甘肃省金塔县天然胡杨林土壤含水量空间变化特征研究

土壤含水量是制约植物生长的主要因子之一。运用变异系数和ArcGIS中反距离权重法插值对金塔县金塔绿洲和鼎新绿洲天然胡杨林土壤含水量的空间变化规律进行研究。结果表明:金塔县金塔绿洲和鼎新绿洲天然胡杨林土壤含水量垂直变化趋势表现为,除双城(SCCD)土壤含水量随深度增加而呈增加趋势外,其它各点土壤含水量0—60cm呈减少趋势,在60—120cm深度火烧(HSCD)与拐坝林场(GBLC)两样点土壤含水量继续缓慢减少,大庄子(DZZC)、五星(WXCD)、牛头湾(NTWC)、西红(XHCD)土壤含水量呈现增加趋势,且双城(SCCD)土壤含水量最大。各层土壤水分变异系数差异明显,且随深度增加而增大。土壤含水量越大,胡杨长势越好。各土层土壤水分含量水平空间分布大体呈自西向东逐渐增加的趋势,这与北大河和黑河流域地貌格局有关,各土层土壤含水量水平空间分布随离水源地距离的增加而降低。     

红壤坡耕地烤烟生长季土壤水分动态变化特征

选取我国西南部抚仙湖流域典型流域尖山河小流域为试验区,以流域主要土地利用类型烤烟坡耕地的土壤为研究对象,在天然降雨条件下,原位监测了作物整个生长期坡耕地不同坡位0-2m土壤水分的动态变化规律。研究结果表明：烤烟生长季不同坡位不同层次的土壤水分含量随时间变化的趋势基本一致,均表现为随烤烟的生长进程而减少的趋势;烤烟生长季不同测定时期不同坡位土壤水分含量都呈现从表层到深层先增加后减少的趋势,随深度的增加其变异系数逐渐减小,且不同坡位同一层次土壤水分平均含量及其变异系数坡中部均小于坡下部;不同层次的土壤水分含量与降雨量的关联度较低,降雨量对不同坡位表层土壤含水量的影响大于深层。     

黑土区土壤剖面水分动态变化研究

通过对2007年5-9月作物生长季内农Ikt黑土土壤剖面水分含量的监测,分析了黑土区土壤剖面水分分布特征,季节性动态变化和变异系数.结果表明,在观测期内农田黑土水分在剖面上随土层深度的增加呈现出先增加,再减少,后增加的趋势;土壤剖面各土层土壤水分含量随时间的变化表现为先减小,后增加,再减小的波浪式,这与降雨量的季节性分布和作物生长发育密切相关;在观测期内没有发现激变层,土壤水分变异系数的最大值出现于0-10 cm,随着土层深度的增加变异系数呈减小的趋势.     

黄土高原小流域坝地水分时空分布特征

为有效认识黄土高原淤地坝坝地土壤水分时空分布特征,通过对王茂沟小流域2号坝坝地土壤水分长期监测,分析了坝地土壤水分的统计特征。结果表明:(1)坝地各层土壤水分均表现为中等变异,表层土壤含水量的极差较大,0~2.40m土层土壤平均含水量变化范围为9.92%~23.70%,随深度的增加,土壤平均含水量表现为先减小后增大的趋势;(2)坝地土壤水分具有明显的分层现象,多数监测点的土壤水分在时间上属于中等变异,表层土壤水分变化剧烈,随着深度的增加变异系数开始变小,水分变化程度减弱;根据变异系数的大小,坝地土壤水分可以划分为4个层次:水分剧变层(0~0.20m),水分活跃层(0.20~0.60m),水分次活跃层(0.60~1.40 m),水分相对稳定层(1.40 m以下);(3)坝前各层土壤含水量均明显高于坝中和坝后,在0~0.40 m坝地的含水量明显高于坡地,0.40~1.40 m坡地含水量高于坝地,1.40m以下坝地含水量高于坡地,且坝地各层土壤含水量随时间的变异系数均小于坡地。     

