流动沙漠腹地防护林土壤肥力质量垂直演化与评价

采用土壤肥力综合指数(IFI)评价法对塔里木沙漠公路防护林地土壤肥力质量垂直演化作了定量评价。结果表明:塔里木沙漠公路防护林建设后不同土层土壤的物理结构逐渐变好,透水、透气、持水能力有所增强;随防护林年限的增长,不同土层土壤生物活性提高,土壤微生物生物量碳、氮、磷的增加以及六种酶活性的增强促进了土壤养分的转化,多数养分因子在不同土层间差异明显;定植年限较长的防护林地土壤盐分含量增加,有表聚现象;同一林地不同土层之间土壤综合肥力指数差异很小,但与林木生长指标有较大相关性。在现有咸水滴灌条件下,塔里木沙漠公路防护林地土壤肥力质量良性发展。     

内蒙古通辽膜下滴灌玉米棵间蒸发量SIMDual_Kc模型模拟

为明确内蒙古东北部地区玉米膜下滴灌棵间蒸发的变化规律,探索玉米膜下滴灌节水增产机制,在田间试验的基础上,采用经过参数率定与验证的双作物系数SIMDual_Kc模型,模拟分析了土壤含水率、土壤棵间蒸发及作物系数的变化规律,结果表明:1)双作物系数SIMDual_Kc模型模拟内蒙古东北部地区滴灌玉米土壤含水率与实测值具有很好的一致性;2)利用双作物系数SIMDual_Kc模型估算出该地区覆膜玉米生育初期、中期和后期作物系数分别为0.15、1.05、0.4,无膜滴灌玉米初期、中期和后期作物系数分别为0.15、1与0.4;3)根据双作物系数模型SIMDual_Kc模拟了2014和2015年滴灌玉米棵间蒸发量占作物蒸散发的比例,覆膜滴灌较无膜滴灌少,说明覆膜能有效降低作物棵间蒸发量,具有降低作物耗水量的潜在优势。研究结果可以为内蒙古东北部地区玉米滴灌生产实践提供科学依据。     

咸水滴灌对沙漠公路防护林土壤环境的影响

为了研究高矿化度水滴灌对极端干旱区防护林土壤环境的影响,为塔里木沙漠公路防护林生态工程的可持续利用和维护管理提供理论依据。该文以塔克拉玛干沙漠腹地4.0～4.8 g/L的高矿化度地下水滴灌下的防护林为例,分析了咸水滴灌前后0～30 cm各层风沙土全N、全P、有机质、全盐、离子组成和微生物的变化。结果表明:高矿化度咸水滴灌下塔里木沙漠公路防护林的土壤环境逐渐得到改善。防护林0～5 cm、5～15 cm和1～30 cm 3个层次的含水量、全N、全P、全K、全盐含量、离子组成和微生物数量与流沙地存在很大差异,且与灌溉年限有直接关系;其中0～5 cm层次变化最为明显,5～15 cm次之,15～30 cm变化最小。     

极端干旱区咸水滴灌林地盐结皮对土壤蒸发的影响

由于长期使用高矿化度咸水滴灌,土壤盐结皮在塔里木沙漠公路防护林带内广泛发育,它会对林带土壤蒸发过程产生重要影响。采用田间取样分析和微型蒸发器（MLS）人工控制试验相结合,分别研究了一个灌溉周期内盐结皮影响下林间裸地和防护林带内的土壤蒸发过程。结果表明,土壤水分蒸发量自表层向下层逐渐减少,且有盐结皮的土壤蒸发量小于无盐结皮土壤;土壤日蒸发量随着含水量的降低而逐渐减小,有盐结皮土壤前期高于对照,而后期低于对照;土壤累积蒸发量随着时间的变化逐渐增大,但增加量逐渐减小,有盐结皮土壤累积蒸发量小于对照;盐结皮对土壤蒸发的抑制效率随着时间的变化而不断降低,但裸地的降低速度高于林地;盐结皮抑制土壤水分蒸发的效果明显。     

