天水旱作区土壤水分变化规律及其与冬小麦产量关系研究

运用天水农业气象基本观测站试验田土壤湿度资料(1980~2005年)及冬小麦产量资料,分析了该地0~100 cm土壤水分运行、变化规律及土壤水分变化对冬小麦产量的影响,分时段对其影响程度进行了定量评述。结果显示:土壤贮水量的年变化呈二次曲线,贮水量最低值出现在6月中旬;累计耗水量的年际变化呈logister曲线;贮水量与冬小麦产量相关最显著的时段在起身到孕穗阶段,4~5月0~100 cm土壤含水量每增加10 mm,产量增加180 kg/hm2。     

内蒙古农牧交错带春季土壤底墒估算模式研究

利用内蒙古农牧交错区13个站点20a的土壤水分观测资料和常规气象资料,分析了前期不同时段降水量(R)和参考作物蒸散量(Eo)与春季实测底墒的关系,分别建立了不同生态气候经济类型地区0～50cm和0～20cm土层的底墒估算模型,并利用2001～2002年土壤湿度和相应的气象资料对模型进行了检验,预测准确率平均为91.1%。     

干旱地区谷子适宜土壤湿度下限动态指标

采用大田遮雨和盆栽的方法进行水分控制试验，通过相关和回归分析，研究了谷子5个发育时段适宜土壤湿度下限指标，通过多项式拟合方法插值形成土壤水分下限动态指标曲线。结果表明：谷子生长期土壤水分下限呈抛物线型变化，播种至出苗土壤水分下限为60%,土壤湿润层深度为0～20cm;出苗至拔节水分需求较低，土壤水分下限为55%,土壤湿润层深度为0～30cm;拔节至抽穗为水分敏感期，根系继续向下伸展，土壤水分下限为65%,土壤湿润层深度为0～50cm;抽穗至灌浆为谷子需水最多时期，土壤水分下限为75%,土壤湿润层深度为0～50cm土层；灌浆至成熟期需水有所减少，土壤水分下限为65%,土壤湿润层深度为0～50cm土层。基于发育进程和积温方法建立的土壤湿度动态方程，相关指数R²分别为0.9706和0.9302,此方法可在谷子节水灌溉预报工作中应用。     

甘肃省农业干旱动态监测指标的确定及其应用

用降水量、灌溉量、蒸发量、前期土壤湿度等因素建立计算武威、定西、西峰、成县四个代表站0～50cm土壤总含水量模拟递推方程,计算逐旬土壤湿度,根据不同气候区各旱涝级别的指标值,判断农业干旱的发生发展过程。结果表明,该模型能较准确地监测出甘肃省不同气候区农业干旱的动态变化趋势,效果良好,用土壤含水量能较准确地反映农业的旱涝状况。     

乌兰布和沙区农田土壤水分及渗漏量动态特征

水分是沙区农田的主要限制因子,研究灌溉对沙区农田土壤水分的影响,对该区域农业水资源利用以及农业生产具有指导意义。为揭示乌兰布和沙漠不同土壤类型农田土壤水分规律及深层渗漏损失,分析播种-拔节期土壤体积含水量变化特征与深层渗漏规律。研究结果:1)观测期内不同土壤类型农田土壤含水量大小顺序依次为:砂土农田<壤土农田<粘土农田。4月17日灌溉211. 5mm对不同土壤类型0～150cm层土壤含水量均产生显著影响(p <0. 01),影响大小依次为:砂土农田、壤土农田、粘土农田。2)不同土壤类型农田在监测期内150cm土层均持续有深层渗漏,且211. 5mm灌溉量使砂土农田与壤土农田深层渗漏量增大,粘土农田无明显变化。观测期内砂土农田共产生深层渗漏138. 2mm,壤土农田共产生深层渗漏74. 6mm,粘土农田共产生深层渗漏3mm。     

