黄土丘陵枣林非生育期土壤水分 损失及其剖面气态水分析

针对黄土丘陵半干旱区枣林地土壤干化缺水严重的现象,利用2012—2015年土壤水分、温度等实测数据,分析枣林土壤水分损失的运动规律及其机理。结果表明:休眠期是枣林地土壤水分损失十分严重的阶段,0—200cm土层土壤水分损失量达到85.64~92.34mm,大约是同期降雨量的2倍。蒸发是休眠期土壤水分损失的主体。在垂直剖面上,休眠期土壤水分损失自上而下呈现减少趋势,土壤水分由地下向上运移,最终在近地表以气态水形式散失到大气。土壤气态水运动的活跃层在0—11cm土层间,最大深度为540cm。受温度、相对湿度等因素的影响,土壤气态水通量随土壤深度增加而减少。     

黄土丘陵区枣林地土壤水分时空变化研究

为探索枣树种植对黄土丘陵沟壑区土壤水分的影响,在陕西省米脂县,以5 a和15 a枣林地及14 a更新枣林地(与15 a枣林同年栽植,14 a时截枝截干更新)为研究对象,对枣林地土壤水分进行长期定位观测,分别研究了不同树龄枣林地的土壤水分差异、土壤水分与土壤质地关系、枣树耗水深度以及土壤干燥化问题。结果表明:1)不同树龄枣林地土壤水分存在显著差异,随树龄增加,枣树年耗水量增大,枣树耗水深度增加。2)枣林地枣树根系吸水影响范围内的土壤水分与粉粒含量呈显著正相关关系。3)不同树龄枣林地的耗水深度分别为5 a枣林地440 cm、14 a更新枣林地800 cm、15 a枣林地840 cm。4)5 a枣林地在根系吸水影响范围内出现了100 cm深的重度干燥化土层(土层深度为400~500 cm),14 a更新枣林地在根系吸水影响范围内出现了300 cm深的重度干燥化土层(土层深度为300~600 cm),15 a枣林地在根系吸水影响范围内分别出现了100 cm深的重度干燥化土层(土层深度为200~300 cm)和300 cm深的极度干燥化土层(土层深度为300~600 cm)。枣林地土壤水分状况与树龄、土壤质地相关,截干更新具有减少耗水的作用。研究结果可为今后半干旱山地枣林可持续经营及防治林地土壤干层研究提供一定理论依据。     

半干旱黄土丘陵区植物休眠期覆盖对土壤水热变化的影响

通过对半干旱黄土丘陵区植物休眠期内不同地膜覆盖下土壤水分与温度的野外试验观测,研究覆膜下土壤水分运移规律与温度变化差异。于2014年10月—2015年4月在西北农林科技大学米脂试验站远志山同一水平阶地上,观测裸地(CK)与透明薄膜覆盖(TF)2种处理下0—400cm深度内土壤水分与裸地(CK)与透明薄膜覆盖(TF)、黑色薄膜覆盖(BF)3种处理下0—50cm(15,30,50cm)深度内土壤温度。结果表明:在植物休眠期,0—400cm土壤储水量TF较CK高51.9%,差异显著(p0.05);0—20cm土壤储水量变幅最大,20—60cm的土壤储水量由上层54.9%降至26.3%;在典型晴天,非冻结阶段CK、TF与BF处理最值温差区间为2.25~2.7℃,3.45~3.5℃,1.5~1.8℃,而在冻结阶段为1.65,2.1,1.2℃,土壤冻结时覆膜保温效应不显著;覆膜保温深度可达15cm,BF处理保温效果优于TF处理。总体来看,在植物休眠期覆膜可以提高0—20cm深度范围的土壤含水量和土壤温度,减少土壤水分损失并促进水分向深层入渗,BF处理较TF处理更加有利于增温与稳定温度变化。     

