旱塬地蓄水保土耕作技术措施的探讨

通过对旱塬地0～200cm不同层次土壤水分的定期观测,表明:旱塬地年内土壤水分动态,分为4个时期:晚春初夏强烈损失期;雨季恢复补充期;晚秋缓慢损失期;冬季早春相对稳定期。旱塬地土壤水分垂直分布分为3个层次,即水分速变层(0～20cm);水分活跃层(20～100cm);相对稳定层(100～200cm)。并在上述试验研究的基础上,对旱塬地蓄水保土耕作技术措施等进行了专题研究,表明:旱塬地向日癸与大豆带状间作,具有明显的水保及经济效益;旱塬地推行作物配方施肥技术,能够节约用肥,提高肥料利用率,促进作物增产。     

模拟降雨下黄土区草地灌木地土壤水分空间变化规律

利用黄土区燕沟流域42场模拟降雨下土壤水分观测数据,研究2种坡度的草地、灌木地在不同经营方式（原状地、刈割地、翻耕地）下的土壤水分对模拟降雨的响应。结果表明：1）在5次降雨补充下,依据土壤水分的标准差和变异系数指标,0-100cm土壤水分受土地经营方式影响表现为,原状草灌地土壤水分可划分为活跃层、次活跃层和相对稳定层,刈割地全剖面为相对稳定层,翻耕地可分为活跃层和相对稳定层。2）单次降雨事件则随降雨量增加,各经营方式下的水分活跃层逐渐变薄或消失,次活跃层变厚,而相对稳定层变薄,整个土壤剖面水分变化趋于一致。3）对于受高强度降雨补充的土壤水分变异性分层,建议采用更加灵敏的土壤水分标准差和变异系数判别标准：活跃层,标准差大于1.4,变异系数大于0.12;次活跃层,标准差1.4-0.9,变异系数0.12-0.08;相对稳定层,标准差小于0.9,变异系数小于0.08。4）坡度越小,土壤水分越高,坡度对草灌木地、刈割地的影响较翻耕地显著,且对50-100cm层水分影响远大于对表层0-50cm的影响。总之,降雨后土壤水分0-100cm层不断增加,且剖面土壤水分逐渐一致,土地经营方式、坡度因素对土壤水分变化强度和在不同深度土层中的表现有显著影响。     

黄丘区野外坡面土壤水分变化对次降雨过程的响应

土壤水分的垂直变化与空间变异特征对坡面降雨入渗和产流过程有重要影响。为了研究黄丘区降雨-土壤水分响应关系,在天水罗玉沟流域建立野外坡面小区,利用野外水分动态观测和人工模拟降雨试验,研究天然状态和90 mm/h降雨强度下的土壤水分变化规律。结果表明:天然状态下,土壤剖面土壤水分的垂直变化可以划分为速变层(0~20 cm)、活跃层(20~30 cm)、次活跃层(30~40 cm)和相对稳定层(40~100 cm),土壤水分的垂向分布存在分层现象,坡向分布存在显著的坡位差异(P0.05)。降雨过程中,降雨能明显增强土壤水分的活跃性,主要表现在0~30 cm土层范围内,随土层深度的增加,降雨对土壤水分活跃程度的影响逐渐减弱。0~30 cm土层土壤水分随降雨时间变化表现为3段式,即快速上升期、稳定期、略微下降期,深层次土壤水分在垂向的变化中表现为不均匀性,存在梯度性差异;除0~30 cm土层外,降雨仅增加各土层中的土壤水分,对各层间土壤水分在整体土层范围中土壤水分的占比影响较小,雨中坡位间土壤水分的分布差异更为显著(P0.01)。随着0~30 cm土层的土壤水分含水率的增加,产流速率呈增加并趋于稳定的趋势,产沙速率的变化趋势为产沙量达到高峰后逐渐减小并趋于稳定。     