灌溉前后沙质裸地表层土壤蒸发量的时空变异性

利用野外实测数据建立的表层土壤日蒸发量和含水率间的函数关系,估算了灌溉前后3个时段的土壤日蒸发量,并以多种数学方法对其空间特征进行了探讨。结果表明:(1)灌溉后前期(1周)与后期(3周)的土壤蒸发量呈显著的负相关关系,其余各时段蒸发量的相关性不显著;(2)灌溉前土壤蒸发量的总体差异较大,空间关联性很弱,呈随机的斑块状分布,灌溉后总体差异明显减小,空间关联性增强,分布类型转为区域化分布;(3)由随机因素引起的空间异质性在灌溉后则更多地受空间自相关控制;(4)由于林带、芦苇丛和微地形的影响,灌后1周时采样区西边的土壤蒸发量大于东面,其余两个时段东西向无明显差异;灌溉前南部区域土壤蒸发量较北部区域大,灌后1周时该种情形被逆转,灌后3周时又转为向灌溉前回归。     

灌溉频率对滴灌小麦土壤水分分布及水分利用效率的影响

通过田间试验,研究了不同灌水频率对滴灌小麦农田土壤水分分布及小麦水分利用效率的影响。结果表明:从整个生育期来看,在灌水量375 mm条件下,高频灌溉(每4天1次)处理0～40 cm土层含水率和土壤贮水量较高,而深层（40～100 cm）土壤较低;低频灌溉(每10天1次)处理有利于水分的下渗和侧渗,深层土壤含水率和土壤贮水量较高,但水分补给不及时,表层土壤含水率和贮水量偏低;总体上中频灌溉(每7天1次)处理有利于水分在土壤剖面中的均匀分配,有利于作物生长。中频灌溉产量和水分利用效率都最高,分别比高频灌溉和低频灌溉产量增加7.6%和13.5%,水分利用效率增加2.6%和9.9%。在当地自然气候条件下,滴灌小麦采用375 mm灌溉量和每7 d 1次的灌溉频率是较适宜的灌溉模式。     

祁连山排露沟流域土壤水热与降雨脉动沿海拔梯度变化

为了探讨垂直带气候与植被垂直分布间关系,对祁连山排露沟流域北坡不同海拔梯度降雨和土壤水热观测数据进行了分析,结果表明:1生长季降雨量随着海拔升高而增加,增加幅度为27.7 mm·(100m)~(-1);2海拔越高降雨天数占生长季比值越高,2~10 mm的小降雨脉动频率随着海拔升高而增加,小于2 mm的降雨脉动在低海拔发生频率较高,大于20 mm的降雨脉动在高海拔发生频率较高;3在表层0~10 cm和10~20 cm的土壤湿度每升高100 m增加幅度分别为0.027 m~3·m~(-3)和0.023 m~3·m~(-3),在表层0~10 cm和10~20 cm的土壤温度每升高100 m降低幅度分别为0.32℃和0.28℃;4不同海拔上的土壤温度沿土壤剖面降低,土壤湿度随土壤深度先升高后降低,而土壤温湿度随生长季先升高后降低。     

有机无机配施对旱地春玉米产量及土壤水分利用的影响

通过田间试验,研究夏旱发生年份有机无机配施对旱地春玉米产量及水分利用状况的影响.结果表明,施肥处理显著提高旱地春玉米产量(1.49 ～ 2.63 t/hm2)和水分利用效率WUE(41.3％～72.3％)、降水利用效率PUE(45.7％～80.7％).以有机无机配施的处理产量(5.89 t/hm2)和WUE[13.15 kg/(hm2·mm)]、PUE[14.39 kg/(hm2·mm)]最高.增施有机肥极显著降低了表层(0 ～ 40 cm)土壤容重,增加了土壤总孔隙度,提高了土壤的蓄水保墒能力.在夏旱发生前期,由于降雨和土壤贮水稳定,施肥处理尤其是有机肥处理能够提高表层(0 ～ 60 cm)土壤含水量,60 ～ 200 cm土层土壤含水量变化不明显.随着夏旱发生程度的加剧,0～ 200 cm土层含水量持续降低,各处理的表层土壤含水量无明显差异.同时,施肥处理条件下由于作物生长耗水量持续增加,对深层土壤贮水消耗增加,导致40 cm以下的土壤含水量较无肥处理下降较快.     

