次生盐渍化土壤潜水系统水—盐—作物产量动态模拟及调控

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	次生盐渍化土壤潜水系统水—盐—作物产量动态模拟及调控
	张妙仙
学位类型	博士
导师	康绍忠
	1999
学位授予单位	中国科学院、水利部水土保持研究所
学位授予地点	陕西
学位专业	土壤学
其他摘要	本论文在总结国内外大量文献资料的基础上，根据农业生产发展的实际需要，针对课题在理论和应用方面的研究现状，对灌区次生盐渍化土壤—潜水系统的水盐动态规律进行了研究。从理论性、系统性和实用性出发。充分利用地下水动态试验观测资料、灌溉试验资料和水盐动态试验资料，建立了土壤潜水系统水盐动态与作物产量模型。并在此基础上进行了灌溉条件下土壤水盐动态长系列调控模拟，得出了一些动态调控指标，提出了旱、涝、碱综合治理的最佳水源结构和最佳灌溉模式。本文共分三大部分，五个章节，讨论了六个问题。主要内容和结论分述如下： 1. 土壤水盐动态归结为入渗淋溶、蒸发蒸腾、潜水径流和地面径流四大驱动过程综合强弱交替作用的结果。并据此将自然界的水盐动态状况分为四个基本类型。这一观点的提出，为溶质运移理论和盐渍土改良原理的结合架起了桥梁。 2. 应用四大驱动过程原理，结合水盐生产函数，建立了一个以土壤含盐量为基本变量，以作物产量为指标的土壤潜水系统水盐动态与作物产量模型。该模型将入渗过程抽象为脉冲过程，忽略其时间作用；将地面到潜水位整个土壤潜水系统分为0—地下水位，0—100cm和0—50cm三个嵌套的分室，分别采用水文地质，灌溉试验和盐渍土改良研究方法，建立各分室模型；由地下水补给经验公式，水分及盐分迁移系数将三室相互联结；最后又引入作物修正系数ξ建立水盐动态及水盐生产函数的相互反馈关系，将潜水位、土壤水盐状况及作物产量联结在一起，使其成为一个三段式水盐动态模型。该模型的建立首次将水盐动态模型与作物产量相联系，体现了其生产实用性。该模型是在大量灌溉试验资料，地下水动态资料，土壤盐分动态资料基础上建立的，可用于灌排系统的优化和水盐运动规律的调控，成为农业系统工程中的一个组成部分。3. 在建立入渗过程水盐动态模型时，考虑到田间土壤存在有大孔隙、根孔和虫洞等不均匀因素，本文引入优先流系数和淋洗系数。根据室内外试验，提出了下边界渗漏率线性假定式和下边界渗漏溶液浓度假定式导出入渗过程中计算土层储水量变化及盐量变化模型，建立了灌溉水矿化度临界方程，为确定灌溉水矿化度提供了依据。在蒸发蒸腾模型中引入水分迁移系数和盐分迁移系数，忽略生物根吸盐量，依据土壤溶液浓度假定式，导出了腾发过程中计算土层储水量变化及盐量变化模型。根据水汽扩散原理。首次建立了土壤水分蒸发与其表面干燥层厚度的数学关系式。该式表明，干燥层厚度抑制土壤蒸发作用很大，1cm厚的干燥土层就会使土壤蒸发率比没有表面干燥层的土壤蒸发率小近10倍。 4. 本文应用分段线性、S型和Jensen连乘型盐分生产函数形式，依据永济市大田耐盐性调查资料和咸水灌溉试验资料，求得各种型式盐分生产函数的参数，提供了耐盐性指标，可供当地盐渍土改良时参考使用。在现存的三种盐分生产函数的基础上，吸取各盐分生产函数的优点，构造了复合型盐分生产函数，四种盐分生产函数模拟结果表明，本文所设计的复合型函数精度最高。本函数既能反应不同生育阶段的盐分敏感性，又能体现盐分影响作物的整体性。 5. 通过对所建模型中主要参数物理意义的详细分析；根据永济市咸水灌溉试验资料(小麦、棉花24个处理，1989—1992年)，通过计算机模拟，采用计算机自动调参和人工调试相结合的方法，以残差平方和最小为原则，对水盐动态模拟参数进行了反复调试和多次灵敏度分析，直至参数符合精度要求为止，调试结果见表4-8，精度检验见图4-3。6. 本文根据山西省水科所地中蒸渗长期试验(1980--1997)的资料，建立了适合当地采用的潜水蒸发及降雨入渗补给经验公式，并通过潜水动态模拟得出了当地的潜水位平衡深度、最大补给深度及极限影响深度等参数，为水资源评价、潜水位调控提供了依据。根据山西省永济市多年平均降雨和蒸发资料，通过潜水位动态模拟试验，得出了最佳水位动态调控曲线，首次提出了最佳潜水开采量。当地多年平均最佳潜水开采量为156mm，可折合两次灌水量。按当地小麦生理需水要求，一般需灌水三次。又根据当地35年长系列气象资料，进行了咸水灌溉计算机模拟试验，模拟结果表明，当潜水矿化度小于5g/L时，多年平均咸水增产幅度为淡水增产幅度的60%以上。为此，提出了一次河灌、二次井灌的最佳灌溉模式。
文献类型	学位论文
条目标识符	sbir.nwafu.edu.cn/handle/361005/3998
专题	水保所知识产出(1956---)
推荐引用方式 GB/T 7714	张妙仙. 次生盐渍化土壤潜水系统水—盐—作物产量动态模拟及调控[D]. 陕西. 中国科学院、水利部水土保持研究所,1999.