塔里木沙漠公路防护林咸水灌溉土壤盐渍化状况研究

为了研究塔里木沙漠公路防护林建林后土壤在咸水灌溉条件下的盐渍化状态,本文通过对塔里木沙漠公路防护林建林后沿线土壤盐分分布状况的监测,结合防护林建林前土壤盐分状况普查资料,运用统计分析、相关性分析及灰色关联分析,对防护林沿线的40个监测点的土壤盐离子、土壤盐渍化的现状及驱动力作了初步研究。研究结果表明:塔里木沙漠公路防护林建成后,土壤盐分各离子含量均较建成前有了显著增加,其中,阳离子含量Na++K+>Mg2+>Ca2+,阴离子含量Cl->CO23->SO24->HCO3-;防护林沿线土壤盐渍化类型以氯化物型与硫酸盐-氯化物型为主,分别占到监测点的84.2%与15.8%;有近81.6%的监测点已达到中度盐渍化程度;灰色关联分析结果表明,引起塔里木沙漠公路防护林土壤盐渍化的主要驱动力依次是灌溉年限、地下水矿化度,地下水pH和地下水埋深。     

咸水滴灌下沙漠公路防护林土壤理化性质的变化

对塔克拉玛干沙漠腹地防护林地下咸水滴灌下0-30 cm各层风沙土的理化性质进行了测定。结果表明, 咸水滴灌下, 土壤结皮层枯枝落叶量随防护林定植年限的增加而增加;土壤结皮层、0-5 cm、5-15 cm和15-30 cm土层土壤紧实度随防护林定植年限的增加而不断减小, 土壤有机质含量均随防护林定植年限增加而增加且自表层向下层逐渐减少, 土壤全盐量随防护林定植年限增加而逐渐降低且由表层向下层逐渐减少;结皮层各离子含量均随防护林定植年限增加而逐渐降低, 而0-5 cm、5-15 cm和15-30 cm土层各离子含量均随防护林定植年限增加而逐渐增加;结皮层、5-15 cm和15-30 cm土层土壤pH均随防护林定植年限增加而逐渐降低, 而0-5 cm土层pH随防护林定植年限增加而升高。     

咸水滴灌下沙漠公路防护林土壤理化性质的变化

对塔克拉玛干沙漠腹地防护林地下咸水滴灌下0～30 cm各层风沙土的理化性质进行了测定.结果表明, 咸水滴灌下, 土壤结皮层枯枝落叶量随防护林定植年限的增加而增加;土壤结皮层、0～5 cm、5～15 cm和15～30 cm土层土壤紧实度随防护林定植年限的增加而不断减小, 土壤有机质含量均随防护林定植年限增加而增加且自表层向下层逐渐减少, 土壤全盐量随防护林定植年限增加而逐渐降低且由表层向下层逐渐减少;结皮层各离子含量均随防护林定植年限增加而逐渐降低, 而0～5 cm、5～15 cm和15～30 cm土层各离子含量均随防护林定植年限增加而逐渐增加;结皮层、5～15 cm和15～30 cm土层土壤pH均随防护林定植年限增加而逐渐降低, 而0～5 cm土层pH随防护林定植年限增加而升高.     

咸水灌溉对塔里木沙漠公路防护林外缘土壤水盐环境的影响

为了更好地维持塔里木沙漠公路防护林的可持续性,监测了在现有灌水制度一个完整灌水周期内防护林外缘土壤水盐环境的变化。研究结果表明:(1)林带外缘的土壤含水量在灌水结束后开始减少,在灌水周期的第6d林带外缘90cm范围内的土壤水分逐渐的减小,大于90cm的范围达到基本平衡;(2)在咸水灌水淋洗和蒸散等因素的综合影响下,防护林带外缘土壤盐分表现出向林带外120cm土壤层和表层聚积,根系层土壤有所减少;(3)防护林外缘地下水盐分相对变化表现出"V"型变化,在距林带90cm处变化最弱,地下水各参数距离林带越近变化越大。     