毛乌素沙地南缘灌丛沙丘土壤水分与粒度特征研究

土壤水分与土壤粒度是影响灌丛沙丘植被与沙丘演变的重要因子.通过对毛乌素沙地南缘典型灌丛沙丘土壤粒度以及4月、7月的土壤水分的测定.揭示了沙丘各部位土层土壤含水量的时空变化特征与粒度分布规律:由于是降雨1 h后采样,丘间地与丘顶0-10 cm土层7月土壤含水量均随深度变化骤减.丘间地自表层至70 cm深度范围的土层,受植被、降雨、太阳辐射等外界环境因子影响较大.丘顶四月表层被灌木老枝覆盖,从一定程度上抑制丘顶0-30 cm土层土壤水分的蒸发,同时增加粗糙度,降低下垫面起沙起尘率,从而为维持水分平衡、防沙治沙提供手段;30-80 cm间的土层7月土壤含水量较4月土壤含水量丰富,是由于7月正值雨季,雨水下渗土壤含水量较高.风况、植被条件、沙面活动程度决定各部位土壤含水量的变化幅度,根系分布与植被决定沙丘土壤水分的动态变化与拐点出现的土层深度.迎风坡、丘顶、背风坡、丘间地沉积物粒度特征相似,均以细砂为主,垂直结构中细砂、极细砂含量较高,其次为粉砂.黏土、中砂、粗砂、极粗砂含量随土层深度的增加变化不大,极细砂、细砂含量随土层深度增加变化起伏较大.     

河西走廊敦煌绿洲天然胡杨林土壤水分空间变化特征研究

利用经典统计学与地统计学相结合的方法对甘肃敦煌绿洲天然胡杨林土壤含水量的空间变化规律性进行研究.结果表明:敦煌绿洲天然胡杨林土壤含水量变化趋势总体表现为随深度增加而不断增加的趋势.0-60 cm 土壤含水量变化程度较大,再向下各层土壤含水量变化趋于平缓.土壤水分变异系数在不同土壤层有较明显的差异,土层越深,其含水量变化程度越小,这主要与气候、土壤质地及树龄等因素有关.采用GIS的反距离加权(Inverse Distance Weighted)插值法分析表明,研究区土壤含水量存在明显的空间差异和较强的相似性.即各层均表现为自西向东逐渐增加的空间格局,这与西临库姆塔格沙漠和罗布泊东靠绿洲的地貌格局相一致.     

晋西北黄土丘陵区小叶锦鸡儿人工灌丛土壤水分动态研究

土壤水分是黄土丘陵区植被成活与正常生长的关键因素。对黄土丘陵区不同生长年限小叶锦鸡儿灌丛及其撂荒地土壤水分的动态监测表明,随种植年限延长,小叶锦鸡儿灌丛下土壤水分含量呈持续下降趋势,40年灌丛下土壤含水量明显低于20年和10年的小叶锦鸡儿灌丛,且所有种植年限的灌丛土壤含水量均低于撂荒地。从周年内土壤水分季节变化看,整体呈下降趋势,4~6月不断降低,6~7月达到最低值,8~10月逐渐回升。对0~200cm土体剖面土壤水分分布研究表明,随种植年限增加,小叶锦鸡儿灌丛各深度土层土壤含水量呈递减趋势,在40~80cm土层随种植年限增加土壤含水量减少幅度明显。整个生长季各年限灌丛的土壤水分循环水平不高,40年灌丛只有4.63%,与撂荒地比较相差2.92%,而各年限灌丛土壤水分表观平衡均表现为亏缺状态。表明目前黄土丘陵区人工种植的小叶锦鸡儿灌丛土壤水分环境不容乐观,长期处于水分胁迫状态,不利于其生存生长,存在灌丛衰退甚至死亡的风险。     

