析

[期刊] 中国农业科学 [作者] 张世文黄元仿苑小勇王睿叶回春段增强龚关

【目的】以北京市平谷区为研究区域,采用传统统计和地统计学相结合的方法研究县域尺度下土壤质地空间变异的规律,探究土壤质地空间变异的机理。【方法】采用Levine’s方法进行方差奇次性检验,根据检验结果选取最小显著性差方法(least-significant difference,LSD)对土壤颗粒组成与高程、母质、土地利用和水域分布关系进行研究。空间预测采用普通克里格法,鉴于土壤质地属于成分数据,插值前对原始数据进行对称对数比转换。【结果】不同高程组、母质类型、土地利用类型及水域缓冲区组各颗粒平均含量存在一定的差异性,不同高程组和母质类型的土壤颗粒组成之间的差异性比不同土地利用类型和水域缓冲区明...

关键词：土壤质地空间变异成分数据因素分析

砂壤土下滴灌毛白杨幼林土壤水分运移规律与模拟

[期刊] 林业科学 [作者] 李豆豆席本野唐连峰冯超贺曰林张亚雄刘龙龙刘金强贾黎明

【目的】明确滴灌下林地土壤水分运移规律,以期为林分精准滴灌策略制定提供数据支撑和理论依据。【方法】以砂壤土下进行地表滴灌的2年生毛白杨人工林为研究对象,通过田间试验研究灌水及水分再分布过程中土壤水势(ψ_s)、湿润锋和含水率(θ)的动态变化规律,然后利用田间实测数据评估HYDRUS-2D/3D模拟土壤水分短期运动的精度和可行性,并运用验证后的模型对不同初始土壤含水率(θ_i)下的湿润锋运移进行模拟。【结果】灌溉过程中ψ_s、湿润锋水平和垂直运移距离、土壤湿润体内θ随灌水时长的变化可分别用Logistic函数(R~2=0.99)、对数(R~2=0.99)、幂函数(R~2=0.82)和多项式(R~2=0.99)函数描述;停灌时,湿润锋水平和垂直运移距离分别达到22.9和37.3 cm,湿润体内ψ_s和θ较灌溉开始时分别提高61.6%和30.9%,ψ_s在停灌后约120 h恢复至灌溉起始水平;湿润锋水平和垂直运移距离模拟值与实测值的平均偏差分别为1.3和4.5 cm,停灌时及水分再分布过程中HYDRUS-2D/3D模拟θ的平均RMSE和RMAE分别为0.021 cm~3·cm~(-3)和9.7%;利用HYDRUS-2D/3D模拟,得到试验地不同干旱程度时(土壤水分有效性的40%,60%,73%和80%)θ_i越高,湿润锋的水平和垂直运移均越大,且不同θ_i下的水平运移均略小于其垂直运移。【结论】HYDRUS-2D/3D可用于模拟砂壤土下地表滴灌毛白杨幼林的短期土壤水分动态。不同θ_i下湿润锋水平和垂直运移距离随灌溉时长的变化图,可为砂壤土上毛白杨及相似树种人工林的合理滴灌时长的确定提供参考。

关键词：毛白杨滴灌土壤水分运移 HYDRUS 湿润锋土壤水势土壤含水率土壤湿润体

喀斯特区土壤水分动态模拟及实地造林的研究

[期刊] 浙江林学院学报 [作者] 李安定喻理飞韦小丽

通过对贵州花江喀斯特典型峡谷区土壤水分动态变化的模拟实验及野外实地造林的对比研究,了解喀斯特地区水分变化规律及保墒技术。结果表明:在控制实验条件下,土壤水分的消耗除了与覆盖物及覆盖程度有关外,还与有无植物有关,且以完全覆盖最好;薄膜覆盖保水效果优于石块覆盖,枯枝落叶覆盖的保水效果较差。但实地人工造林试验结果证明,覆盖程度需达植苗穴的60%以上;石面覆盖存活率最高,其次是枯枝落叶覆盖。尽管薄膜覆盖保水效果最好,但存活率最差,因而薄膜覆盖在喀斯特典型峡谷区植苗造林值得进一步研究。图6表2参11

关键词：森林培育学土壤水分覆盖物模拟实验喀斯特典型峡谷区

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