应用SUNLIGHT模型求算微起伏区太阳辐射值：以松嫩平原大安古河道区为例

ＳＵＮＬＩＧＨＴ模型充分考虑了地形要素对太阳辐射的影响,适用于计算小流域伯太阳辐射并较精确地描述其在微起伏区的分布特性。利用ＳＵＮＬＩＧＨＴ模型,对松嫩平原大安古河道区太阳辐射的直射辐射和散射辐射进行了计算,并对该古河道区的太阳辐射能的分布作出了精确的描述,为土地潜力评价提供基础。     

苏打盐渍土土壤水分动态及其与浅层地下水的交换关系

以松嫩平原西部典型苏打盐渍土区为研究对象,以野外定位试验和室内模拟分析相结合,借助于分层土壤水分平衡模型,探讨苏打盐渍土壤水分运移的基本特征和规律,并分析其与浅层地下水之间的交换关系。研究结果表明,研究区内蒸降比较大,一般达到2:1以上,剖面土壤水分随蒸发、入渗过程呈现相应的转化;强烈地表蒸发作用下,地下水对上层土壤水分具有明显调控作用,土壤水分在50cm以下相对稳定,50cm以上受地表过程的影响变化较为显著。     

苏打盐渍土壤微咸水淋洗改良技术研究

研究了土壤粘土特性与土壤碱化的关系和淋洗水的矿化度对土壤渗透性的影响,提出了微咸水改良苏打盐渍土的技术思路。探讨了淋洗用微咸水的水质标准、作物耐盐碱标准、作物需水量及灌溉淋洗定额等参数及其确定方法,通过田间试验,证明了该技术对苏打盐渍土具有明显的改良效果。     

松嫩平原湖泊水化学特征研究

于2008年6～8月,对松嫩平原27个湖泊进行了调查并采集了水样,分析了水样的水化学基本参数,包括8个阴、阳离子(HCO3-、CO32-、Cl-、SO42-、K+、Na+、Ca2+、Mg2+)、电导率、透明度和pH.研究结果显示,松嫩平原湖泊多为HCO3-Na型水,绝大部分水体pH高于8.0,水体较高的pH对应其较高的盐分含量,因此水体呈现盐碱化的特征,并且水体透明度普遍偏低,多数低于0.5 m.人类活动,如引水工程,对湖泊的水化学组成产生明显影响.     

基于土壤理化性质估计土壤水分特征曲线Van Genuchten模型参数

在东北黑土区采集了不同侵蚀强度黑土土样,测定其土壤水分、机械组成、有机质和容重等指标,利用Rosetta模型估计了Van Genuchten模型的参数,并将估算土壤水分与实测土壤水分对比,评价了选择不同土壤理化性质指标的模拟精度,及该方法对东北黑土的适宜性。结果表明：选择4个或6个土壤性质指标,尺度参数（α）和形状参数（n）的差异较大,采用6指标时,α增大,n减小。修正VG模型参数m与n的关系后,模型拟合精度明显提高,其中6指标的计算结果好于4指标,但拟合值偏大,需进一步较正。Rosetta模型适用于砂粒含量小于46%,粘粒含量大于28%的东北黑土。     

贝壳砂生境典型灌草植被的土壤水分生态特征

为探讨黄河三角洲贝壳堤岛典型灌草植被的土壤蓄水及持水性能,选取贝壳砂生境的酸枣（Ziziphus jujuba var.spinosa）、杠柳（Periploca sepium）和二色补血草（Limonium bicolor）3种典型植被,以裸地作为对照,测定分析不同植被类型下的土壤颗粒组成、水分物理参数和土壤水分特征曲线,以明确贝壳砂生境不同植被类型的土壤水分生态特征。结果表明：（1）贝壳砂生境下,不同灌草植被均具有减少石砾和粗砂粒、增加细砂粒和粉黏粒含量的作用,其中酸枣林可显著减少粗砂粒、增加粉黏粒含量;杠柳林可显著减少石砾、增加细沙粒含量;草本对减少粗砂粒和石砾含量、增加细沙粒和粉黏粒含量的作用较弱。（2）灌草植被可显著提高贝壳砂的蓄水能力,其中酸枣林最强,杠柳林次之,草本最差。0~30 cm土层的有效含蓄量和含蓄降雨量均值均表现为酸枣林 > 杠柳林 > 草地 > 裸地。（3）0~30 cm的酸枣林贝壳砂持水能力最强,杠柳林次之,草本最差;同一植被类型下0~15 cm贝壳砂的持水能力显著高于15~30 cm的持水能力。贝壳砂生境3种植被类型改善土壤物理性质及蓄水保土功能表现为灌木林优于草地,其中酸枣林的蓄持水分能力最强,杠柳林次之,草本最差。酸枣更适于贝壳砂生境退化生态系统的植被恢复。     