黑土区不同土地利用方式土壤水分动态变化特征研究

在中国科学院海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站.应用田间定位试验研究了玉米地、休闲地、苜蓿地和裸地4种不同土地利用方式下农田黑土水分动态变化特征.结果表明:土壤剖面0-190 cm水分含量随深度的增加呈先增加后减小的趋势,不同土地利用方式下农田黑土表层0-30 cm的土壤含水量差异较明显,总体表现为裸地相对较高,其次为休闲地、苜蓿地和玉米地;研究时段内土壤水分的动态变化具有明显的季节性,一般可以划分为水分相对稳定期、水分消耗期和水分补给期3个时期;根据变异系数将土壤水分的垂直变化划分为活跃层、次活跃层和相对稳定层,变异系数随土层深度的增加而减小.     

道路边坡土壤水分空间和季节变异性分析

采用野外定位观测法,对柽柳、胡杨、骆驼刺和沙拐枣林地土壤水分状况进行监测,并通过实测数据对农田区和荒漠区0—100cm土层土壤水分特征曲线进行拟合。结果表明,各林地0—250cm土层土壤含水量均随深度增加逐渐增大,生长季内9月和10月份土壤表层含水量明显大于其它月份。一次强降雨对土壤表层含水量有所补给,对深层土壤影响较小。总体而言,土壤蓄水量(0—250cm)在月季间差异不大,均维持在120—140mm之间,但各林地有所差异,表现为:胡杨>柽柳>骆驼刺/沙拐枣。对整个生长季而言,4种植物蒸散强度呈现出:胡杨>沙拐枣>柽柳>骆驼刺,且6月份蒸散强度最大。农田区和荒漠区0—100cm土壤含水量与土壤基质势间幂函数拟合效果好。研究成果可为该区今后植被保育及生态用水提供理论参考。     

不同植被恢复模式土壤水分生态效应研究

采用野外调查、定点观测与室内分析相结合的方法,对渭北旱塬丘陵沟壑区不同植被恢复模式(A组为刺槐林1和荒坡,B组为封育和未封育,C组为刺槐林2和农田)土壤水分的变化规律进行了研究。结果表明,不同植被恢复模式土壤水分的季节动态变化趋势基本一致,近似于抛物线形,但也存在一定的差异。10月份以前,A、B两组植被恢复模式的土壤含水量均小于对照,此后较对照明显提高,说明在降水较少的月份,尤其是旱季,保水效果好;C组中,刺槐林2土壤含水量表现出和农田基本相似的变化趋势,且土壤含水量始终较农田高。3组不同植被恢复模式土壤水分平均值总体上随土层深度的增加而逐渐增加,当年降水对土壤水分的补偿作用均较好;其变异系数总体上随着土层的增加而逐渐减小;3组不同植被恢复模式不同层次土壤水分的变化幅度差异较大,随着土层深度的加大,土壤水分含量随时间的变化幅度呈减少趋势。     

敦煌绿洲天然胡杨林下土壤水盐空间变化特征研究

利用经典统计学与地统计学相结合的方法对甘肃敦煌绿洲天然胡杨林下土壤水盐的空间变化特征进行研究。结果表明:敦煌绿洲天然胡杨林土壤含水量变化趋势总体表现为随深度增加而增加的趋势;0~60 cm土壤含水量变化程度较大,再向下各层土壤含水量变化趋于平缓。土壤全盐含量变化具有表浅层较高,平均含盐量达9.24%;从40~60 cm以下各层土壤全盐含量的变化均随深度增加而逐渐减少。土壤水盐含量的变异性在不同土壤层有较明显的差异,土壤含水量的变异性均属于中强度变异,土层越深,其含水量变化程度越小;而土壤全盐含量的变异均属于中度变异性,其变异程度由表层向下各不相同。采用ArcGIS的反距离加权(Inverse Distance Weighted)插值法分析表明,研究区土壤水盐含量存在明显的空间差异和较强的相似性,即各层土壤水盐均表现为西南低、东北高的空间分布规律。     