黄壤坡地土壤水分入渗垂直变异特征分析

通过对土壤水分入渗垂直变异的分析来探讨贵州岩溶地区黄壤坡地的土壤水分特性。主要运用小波变换对各层土壤水分序列的突变点进行了检测,根据相干谱和互谱特征分析了各层土壤水分变化的响应关系,利用相频特征研究了各层土壤之间水分变化的时滞性。结果表明,试验区各层土壤水分变化近似平稳随机过程;土壤表层(0～20cm)的水分突变现象要明显多于下层(20～100cm);0～10cm土壤层与40～60cm的土壤层透水性较弱,而中间层和底层的持水性较差,大部土壤层的水分变化与其上层之间存在一定的时滞性。     

黄土丘陵区降雨后鱼鳞坑土壤水分动态模拟研究

为了明确鱼鳞坑措施下降雨后土壤水分再分布过程及范围的变化,以汇流面积2 m²,径流系数0.3为试验条件,选取规格为60 cm×40 cm×10 cm(长×宽×深)的鱼鳞坑,通过灌水试验研究了降雨强度分别为60,30 mm/h、历时1 h后连续7 d的土壤水分动态。结果表明:(1)降雨强度60,30 mm/h时灌水后第1天水分入渗深度为60,50 cm,第2天达到最大值,分别为80,60 cm,水分最大入渗深度随降雨强度增加而增大; 灌水后第1天水分水平入渗距离达到最大值40 cm,水分水平入渗距离随土层深度增加而降低。(2)灌水后7 d内,降雨强度60 mm/h时水分主要储存在深度10—80 cm距离鱼鳞坑中心0—40 cm的区域内; 降雨强度30 mm/h时,水分主要储存在深度10—50 cm距离鱼鳞坑中心0—40 cm的区域内。(3)深度10—30 cm处土壤水分在灌水后第1天达到最大值,30—50 cm处土壤水分在灌水后第3天达到最大值; 距离鱼鳞坑中心0—20 cm处土壤水分在灌水后第1天达到最大值,距离20—40 cm处在灌水后2～3 d水分达到最大值; 达到最大值后土壤水分逐渐降低至稳定。鱼鳞坑措施下降雨水分入渗深度可达80 cm,且随降雨强度增加而增大,水分水平入渗距离与降雨强度无明显关系。     

干旱河谷区坡耕地等高植物篱种植系统土壤水分动态研究

金沙江干旱河谷区坡耕地固氮植物篱种植模式的研究结果表明 ,植物篱与农作物利用土壤水分的深度不同 ,植物篱在旱季主要利用 5 0 cm以下深层土壤水分来度过严酷的旱季 ,在雨季促进水分向深层土壤渗透 ,提高 0～ 15 0 cm土层贮水量 ;据剖面含水量的变异程度可将剖面分为 4个层次 :水分剧变层、水分渐变层、水分弱变层和水分稳定层 ,其中植物篱模式下剧变层为 0～ 30 cm,渐变层为 30～ 10 0 cm ,弱变层为 10 0～ 15 0 cm,稳定层在15 0 cm以下 ,而传统耕作坡地和裸坡地 (梯地 )分别为剧变层 0～ 30 cm,渐变层为 30～ 5 0 cm,弱变层为 5 0～ 12 0cm ,稳定层在 12 0 cm以下 ,渐变层厚度显著小于植物篱种植模式。植物篱模式提高系统中土壤水分周转库容 ,不仅有利于雨季调节地表径流 ,而且有利于旱季改善土壤水分条件。在时间上 ,一个旱季 -雨季周期内干热河谷坡耕地土壤水分动态可分为 3个时期 :水分消耗期、水分补给期和水分平稳期     

黄土高原不同林龄苹果树根系吸水策略对降水的响应

在黄土高原陕西省长武塬区选取品种和管理手段均相同的3种林龄果园(尚未结果的5年幼龄果园、已结果的8年初果园和13年壮果园)苹果树,采用空间换时间的试验设计,分别于2015年7月12日和8月19日对0—500cm深度土壤及对应取样处的苹果树枝条取样,测定土样和枝条样中水分的稳定氢氧同位素,并利用贝叶斯模型量化降水前后不同土层对苹果林耗水的贡献。结果表明:(1)不同林龄苹果树降雨前后的主要水分来源深度不同。干旱时,13年壮龄果树的主要吸水深度比5年和8年果树深;而生长旺季,雨季降水只能补充未挂果的5年幼龄果园土壤水分消耗,即使降水量很大,也无法满足已经开始挂果的8年和13年果园土壤水分消耗。(2)在干旱期,5年和8年果树50%以上的水分来自表层0—100cm土壤,而13年果树50%的水分来自100—300cm土层。而降水后,5年和8年果树的主要水分来源变为100—300cm土层,贡献值在40%左右;13年果园的主要水分贡献层为0—100cm土层,贡献了近50%的水分。(3)3种林龄果树根系对300—500cm土层土壤水分的吸收对降雨的响应非常弱,降雨前后贡献率始终保持在30%。     

