黄土高原丘陵区梯田土壤水分特征研究

摘要

土壤水分的多少是决定农业干旱发生的基本要素之一,由于农作物生长发育所需的水分主要来自土壤,因此对土壤水分运移规律的研究是黄土高原研究的主要内容。本研究分析不同耕作方式、不同覆盖条件下梯田土壤水分的垂直变化情况,并应用Hydrus-1D模型对黄土高原丘陵区梯田和坡耕地土壤水分进行动态变化模拟。获得如下主要研究成果:
　　(1)小麦在条播、全膜覆土、全膜不覆土下的土壤含水量变化范围分别为8.89～14.96％、8.29～16.43%、8.17～16.33%。条播、全膜不覆土小麦梯田土壤水分垂直变化可分为三个层次:速变层、过渡层、供给层,其土层深度分别为0～40cm、40～80cm、80～100cm,而全膜覆土的土壤水分垂直变化仅分为速变层和供给层,其土层深度分别为0～20cm、20～100cm。
　　(2)玉米在穴播、顶凌全覆膜、早春揭膜、春季全覆膜、秋季全覆膜、半膜、二膜下的土壤含水量变化范围分别为9.53～18.05%、11.70～22.52%、11.77～22.42%、11.48～22.05%、10.57～21.79%、8.81～21.53%、10.51～22.40%。不同覆盖条件下玉米梯田的土壤水分垂直变化分为三个层次:速变层、过渡层、供给层,其土层深度分别为0～40cm、40～60cm、60～100cm。
　　(3)在1.45mm/min降雨强度下,在23min时拔节期的小麦坡耕地产生径流,水平梯田在整个过程中没有产生径流。降雨历时为10min时,在土层深度为0cm～15cm,梯田土壤含水量比坡耕地多0.13%～1.65%,在土层深度为30cm～200cm,梯田和坡地都没有下渗。降雨历时为20min、30min时,在土层深度为0cm～20cm,梯田的土壤含水量比坡耕地的分别多0.05%～2.22%、0.01%～2%。
　　(4)不同耕作措施、不同覆盖方式的梯田中,小麦和玉米在生育期内土壤水分状况变化都可以分为三个阶段,即缓慢蒸发阶段、快速失墒阶段和蓄水增墒阶段。但两者各阶段的划分时间段不一样,小麦的时间分别为10～翌年3月,4～5月,6月;玉米的时间分别为4～5月,6～7月,8～10月。
　　(5)小麦和玉米在土层深度为0～200cm的梯田地,土壤水分垂直变化可分为四层,即速变层、过渡层、供给层和缓变层,小麦的土层深度分别为0～40cm、40～80cm、80～150cm、150～200cm;玉米的土层深度分别为0～40cm、40～60cm、60～100cm,100～200cm;小麦和玉米在土层深度为0～200cm的坡耕地,土壤水分垂直变化可分为四层,即速变层、过渡层、供给层和缓变层,小麦的土层深度分别为0～20cm、20～90cm、90～120cm、120～200cm;玉米的土层深度分别为0～40cm、40～60cm、60～90cm、90～200cm。而土壤水分随着时间的变化,可将其分成两个阶段:缓慢失墒阶段和剧烈变化阶段。在土壤水分缓慢失墒阶段,春小麦包括春季化冻-播种(3月中旬～4月上旬)和秋季收割-结冻前(8月下旬～10月中旬)阶段;夏玉米包括春季化冻-播种(1～4月)和冬季结冻阶段(11～12月)。在土壤水分剧烈变化阶段,春小麦包括快速失墒(4月中旬～6月上旬)和蓄水增墒阶段(6月中旬～7月);夏玉米包括蓄水增墒(6月上旬～7月中旬)和快速失墒阶段(8月～10月上旬)。

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第一章 绪论

1.1选题的背景、目的及意义

1.2国内外研究现状

1.3主要研究内容和技术路线

第二章 试验设计与方法

2.1研究区概况

2.2选材依据

2.3试验设计

第三章 包气带土壤水分特征与研究方法

3.1包气带水的入渗特征

3.2 数据分析方法

第四章 不同耕作措施、不同覆盖条件下梯田土壤水分分布特征

4.1小麦和玉米梯田土壤水分垂直变异性

4.2小麦和玉米梯田的土壤水分时间变异性

4.3不同覆盖条件下梯田的土壤水日垂直变化

第五章 农耕地土壤水分入渗特征

5.1模型参数、初值的确定

5.2模型验证

5.3不同降雨条件下土壤水分的入渗特征

5.4梯田与坡耕地的土壤侵蚀比较

5.5土壤水分入渗特征模拟

第六章 结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文、参加的科研工作

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