控水处理对胡杨、灰胡杨生长特性及水分利用效率的影响

为提高塔里木盆地农田防护林灌溉水的利用效率,选择适宜的防护林树种,以塔里木荒漠优势树种胡杨和灰胡杨为试验材料,利用盆栽方法研究不同控水处理对2树种的生长特性、光合参数、叶绿素荧光动力学参数、蒸腾耗水特性和水分利用效率的影响。结果表明,2树种光合参数、叶绿素荧光动力学参数（除非光化学猝灭系数qN）、耗水量、耗水强度、生物量和水分利用效率均随供水量的减少而下降,重度胁迫下明显降低。与适宜水分相比,不同水分胁迫处理下胡杨的光合参数、叶绿素荧光参数、耗水量与生物量下降幅度均小于灰胡杨,重度胁迫下明显高于灰胡杨。胡     

盐渍化灌区土壤水盐时空变异特征分析及地下水埋深对盐分的影响

针对盐渍化灌区土壤盐渍化问题,以河套灌区下游乌拉特灌域为研究区,通过野外实测与室内试验分析结合,采用统计学方法地质统计学原理分析表层土壤(0-20,20-40 cm)及深层土壤(40-100 cm)含水率与盐分(EC值)时空分布和变异规律,以及探求地下水埋深对土壤盐分的影响。结果表明:(1)除6月0-20 cm(9.779%)外,表层土壤含水率变异系数均在12.384%~19.667%,属于中等变异性,深层土壤含水率变异系数较小,在3.513%~9.757%,属于弱变异性;表层土壤盐分(EC值)变异系数在100.845%~129.279%,属于强变异性,深层土壤盐分变异系数均在83.685%~98.853%,属于中等变异性;随着土壤深度的增加,含水率和盐分的变异性都相对减弱。(2)不同时期土壤含水率和盐分在一定范围内具有空间结构特征,均可用高斯模型模拟,各层土壤含水率空间相关度在0.038%~20.408%,各层土壤盐分空间相关度在0.043%~8.374%,均小于25%,说明具有强烈的空间相关性,可以认为主要是受结构性因素的影响,其自相关引起的空间变异性较强。(3)试验区土壤盐分主要集中在北侧盐荒地,由于蒸发强烈,包气带毛细水上升,把深层土壤以及地下水中的可溶性盐类带到土壤表层,致使盐分升高,属于典型的盐分表聚型土壤,需及时防治与治理,同时土壤盐分受地下水埋深的影响较大,随着地下水埋深减小而增大,荒地地下水埋深与土壤盐分满足线性关系,耕地地下水埋深与土壤盐分满足指数关系。荒地0-20 cm土壤盐分含量随地下水埋深变化趋势较大,20-40,40-100 cm土壤盐分含量随地下水埋深变化趋势较小,耕地地下水埋深在1~1.6 m时,土壤盐分含量随着地下水埋深变化趋势较大,当地下水埋深大于1.6 m时,土壤盐分含量随着地下水埋深变化趋势较小。研究结果为河套灌区下游盐渍化土壤的防治与改良提供了重要的理论基础和参考依据。     