毛乌素沙地杨柴灌木林土壤水分对不同降雨格局的响应

[目的] 研究不同降雨格局下,土壤水分的动态变化特征,对判断群落结构的稳定性和为群落结构进行优化调控提供理论依据。[方法] 选择毛乌素沙地典型飞播杨柴灌木林地不同深度土壤为研究对象,使用Watchdog自动水分监测系统连续监测不同深度土壤水分含量动态变化,研究不同降雨事件下10,30,50,70,90和110 cm土层水分的时空变化,分析土壤水分入渗、再分配及水分补给特征。[结果] ①杨柴群落0—110 cm深度土壤水分含量变化受降雨的影响具有明显的垂直特征,10 cm深度土层为变化剧烈层,30 cm深度土层为弱变化层,50 cm以下深度土层为稳定层。②10 cm深度土壤水分对降雨和温度的响应明显,降雨强度和土壤初始含水量对浅层土壤的补给影响较大同时对入渗的深度有一定影响。30 cm以下土层随着深度的增加对降雨的响应滞后,30—50 cm土层主要受初始含水量和降雨量影响较大,50 cm以下深度水分变化主要受降雨量的影响。③>8.8 mm的降雨对10 cm及以下土层具有补给作用,>40 mm的降雨量可通过降水再分配至少达到110 cm深度土层。[结论] 杨柴群落根系主要分布在0—40 cm深度处,>8.8 mm降雨可供杨柴群落有效利用,>40 mm的降雨量可有效对地下水进行补给,有利于群落结构的稳定性和应对下一年度植被生长初期需水时降雨量较小的干旱月份。     

金沙江干热河谷人工林土壤水分研究

以金沙江干热河谷6种人工林为例,采用TRIME-PICO-IPH TDR测定雨季(6-10月)土壤水分,每个样地设3个重复,分析不同人工林内的土壤水分变化特征。罗望子纯林土壤含水量稳定,变异系数小,且含水量较其他人工林高。随着深度的增加,不同人工林之间的土壤含水量差异逐渐变小。根据土壤对降雨的蓄积、利用情况,将0-100cm的土壤剖面分为水分剧烈变化层、弱利用层,草本植物水分利用层、土壤水分微调节层。     

草地植被恢复对次降雨土壤水分动态的影响分析

通过对宁南典型草原植被恢复过程次降雨土壤水分动态的研究,阐明植被恢复对次降雨后土壤水分的影响及机理.结果表明.次降雨提高了土壤含水率和贮水量,均表现出1 d>3 d>7 d.草地封育能够提高次降雨资源化效率,随封育时间延长,次降雨后0-60 cm土壤含水率和0-100 em土壤贮水量不断提高.降雨对封育草地土壤水分的影响范围在100 cm土层内,100 cm以下不能得到降雨的补充.封育时间延长土壤水分活跃层加深,坡耕地仅为40 cm,封育17 a后达到60 cm.土壤持水能力越强,表层土壤饱和导水率越大,雨后1 d在0-100 cm土壤贮水量越大.地上生物量愈大,雨后1～7 d在0-200 cm土壤耗水量越大.     