塔里木河干流两岸土壤水分特征曲线的分形模拟

应用Van Genuchten提出的土壤水分特征曲线公式,推导出了非饱和土壤水分特征曲线的分形模型。通过对塔里木河干流英巴扎断面6种不同土壤样本利用中子水分仪和负压计实测的水分特征曲线资料反求得到相应的分形维数,分析了分形维数与土壤质地之间的关系,结果表明随着土壤砂粒含量的减少或粘粒含量的增加,分形维数逐渐增大。此外,基于土壤颗粒的重量与粒径分布求出了塔里木河干流两岸沙漠地风沙土壤粒径的分形维数。通过对土壤水分特征曲线的分形维数与土壤粒径的分形维数的对比,得知它们之间存在着良好的线性关系。根据此关系,利用易测得的土壤粒径结合所推导的分形模型,对土壤水分特征曲线进行了预测,结果表明土壤水分特征曲线的预测值与模拟值比较接近,模型的预测结果很好地吻合了实测的土壤水分特征曲线。这一结果对于实际工作中根据风沙土土壤颗粒大小分布的分形维数来预测沙漠风沙土土壤水分特征曲线具有一定的指导意义。     

不同耕作措施对旱地农田土壤水分保持及入渗性能的影响研究

通过定西市安定区的中长期保护性耕作试验,对连续6 a不同耕作措施后0～30 cm土层土壤的水分特征曲线、土壤容重、孔隙度、土壤饱和导水率进行了测定。结果表明,两种轮作序列下,不同耕作措施0～30 cm土壤水分特征曲线在水吸力为5 bar和15 bar时几近重合,在3 bar、1 bar和0.5 bar时出现差异;Gardner模型拟合的结果显示在0.5~15 bar吸力范围内,其水吸力与含水量之间的关系符合幂函数式S=Aθ-B这一关系式,且相关系数均达极显著水平。免耕秸秆覆盖和免耕地膜覆盖的两个处理较传统耕作改善了土壤持水性能;传统耕作秸秆还田和免耕秸秆覆盖处理较传统耕作处理显著降低了0～5 cm土层容重,增加了土壤总孔度;免耕秸秆覆盖可以显著提高土壤饱和导水率。     

古尔班通古特沙漠南缘风沙土土壤水分特征与毛管水最大上升高度

为确定古尔班通古特沙漠南缘地下水深埋区毛管上升水的最大上升高度,对划分固沙植物水分来源提供理论依据,于2016年3月～2018年11月,采用中子仪法对试验地0～10 m土层土壤含水量进行观测,分析沙丘不同坡位土壤含水量的季节变化情况,并利用最大分子持水量与土壤含水量曲线交会法确定试验地毛管水的最大上升高度。结果表明:沙丘不同坡位0～130 cm土层的土壤含水量受外界气象因素影响较大,随季节变化规律明显;130 cm土层以下至570～760 cm土层为土壤含水量较为稳定的干沙层;而570～760 cm以下土层的土壤含水量主要受地下水水位波动和毛管上升水的影响,其含水量变化上界可看作是毛管水的最大上升高度。试验地的最大分子持水量为0.026 1 cm3·cm-3,且沙丘不同坡位毛管水的最大上升高度分布在250～290 cm之间。     

