分类： 其他 >> 综合 提交时间： 2023-03-28 合作期刊: 《中国科学院院刊》
摘要： 中国科学院栾城农业生态系统试验站（以下简称“栾城站”）位于华北太行山前冲洪积平原的中段，是地下水灌区高产农业生态类型的典型代表。由于近几十年来大规模、高强度的农业生产，区域地下水超采严重，地下水污染风险加剧。然而，人类活动影响下的地表生态系统与地下含水层被厚包气带隔开，地表农业生产活动对地下水水量和水质的影响机理尚不明确。目前，开展贯穿整个包气带的原位监测试验，是揭示这一过程机理的唯一途径。因此，建立大型农田关键带观测平台，是开展农业与地下水关系研究的重要需求。在中国科学院野外站网络重点科技基础设施建设项目的支持下，栾城站建设的“栾城关键带观测平台”，通过对作物根系层—深层包气带—饱和带的土壤水、热、溶质等关键要素和变量的监测，可开展水分、溶质和污染物在厚包气带内的运移、转化规律研究，揭示饱和—非饱和过渡带水文过程及其与地下水补给关系，阐明农田生产活动的水肥迁移、转化及其对地下水量质变化的影响机制，为回答地表过程对地下水量质演化影响机理提供实验平台支持。
分类： 其他 >> 综合 提交时间： 2018-06-24 合作期刊: 《中国科学院院刊》
摘要： 华北平原农业的高强度水肥投入造成严重地下水超采和氮素污染风险。中国科学院栾城农业生态系统试验站立足农田生态系统的长期生态学监测和研究，围绕农业资源高效利用和可持续发展，建立了农田土壤-作物-大气系统（SPAC）界面节水调控理论与技术，提出基于农田水平衡的休耕轮作和适水型种植制度调整思路，阐明了农田碳氮循环特征和温室气体排放及硝酸盐淋失通量，在厚包气带水盐运移和硝酸盐转化和削减机理方面取得突破性认识，研发了农田生产信息快速获取和精准管理的技术产品与平台，并与农业发展紧密结合，集成了系列农业生产技术模式，为区域农业的优质高效发展和水资源可持续利用提供了理论和技术支撑。
分类： 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科 提交时间： 2017-11-09 合作期刊: 《中国生态农业学报》
摘要： 蒸散发(ET)是陆地水循环过程的重要组成部分, 同时也是区域能量平衡以及水量平衡的关键环节, 精确估算ET, 对于提高水分利用效率以及优化区域用水结构具有重要意义。本文利用黑河重大计划观测数据, 对比了考虑CO2 浓度和不考虑CO2 浓度对玉米冠层影响的冠层阻力模型, 分别将其耦合到双源的Shuttleworth-Wallace(S-W)模型中, 并利用这两种模型分时段对玉米整个生育期内半小时尺度上的ET 进行模拟,利用涡度相关实测数据对模型进行验证, 最后分别对影响玉米冠层阻力的气象要素和影响ET的阻力参数进行敏感性分析, 探寻大气CO2 浓度改变条件下黑河中游绿洲区玉米不同生长阶段的农田耗水规律。结果表明: 本文所修正的考虑CO2 浓度对玉米冠层影响的冠层阻力模型耦合到S-W 模型后, 能够较精准地模拟玉米整个生育期不同生长阶段半小时尺度上农田耗水过程。敏感性分析表明: 各生长阶段冠层阻力( crs )和冠层面高度到参考面高度间的空气动力阻力( ara )对ET的影响最为强烈, 其他阻力参数对ET的影响不明显, ET的变化程度随着 crs 和 ara的增大而减小。本文所修正的考虑CO2 浓度影响的分时段双源模型能够精准地模拟玉米整个生育期各生长阶段的ET, 可为种植结构调整和土地利用方式改变以及CO2 浓度变化环境下的农田蒸散研究提供参考。
分类： 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科 提交时间： 2017-11-08 合作期刊: 《中国生态农业学报》
摘要： 蒸散发(ET)是区域能量平衡以及水量平衡的关键环节, 精确估算蒸散发, 对于提高水分利用效率以及优化区域用水结构具有重要意义, 而冠层阻抗则是准确估算蒸散发的一个重要变量。为了确定冠层阻抗模型区域适用性、解决其参数化问题, 本研究基于黑河重大研究计划已有的通量观测数据, 以Irmak 模型为基础,考虑微气象因子与冠层阻抗之间的关系, 增加了大气CO2 浓度对冠层阻抗的影响, 构建了未考虑CO2 和考虑CO2 影响的两种Irmak 模型, 并将其与Penman-Monteith(P-M)模型耦合, 利用已有涡度相关数据, 分析和检验了两种冠层阻抗模型对环境变量和大气CO2 浓度响应的模拟结果, 并对模型参数进行敏感性分析。结果表明:将考虑大气CO2 浓度影响的Irmak 模型与Penman-Monteith 模型耦合, 能够更好地模拟玉米冠层阻抗和蒸散量对外部环境变量的响应过程。在参数率定期该模型所模拟的冠层阻抗和蒸散量与实测值之间的R2 分别达0.76和0.95, RMSE 分别达33.1 s·m1 和34.5 W·m2; 模型验证期冠层阻抗和蒸散量模拟值与实测值之间的R2 分别达0.68 和0.90, RMSE 分别达63.2 s·m1 和49.0 W·m2。两个独立验证点结果表明考虑了大气CO2 浓度影响的Irmak 模型具有较好的空间可移植性和适应性, 模型能够较为准确地模拟玉米在整个生长季半小时时间尺度上的农田耗水过程。敏感性分析表明玉米冠层阻抗及其蒸散量对净辐射和相对湿度变化最为敏感, 其次是气温、叶面积指数和大气CO2 浓度。本文所构建的考虑大气CO2 浓度对于玉米冠层阻抗影响的Irmak 模型能够较为准确地估算作物蒸散量, 并可为种植结构调整、土地利用方式改变以及大气CO2 浓度变化环境下的农田耗水研究提供一定的研究依据。
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