渭-库绿洲土壤剖面盐分分布特征及驱动因子分析

[目的]监测渭-库绿洲土壤盐渍化的空间分布特征,探究驱动因子作用机理,对当地因地制宜进行土壤盐渍化调控。[方法]采用决策树、克里金插值和灰色关联度分析研究了渭-库绿洲土壤盐渍化的剖面分布特征,着重分析了样本点海拔、植被覆盖度、地下水位、TW( I 地形湿度指数)、地下水矿化度5个驱动因子对土壤盐渍化的影响。[结果]①研究区表层土壤(0~10 cm)属于重度盐渍化土壤,10~20、20~40、40~60 cm各深度剖面土壤属于中度盐渍化土壤。土壤EC1:5有强的空间变异性,其分布格局受灌溉等人为驱动因素的影响较大。②绿洲内部(即耕作区)表层土壤属于非盐渍化区域,绿洲东部10~20、20~40、40~60cm土层有轻、中度的盐渍化现象。绿洲内部表层以下土壤盐分高于表层,绿洲存在潜在的盐渍化风险。耕作区外围绿洲-荒漠交错带区域各剖面层均属于盐渍化区域,随着剖面深度的增加,盐渍化程度在不断减弱。③样本点海拔、植被覆盖度、地下水位、TWI、地下水矿化度与土壤EC1:5的灰色关联度大小次序为:0~10 cm土层:地下水矿化度>TWI>样本点的海拔>植被覆盖度>地下水位;10~20、20~40 cm土层:地下水矿化度>样本点的海拔>TWI>植被覆盖度>地下水位。[结论]渭-库绿洲土壤盐渍化主要分布在绿洲-荒漠交错带区域,土壤盐分表聚强烈,地下水矿化度是造成该研究区土壤盐渍化问题的首要原因。     

渗灌管埋深对土壤硝态氮含量的影响

以番茄为供试作物，通过观测渗灌灌水前和灌水后土壤水分剖面以及硝态氮含量的变化．研究了保护地渗灌及其渗灌管埋深对土壤硝态氮运移及积累过程的影响。试验结果表明，在渗灌管埋深为20～40cm范围内，保护地渗灌灌水后土壤硝态氮均表现出明显的表聚特性；土壤含水量与土层深度乘积与土壤硝态氮含量之间存在着极显著相关关系。在不同渗灌管埋深处理中以30cm埋深且渗灌管下有防渗槽的处理，其硝态氮在表层积累最少。     

陕北黄土区陡坡坡面因子对土壤水分的影响

为加快黄土高原植被恢复和植被构建速度,在研究陕北黄土区吴起县坡度、坡向分布特征的前提下,分别选取阴坡、半阴坡、半阳坡、阳坡的陡坡,每个坡向选取4个坡度级(35°,45°,55°,65°),分别分析其0~100 cm土层深度的土壤水分并进行聚类分析.结果显示:研究区内坡度在35°以上陡坡占当地总面积的39.00%左右;且阴向坡面积52.65%多于阳向坡47.35%;研究区内0~100 cm土层深度的土壤含水量随着土层深度的增加呈现增加趋势,且趋势越来越平缓;坡度越大,土壤含水量的垂直变化越强烈,阴坡坡度与陡坡土壤含水量的相关性最为显著;坡向因子主要影响坡面整体水分状况,而对陡坡土壤水分垂直空间分布规律影响较小;坡度、坡向和成坡时间因子对坡面土壤含水量的影响主要集中在0~40 cm土层深度内,对较深层土壤含水量影响作用较小;系统聚类分析结果同样显示,土壤含水量较为活跃的层次主要集中在0~40 cm土层深度内,阳坡35°坡面活跃层可达90 cm左右.     

