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1、第26卷第2期中国沙漠Vol.26No.22006年3月JOURNALOFDESERTRESEARCHMar.2006文章编号:10002694X(2006)0220194208内陆绿洲灌溉农田SPAC系统土壤水分动态模拟研究吉喜斌,康尔泗,赵文智,陈仁升,张小由,张智慧(中国科学院寒区旱区环境与工程研究所临泽内陆河流域综合研究站,甘肃兰州730000)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
2、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;模拟中图分类号:S1
3、52.7文献标识码:A灌溉农田水分运移规律的研究是认识内陆河流重讨论SPAC系统土壤水分运移子模型的模拟方域绿洲灌溉农业发展对流域尺度水循环的影响过程法,分析模型模拟结果的可靠性及其对主要参数的[1,2]与机制及导致的生态环境效应的基础。建立能敏感性,并用该模型研究了内陆河山前绿洲灌溉农定量描述当地农田水循环过程的动力学模式,力求田春小麦生长条件下的田间水量平衡,讨论了作物反映节水灌溉和植被生产力提高对区域水循环过程根系吸水以及灌溉条件下SPAC系统的土壤水分的影响,实现把农田水循环过程与调控和水资源优
4、运移规律,从而为农田水资源管理、节水灌溉、农田化配置有机地结合起来,对于定量评价绿洲灌溉农土壤水分预报以及内陆河流域生态水文过程提供数业发展中用水水平与植被生产力提高对流域尺度水值模拟的方法和依据。循环的影响以及科学分配绿洲农业和生态用水,使绿洲水资源利用与生态环境向良性循环方向发展,1模型介绍促进水科学与生态科学的创新和发展以及节水型生以作物冠层上方2m处的大气为上边界,土体态系统重建过程中的水资源的持续高效利用和生态[3～6]3m处为下边界,构造作物生长条件下灌溉农田系统的良性循环有着极为重要的意义
5、。SPAC系统土壤水分运移模型。作物春小麦生长以田间土壤水分运移是以土壤植被大气连续系1d(24h)为时间步长,在作物播种后开始模拟,并向统(简称SPAC系统)为基础的,其中最重要的子系土壤水分运移模型提供所需作物参数。而土壤水分统是土壤水分运移系统。近年来我国相继在华北平原、黄土高原区进行了将数值模拟方法应用于农田运移模型则以可变时间步长(1～60min)进行模拟。水分运移研究中[7～13],并逐步从实验室引向田间,因此,土壤水分状态经24h循环后取值与作物发生也考虑了土壤水分运移与作物生长动态之间的
6、所具相互作用。当不良土壤水分条件发生时,作物生长受有强烈的反馈和耦合作用。但在内陆绿洲灌溉区有到限制,从而也改变了向土壤水分运移模型提供的有关这方面的研究还很薄弱。关作物参数,使作物生长与土壤水分运移的复杂关系[14]根据2003年春小麦生长季野外田间观测资料得到处理。其计算流程参见文献[11]。和常规气象站的观测资料,基于SPAC系统中水分1.1土壤水分运移数学模型传输理论,应用土壤水分运移动力学原理,建立了灌溉农田春小麦生长条件下的土壤水分运移模型。着黑河山前绿洲农田灌溉区地下水位埋深较浅,收稿日期
7、:2005204215;改回日期:2005205227基金项目:中国科学院知识创新工程方向性项目(KZCX32SW2329)项目;中国科学院寒区旱区环境与工程研究所知识创新项目(CACX2003102);国家自然科学基金项目(40401012);中国科学院寒区旱区环境与工程研究知识创新项目(2004112;2003113)共同资助作者简介:吉喜斌(1978—),男(汉族),博士,助理研究员。主要从事流域生态水文学方面的研究。E2mail:xuanzhij@ns.lzb.ac.cn2期吉喜斌等:内陆绿洲灌
8、溉农田SPAC系统土壤水分动态模拟研究195包气带与地下水交换非常活跃,灌溉水分运移基本率,非饱和导水率和土壤水分特征曲线θ(ψ),van以垂直一维为主,将非饱和带和饱和带作为一个整Genuchten在1980年导出的水分特征曲线的特定[16]体是处理这种状况的理想方法,即当土壤水分饱和解析形式如下:时,C(ψ)=0;在非饱和与饱和水分界面处,水势连θS-θrθ=θr+nm续。作物生长条件下灌溉农田土壤水分运移的动力[1+(α
9、ψ
10、)]学方