黄土高原肥水坑施技术下苹果树根系及土壤水分布

为了解黄土丘陵区雨养条件下山地老果园布设肥水坑(water-wertilizer pit,WFP)技术对红富士老果树(Malus pumila Mill)根系及土壤水分空间分布特征的影响,以无肥水坑处理为对照(CK),利用管式TDR系统监测0~300 cm土层土壤含水率,利用根钻法获得21a生旱地果园0~300 cm土层的根系干质量密度。结果表明:WFP能够显著增加果园含水率低值区间(≥40~80 cm土层)土壤含水率,WFP60(60 cm坑深)处理土壤平均含水率增量(145.4%)最显著。WFP40(40 cm坑深)根际土壤湿润区主要集中在≥40~100cm土层,WFP60在≥20~140 cm土层,WFP80(80 cm坑深)主要集中在深层土壤≥140 cm土层。在0~200cm试验土层,WFP60处理土壤多次平均含水率值都最高,为11.02%,依次为WFP40(10.67%)和WFP80(9.80%)。总根系质量密度WFP60处理最大(594.76 g/m3),WFP40(579.08 g/m3)和WFP80(491.82 g/m3)次之,CK最小(372.12 g/m3)。根系在0~100、≥100~200和≥200~300 cm土层中的分配比例为:CK(69.88%、13.74%和16.38)、WFP40(66.04%、14.26%和19.70%)、WFP60(70.35%、24.08%和5.58%)和WFP80(46.54%、15.04%和38.42%),其根系分布与水分分布正相关。该研究表明WFP能够显著改变土壤水分在不同土层深度的分布,坑深越大向下湿润的土体范围也越深;从而显著促进果树根系的生长和根系在不同湿润土层的分配比例关系。总体而言,WFP60处理效果显著好于WFP40和WFP80处理。研究结果将对黄土高原旱地果园集雨和灌溉制度的制定和肥水坑技术的推广提供参考。     

有机材料结合集雨措施对山地果园理化性质的影响

为了解黄土丘陵区雨养条件下山地果园有机材料结合集雨措施(organic materials combined with rainwater collection measures,OMR)对苹果园土壤理化性质的影响,2016年4月在陕西延安山地苹果园,以果树树冠投影面反坡修建鱼鳞坑和集雨坑,研究了有机材料用量分别为5 250kg/hm2(OMR1),4 500kg/hm2(OMR2),3 750kg/hm2(OMR3),0kg/hm2(CK)以及传统处理T对苹果园土壤理化性质的影响,测定了0—300cm土层土壤含水率和土壤电导率,0—200cm土壤土层硝态氮含量和0—100cm土层土壤容重和饱和导水率。结果表明:有机材料结合集雨措施能够显著增加果园0—300cm土层土壤含水率,OMR2处理土壤平均含水率增加最显著,有机材料结合集雨措施处理(OMR1、OMR2、OMR3)的土壤根系湿润区主要集中在0—100cm土层。0—300cm土层OMR2处理土壤多次平均含水率值最高,为14.87%;OMR1、OMR3、CK和T处理的土壤多次平均含水率分别为14.74%,14.80%,12.79%和8.66%。有机材料结合集雨措施处理能够显著增加0—200cm土层土壤硝态氮含量,尤其增加40—100cm土层土壤的硝态氮含量;有机材料结合集雨措施能够显著降低土壤容重,尤其是20—60cm土层的土壤容重;有机材料结合集雨措施能够增加土壤饱和导水率,尤其增加0—40cm土层土壤的饱和导水率;有机材料结合集雨措施能够增大土壤的电导率,并且峰值出现在60—100cm土层中,0—300cm土层土壤电导率呈现OMR2OMR1OMR3CKT。总体而言,在陕西延安采用有机材料结合集雨措施能够显著提高山地苹果园土壤含水率和土壤硝态氮含量,降低土壤容重,增大饱和导水率和电导率,使果树在适宜的环境中生长,促进当地山地果业可持续发展。     