晋西黄土区人工林地土壤水分特征及其对降雨的响应

为了研究黄土区人工林地土壤水分特征及其对降雨的响应,以晋西黄土区人工刺槐林地、人工侧柏林地、人工刺槐侧柏混交林地为研究对象,利用EnviroSMART土壤水分定位监测系统和翻斗式雨量计对其2014年3月1日—2015年3月31日0—200cm土层的土壤含水量和降雨量进行了连续观测。观测结果表明:(1)人工侧柏林地0—200cm土层蓄水量为496.67mm,刺槐侧柏混交林地为349.88mm,人工刺槐林地为307.48mm。人工刺槐林地较人工侧柏林地和混交林地多消耗189.19mm和42.40mm土壤水分,且多消耗的水分主要来源于深层土壤,这可能导致人工刺槐林地深层土壤"干化"。(2)3种林地0—200cm土层土壤水分的年内变化可以划分为土壤水分消耗期(3—5月)、土壤水分积累期(6—8月)、土壤水分消退期(9—11月)、土壤水分稳定期(12月至翌年2月)。在土壤水分消耗期、积累期和消退期,3种林地土壤水分变化量存在显著差异。(3)在小雨、中雨、暴雨3种降雨条件下,人工侧柏林地对降雨的响应深度最深,人工刺槐林地最浅;对于同一林地而言,降雨的响应深度随降雨量的增加而增加;土壤含水量对单场降雨的响应程度随土层深度的增加而减弱。     

气候变化对甘肃黄土高原土壤贮水量的影响

利用甘肃省黄土高原16个气象站1971~2000年气象资料、13个农业气象观测站及3个农业气象试验站土壤湿度资料,分析了近50年温度、降水及近30年土壤水分变化特征,用数理统计方法拟合了0~200 cm土壤贮水量动态变化,得出了土壤贮水量随气候变化的规律。研究表明,上世纪80年代以来,甘肃黄土高原土壤含水呈减少之势,0~200 cm土层土壤总贮水量春、秋季减少了40~90mm,夏季减少了20~36mm;土壤贮水适宜农作物生长的时段减少了2~3月,土壤水分匮缺的范围无论从时段及层次上都有所扩展。     

黄土丘陵区不同土地利用类型下的深层土壤水分变化特征

人工林草地土壤干化问题正在日益严重的威胁着黄土高原人工植被建设成效。利用2013年5月—2014年11月的定位监测0—900cm深层土壤水分资料分析得出:(1)研究区四种不同土地利用类型剖面土壤水分均表现出上层波动剧烈,下层变化较小的特征。上层土壤含水量具有与明显的季节性波动变化特征,代表当年降水的入渗深度,枣林、苜蓿草地、杏林和农地降水入渗深度范围分别为0—240,0—180,0—200和0—120cm。(2)深层土壤含水量年内变化较小,枣林、苜蓿草地和杏林土壤水分在根系吸水作用下有微弱减少,农地作物对深层土壤水分利用有限,得到降水补给土壤水分有所增加。土地利用方式对深层土壤水环境的影响大小依次为苜蓿草地杏林枣林农地。(3)枣林、苜蓿草地和杏林深层土壤水分均存在一定的亏缺,苜蓿草地亏缺最为严重,平均亏缺度为67.7%,杏林和枣林平均亏缺度为55.4%和48.7%。深层土壤水分的变化规律能够反映长时段不同土地利用类型对土壤水分生态环境的深刻影响,对黄土高原植被的恢复、建设及评价具有重要意义。     

滴灌密植枣林细根及土壤水分分布特征

为明确黄土丘陵区滴灌密植枣林（Ziziphus jujube Mill.)细根（直径＜2 mm）及土壤水分的空间分布特征,以无滴灌稀植枣林为对照,利用根钻法（洛阳铲）分别获得12 a生密植枣林地0～5.4 m和12 a生稀植枣林地0～10.4 m土层的细根干重密度,及0～10.4 m的土壤水分。结果表明：枣林细根干重密度随土层深度的增加而减少,50%以上的细根集中分布在0～0.8 m的土层中,该土层为根系密集层。密植枣林的细根干重密度较稀植枣林高,而细根最大分布深度却相反,密植枣林细根最大分布深度为5 m,稀植枣林为10 m。密植枣林土壤水分低值区的土层达3.0 m,稀植枣林延伸到4.6 m。该研究表明滴灌密植对枣林根系分布及土壤水分有显著影响,滴灌可减短枣林细根最大分布深度,滴灌条件下密植枣林整体根系较浅,有利于减轻深层土壤水分消耗。     

