内陆绿洲灌溉农田SPAC系统土壤水分动态模拟研究

摘要/Abstract

摘要： 基于土壤水动力学原理，建立了内陆河流域山前农田绿洲SPAC系统土壤水分运移的子模型。应用该模型对土壤剖面含水率、农田棵间蒸发和叶面蒸腾量进行了模拟研究，并以实测值进行了验证。对相同种植与田间管理条件下的春小麦生长季田间土壤水分、土壤蒸发和叶面蒸腾量进行了预报，得到了较满意的结果。对模型主要参数土壤饱和导水率Ks、土表排水系数Wmax、净辐射Rn、风速Uz、饱和差D、作物叶面指数LAI进行了敏感性分析，得出这些参数对土壤水分运移的影响显著。应用该模型对西北干旱区内陆河流域山前绿洲灌溉农田的土壤水分均衡和作物根系吸水规律以及SPAC系统中土壤水分运移规律进行了模拟研究。

关键词: 干旱内陆绿洲区, 灌溉农田, SPAC系统, 土壤水分运移, 模拟

Abstract: Based on the principle and general momentum equilibrium equation of soil moisture, a realistic model of soil moisture movement in SPAC system is established in this paper. The model is validated with data for evaporation and evapotranspiration obtained in spring wheat field with irrigation in 2003 and 2004.The results show that the model is capable of simulating soil water dynamical movement. Meanwhile, the sensitivity analysis of the soil saturated conductivity Ks, drainage modulus Wmax, net radiation Rn, wind speed Uz, vapour pressure deficit D and leaf area index (LAI) to soil moisture content, from which the results show that the variation of these parameters dynamic impact dramatically on the dynamic of soil moisture movement. Furthermore, the model system has been used for simulating the water balance in field planted spring wheat under the condition of irrigation at fore-mountain oasis belts in drought area of northwest China, and water uptake by roots and soil moisture movement in SPAC system.

Key words: arid inland oases region, irrigated farmland, SPAC system, soil moisture movement, simulation

中图分类号:

S152.7

吉喜斌;康尔泗;赵文智;陈仁升;张小由;张智慧. 内陆绿洲灌溉农田SPAC系统土壤水分动态模拟研究[J]. 中国沙漠, 2006, 26(2): 194-201.

JI Xi-bin;KANG Er-si;ZHAO Wen-zhi;CHENG Ren-sheng;ZHANG Xiao-you;ZHANG Zhi-hui. Simulation of Soil Moisture Content Dynamics in SPAC System of Irrigated Farmland in Inland Oasis, Northwest China[J]. JOURNAL OF DESERT RESEARCH, 2006, 26(2): 194-201.

参考文献

[1]尉元明，朱丽霞，周跃武，等.河西走廊水资源利用现状与节水灌溉工程分析[J].中国沙漠，2004，24（4）：400-404.
[2]肖笃宁.生态脆弱区的生态重建与景观规划[J].中国沙漠，2003，23（1）：6-11.
[3]肖洪浪，赵文智，冯起，等.中国内陆河流域尺度的水资源利用率提高研究——黑河流域水生态经济管理试验示范[J].中国沙漠，2004，24(4)：381-384.
[4]高前兆，仵彦卿，刘发明，等.黑河流域水资源的统一管理与承载能力的提高[J].中国沙漠，2004，24（2）：156-161.
[5]张丽，董增川，黄晓玲.干旱区典型植物生长与地下水关系的模拟研究[J].中国沙漠，2004,24（1）：110-113.
[6]武强，张志忠，董东林.西北干旱区SG-SPAC系统水力模型的建立[J].水文地质与工程地质，2002，(4)：62-65.
[7]刘昌明，孙睿.水循环的生态学方面：土壤植被大气系统水分能量平衡研究进展[J].水科学进展，1999，10（3）：251-259.
[8]康绍忠，刘晓明，熊运章.土壤植物大气连续体水分传输理论及其应用[M].北京：水利电力出版社，1994.1-5.
[9]刘昌明，于沪宁.土壤作物大气系统水分运动实验研究[M].北京：气象出版社，1997.1-18.
[10]康绍忠，熊运章，王振镒.土壤植物大气系统水分传输力能关系的田间实验研究[J].水利学报，1990，(7)：1-9.
[11]邵明安.论土壤植物系统中水流电模拟时间常数的变性[J].科学通报，1991，36（24）：1890-1893.
[12]康绍忠，刘晓明，熊运章.土壤植物大气连续体水分传输理论及其应用[M].北京：水利电力出版社，1994.
[13]吕军.作物生长田间水分平衡的系统模拟[J].水利学报，1998，(1)：45-50.
[14]许迪，蔡林根.冬小麦夏玉米种植条件下的农田水量平衡模拟及入渗补给规律分析[J].水利学报，1997，12：64-78.
[15]李保国，龚元石，左强，等.农田土壤水的动态模型及应用[M].北京：科学出版社,2000.107-111.
[16]Van Genuchten M Th. A numerical model for water and solute movement in and below the root zone [R]. Res. Rep. 121. USDA-ARS,CA USA,1987.
[17]Gardner W R. Dynamic aspects of water availability to plants[J] . Soil Sci.,1960,89:63-73.
[18]Gardner W R, Hillel D，Benyamini Y. Post irrigation movement of soil water. Ⅰ：Redistribution[J]. Water Resour. Res., 1970, 6: 851-861.
[19]Molz F Z. Water transport in the soil-root system: Transient analysis[J]. Water Resour. Res., 1976,12:805-808.
[20]Feddes R A, Bresler E, Neuman S P. Field test of a modified numerical model for water uptake by root systems[J]. Water Resour. Res., 1974，10: 1199-1206.
[21]Perrochet P. Water uptake by plant roots\_A simulation model,Ⅰ.conceptual model[J]. Journal of Hydrology,1987, 95:55-61.
[22]Molz F J, Remson I. Extraction term models of soil moisture use by transpiration plants[J]. Water Resour. Res., 1970,6(5):1346-1356.
[23]AI-Khafaf S, Sharhan F A. Some empirical relations transpiration and root water uptake under field conditions[J]. Agricultural Water Management, 1990, 49(4): 291-309.
[24]Penman H L. Natural evaporation form open water, bare soil and grass[J]. Proc. Roy. Soc. A. ,1948,193: 120-145.
[25]Childs S W. Model of soil salinity effects on crop growth[J]. Soil Sci . Soc . Am . J., 1977, 39：617-622.
[26]陈仁升，康尔泗，杨建平，等. Topmodel模型在黑河干流出山径流模拟中的应用[J].中国沙漠，2003，23（4）：428－434.
[27]李玉霖，张铜会.科尔沁沙地农田玉米耗水规律研究[J].中国沙漠，2002，22（4）：354－358.
[28]李玉霖，崔建垣.参考作物蒸散量计算方法的比较研究[J].中国沙漠，2002，22（4）：372－376.
[29]张济世，康尔泗，姚进忠，等.黑河流域水资源生态环境安全问题研究[J].中国沙漠，2004，24（4）：425－430.
[30]陈仁升，康尔泗，杨建平，等.内陆河流域分布式水文模型——以黑河干流山区建模为例[J].中国沙漠，2004，24（4）：416－424.
[31]肖生春，肖洪浪，段争虎.干旱沙漠地区春小麦的水分与氮肥利用效率研究[J].中国沙漠，2004，24（3）：360－364.