黄土高原典型切沟土壤水分时空分布特征及其影响因素

研究切沟土壤水分及干层时空分布特征,有利于提高地区水资源利用效率及植被恢复效益。以神木市六道沟小流域典型切沟为研究对象,对土壤水分状况进行定位监测,分析沟底、沟缘和沟岸土壤水分时空分布、干层分布特征及其影响因素。结果表明:沟底土壤含水率由沟头至沟口呈明显增加趋势。沟底、沟缘和沟岸0~480 cm剖面土层平均含水率分别为17.1%、13.5%和14.4%。沟底0~480 cm剖面土层平均储水量为80.54 cm,沟缘及沟岸分别为67.49 cm和71.05 cm。地形和土壤质地是影响土壤储水量的主要因素;土壤储水量与距沟头距离、土壤黏粒、粉粒含量呈极显著正相关。沟底、沟缘和沟岸均有干层出现,且主要集中在靠近沟头位置,平均厚度和起始深度分别为243 cm和257 cm,平均含水率为9.5%。沟底、沟缘和沟岸干层平均厚度分别为100 cm、286 cm和331 cm。研究结果可为该区域土壤水资源管理和土壤水库评价提供理论依据。     

晋西黄土区土壤剖面水分动态研究

 通过对2004年7—10月、2005年4—10月不同植被类型土壤剖面水分状况的监测,分析研究黄土区剖面土壤水分的分布特征、季节动态变化、变异特征和不同植被类型对剖面土壤水分状况的影响。结果表明:2004年剖面土壤水分呈上高下低的分布特征,2005年剖面土壤水分呈小幅度的递增变化;土壤水分在剖面上的变化包括先减少后增加“<”型和先增加后减小再增加的倒“S”型、先增后减再增再减的波浪型;在观测期,土壤剖面各土层土壤水分含量在随时间变化呈现减少趋势,与降水量关系显著;土壤水分的变异系数地表（0～20cm）最大,0～100cm土层呈减小趋势,100～200cm土层基本保持不变,将100～120cm土深作为土壤水分速变和稳定的分界限。     

云南干热河谷不同坡面整地方式强化降雨入渗的效益

通过对云南元谋干热河谷典型坡面上改造于2001年的水平台、水平沟及对照自然坡面的土壤水分进行动态监测,分析计算不同坡面整地方式在集中降雨条件下湿润峰运移情况、土壤水分通量及土壤持水量,结果表明:集中降雨后,缓坡上水平台整地在0—200 cm土层范围内湿润峰运移较明显;陡坡上的水平沟整地在0—100 cm土层范围内湿润峰运移较快,由于侧渗损失较大,100 cm以下土壤水分改善不明显;自然坡面在降雨前后只有0—40 cm土层范围内土壤水分有明显变化,40 cm土层以下湿润峰下移趋势不明显。实施水平台和水平沟整地后,强化了天然降雨入渗,分别能将89%和83%的降雨转化为土壤水分,在时空上对降雨重新进行了分配,而自然坡面只有22%的天然降雨能转化为土壤水分。水平沟和水平台整地能将拦截入渗的降雨转化为0—200 cm土层土壤水分,0—200 cm土层持水量最大增幅分别可达57.67、56.93 mm,并能使入渗的水分长时间蓄存在土壤中。     

渭北旱塬矮化苹果园滴灌下土壤剖面水分和

通过采集渭北旱塬矮化果园4个不同时间点（4月2日，5月1日，5月30日，8月13日）的土壤剖面样品，分析滴灌施肥下土壤剖面水分和养分时空分布的特征。结果表明：（1）前期土壤剖面水分集中分布在滴灌点附近，水平迁移距离20 cm，垂直迁移距离100 cm；后期滴灌和降雨增多，导致在60—100 cm深土层出现较高的土壤水分含量，土壤水分在水平方向上有明显的分布差异。（2）土壤硝态氮表现出明显的随水移动规律，且集中分布在水分湿润区边缘附近，垂直迁移距离大于水平距离。（3）土壤速效磷、速效钾在土壤剖面呈现出"表聚现象"，速效磷主要分布在水平方向0—20 cm，垂直方向0—30 cm区域，速效钾主要分布在水平方向0—40 cm，垂直方向0—40 cm；均表现滴灌点区域含量高，远离滴灌点含量相对较低，具有明显的空间分布差异。在水平方向20—40，0—40 cm深土层速效钾含量相对较低，出现较明显的低值区域，后期该区域出现水平方向远离。（4）建议减少灌溉量，水分入渗深度应控制在0—40 cm，从而减少氮素淋溶流失；合理调整滴灌点与树干的距离，保证当年新生根系能吸收到充足氮、磷、钾养分。     