辽宁春播期浅层土壤湿度变化特征及其气候影响因子分析

利用1981-2015年辽宁省4-5月(春播期) 19个农业气象站0～20 cm层土壤相对湿度、降水和气温资料,分析了土壤相对湿度的空间分布、长期变化状况、突变和周期性特征及其与气候影响因子的相关关系,结果表明:近35a土壤湿度区域性变化显著,辽西地区土壤湿度减少(干旱化程度加剧),辽东地区土壤湿度增加;土壤湿度年际波动较大,没有明显的长期变化趋势,主要经历了平稳-偏干-偏湿3个时期,不存在明显的突变点,4月和5月分别存在4～7 a和准2 a的周期; 2000年以后土壤湿度稳定性增大,发生土壤异常偏干和偏湿的极端事件显著增多,尤其是在辽西干旱地区表现最为明显; 4月土壤湿度与前秋降水相关显著,秋季降水冬季封冻在土壤中,次年春季土壤融化返浆,土壤湿度增加,5月土壤湿度与同期降水和气温相关显著,相关系数均通过了α=0.01的显著性检验。     

东北春玉米不同发育期干旱胁迫对根系生长的影响

分别在玉米拔节期(BJ)和抽雄期(CX)进行水分胁迫试验,利用微根管技术观测不同发育期干旱过程中根分布动态,并利用根分布模型模拟相关参数(d_(50)和d_(95):累积根比例分别为50%和95%的土层深度),对不同干旱胁迫处理的土壤湿度、根系分布及相关参数时空动态特征进行分析。结果表明:水分控制后的土壤湿度在130cm以上基本达到预期干旱效果,即BJ和CX处理在控水时段0~100 cm土层土壤相对湿度都降至40%以下,但深层土壤湿度并未受到水分控制影响;拔节和抽雄期干旱胁迫条件下,根长密度(RLD)最大值分别为2.18±0.89cm·cm~(-3)和2.10±0.47 cm·cm~(-3),所在土壤深度为60 cm,对照(CK)RLD最大值为1.24±0.77 cm·cm~(-3),所在深度为40 cm,CK和BJ处理的RLD在最大值深度以下随土层深度增加而减小,CX处理的RLD在80 cm以下仍保持较大值;BJ和CX比CK的d50分别增大45%和59%,d95分别增大8%和41%,证明玉米根系因干旱胁迫而向深层土壤生长。     

连续多年不同灌溉方式对保护地土壤磷剖面分布的影响

自以同一方案连续12 a进行定位灌溉试验的栽培番茄保护地,分层采集0~100 cm土层的土壤样本,研究了灌溉方式对保护地土壤全磷、速效磷(Olsen-P)含量及其剖面分布的影响。结果表明,0~60 cm土层土壤全磷、速效磷含量明显高于60~100 cm土层;土层不同灌水处理间土壤全磷、速效磷含量及其剖面分布0~60 cm土层表现出了明显差异,总体上沟灌和滴灌高于渗灌,而沟灌和滴灌之间差异不明显;速效磷占全磷比例在0~40 cm土层以滴灌处理为最高,其它两灌溉处理相对较低;与滴灌、渗灌处理不同,沟灌处理土壤的速效磷占全磷比例随土层深度增加变化不明显。相关分析结果表明,各灌溉处理土壤速效磷与全磷之间呈极显著正相关关系,而全磷、速效磷含量与有机质间呈显著的指数正相关关系。     

万荣县麦田土壤干旱研究

万荣县气象局1964-2008年0～100 cm各旬旱地麦田土壤湿度资料分析表明,小麦生育期的耕作层土壤相对湿度有下降趋势,特别是拔节抽穗期土壤相对湿度下降4.9％ ·10a-1,作物旱情指标Kd和作物水分亏缺率G也显示拔节抽穗期干旱化明显.另外,冬前和越冬期分蘖数增大.土壤干旱的综合原因是降水量(特别是夏季)减少、冬前和越冬期作物系数增大和四月日照不显著增多引起的参考作物蒸散增加.拔节抽穗期有明显的干旱化趋势.     

降水对沙地杨树人工林水分利用的影响

文中以107欧美杨(Populus×euramericanacv.”74/76”)人工林为研究对象,采用DELTA V Ad-vantage同位素比率质谱仪测定杨树茎木质部及各来源水δD、δ18O稳定性同位素值,结合自动气象站(HOBO)连续观测土壤含水量(SWC)、降雨量等环境和气象因子,利用同位素质量守恒多元分析方法,分析降水前后杨树林水分利用策略.结果表明:1)降水在转化为土壤水或地下水的过程中发生同位素富集.与降水前相比,雨后0cm ～ 80cm土层土壤水δD、δ18O值明显呈现出偏正,80cm ～120cm之间明显呈现出偏负.2)土层深度与降水前后土壤水δD和δ18O同位素间存在显著的二次多项式关系,R ＞0.8537.3)雨前杨树林主要利用120cm～180cm处深层土壤水,地下水的贡献率为20％;雨后第一天主要利用0cm～ 60cm、120cm～ 180cm处土壤水和雨水,而不利用地下水;雨后第三天与第一天相比降水的贡献率由31％下降为4％,而地下水的贡献率由0％上升为8％;雨后第五天120cm～180cm各土层土壤水在前四组来源水中贡献率分别为100％、99％、100％和88％,地下水的贡献率为18％.4)对于一般性降水,杨树林对其水分利用的衰减期为5d.     