塔里木沙漠公路防护林土壤水分特征曲线模型分析与比较

应用压力膜仪对塔里木沙漠公路防护林地0~150 cm范围的土层进行土壤水分特征曲线的脱水试验,并选取Gardner模型和VG模型对实测数据进行了拟合分析与比较。结果表明:(1)实测的土壤水分特征曲线可准确地反映土壤结构的差异性,各土层的曲线特征与其基本物理性质一一对应,即容重较小、粉粘粒含量较多的土层其持水性较强,饱和含水率和凋萎含水率也较高;物理性差异小的土层间,其土壤水力性质接近。(2)由VG模型得到的土壤饱和含水率均值为0.429 cm³· cm^-3,凋萎含水率均值为0.040 cm³· cm^-3。由Gardner模型得到的各土层由于各层的物理性状差异造成持水性由强到弱,依次为0~5 cm, 40~60 cm, 100~150 cm, 60~100 cm, 5~40 cm;土壤易效水与难效水的平均临界点水势值为1.5×10⁵ Pa,均值凋萎含水率对应的水势值为15.0×10⁵ Pa。以上结果均较符合砂质土地的实际情况。(3)两种模型均可用于拟合防护林沙质土的土壤水分特征曲线,但VG模型在低吸力段的拟合精度较高, Gardner模型在中吸力段的拟合精度稍高,整体上, VG模型的模拟效果优于Gardner模型。旨在揭示高矿化度咸水滴灌条件下塔里木沙漠公路防护林不同土层的土壤水分曲线特征及其最优拟合模型,为之后开展区域水盐运移数值模拟等研究提供理论依据。     

松嫩平原湖泊水质演化研究

以松嫩平原湖泊为研究对象,2008年6～8月对27个湖泊水体总氮、总磷、高锰酸盐指数等指标进行了测试和分析。结果显示,松嫩平原湖泊水体高锰酸盐指数、总磷含量和总氮含量普遍较高。湖泊营养状态综合评价结果表明,27个湖泊中只有牛心套宝泡水体处于中营养状态,其营养状态指数为53.69,目前其他湖泊营养状态指数均高于54,都已呈富营养化状态。不同时期月亮泡、查干湖水质指标的对比显示,这两个湖泊水体的总磷含量和总氮含量都有所上升,富营养化程度加剧。     

冬季结冰灌溉对苏打盐碱土水盐变化的影响

在苏打盐碱土区进行结冰灌溉试验,研究灌溉后盐碱土土壤水分和盐分的分布状况。试验分为淡水结冰灌溉(E)、微咸水结冰灌溉(D)、微咸水结冰灌溉+100%GR(石膏需求量)磷石膏(A),微咸水结冰灌溉+50%GR磷石膏(B),以及对照(CK),5个处理。灌溉水量为180 mm。试验结果表明灌溉融水增加了土壤耕层的含水量,为春播抗旱起到了重要作用。同时灌溉融水使土壤耕层主要离子Na+、Cl-、CO32-、HCO3-明显降低,使土壤耕层的盐碱化程度得到改善。不同处理方式之间比较,微咸水结冰灌溉洗盐效果和盐碱化改良效果明显好于淡水结冰灌溉,微咸水+磷石膏淋洗和改良效果好于微咸水结冰灌溉,且随着磷石膏施用量的增多,洗盐和改良效果更好。     

松嫩平原西部土壤次生盐渍化防治技术研究

根据多年的野外定位观测和试验研究，提出松嫩平原西部土壤次生盐渍化防治应综合考虑灌溉淋洗、潜水位、时间及土壤化学改良4个要素；研究了西部盐碱地治理过程中土壤剖面盐分特征变化及对周边土壤环境特征的影响，认为单一的水利用措施不能从根本上解决西部土壤次生渍化的问题；通过不同用水条件下耕层土壤盐分变化及土壤改良剂综合配套试验研究等，提出本区土壤次生盐渍化防治的技术措施。     

松嫩平原西部典型农田需水规律研究

采用联合国粮农组织最新推荐的模型方法(FAO56),利用近10年的日气象资料对松嫩平原西部玉米、大豆、高粱等作物近10年的农田逐日需水量进行了系统研究。得出了本区不同作物的需水规律,并根据当地的有效降雨量,获得了不同作物不同时段的水分亏缺规律,为节水灌溉和提高作物产量提供科学依据。     