砒砂岩对毛乌素沙地风沙土储水能力影响的研究

为探析砒砂岩对于风沙土储水能力的影响,在毛乌素沙地设置不同比例砒砂岩与沙复配成土试验小区(砒砂岩与沙的体积比分别为1∶1,1∶2,1∶5),进行单季玉米种植,并分别于2013—2015年连续3年对0—120cm深度内土壤水分进行动态监测。结果表明:从2013—2015年,适量砒砂岩的加入将风沙土储水量从100mm左右提升至200mm以上,并可逐步调节土壤水分至不亏缺状态,显著提升土壤的保水蓄水能力,有利于作物生长需求;土壤储水以40cm以下中深层土壤储水能力改善作用最为明显,且经多年种植,0—40cm和80—120cm土层逐步成为土壤水分较为稳定的土层,利于作物根系对水分的吸收利用;砒砂岩与沙1∶1~1∶5范围内,随砒砂岩所占比例提高,复配土储水特征的改善作用有增强趋势,但趋势不显著。     

科尔沁地区不同类型沙地土壤水分的时空异质性

应用半干旱区科尔沁沙地2006-2010年5-9月份土壤水分定点观测资料,研究农田、沙质草地和固定沙丘土壤水分的时空变异性。结果表明:2006年5月-2010年9月,(1)农田、沙质草地和固定沙丘土壤水分都在7月份最高;农田7月份土壤水分与5、6月份的差异显著,沙质草地7月份的与8、9月份的差异显著,而固定沙丘7月份的与生长季其他月份的都有显著差异;(2)3个样地土壤水分随年份有逐渐增加的趋势;(3)农田、沙质草地和固定沙丘0-160cm平均土壤含水量分别为20.69%,7.63%,3.61%,农田土壤水分明显高于沙质草地和固定沙丘,而且3种样地间土壤水分差异显著;(4)3个样地土壤水分随土层厚度增加呈"先增加后减少,最后又增加"的趋势;农田0-20cm土壤水分与20-40cm,40-60cm,120-140cm及140-160cm的差异显著;沙质草地0-20cm土壤水分除与140-160cm有显著差异外,与其他土层均无显著差异;固定沙丘土壤水分只有100-120cm与140-160cm的差异显著;(5)研究区降雨的季节分配极不均匀,主要集中在4-10月的生长季,占全年降雨量的92.58%;0～5mm降雨占全年降雨事件的73.29%,但其降雨量只占全年降雨量的25.1%;降雨间隔期以0～10d为主,占全年无降雨期的37.6%;0～10d降雨间隔期出现的频数最高,占全年间隔期频数的86.9%;(6)当土壤水分较高时,其变异性会随着土壤水分的增加而减小,而当土壤水分较低时,其变异性随土壤水分的增加而增加。     

青藏高原中部BJ站土壤湿度不同时间尺度的变化

青藏高原土壤湿度的时空变化在高原能水循环中起着重要作用。利用GAME-Tibet期间观测的青藏高原中部BJ站2001年1月1日~2005年12月31日00:00~230:0逐时高分辨率土壤湿度资料,分析了4~210 cm深度土壤湿度的日、季节和年际等不同时间尺度的变化特征。结果表明:(1)4 cm深度土壤湿度日变化显著2,0~210 cm深度土壤湿度日变化微弱;土壤湿度日振幅随土壤深度的增加逐渐衰减,但在210 cm深度又出现增加的趋势;4 cm、20 cm、60 cm、100 cm1、60 cm和210cm深度土壤湿度的平均日振幅分别为0.97%、0.22%、0.03%、0.01%、0.01%和0.03%。(2)根据土壤湿度在时间尺度和垂直剖面上的变化特征,将土壤湿度年内的变化过程划分为积累期(3~8月)、衰减期(8~12月)和相对稳定期(12~3月)3个阶段。(3)2001~2005年,BJ站4 cm、20 cm、60 cm、100 cm和160 cm深度土壤湿度8月的平均值表现为线性增加的趋势,210 cm深度土壤湿度8月的平均值则呈现出线性减小的趋势;湿季,土壤湿度显著地受到降水的影响,干季,土壤湿度主要受土壤温度的影响。