祁连山林草复合流域土壤温湿度时空变化特征

利用祁连山森林生态站设在祁连山排露沟流域的青海云杉林和草地气象观测场土壤温湿度观测资料,采用对比分析及线性趋势等方法进行青海云杉林和草地2个不同下垫面土壤温湿度的时空特征分析。结果表明:(1)林草地土壤温度日变化表现为浅层(10 cm和20 cm土壤深度)土壤温度呈正弦曲线变化,深层(40、60、80 cm土壤深度)土壤温度约呈直线变化。土壤温度年变化表现为林地土壤温度7月底达到最高值,而后开始下降,翌年2月上旬达到最低值;草地土壤温度7月底达到最高值,而后开始下降,12月中旬达到最低值;林地封冻时长明显大于草地封冻时长。(2)林草地土壤湿度日变化不受太阳辐射的影响。林地不同土层土壤湿度年动态变化趋势均一致,呈现正弦曲线的变化规律;草地在土壤结冻后和未消融期间,土壤湿度较低且变化不明显;其他时间土壤湿度变化明显。(3)林地中,除40 cm深度外,其他深度土壤温湿度均保持在相对稳定的范围内,而且变化趋势基本一致。草地浅层土壤在土壤封冻前和解冻后,土壤温湿度变化趋势相反,封冻期间土壤温湿度亦保持在相对稳定的范围内,温度变化明显,湿度变化不明显;其他土层土壤温湿度总体变化趋势一致。     

石灰岩山地两种模式人工林小气候比较

为了探讨侧柏女贞混交林（CN）和侧柏纯林（CB）对林内小气候影响的差异,以便为分析不同模式林分生态效应提供依据,在春季、夏季、秋季和冬季对两种林分林内空气温湿度、土壤温度和土壤水分含量进行了观测,同时测定空地（CK）小气候指标作为对照。结果表明:夏季中午前后CN,CB和CK间气温差距最大,四季气温值均是CN最小、CK最大,春季和夏季CN与CB气温差异未达到显著水平,秋季和冬季气温值无差异;不同样地空气相对湿度基本为CN > CB > CK,且夏天空气相对湿度最高、春天最低,不同季节CN和CB空气相对湿度差异不显著;各样地地表温度均高于地下5 cm温度,在温度较高的午后CN地表温度与地下5 cm温度的差值比CB,CK小,夏季各样地地表与地下5 cm土温差值最大、冬季最小;土壤含水量变化与空气相对湿度变化规律相似,表现为混交林土壤水分含量高于纯林。在炎热的夏季,混交林改善小气候的能力优于纯林,主要表现在降低并稳定气温和地温,增加空气湿度和土壤含水量。     

三江平原土壤湿度变化及其对气象条件的响应

了解土壤湿度的时空变化特征与规律,对充分利用土壤水分资源及应对气候变化有重要意义。基于三江平原23个农业气象站1982—2017年土壤湿度、同期气温、降水等数据,采用统计分析、M-K突变检验等方法,分析了0—50 cm土壤湿度的趋势变化特征及其与气温、降水气候因子的关系。结果表明:(1)近37年来三江平原地中0—30 cm,40—50 cm土壤相对湿度呈显著降低趋势,并呈阶段性变化,突变年在1997年;30—40 cm土壤相对湿度无显著变化;各层土壤相对湿度垂直方向呈现中间层(30—40 cm)土壤相对湿度最大,上下层递减的趋势。土壤相对湿度的空间分布存在差异,土壤相对湿度由北到南、由东到西递减趋势。(2)三江平原气温、降水量对各层土壤相对湿度影响程度不同。0—20 cm土壤相对湿度主要受4—9月生长季气温、降水量的协同作用影响,20—30 cm和40—50 cm土壤相对湿度分别受4—9月生长季的气温和降水作用的影响;而30—40 cm土壤相对湿度受气温和降水作用的影响不大。总之近37年来三江平原土壤相对湿度的变化存有差异,1982—1996年、1997—2013年、2014年后各层土壤相对湿度分别处于相对较高(偏湿)、较低(正常)、较高(偏湿)阶段。4—9月生长季的气温和降水是影响三江平原土壤相对湿度变化的主要气象因子。     