不同深度秸秆覆盖对滴灌棉田土壤水盐运移的影响

为探索滴灌条件下秸秆覆盖对棉田土壤水盐运动的影响,设置表层覆盖、地表下30cm覆盖和无覆盖3种处理,进行对比试验研究,结果表明,秸秆覆盖通过对土壤水分的影响间接影响了土壤盐分的运移和分布。在30cm处覆盖秸秆主要对30cm以上土壤的水分和盐分产生影响,对35cm以下的影响和表层覆盖比较接近。采用秸秆覆盖对土壤水分和盐分水平方向的运移具有一定影响,无覆盖在前期、中期和后期土壤表层盐分均最高。30cm处覆盖秸秆阻碍了35cm以下土壤毛管水的上升,从而阻止了盐分的上升。采用秸秆覆盖后,特别是在30cm深度采用秸秆覆盖,对于调控土壤水、盐变化,抑制土壤盐分上移具有积极作用。     

高粱不同保墒措施对土壤养分状况的影响

对沈阳地区高粱不同保墒措施下土壤剖面养分状况(包括碱解氮、速效钾、有机质和电导率)进行测定研究,结果表明:不同保墒措施下,土壤剖面碱解氮含量均随土层深度增加呈减少趋势,其中黑膜覆盖增加最大,白膜覆盖次之,秸秆覆盖、施用保水剂依次;土壤剖面速效钾含量均随土层深度增加呈减少趋势,覆膜处理和保水剂处理具有明显的增钾效果,秸秆覆盖増钾作用不甚显著;秸秆覆盖能明显地增加耕层有机质含量,白膜覆盖和黑膜覆盖次之,施用保水剂土壤剖面有机质含量变化不显著;各保墒处理对土壤表层盐分的累积有明显的抑制作用,其中秸秆覆盖抑制效果最明显,黑色地膜、白膜覆盖和保水剂依次.     

宁夏荒漠草原不同平茬方式柠条林带间土壤水分动态变化

分析宁夏荒漠草原不同平茬方式柠条林带间土壤水分动态变化,进而为该区域生态文明建设,畜牧业生产建设提供新的参考。选取未平茬带(WP)、隔一带平茬一带(G1P1)等5个柠条林带作为研究对象,对不同平茬方式下柠条林带间土壤水分变化进行了分析比较。结果表明:1)宁夏荒漠草原不同平茬方式对柠条林带间土壤水分影响差异显著(P<0.05),其中各月份G3P3土壤水分含量均高于其余平茬方式,G3P3柠条平茬方式对减缓土壤水分消耗具有明显的效果;2)土壤水分垂直方向上整体表现为先上升后降低的趋势,峰值出现在60～80cm。     

红枣经济林不同植被覆盖土壤水分入渗特征

【目的】模拟不同植被覆盖土壤水分入渗过程并选择该研究区的最适模型。【方法】采用野外双环入渗试验方法,测定了不同植被覆盖下土壤水分入渗特征,采用Philip模型、Horton模型、Kostiakov模型对不同植被覆盖区土壤水分入渗过程进行拟合。【结果】①不同植被覆盖区土壤水分入渗速率均表现为初始入渗速率最大,平均入渗速率次之,稳定入渗速率最小;②自然生草区土壤初始入渗速率最大,清耕区土壤的平均入渗速率和稳定入渗速率最大,且清耕区与自然生草区土壤初始入渗速率、平均入渗速率和稳定入渗速率均差异显著;③Horton入渗模型对不同小区土壤入渗过程拟合效果最好,Philip入渗模型拟合效果次之,Kostiakov入渗模型拟合效果最差。【结论】红枣经济林不同植被覆盖下土壤水分入渗特征具有显著差异,Horton入渗模型更适合研究该区域红枣经济林土壤水分入渗过程。     

不同灌水次数对枸杞土壤水分动态变化规律的影响研究

利用时域反射仪,对不同灌水次数下土壤含水量的变化进行了研究,分析了不同灌水定额下的土壤含水量随深度变化的特征。结果表明：土壤含水量变化的深度一般在0-100cm内,尤其0～60cm土层变化尤为激烈,在100～180cm范围内各处理土壤水分变化不明显,按枸杞土壤水分运移规律将0～180cm土层进行划分,土壤湿度垂直分布分...     