额济纳不同植被覆盖类型土壤氮素时空分异特征

量化土壤时空变化对生态系统模型、精准农业和自然资源管理有重要意义。为了更好地控制环境问题,本文把传统统计方法、地统计学方法和地理信息系统三者结合起来,研究了中国西北部额济纳旗(1480 km~2)不同植被覆盖类型土壤氮的时空变化。于2011年与2015年从49个样点采集了98个0~15 cm土壤样品,测量了土壤全氮和硝态氮的含量,比较了不同植被覆盖类型土壤全氮和硝态氮的空间变化和时间变化。结果表明:土壤全氮含量明显受植被覆盖类型影响;土壤全氮平均值变幅为0.259~0.904 g kg~(-1),胡杨林地土壤全氮含量柽柳地土壤全氮含量梭梭地土壤全氮含量;2011年与2015年同一植被覆盖类型下土壤全氮含量差异不显著;2011年胡杨林地、柽柳地、梭梭地土壤硝态氮含量分别为45.185 mg kg~(-1)、76.95mg kg~(-1)、39.335 mg kg~(-1),2015年胡杨林地、柽柳地、梭梭地土壤硝态氮含量分别为2.259 mg kg~(-1)、21.546 mg kg~(-1)、14.554 mg kg~(-1);胡杨林地和柽柳地土壤全氮呈中等强度空间相关性,梭梭地土壤全氮呈强空间相关性;植被覆盖类型明显影响着植被中氮的转移、转化和吸收;研究区土壤氮素含量呈现剧烈的时空变化。     

干旱区农田灌溉前后土壤水盐时空变异性研究

通过田间土壤剖面取样,测定了新疆奇台县干旱区农田灌溉前、灌溉后1 周和3 周土壤水盐的时空变异特征。结果表明: 灌溉前, 剖面各层土壤含水量较低(15.25%~16.70%), 且呈中等(偏弱)变异性; 剖面上部(40 cm 以上)土壤盐分呈强变异性, 而下部为中等(偏强)变异性。灌溉后1 周, 除0~20 cm(弱变异性)外, 其他土层水分及剖面下部盐分变异性未变, 但变异系数均减小, 上部土壤盐分转为中等(偏强)变异性; 剖面平均土壤含水量升高10.51%, 脱盐率达8.94%, 其中, 表层(0~20 cm)土壤水分增加率(118.48%)及脱盐率(20.86%)最大, 底层(100~120 cm)水分增加率(40.54%)及脱盐率(-6.93%)最小。灌溉后3 周与1 周相比, 各层(除80~100 cm 土层)水分及盐分的变异性保持不变, 但水分的变异系数增大, 而盐分的变异系数减小; 剖面平均含水量减少5.20%, 表层(0~20 cm)失水率(36.47%)最大, 80~100 cm 失水率(7.31%)最小; 表层土壤积盐率(4.55%)约为20~40 cm 土层的12 倍; 而40 cm 土层以下仍处于脱盐阶段, 40~80 cm 土壤脱盐率减小, 80~120 cm 土层脱盐率(9.03%)增大。     

极端干旱区不同水分条件下胡杨林生态耗水特征

以极端干旱区胡杨林为研究对象,探究不同水分条件下胡杨林土壤水分运动规律和胡杨生态耗水特征。结果表明:HYDRUS-1D模型对极端干旱区胡杨林土壤水分运动和蒸散发过程具有良好的模拟效果。不同水分条件下胡杨林土壤水分运动特征和生态耗水变化差异明显。随着下垫面水分条件趋于湿润,土壤水分含量和湿润锋入渗深度均出现增加,入渗深度分别达到100,120,150cm。下垫面水分条件改变导致土壤水分存蓄情况发生变化。下垫面水分补给增加的同时胡杨林蒸散发呈明显增加,其中植被蒸腾增加显著。随着水分条件逐渐湿润植被蒸腾占总蒸散比例由55%升至65%。研究显示,随着下垫面水分条件逐渐湿润,极端干旱区胡杨林生态耗水量逐渐增加,其中植物蒸腾消耗是造成水分耗散增加的主要原因。     