不同植被覆盖类型黑土水分动态变化特征

采用中子水分仪定位监测方法,研究黑土区平水年大豆地、草地和裸地3种覆盖类型土壤水分变化特征.结果表明:土壤水分空间垂直动态变化随深度增加而降低,基于变异系数(CV)将土壤水分垂直变化分为4层,即水分速变层、活跃层、次活跃层和相对稳定层.不同覆盖类型下,土壤水循环深度依次为大豆地>草地>裸地,土壤水循环强度依次为草地>大豆地>裸地;3种覆盖类型的土壤剖面含水量在作物生长季节内呈增长型变化特征,裸地0～20 cm土层各时段土壤含水量均高于草地和大豆地;30 cm土层以下土壤水分含量依次为草地>裸地>大豆地.该区土壤储水量主要受降雨调控,3种植被覆盖类型下,土壤水分的总蒸散量依次为草地>大豆地>裸地.     

民勤沙井子典型固沙植被区土壤水分动态与降水再分配研究

利用智能中子水分仪定时测定土壤水分的方法,在2006-2007年测定并分析了不同固沙灌木林地0-200cm深土壤共10个层次的水分时空变化特征和降水人渗再分配,结果表明:(1)民勤沙井子不同固沙灌木林地土壤水分季节变化表现为消耗期(6-7月);积累期(8-9月和4-5月),消退期(10月)-稳定期(11月-翌年3月).(2)土壤水分垂直变化为20cm土层含水量最低,60cm土层最高; 120-200 cm土层含水量随林地的不同而呈现减少、增加或保持稳定,(3)生长季节,土壤有效储水量0-40cm土层变化最频繁; 5种灌木林地0-200cm土层有效储水量.固定白刺沙包最高,97.9 mm.固定柽柳沙包最低,66.8mm.(4)降水在土壤中人渗深度和入渗历时不但取决于降水量,而且取决于降水强度,1.7 mm/h雨强平均湿润锋深度是0.7 mm/h的1.8倍,说明降水量相近,强度较大的降雨有利于水分向深层渗透.(5)降雨后水分在林地表层土壤中入渗增加,同时较深层的水分却表现为消耗,土壤水分的储存与消耗随着降水量和林地的不同而有差异.     

黄土沟壑区不同树龄侧柏林地土壤水分动态特征

[目的]研究黄土沟壑区侧柏林地土壤水分动态特征,为黄土沟壑区退耕还林、生态建设以及人工侧柏林地的经营管理工作提供支持。[方法]以黄土沟壑区典型小流域南小河沟流域内5,25以及35a树龄侧柏为研究对象,使用烘干法对其生长季0—100cm土层土壤水分进行观测,并对其时空分布特征、土壤层次以及各层次干燥化特征进行分析。[结果](1)降雨对侧柏林地土壤水分的补给深度集中在0—40cm范围内,侧柏根系吸水主要作用范围则分布在40—100cm土层中。(2)3种树龄侧柏生长季0—100cm土层中的土壤水分的时间变化可以分为恢复期(5月)与消耗期(6—9月)。在恢复期,树龄对于土壤水分分布的影响不大,5,25与35a侧柏0—100cm土层蓄水量分别分布在230.3~304.2mm,177.7~249.7mm以及202.2~283.6mm。在消耗期,10—40cm土层中,土壤水分分布表现为:5a侧柏35a侧柏25a侧柏,而在60—100cm土层中,则表现为:5a侧柏25a侧柏35a;3种树龄侧柏林地0—100cm土层蓄水量则分布在131.2~207.2mm,123.4~220.8mm以及109.6~204.7mm。(3)在恢复期,5a侧柏林地各垂直分层土壤水分干燥化指数(SDI)差异不大,25与35a侧柏林地SDI在活跃层与过渡层随着深度的增大而增大。在根系作用层,25与35a侧柏林地SDI保持相对稳定。在消耗期,3种树龄侧柏林地SDI在活跃层较小,在过渡层随深度增大而增大,而在根系作用层保持相对稳定。[结论]与恢复期相比,在消耗期,3种树龄侧柏林地土壤水分变化剧烈程度均显著增大,其根系吸水能力随树龄增大而增大。     