柴达木盆地土壤温湿度变化特征及相关关系分析

通过对2010年7月至2011年6月一个年周期的土壤温湿度资料进行分析,得出柴达木盆地四个采样点的土壤温湿度的变化特征及相互关系,并初步探讨变化原因。结果表明:四采样点（格尔木、诺木洪、德令哈和大柴旦）土壤温度变化具有相似性,浅层土壤（10,30 cm）温湿度的日变化剧烈,深层（50,70,90 cm）变化相对平稳;四样点土壤温度在观测年内呈近似正弦曲线,在8月份达到年最高值,1月份达到年最低值。在2月至3月之间不同深度土壤温度基本相同;土壤湿度存在积累期和衰减期日循环变化,土壤水分每日收支状况基本保持动态平衡;不同采样点土壤湿度季节变化趋势基本一致但也存在着各自特殊性,季节振幅:大柴旦>德令哈>诺木洪,极值月份出现的时间略有差异。土壤温度与湿度之间相互影响,存在明显的相关关系。     

重庆缙云山3种林型土壤呼吸及其影响因子

2011年1～12月,采用LI-Cor 8100开路式土壤碳通量测量系统对重庆缙云山保护区3种主要林分类型(针阔混交林、常绿阔叶林和毛竹林)的土壤呼吸速率和林内气温、土壤温度和湿度进行了野外观测。结果表明:针阔混交林、常绿阔叶林和毛竹林的土壤呼吸碳通量分别为654.70、1008.37和910.64 g C m-2a-1;3种林型土壤呼吸速率均呈现显著的季节性变化,且夏季>秋季>春季>冬季,最大值出现在7月,最小值出现在1月;3种林型土壤呼吸速率全年平均值分别为1.73、2.66和2.40μmol m-2s-1;3种林型土壤呼吸速率均与林内气温存在显著正相关关系(P<0.05),且与5 cm土壤温度均存在极显著的指数正相关(P<0.05);与5 cm土壤含水量的相关性不显著(P>0.05),但土壤含水量较低而温度较高时,较低的土壤含水量对呼吸速率具有一定抑制作用;3种林型的土壤呼吸对温度的敏感系数(Q10值)存在差异,全年表现为毛竹林(2.44)>针阔混交林(1.76)>常绿阔叶林(1.72),同时均表现显著的季节差异。     

华北低山丘陵区冬小麦田土壤呼吸变化规律及其影响机制

利用2005年11月-2006年6月由Li-8100土壤呼吸自动观测系统及AR5土壤温度湿度自动观测系统观测数据,分析了华北低山丘陵区冬小麦田土壤呼吸变化规律及其影响机制。结果表明:(1)冬小麦返青前后的土壤呼吸速率(SRR)在晴或多云天气条件下都要高于阴天,SRR的日变化都表现为单峰变化趋势。(2)冬小麦生育期SRR的日际变化特征为:返青前SRR保持在较低水平,平均为0.63μmol.m-.2s-1;返青后SRR迅速增加,至抽穗期达到最大,此后保持稳定,平均为2.18μmol.m-.2s-1;收割后SRR降低。整个生育期SRR的平均值为1.28μmol.m-.2s-1。(3)冬小麦田浅层土壤温度(包括地表温度、地下5cm、10cm、15cm、20cm土壤温度,p<0.01)与SRR间都存在显著的指数关系,其中20cm土壤温度与SRR相关性最好,Q10值(5~20℃间气温每增加10℃呼吸增加的倍数)从表层至地下20cm依次为:2.09、2.29、2.39、2.51、2.63;土壤含水量过低对土壤呼吸有抑制,当土壤含水率在20%~30%时,SRR主要受土壤温度影响,与土壤含水量的关系不显著。     

毛乌素沙地生物结皮覆盖土壤碳通量日动态特征及其影响因子

生物结皮是干旱半干旱地区重要的地表景观,它能够进行光合作用和呼吸作用,对荒漠生态系统的碳循环具有重要影响。研究以毛乌素沙地广泛分布的藓类、藻类结皮为研究对象,采用Li-8100土壤碳通量观测系统,探讨了不同类型生物结皮日变化特征及其与环境因子之间关系。结果表明:(1)生物结皮具有较高生理活性时,能够显著降低土壤CO_2通量,藓类结皮的土壤呼吸速率和光合速率均显著(p0.01)高于藻类结皮。(2)生物结皮光合速率日变化趋势近似为双峰曲线,峰值出现在9:00,16:00左右;生物结皮土壤呼吸速率的日变化趋势呈单峰曲线,于12:00左右达到峰值。(3)相关分析表明,2cm深度处的土壤含水量和空气湿度对生物结皮光合速率影响最为显著;2cm处的土壤温度和含水量对生物结皮土壤呼吸速率影响最为显著。     