大型喷灌条件下马铃薯田间土壤含水率空间变异特征及合理采样数研究

[目的]研究马铃薯田间不同深度土壤含水率的空间分布规律及其合理采样数,为大型喷灌条件下精准灌溉制度的制定提供科学依据。[方法]在约34 hm~2的农田中采用固定与随机相结合的方法布设了116个取样点,分别测定了0—20 cm和20—40 cm深度的土壤含水率,采用经典统计学与地统计学相结合的方法,研究喷灌前后马铃薯生长期内土壤含水率的空间分布特征及其合理采样数。[结果] 0—20 cm深度灌溉前和灌溉后的平均土壤含水率的变化范围7.61%～13.79%,20—40 cm深度灌溉前和灌溉后的平均土壤含水率的变化范围为8.71%～16.12%;总体上土壤含水率变异系数变化范围为16.47%～28.55%,均表现为中等程度的变异性,20—40 cm深度的土壤含水率变异程度略高于表层。连续2 a马铃薯各时期土壤含水率总体表现为中等程度的空间相关性,土壤含水率空间变异受随机因素与结构因素共同影响。田间水分总体上呈斑块状分布,灌水后期土壤含水率的分布较灌前更为分散。地统计学得出田间合理采样数为87个。[结论]在大型喷灌条件下马铃薯田间土壤含水量存在中等程度的空间变异性,并且地统计学与传统统计学两种方法均适用于确定农田平均土壤含水率的最优采样数量。     

塔里木河下游输水恢复过程中胡杨生长对地下水位的响应

通过近几年对塔里木河下游3个典型断面的胡杨各项生态指标的实地监测,分析了输水恢复过程中胡杨生长对地下水位的响应程度。研究表明：（1）河岸胡杨林生长与地下水埋深有密切的关系,通过10次生态输水,下游河道沿岸的地下水得到补充,水位明显抬升,胡杨长势也随着地下水位的抬升有不同程度的好转。（2）地下水位愈深,胡杨的干旱胁迫程度愈强。横向上,胡杨对生态输水的响应随着河道距离的增加逐渐减弱;纵向上,从上段至下段胡杨生长对输水的响应范围逐渐减小。（3）在输水河道两侧过水湿润岸滩,虽有胡杨实生苗零星出现,但就目前输水方式,还无法实现胡杨大面积繁殖更新。     

Variation in soil chemical properties along toposequences in an arid region of the Levant

Detailed characterization of soils and their variation along different topography positions has not been investigated in depth for Mediterranean arid regions. There is a need to accurately understand the variation and the spatial distribution of soil properties within dry region of the Levant. Such understanding is required to optimize the use and management of scarce land and water resources. The objective of this study was to examine the effect of hillslope characteristics on the variation of selected soil chemical properties in an arid Mediterranean climate. At each of five selected transects four sites were chosen to represent four different topographic positions: summit, shoulder, backslope and toeslope. A soil profile was examined at each site and a representative sample from each horizon was withdrawn for chemical analyses. The analyses indicated that generally, the carbonate contents of the surface horizons decreased from higher to lower positions of the toposequence, the carbonate content increased with depth for profiles occupying the lower positions. This suggests more intense leaching within soil at lower positions. The effect of steepness and curvature on controlling the variation of soil properties was obvious at the summit and shoulder positions. Leaching process seems to hinder the effect of steepness and curvature for soils at lower positions. Lower positions receive runoff water and organic matter from upper positions, which complicate the relationship between landform shape and organic matter content. Continuous tillage resulted in lower organic matter contents for soils at lower positions. Higher pH values were reported for soils down along the transect due to the movement of soil material from upper hillslope positions. Electrical conductivity, exchangeable calcium and potassium contents decreased downslope due to higher moisture accumulation. However, no obvious relationship was found between the variation of pH or EC in one hand and the variation of steepness and curvature on the other. Potassium content was variable due to its greater mobility. The analyses indicated that variation in the soil CEC is governed by two factors: the leaching pattern, which is controlled by hillslope position, and the accumulation of Eolian carbonates at the soil surface. The distribution of iron oxides and types of clay minerals indicated more weathering in a descending direction and with soil depth, which is attributed to higher availability of soil moisture along the same direction. These relationships suggested systematic variation of chemical properties along toposequences in this arid environment.