冀北坝上地区不同人工植被土壤水分变化特征

【目的】探讨不同人工植被对土壤水分的影响,为植被恢复与生态建设提供科学依据。【方法】选取冀北坝上地区退耕还林地为研究对象,以退耕封育草地为对照,采用土钻取样烘干法测定土壤水分,对比分析3种不同人工植被样地(沙棘林、柠条林、榆树林)0～100 cm的土壤水分变化特征。【结果】雨季(6、7、8月)3种退耕还林地0～100 cm土壤含水率高于封育草地,有利于土壤水分保持;旱季(5、9、10月)则低于封育草地,加剧土壤水分消耗。封育草地浅表层0～20 cm土层含水率下降明显,沙棘林地0～40 cm土层水分消耗明显,柠条林地30～60 cm土层水分消耗明显,榆树林地20～100 cm土层水分持续消耗。【结论】不同人工植被土壤水分随季节变化存在显著差异,随土层深度的变化具有明显趋势特征;人工恢复植被必须充分考虑区域降水、温度、土壤等环境条件,遵循自然地带性规律,因地制宜合理布局。     

气量失重法测量土壤水分技术在农业综合水土保持中的应用研究

利用气量失重法测量不同土地利用类型,土壤表层以下0～40 cm深度范围内土壤水分分布情况,进一步研究各种水土保持措施的保水效果.     

植被恢复类型对土壤物理性质的影响研究

应用空间代替时间的方法研究了盐池县天然草地、人工封育草地、撂荒地、退耕还草地、固定沙地5种不同植被恢复类型的土壤物理性质和水分变化。结果表明,灌草结合的人工封育草地、退耕还林地和固定沙地在降低土壤密度方面优于草本为主的天然草地和撂荒地。不同植被恢复类型的土壤孔隙度差异显著,根系垂直分布较好的植被对深层土壤有较好的改良作用。封育、退耕还林等人工植被恢复措施能够降低土壤密度,增加孔隙度,改善土壤结构和物理性状,但在改良土壤质地方面还需要时间的累积。不同植被恢复类型的土壤水分变化迥异,这与土壤密度、孔隙度和质地等物理性质以及植被类型和分布密切相关。     

基于理论干湿边与改进TVDI的麦田土壤水分估算研究

针对旱情监测及农田灌溉中传统的基于地表温度-植被指数特征空间的温度植被干旱指数(Temperaturevegetation drought index,TVDI)构建方法无法准确反映真实地表的水热能量交换,给土壤含水率估算带来极大不确定性的问题,根据地表能量平衡方程,并引入改进植被覆盖度参数,构建一种理论干湿边端点选取方法及基于地表温度-改进植被覆盖度特征空间的TVDI模型,结合两期MODIS遥感影像数据(DOY088和DOY112)及地面观测数据,对陕西杨凌区的麦田土壤含水率进行估算。结果表明,由理论干湿边计算得到的TVDI与实测土壤含水率相关系数在-0.700左右,均方根误差不大于0.060 cm3/cm3。DOY088和DOY112的土壤含水率估算结果均与土壤含水率实测值有较好的拟合关系,尤其是DOY088的反演结果更接近于实际地表干湿状况,相关系数为-0.715,均方根误差为0.029 cm3/cm3,DOY112的散点分布比DOY088分散。该方法可以避免传统特征空间在干湿边估算中必须包含裸土、部分植被覆盖以及全植被覆盖地表覆盖类型的限制,从而实现真实土壤水分的遥感反演和实际地表干湿状况的监测。     