甘肃河西地区不同储水灌溉和生育期灌溉农田水分特征分析

对甘肃河西地区不同储水灌溉和生育期灌溉农田水分特征进行了试验研究.结果表明:在河西地区,冬季储水灌溉定额为180 mm的处理,其生育期剖面的土壤水分较多地分布在140～160 cm,且土壤含水量达到30%以上,容易发生深层渗漏;较小的储水灌溉定额,土壤水分主要分布在0～100 cm范围内,不会引起土壤剖面水分的深层渗漏.冬季储水灌溉定额愈大,春播前农田无效土壤蒸发也愈大.冬季储水灌溉定额相同,生育期灌溉定额大的处理其剖面含水量高,且分布愈深,深层土壤的水分渗漏也愈大.总的灌水定额相同,冬季储水灌溉和生育期灌溉比较,生育期灌溉定额较大的处理,剖面水分的分布主要集中在0～100 cm的土层内,没有出现易发生深层渗漏较高的水分分布.在小麦生育期,总的灌溉定额相同的条件下,冬季储水灌溉定额大的处理,0～200 cm土壤水分有亏缺,冬季储水灌溉定额大或生育期灌溉定额大,农田腾发量也愈大.适中的储水灌溉定额,不仅有利于作物的生长,还有利于灌溉水分利用效率的提高.     

半干旱区夏闲期不同耕作方式对土壤水分及小麦水分利用效率的影响

在宁南旱平地进行了夏闲期深松、免耕及传统翻耕(对照)对土壤水分及后作冬小麦水分利用效率影响的研究结果表明,夏闲期深松和传统翻耕能有效地蓄雨保墒,提高旱平地冬小麦播前的土壤贮水量,深松和翻耕土壤蓄墒率极显著高于免耕处理,深松处理较翻耕高0.79%;夏闲期末深松处理0～200 cm土壤贮水量(310.78 mm)分别较免耕、传统翻耕高8.23 mm、1.61 mm.深松和免耕较传统翻耕显著改善了冬小麦苗期的土壤水分状况,对越冬期0～60 cm耕层土壤水分状况的改善有利于冬小麦的越冬.苗期0～200 cm土壤贮水量深松、免耕分别较传统翻耕(351.05 mm)高35.9 mm、28.8mm,不同的耕作处理对后作冬小麦苗期的土壤水分影响差异主要在80 cm以上土层.冬小麦返青期降雨主要使0～80 cm土层土壤贮水量有所增加,处理间的差异减小.夏闲期深松处理能有效地增加对降雨的蓄保能力,提高旱地冬小麦播前及整个生长阶段0～200 cm的土壤贮水量.不同耕作方式的冬小麦产量以夏闲期翻耕处理最高(3 475.9 kg/hm2),与深松处理(3 322.0 kg/hm2)无显著差异,免耕显著低于其它2种耕作处理;水分利用效率以翻耕最高[14.12 kg/(hm2·mm)],深松次之[13.62 kg/(hm2·mm)],免耕处理显著低于前二者[10.64 kg/(hm2·mm)].     

黑龙江省土壤湿度的气候响应及其与大豆产量的关系

利用黑龙江省32个农业气象站1980～2007年作物生长季的旬土壤湿度、月气温和月降水观测资料,采用统计分析方法,分析了研究区表层(0～30 cm)土壤湿度的时空变化特征及其对气温、降水量等气候变化的响应,建立了研究区大豆产量与土壤湿度的关系模型.结果表明:1980～2007年间,黑龙江省不同地区作物生长季表层土壤湿度...     