积雪与地表联合覆盖条件下冻融土壤水盐运移规律

为探索石河子灌区冻融季节积雪与地表联合覆盖条件下土壤水盐运移的变化规律,2015—2016年通过田间小区试验,进行了秸秆、地膜、活性炭3种地表覆盖和裸地对照在整个季节性冻融期土壤水盐时空动态变化规律研究。结果表明;地表覆盖比裸地具有更好的保墒、降盐效果。冻结土壤完全融通后,秸秆、活性炭覆盖出现含水量增幅的最大土层范围分别是0—30,0—40cm,反映出这2种覆盖经历冻融过程后更有利于土壤水分的保持和融雪水的高效利用;活性炭、秸秆、地膜覆盖和裸地在0—30cm土层含盐量相比初始值的增幅分别为18.08%,20.30%,30.91%,32.81%,可见活性炭覆盖下抑制盐分向上运移效果最为显著,秸秆覆盖次之;经历冻融过程,土壤水分和盐分变异性随土壤深度的增加而呈现递减趋势。     

冻融期灌水和覆盖对南疆棉田水热盐的影响

为了探索不同冬灌定额和地表覆盖模式对棉田水热盐的影响,该文设置了冬灌裸地(winter irrigation with bare land,WIB)、冬灌留秆(winter irrigation with high cotton stubble,WICS)、冬灌玉米秸秆覆盖(winter irrigation with corn straw mulching,WICM)、免冬灌裸地(no winter irrigation with bare land,NWIB)、免冬灌留秆(no winter irrigation with high cotton stubble,NWICS)和免冬灌玉米秸秆覆盖(no winter irrigation with corn straw mulching,NWICM)6个处理。经过2013-11-15-2014-04-04和2014-11-15-2015-04-04冬季大田试验,得到:灌水和地表覆盖可以平抑土壤温度的变幅,免冬灌或冬灌条件下,温度变异幅度均为裸地留秆玉米秸秆覆盖。玉米秸秆覆盖更有利于土壤水分保持,WICM土壤储水量比WIB和WICS分别多29.10%和10.36%,NWICM土壤储水量比NWIB和NWICS分别多14.97%和2.21%,经过两年冻融过程NWIB、NWICS和NWICM 0~100 cm土壤储水量平均减少了18.32、7.36和2.62 mm。(免)冬灌0~30 cm土壤含盐量均为裸地留秆玉米秸秆覆盖;0~100 cm土壤范围冬灌盐分淋洗率为玉米秸秆覆盖(34.86%)留秆(15.82%)裸地(7.26%);免冬灌0~100cm积盐率为裸地(10.11%)留秆(7.96%)玉米秸秆覆盖(3.01%)。研究结果可为南疆冬季休闲期棉田土壤水热盐调控提供科学依据。     

地表覆膜对季节性冻融土壤入渗规律的影响

该文以指导农田冬春灌溉为目的，利用双套环入渗仪积水入渗试验法，进行了季节性冻融期田间系列土壤入渗试验，分析了地表覆膜对冻融土壤入渗特性的影响。试验结果表明：地表覆膜具有明显的保温保墒作用，在地膜覆盖条件下，土壤冻结滞后，解冻过程提前，土壤含水率变化较小；冻结初、中期覆膜地的土壤入渗能力高于裸地，而冻结末期和消融期则表现出相反的规律；冻融期地膜覆盖使得土壤出现最小入渗能力的时间滞后于裸地近20 d。研究结果对于指导季节性冻融区冬春灌溉合理灌水技术参数的确定及高效利用土壤水资源具有重要的理论和实际意义。     