近50年来松嫩平原西部土地利用变化及驱动力分析

在遥感和地理信息系统技术支持下,对松嫩平原西部土地利用方式、景观格局的动态变化进行定量研究。结果表明:过去近50年里,松嫩平原西部耕地净增加29.65×10⁴hm²,其中草地与湿地对耕地的增加贡献最大;草地减少70.29×10⁴ hm²,除部分草地转化为耕地外,退化为盐碱地、沙地也是草地大量减少的一个重要原因;松嫩平原西部现有沼泽湿地面积44.88×10⁴ hm²,近50年来减少62.54%。景观破碎化严重,不同土地利用类型间频繁转化,表明各种土地景观间存在不稳定因素,自然和人为因子在景观的转化中有不可忽略的作用,但人为因子的作用更显著。     

松嫩平原湿地景观格局动态变化研究

在GIS和RS技术支持下,运用FRAGSTATS软件,研究了1980~2000年松嫩平原湿地景观格局动态变化特征。结果表明,松嫩平原湿地景观格局发生了显著变化,21a湿地面积减少了33.1%;平均斑块面积、最大斑块指数均呈减小趋势,而景观形状指数、斑块密度、斑块分维数、景观分割指数和斑块周长偏离度则呈增加趋势;松嫩平原湿地分布质心发生偏移,21a来向西南方向偏移了49.82km,主轴方向逆时针旋转了7.817°,表明湿地景观具有破碎化和萎缩的趋势。这种变化是在区域水文和气候波动、水利工程、人类活动强度、对湿地的保护措施等因素共同驱动下形成的。     

近10 a来松嫩平原湿地研究的回顾与展望

松嫩平原是中国内陆湿地集中分布区之一。该区湿地类型有沼泽、湖泊、盐沼和稻田,此外还有水库和少量泥炭地。概述了该区湿地的研究现状,并指出目前研究热点。重点探讨了未来本区湿地的研究趋势,主要体现在湿地生态系统结构、功能和过程研究,湿地的区域生态功能评价,湿地污染及其治理,退化湿地恢复和重建,湿地多样性与湿地保护,湿地资源综合利用,湿地对全球变化响应和全球变化对湿地影响,湿地-草地-盐碱地转换机制和过程和驱动力等方面。     

松嫩平原湿地动态变化及其驱动力研究

利用 1986年和 2 0 0 0年的遥感影像解译得到的土地利用图 ,提取出松嫩平原湿地动态变化信息。根据土地利用变化动态度模型 ,湿地动态变化主要表现为湖泊、沼泽、河流等天然湿地的减少及人工湿地面积的增加 ,其中天然湿地类型的湖泊和沼泽变化最为显著 ;质心模型分析指出湿地的空间变化趋势主要为质心相对朝东北方向偏移的趋势 ,湖泊和沼泽在西南部的减少是其主要原因 ;湖泊和沼泽的转移变化信息表明 ,湖泊面积的减少主要是退化为盐碱地和沼泽 ,而沼泽主要是转化为农田。松嫩平原湿地动态变化存在显著的自然和人为方面的驱动力因素 ,自然因素为湿地的退化提供了内在动因 ,而人为因素则加速了湿地的退化和转化 ,同时自然和人为因素之间存在着反馈机制。     

松嫩平原内陆盐碱湿地的类型特征及分布规律

内陆盐碱湿地是湿地的重要组成部分,其类型、特征及分布规律的研究十分薄弱。松嫩平原是世界上内陆盐碱湿地发育的典型地区之一。本文参考国内外湿地分类标准,结合松嫩平原的特点,建立了内陆盐碱湿地的分类体系,将该区的盐碱湿地划分为2个湿地类,6个湿地型,13个湿地亚型,描述了各类型的主要特征,并阐述了松嫩平原内陆盐碱湿地的分布规律。这对我国的湿地分类系统是一个重要的补充,对进一步实施内陆盐碱湿地的保护、恢复和重建,促进松嫩平原社会经济和环境的可持续发展都具有重要意义。