西双版纳热带季雨林土壤呼吸变化规律及其影响因素

为了探寻西双版纳热带季雨林土壤呼吸变化规律及其影响因素,分别于2014年不同季节测定了土壤呼吸强度及相关环境因子,同时取相应点表土(0—10cm)测定土壤养分,利用指数模型和线性模型分析土壤呼吸与土壤温度和湿度的关系。结果表明:热带季雨林大气温度的日变化趋势均为单峰曲线;落叶季雨林和半常绿季雨林大气湿度日变化均呈"V"字形变化趋势;0—10cm土壤温度与大气温度变化趋势相一致,在14:00左右达到峰值;土壤湿度均呈"V"字形变化趋势,在14:00达到最低,此后有所回升,局部有所波动。在时间尺度上,2种热带季雨林土壤呼吸均表现为单峰型,且峰值出现的时间基本一致,在14:00左右达到最大,最低值出现在早上6:00,相同时间常绿季雨林土壤呼吸速率高于落叶季雨林。2种热带季雨林土壤呼吸季节性差异显著(p0.05),呈先增加后降低的趋势,均表现为秋季夏季冬季春季。2种热带季雨林土壤呼吸与土壤温度之间关系以指数方程拟合最好,土壤温度可以解释土壤呼吸强度的53.7%~71.0%;落叶季雨林土壤呼吸与土壤湿度之间关系以线性方程拟合最好,常绿季雨林土壤呼吸与土壤湿度之间关系以指数方程拟合最好,土壤湿度可以解释土壤呼吸强度的52.1%~62.3%。通过偏相关分析可知,西双版纳热带季雨林土壤呼吸均与有机质和土壤速效养分含量呈极显著的相关关系(p0.01),与土壤全氮含量呈显著的相关关系(p0.05),而与全磷含量并没有显著的相关性(p0.05),其中常绿季雨林的相关系数均高于落叶季雨林。     

强碱土土壤呼吸及其影响因子分析

利用LI-8100土壤碳通量测量仪测定了在自然升温下的强碱土土壤呼吸速率、温度(气温和土壤温度)、湿度(空气相对湿度和土壤湿度)数据,通过分析它们的相关关系,探讨土壤呼吸速率的变化特征及其主要影响因素,建立了相应的回归模型并进行了精度检验。结果表明:(1)各实验土壤呼吸速率的日变化过程均呈单峰型,日间为正呼吸,夜间为负呼吸。(2)平均气温由4.4℃升至15.84℃和17.61℃时,平均土壤呼吸则由-0.07μmol m-2 s-1增加至0.07和0.31μmol m-2 s-1。温度越高,土壤呼吸速率越大。(3)土壤呼吸速率与气温、土壤温度、土壤湿度呈正相关,与空气相对湿度呈负相关,并且随着温度的升高,相关系数均不断增大。实验1中气温与土壤呼吸的相关系数为0.75,实验2、3则增至0.96和0.98。(4)土壤呼吸速率的最主要直接影响因子为气温,土壤湿度通过气温对土壤呼吸速率的间接影响与气温的影响相当。(5)土壤呼吸速率无论与温、湿度中单个因子还是温湿度双因子构建的回归方程,其拟合优度和模型精度均随温度的升高而增大,在气温与土壤呼吸速率构建的方程中,其R2由实验1的0.5544增至实验2、3的0.9284和0.9685,RMSE则由0.7055减至0.3011、0.1560。     

罗汉果园覆盖方式的生态效应及其对果品产量及品质的影响

试验研究稻草和地膜覆盖罗汉果园后土壤水分、温度、养分和空气温湿度等生态因子的变化及其对罗汉果产量和品质的影响表明,稻草覆盖有利于保持土壤水分,调节土壤温度变化,改善土壤理化性状,抑制杂草生长,提高果品产量和品质。在高温季节,稻草覆盖能使0～20cm土层土壤温度降低0．3～5．7℃,棚内空气温度降低1．2℃,提高土壤含水量和空气相对湿度,是值得在罗汉果园中运用的栽培措施;在地膜覆盖条件下,7月份棚下空气温度为34．2℃,7月、8月地表土壤温度分别达到35．2℃和34．3℃,超过罗汉果生长的温度适应范围．地膜覆盖不适于在高温季节使用。     