秸秆和植被覆盖对江苏滨海盐土土壤盐分变化的影响

研究秸秆覆盖和植被(田菁)覆盖条件下滨海盐土土壤水盐的动态变化规律,为沿海滩涂盐碱地脱盐改良提供依据。本研究以含盐量6.98 g·kg~(-1)的滨海盐土为研究对象,设置秸秆覆盖和种植田菁2种覆盖处理,以裸地为对照,研究不同覆盖处理对滨海盐土土壤含水量和土壤盐分动态变化的影响。结果表明:秸秆覆盖下的土壤含水量(27.58%)显著高于田菁覆盖(26.70%)和裸地(26.61%),后两者差异未达显著水平。处理1年后0~20、20~40 cm土层的秸秆覆盖、田菁覆盖和裸地不同处理间土壤含盐量的差异均达显著或极显著水平;秸秆覆盖处理的脱盐率为田菁覆盖处理的2倍。回归分析表明裸地和田菁覆盖下土壤盐分含量与累积降雨量的关系可用二次多项式拟合,田菁覆盖下的淋洗方程(EC_a/EC_i与D_w/D_s间的关系)可用三次多项式拟合;而秸秆覆盖条件下土壤盐分含量与累积降雨量的关系、淋洗方程均表现为指数函数关系y=ae~(bx)(P0.01)。秸秆覆盖条件下滨海滩涂0~40 cm土层脱盐80%需要386.8 mm的累积降雨量。结果表明秸秆和植被覆盖技术在江苏滨海盐土可获得较好的脱盐效果,具有较好的应用前景。     

地膜秸秆复合覆盖改善龟裂碱土水盐特性提高油葵产量

为了提高盐碱地降水利用率,抑制化学(脱硫石膏)改良碱土过程中土壤盐分表聚及板结问题,该文以宁夏平罗县西大滩盐碱地试验站为例,设置了地膜秸秆复合覆盖(plastic and straw dual mulching,PSM)、地膜覆盖(plastic film mulching,PM)、秸秆覆盖(straw mulching,SM)和无覆盖常规种植(no mulching,CK)4个处理,探讨改良龟裂碱土过程中不同覆盖措施下旱地油葵的土壤水盐结构特征及其对产量的影响。结果表明,PSM处理有效提高了30~100 cm土层土壤贮水、持水能力,推迟油葵消耗相对深层60~100 cm土壤水分的时间;在30~90 cm土层,其水分活跃性显著高于其他处理;比单一覆盖抑盐效果佳,土壤盐分缓冲性增强,盐分表聚程度显著降低;同时能显著降低土壤容重,提高土壤孔隙度。PSM处理提高了油葵苗期存活率和产量,其较PM、SM处理和CK分别增产35.45%,120.15%,87.80%(P0.05);PSM处理较PM、SM处理和CK的降水利用效率分别提高了14.71%、86.45%和59.05%(P0.05),其水分利用效率分别比SM和CK提高了10.80%和32.71%。综上,地膜秸秆复合覆盖(PSM)可增强土壤保墒抑盐能力,改善作物根区土壤水盐环境,提高天然降水的生产潜力;促进碱土改良初期的保苗增产,提高经济效益。     

干旱荒漠区排矸场不同覆盖类型对土壤水分蒸发的影响

[目的] 在水分匮乏的干旱荒漠区煤矿废弃地植被恢复过程中，研究不同边坡覆盖模式对土壤水分蒸发的影响，为干旱荒漠区矿区废弃地生态恢复模式优化与完善植被恢复技术提供科学依据。[方法] 以中国西北干旱荒漠区煤炭基地废弃地——排矸场为研究对象，研究不同覆盖类型排矸场边坡土壤水分蒸发和表层土壤水分的变化。试验设置了草帘、生态毯和液态地膜3种覆盖类型，以无覆盖为对照。[结果] 干旱荒漠区煤矿排矸场边坡表层土壤含水量基本呈随着坡位降低而增加的变化规律；蒸发试验进行初期各覆盖处理的土壤日蒸发量较大，随着时间推移日蒸发量逐渐降低，草帘覆盖下的平均土壤日蒸发量最低，与无覆盖处理之间的变化差异达到显著水平（p<0.05）；3种覆盖与无覆盖处理下的土壤水分累积蒸发量在排矸场边坡的不同坡位均表现出逐步上升的规律，无覆盖措施的土壤累积蒸发量增加较明显，草帘覆盖、液膜覆盖和生态毯覆盖措施下的土壤累积蒸发量分别比无覆盖措施减少了38.4%，24.2%和20.6%，坡面覆盖处理的土壤累积蒸发过程符合线性函数关系。[结论] 在草帘、生态毯和液态地膜3种覆盖类型中，草帘覆盖下的土壤含水量较高，草帘是减少边坡表层土壤水分蒸发量最为适合的覆盖措施。     