天山北坡融雪期林地、草地、裸地积雪特性及其影响因素分析

【目的】对比分析天山北坡不同下垫面融雪期积雪特性(积雪深度、积雪密度、液态含水率、雪层温度)及其影响因素。【方法】通过对融雪期林地、草地、裸地积雪特性、气象因子(气温、太阳辐射、空气相对湿度)和土壤因子(土壤含水率、土壤温度)等数据进行实时监测,利用Pearson相关分析方法对比分析气象因子、土壤因子与3种下垫面积雪特性间的相关性。【结果】融雪期林地、草地、裸地平均积雪深度分别为8.06、18.67、16.34 cm;林地积雪层平均积雪密度、平均液态含水率均大于草地和裸地,分别为0.48g/cm3、0.66%;林地平均积雪层温度(-0.032℃)均小于草地、裸地;融雪期裸地积雪深度与太阳辐射显著负相关,相关系数为-0.960;草地积雪密度与太阳辐射显著正相关;裸地积雪密度、液态含水率、积雪层温度与气温极显著正相关;融雪期林地积雪密度与10 cm处的土壤层温度、土壤层含水率显著正相关;草地积雪深度与40、50、60 cm处的土壤层温度极显著负相关,与20、30cm处的土壤含水率显著负相关,草地积雪密度与20、30、40、50、60cm处土壤层温度极显著正相关;裸地积雪深度与10 cm处土壤层温度显著负相关,裸地雪层温度与20、30 cm处的土壤层含水率极显著正相关。【结论】融雪期草地平均积雪深度最大;林地平均积雪层温度最小;林地平均积雪密度、液态含水率均大于草地、裸地;气温、太阳辐射是影响林地、草地、裸地积雪特性的主要气象因子;土壤含水率、土壤温度与林地、草地、裸地积雪深度呈负相关,与积雪密度、液态含水率、雪层温度呈正相关。     

石漠化治理区不同植被类型浅层土壤水分对降雨的响应

【目的】揭示石漠化治理区不同植被类型浅层土壤水分入渗过程的差异性,分析降雨对土壤水分的补给特征,因地制宜地开展灌溉工作。【方法】以花椒地、金银花地、火龙果地、荒地为研究对象,监测了地区降雨量和植被0~10、10~25 cm土层土壤含水率,并计算了土壤储水量、滞后时间、补给速率、补给效率等指标。【结果】①4种植被浅层土壤含水率变化趋势与降雨一致,6、8、9月为二者的峰值期;浅层土壤含水率为火龙果地最高,而后依次为荒地、金银花地、花椒地;火龙果地土壤含水率变异系数最小,荒地最大。②植被土壤含水率对小雨量降雨事件的响应较小,仅火龙果地增长11.97%;随降雨量级增大,土壤含水率增长率为火龙果地(7.89%~17.94%),其次为金银花地(0~45.09%)、荒地(0~59.86%)、花椒地(0~126.95%);火龙果地浅层土壤含水率增长率在大雨事件中最小,其他3种样地均为小雨量时增长率小,大雨量时增长率大。③不同植被浅层土壤水分对降雨响应时间有显著差异,大雨量条件下响应快于小、中雨量,0~10 cm土层优于10~25 cm土层;平均滞后时间为荒地0.3 h、火龙果地0.5 h、花椒地0.9 h、金银花地3.0 h;补给效率为火龙果地(64.87%)>荒地(38.16%)>花椒地(31.94%)>金银花地(29.23%)。【结论】丰水期,对火龙果地适当减少人为灌溉,增加地表覆盖以减轻水土流失;对金银花地、花椒地可采取相应保墒措施提高土壤对降雨的利用效率且在雨量较小时增加灌溉,提高入渗量。     

四子王旗草地修复试验区不同修复模式的抗风蚀试验

针对内蒙古四子王旗农牧交错区的荒漠化草地,用移动式风蚀风洞及相关配套设备对20%盖度退化草地、40%盖度带状柠条修复草地和60%盖度冰草修复草地进行原位测试,研究它们的近地表风沙运动规律,探索柠条带状配置修复和冰草喷播修复草地土壤抗风蚀的作用机理和防护效果,从而为农牧交错区荒漠化草地的风蚀防治提供技术依据。研究结果表明,在同一风速下,草地的粗糙度由大到小依次为柠条修复草地、冰草修复草地和退化草地,其中,柠条修复草地的粗糙度平均值为2.46 cm,分别是冰草修复草地和退化草地平均粗糙度的1.95和2.76倍;随着距地表高度的降低,3种草地风速均呈现减小趋势,当风洞中心风速为9 m/s时,柠条修复草地、冰草修复草地和退化草地地表在8 cm处的风速较之64 cm处的风速分别降低82.23%、66.67%和61.11%。冰草修复草地与退化草地的输沙率曲线都是随高度增加呈指数函数形式单调递减,冰草修复草地的曲线衰减更快,而柠条修复草地的输沙率最小,其输沙率在距地表约柠条带顶部的30 cm处出现极大值,在柠条带顶部以上的输沙率才会按指数规律递减。因此,带状配置柠条修复草地对风沙流的阻碍和改变作用差异显著,在低覆盖度下仍达到较好的抗风蚀效果。     