黄土丘陵区不同植被土壤水分的分异性特征

为定量研究半干旱黄土丘陵区不同植被深层土壤水分的时空分异性特征,选择晋西北岢岚县为目标研究区域,对撂荒地、柠条林、小叶杨林3种林型4—7月份0—600cm深度剖面土壤水分的时空异质性特征进行了分析。研究结果表明:(1)3种植被4个月份内土壤含水量变化范围在3.34%~17.19%之间。在0—200cm深度土壤含水量变化没有明显规律,在200—600cm深度土层范围内,撂荒地、柠条林土壤含水量分别有升高和轻缓降低趋势,小叶杨林有先轻缓降低再轻缓升高趋势。(2)土壤含水量在4个月份间均存在显著性差异(p0.01),不同月份不同植被类型土壤含水量总体分布差异性也都不同。(3)土壤含水量变异系数值大多集中在0~30%之间,个别土层深度变异系数值超过50%,表明土壤水含量总体上具有结构稳定性,但存在局部较强变异特征。     

太湖流域平原区土壤水分动态分析

以太湖流域平原区两种土地利用方式(林地和菜地)为例,在长期定位观测土壤水分数据的基础上,采用时间序列法定量分析了土壤水分与降水之间的相关关系。结果表明:(1)降水量在时间上不相关,而各层土壤水分均为自相关序列;(2)降水与土壤水分之间存在一定的相关性,相关时长受季节、土壤深度、土地利用方式等的影响较为明显(1~8d不等);(3)林地相关时长的季节变化表现为:夏秋季春季冬季。随着土壤深度的增加,菜地土壤含水量与降水相关关系在夏秋季节呈减小趋势,而在冬春季节则相反。整体上林地降水对土壤含水量的有效影响时间长于菜地,且林地降水量与土壤含水量相关关系的规律性优于菜地。     

黄淮冬麦区晚霜冻易发时段冠层内最低气温分布及估算

利用2016年和2017年3月中旬?4月下旬两次典型低温过程中,冬小麦田间不同高度逐小时气象观测数据,分析晚霜冻易发时段冬小麦冠层内最低气温出现高度及其变化规律,构建基于150cm高度处气象因子和地表0cm温度的冠层内最低气温估算模型。结果表明：（1）与150cm高度相比,两次典型低温过程中0℃以下气温在冠层高度附近出现时间更早,持续时间更长且温度更低;（2）最低气温总是出现在4/5冠层高度附近,并在2：00?6：00时段,尤以5：00左右发生频率最高;（3）冠层内最低气温与150cm高度处相对湿度、风速的相关性通过了0.01水平的显著性检验,与不同高度气温、不同土壤深度地温的相关性也通过了0.001水平的显著性检验,与地温的相关性随着土壤深度的增加而逐渐降低;（4）冠层内最低气温与150cm高度处气温、风速、相对湿度,以及0cm地温的偏相关系数大小排序表现为,气温＞风速＞地温＞相对湿度;利用以上因子构建基于多元线性回归函数的冠层内最低气温估测模型,其估测值与实测值拟合结果的决定系数达到0.967,均方根误差为0.915。说明基于气象台站常规观测数据构建冠层内最低气温估测模型具备一定可行性,可为冬小麦晚霜冻害的监测预报提供数据支持。     

土壤冻结期湿度特征研究及其表层模拟

利用EM50数据采集系统,在新疆天山北坡呼图壁县军塘湖河流域采集冻结期和融雪期土壤湿度、土壤温度数据,利用SPSS 19.0,Excel,Surfer 8等软件处理采集到的数据,并对其进行分析、制图。另外利用表层土壤温度模拟土壤湿度变化。结果表明,土壤湿度存在垂直分布规律:冻结期,在土壤层的10,32,48cm处存在极小值;冻结期,土壤湿度日变化较小,融雪期,土壤湿度有显著变化,17:00—19:00时达到土壤湿度变化的峰值;利用表层土壤温度可以很好地模拟土壤湿度,在温度上升和下降阶段均有较好的模拟效果。     