秸秆覆盖对冻融期土壤墒情影响试验

为了研究秸秆覆盖对冻融期土壤墒情的影响,该文设置裸地、玉米秸秆覆盖厚度为5、10和15cm的4种地表处理,进行了冻融期的土壤水分迁移试验。结果表明,冻融期秸秆覆盖的保温效应改变了土壤冻结状,使覆盖厚度15cm田块未出现冻层,覆盖厚度5和10cm地块的土壤初冻时间比裸地分别滞后16和25d,且冻层厚度较裸地减小了29和42cm。受冻融作用的影响,裸地在40cm处出现聚墒区,秸秆覆盖田块在地表处和30～50cm处出现聚墒区。冻融期内玉米秸秆覆盖厚度为5、10和15cm田块地表水分波动幅度分别比裸地减小了1.12、6.46和8.7百分点;土壤融化后其地表0-10cm土壤平均含水率分别比裸地高9.45、9.04和8.99百分点。研究成果可为季节性冻土分布区实施秸秆覆盖措施提供参考依据。     

覆盖方式对旱地马铃薯阶段耗水量特征和产量的影响

为明确不同覆盖方式对旱地马铃薯田土壤耗水、耗水规律、水分利用效率、产量及产量形成的影响,在陇中半干旱农区设置了玉米秸秆带状双行覆盖(SSM2)、玉米秸秆带状单行覆盖(SSM1)、玉米秸秆全覆盖(SFM)、地膜春覆盖(PMS)和地膜秋覆盖(PMA)5种覆盖方式,以传统露地平作为对照(CK)。结果表明:2年试验中,玉米秸秆带状覆盖和地膜覆盖处理土壤贮水消耗量较CK分别增加13.5,14.8 mm。玉米秸秆带状覆盖能显著提高降水对马铃薯耗水贡献率,不同降雨年型内均以SSM2处理贡献率最高,2年分别为95.6%和94.3%。于CK相比,覆盖处理均降低了生育前期(播种-块茎形成期)耗水量,地膜覆盖显著增加了生育中期(块茎形成期-淀粉积累期)耗水量,玉米秸秆带状覆盖显著增加了生育后期(淀粉积累期-收获期)的耗水量。玉米秸秆带状覆盖和地膜覆盖分别能使马铃薯干薯产量增加27.9%和24.2%,干薯水分利用效率提高23.1%和19.3%。综上可知,玉米秸秆带状覆盖处理能显著增加马铃薯生育时期内农田土壤贮水消耗量,并改善马铃薯生育前期和生育后期耗水,减少旱地马铃薯农田无效耗水,能显著提高马铃薯干薯产量和水分利用效率。     

覆盖后秋浇对翌年春玉米生育期水热盐及产量的影响

为探讨寒旱盐灌区覆盖后秋浇对翌年春玉米生育期水热盐状况的影响,2013年10月—2015年10月在河套灌区盐渍土壤进行覆盖秋浇后翌年春玉米田间试验,设5个处理,秸秆覆盖量0.9 kg/m2(F0.9)、秸秆覆盖量0.6 kg/m2(F0.6)、玉米整秆覆盖(YZ)、地膜覆盖(DM)、未覆盖(CK)。试验于每月中旬进行取土测定土壤含水率、电导率,玉米收获后测定籽粒产量及生物产量与经济系数。结果表明:秋浇前地面覆盖影响翌年春玉米生育期内各处理的土壤温度,地膜覆盖处理耕层地温均值最高,秸秆覆盖处理的土壤温度低于未覆盖处理,且秸秆覆盖使得春季土温升温缓慢而不利于春播作物生长;各处理覆盖秋浇后的土壤含水率均高于未覆盖处理CK,无论是播期的土壤储水量还是生育期内的土壤储水量,秸秆覆盖处理的蓄水保墒性地膜覆盖处理及未覆盖处理;各处理0~40 cm覆盖秋浇后的土壤含盐量均值均低于CK,其中处理YZ的土壤含盐量最低;地面覆盖处理的籽粒产量和生物产量均高于未覆盖处理CK,籽粒产量最高的是处理YZ;各处理中,玉米整杆覆盖处理YZ和粉碎的玉米秸秆覆盖量为0.9 kg/m2的产量与经济系数较高。研究可为覆盖秋浇农艺节水应用提供参考。