基于超宽带雷达和多光谱数据融合的土壤含水率检测

土壤含水率监测是精准农业的重要组成部分,对于农情监测和农业生产起着关键性作用。超宽带雷达由于其体积小、质量轻、穿透力强和功耗低等特性已被广泛应用于土壤含水率监测研究。而现有超宽带雷达反演土壤含水率多为理想裸土情况,实际应用中地表植被覆盖会对结果造成较大影响,针对此问题,融合超宽带雷达和多光谱数据,利用支持向量机（SVM）模型对农田尺度不同植被覆盖下的土壤含水率进行分级预测,以减小植被对预测精度的影响。研究结果表明,在超宽带雷达回波数据提取出的不同时域特征组合中,选用峰值因子、峭度、均方根、峰-峰值、最大幅值、方差、偏斜度、平均值和最小幅值9个时域特征作为SVM模型输入特征预测结果最好,总体精度为95.59%,Kappa系数为0.9492。加入植被指数NDVI后,不同时域特征组合作为特征输入的模型精度均有显著提高,其中将9个时域特征与NDVI共同作为SVM输入预测效果最佳,总体精度为98.09%,Kappa系数为0.9780,与不考虑植被影响的预测结果比较,总体精度提高了2.50个百分点,Kappa系数提高了0.0288。     

鄂托克前旗毛乌素沙地GSPAC系统水分动态分析

在分析地下水与土壤-植物-大气连续体GSPAC的关系基础上,系统探讨了沙地GSPAC天然植被水分系统关系,定量揭示了毛乌素沙地土壤含水率、降雨和地下水以及地下水与植被地下生物量的关系。结果表明:随着地下水埋深的增加,植被的地下生物量有明显的降低趋势;在地下水埋深小于1.8 m、降雨大于8 mm时对地下水产生不同程度影响。成果对沙地生态保护具有一定的指导作用。     

新疆棉花膜下滴灌基于消退指数的土壤水分预报方法研究

根据北疆膜下滴灌棉花全生育期土壤水分观测数据,研究了不同深度的棉田土壤水分消退指数随作物生长时间的变化规律,探讨了棉花生育期土壤水分预报的经验递推方法,实验结果分析表明:棉花生育期消退指数在不同深度都呈现先增大后减小变化趋势,并且随其深度的增大而减小,其离散程度也随深度有所变化;利用消退指数法对40和60cm层土壤贮水量进行预报,预报误差最小为0.16%,预报所需资料少,结果可靠,精度较高,是一种适合新疆棉田土壤水分预报的实用方法。     

黄土区人工林地土壤水分对气候特征的响应

选取南小河沟流域油松、刺槐、侧柏人工林地覆盖为研究对象,对2003—2012年作物生长季土壤含水率进行连续观测,利用Duncan法对比分析土壤含水率在不同年份、月份、深度的差异性,同时研究不同人工林地土壤含水率与标准化降水蒸散指数（SPEI）、温度、降水量之间的响应特征.结果表明：土壤水分随着土层深度的增加而逐渐降低,并长期维持在较为稳定的范围内,3种树种在不同深度差异性上体现出不同,油松林地体现在20,60 cm,呈现3个等级变化趋势,〖JP2〗刺槐林地的差异性表现为0~20 cm与40~100 cm,侧柏林地的不同土层含水率在40 cm深度时出现了差异;土壤含水率与气温、降水量、SPEI的相关性随土壤深度的增加而变弱,其中与气温呈负相关,与降水量、SPEI为正相关,并且温度、降水量和SPEI对刺槐林地土壤含水率影响最大.