重庆缙云山 4 种典型林分生长季土壤呼吸特征及其与环境因子的关系

2012年4-8月,采用LI-8100开路式土壤碳通量测量系统对重庆缙云山4种典型林分（常绿阔叶林、竹林、针阔混交林和针叶林）的土壤呼吸速率进行测定,并同步测定5和10 cm土壤温度、湿度及pH值,分析4种林分土壤呼吸变化特征及其与环境因子的关系.结果表明：1）4种典型林分土壤呼吸日变化规律不同,5月、7月针阔混交林和针叶林土壤呼吸速率日波动幅度大于常绿阔叶林和竹林;2）各林分土壤呼吸速率均表现出4-7月升高而7-8月降低的月变化规律;3）土壤呼吸速率与5 cm、10 cm土壤温度均呈指数关系,常绿阔叶林的温度敏感性（5 cmQ10=2.054,10cm Q10=2.117）大于其他3种林分;4）常绿阔叶林土壤呼吸速率与土壤湿度无显著相关性,而对其他林分呈二次相关关系;5）常绿阔叶林的土壤呼吸与5 cm、10 cm土壤pH值显著相关,竹林的土壤呼吸仅与5 cm土壤pH值显著相关,其他林分未表现出显著相关关系.     

黄土丘陵区主要树种土壤水分动态变化特征及影响因子

为揭示黄土丘陵区土壤贮水状况与植被生长的关系,得到该区最优适生树种,以4类树种作为研究对象,基于ECH₂O-5TM监测系统和U30-NRC气象站2019—2020年每30 min数据,采用Excel和SPSS对土壤体积含水量、降雨、空气温度、空气相对湿度进行月、季节尺度处理,运用多重差异性比较和曲线估算阐释了该区土壤水分时间变化特征及其与影响因子的关系。结果表明:(1)刺槐(Robinia pseudoacacia)、辽东栎(Quercus wutaishanica)、侧柏(Platycladus orientalis)土壤水分分为耗损期(5—10月)、衰退期(10月—次年1月)、提升期(2—4月)及低位期(3—5月),油松(Pinus tabuliformis)和撂荒地对照(CK)在1—5月则表现为稳升期,各树种土壤水分和降雨存在约30 d的滞后时差。(2)50—80 cm土壤剖层处于水分高峰,随着深度的增加,不同树种土壤水分存在正负变化趋势; 油松土壤水分在表层(20 cm)变异程度最弱。(3)全年与非生长季时期辽东栎土壤水分状况最佳,生长季时期辽东栎、撂荒地对照和油松土壤水分显著大于其余树种,同树种不同时期土壤水分未表现出显著差异。(4)不同树种土壤水分与温度呈负相关性,与降雨和湿度表现为正相关关系,土壤水分与降雨量之间存在阈值(约70 mm)。综上,黄土丘陵区主要树种土壤水分在生长季时期变化最为显著,辽东栎和油松土壤水分在不同时间阶段均较为充沛,可作为当地贮水保水树种选择。     

晋西黄土丘陵沟壑区不同地类土壤水分变化规律研究

土壤水分是影响土壤侵蚀的重要因素之一.以晋西离石王家沟流域为试验基地,收集了1994年7～9月份的土壤水分逐日观测数据和与之相对应的降雨量、气温、空气湿度、蒸发量等气象因子观测资料.通过分析,得到了较高精度的用于预报该地区梯田、坡耕地、荒坡地、弃耕地、人工草地、沟坡林地6种不同地类土壤水分的经验公式,为各种地类的土壤水分预报以及土地生产力评价、土壤侵蚀规律研究提供了较为理想的土壤水分计算方法.     

旱地玉米秸秆地膜二元覆盖的土壤水热效应研究

为了研究不同覆盖方式对旱地农田土壤水温变化规律和降水高效利用的影响,以探求旱地玉米最佳覆盖种植方式,于2013—2015年在山西省寿阳县连续定点定位设置秸秆地膜二元覆盖(MS)、宽膜覆盖(FM)、窄膜覆盖(NM))3个不同覆盖种植方式,以传统露地平作为对照(CK),研究不同覆盖种植模式对旱地玉米土壤温度、水分和产量的影响。结果表明:(1)二元覆盖昼夜温差比宽膜覆盖、窄膜覆盖和露地变化幅度小,二元覆盖昼夜相差8.8℃;在播后25~35天,15cm土层的土壤温度由19.1℃上升到26.5℃,呈现微弱的增温效应。(2)玉米整个生育期秸秆地膜二元覆盖处理(MS)0—160cm土壤贮水量较CK增加68mm;3年平均含水量显示,MS、FM和NM比CK分别提高4.5%,0.4%和1.2%。(3)秸秆地膜二元覆盖(MS)处理,比露地增产17.4%,水分利用效率提高24.8%。因此,秸秆地膜二元覆盖能综合改善田间温度、水分因子,提高了玉米产量和水分利用效率,是山西省旱地玉米最佳的覆盖方式。