间歇组合灌溉对中度盐化土壤水盐运移规律的影响研究

为了探究合理的微咸水农田灌溉模式,以中度盐化土壤为研究对象,在室内进行一维垂直积水入渗试验,研究不同咸淡水组合次序和间歇时间条件下土壤水盐运移规律,并对土壤盐分分布指标进行评价。结果表明:(1)间歇组合灌溉模式下各土层的土壤含水率均大于淡水直接灌溉,且与微咸水直接灌溉差异较小;先咸后淡土壤含水率变异系数介于9.24～16.62之间,相对于先淡后咸(11.54～20.88),土壤含水率分布更均匀。(2)在同一土层深度处,间歇组合灌溉模式下的土壤含盐量均小于微咸水直接灌溉,与淡水灌溉差异较小;在0～20 cm土层,先淡后咸土壤含盐量大于先咸后淡,而在20～55 cm土层,先咸后淡大于先淡后咸。(3)对土壤盐分评价指标进行分析表明,先咸后淡含盐量峰值大于先淡后咸;先淡后咸脱盐率平均值大于先咸后淡;在间歇组合灌溉模式下,脱盐区深度介于47.97～51.63 cm、达标脱盐区深度介于46.6～50.7之间,均超过了0～45 cm作物根系密度较大的土层;脱盐率平均值(0.36～0.543)、含盐量峰值(3.741～5.967)均高于微咸水直接灌溉,间歇组合灌溉更有利于为作物提供良好的生长环境。     

层状非均质包气带渗透性特征及其对降水入渗的影响

不同的岩性界面影响了降水在包气带中的入渗、运移与再分布过程,其影响机制仍是有待研究的学科前沿问题。针对上述问题,基于层状非均质包气带6 m×4 m×5 m样方,开展了多场次自然降水入渗过程的原位试验监测,研究结果表明层状非均质结构对降水入渗过程和速率影响明显:(1)地层分界面处土壤含水率呈现陡降变化特征;(2)220 cm深度以上包气带中土壤含水率对降水入渗响应变化敏感,呈含水率陡变的多峰谷式脉冲响应变化特征,其中20～100 cm地层土壤含水率变化幅度为22.58%～29.76%,120～200 cm地层土壤含水率变化幅度为13.74%～20.74%;220 cm深度以下包气带中土壤含水率对降水入渗响应滞缓,年内呈现平缓单峰响应变化特征,反映了多场次降雨的累积效应,其中220～400 cm地层土壤含水率变化幅度为2.3%～12.15%,430～460 cm地层土壤含水率变化幅度为2.5%～3.41%;(3)层状非均质结构阻滞了水分的运移(湿润锋通过亚砂土-粉砂界面时,平均运移速度由10.53 cm·d~(-1)下降为0.77 cm·d~(-1);湿润锋通过亚砂土-亚粘土界面时,平均运移速度由12 cm·d~(-1)下降为1.86 cm·d~(-1)),当岩性界面处水分不断蓄积克服阻力后才能向下运移;受上部界面水分蓄积的影响,下部层状非均质结构的阻滞作用将被减弱甚至不明显。     

旱地马铃薯不同覆盖种植方式的土壤水热效应及其对产量的影响

在大田条件下,以不同沟垄覆盖种植方式为处理,通过测定土壤含水量、耕层土壤温度和产量等,计算马铃薯耗水量和水分利用效率,研究旱作条件下马铃薯不同覆盖种植方式的土壤水热效应及其对产量和水分利用效率的影响.结果表明,马铃薯采用高垄膜覆盖沟覆草垄播能有效增加马铃薯生育前期地温,苗期日均地温较传统平播(CK)增加了0.5℃～2.23℃,0～ 100 cm土壤贮水量提高52.8 mm.6月底至7月中旬的伏旱期间,高垄膜覆盖沟覆草垄播处理0～25 cm土层日均地温较全地膜覆盖处理降低3.6℃～6.9℃,较CK仅增加0.6℃～0.8℃;0～100 cm土层土壤贮水量较全膜覆盖处理增加6.2～ 8.3 mm,较CK增加27.3 mm.表明采用高垄膜覆盖沟覆草垄播种植,可改善伏旱期间的土壤水热状况,有利于马铃薯的生长发育,产量和水分利用效率较其它覆盖种植方式分别提高8.39％～58.38％和8.46％ ～67.97％.因此,高垄膜覆盖沟覆草垄播处理实现了水温对马铃薯生长的协同作用,能显著提高马铃薯对自然降水的利用效率和产量.