沟灌夏玉米棵间土壤蒸发规律的试验研究

棵间土壤蒸发是农田土壤耗水的重要组成部分。该文采用两种规格的微型棵间蒸发皿(Micro-Lysimeter)分别测定沟灌夏玉米田沟、垄土面蒸发量,并对沟灌条件下夏玉米棵间土壤蒸发与作物蒸腾变化规律进行了试验研究,分析了相对棵间土壤蒸发强度与土壤含水率的关系以及棵间土壤蒸发强度与作物叶面积指数的关系。结果表明,沟灌条件下夏玉米棵间土壤蒸发量占全生育总耗水量的33.06%～34.35%,棵间土壤相对蒸发强度与表层土壤含水率和作物叶面积指数之间均呈现良好的指数函数关系,灌溉或降雨后2～3 d内土壤蒸发强度较大,受大气蒸发力影响明显。因此,在不影响作物蒸腾的条件下减少表层土壤的湿润面积和湿润次数是减少棵间土壤蒸发、提高作物水分利用效率的主要技术途径与措施。     

沙漠腹地人工绿地土壤微生物变异与土壤环境因子关系的研究

通过野外采样与室内分析,研究了不同定植年限下塔里木沙漠公路防护林人工绿地土壤微生物的变异规律及其与土壤物理和化学因子间的关系。结果表明:随林龄的增加,土壤微生物数量明显增加,土壤养分含量有所提高,土壤肥力状况明显改善;在土壤微生物的区系组成中,细菌为优势种,占微生物总数的80%以上,放线菌次之,而真菌最少,不到微生物总数的0.1%;土壤微生物数量受土壤环境因子的影响,其中土壤容重、总孔隙度、含水量、有机质和全氮、全磷、全钾及速效氮、速效磷、速效钾含量与细菌、放线菌和真菌的数量均存在极显著相关关系;防护林建设后土壤颗粒逐渐细化。说明防护林的定植促进了咸水灌溉条件下风沙土的发育,土壤质量提高,利于植物的生长,塔里木沙漠公路防护林防风固沙效益明显。     

杨树防护林土壤蒸发及其影响因素

[目的] 研究杨树林地土壤蒸发规律,探索估算林下土壤蒸发量的方法,为林业高效用水和研究水循环规律提供理论支撑。[方法] 利用20 cm蒸发皿和微型蒸发器测量杨树林下水面和土壤蒸发量,分析气象要素与林下土壤和水面蒸发的关系。测量土面温度和蒸发皿水体温度,计算两者温度差相对值（RT）,以水面蒸发量为参考计算土壤相对蒸发量（RE）,分析RE与RT的关系,进而建立估算土壤蒸发量的经验公式。[结果] 太阳辐射是影响林下土壤及水面蒸发量最主要的因素,温度、相对湿度和风速等气象要素与土壤蒸发的相关性较差;随着林下土壤与水面温度差相对值RT的增大,相对蒸发量RE逐渐减小,当RT增大到约0.11后,RE趋近于常数0.164,认为此时土壤的蒸发已经进入到水汽扩散阶段。[结论] 杨树防护林下土壤相对蒸发量随土壤与水体温度差相对值的增加而逐渐减小,后趋于常数。经验证本研究提出的方法和建立的公式可较好地估算土壤蒸发,为土壤蒸发量的原位测算提供了新的手段。     

以水面蒸发量为参考推求土壤实际蒸发量的数学模型

为了准确估算土壤在实际条件下的蒸发量,该文以水面蒸发量为参考,结合能量平衡方程及微气象学方法,推导计算土壤实际蒸发量的数学模型.结果表明所建模型所需参数为水面及蒸发土壤表面的日最高温度和日平均温度、水面日蒸发量、风速等.模型的验证结果表明计算的土壤蒸发量与实测蒸发量比较吻合(R2=0.90).模型所引入的参考蒸发面使其避开了土壤蒸发复杂的物理本质,从而使得对土壤蒸发的计算变得简单易行.     

砂性层状土柱蒸发过程实验与数值模拟

为了了解不同类型层状土柱蒸发特性,利用砂土和砂黄土2种土壤,设置3种不同厚度分层土柱(11.25、22.5、45 cm)和2种均质对照土柱,测定了土柱蒸发过程中累积蒸发量、相对蒸发速率和剖面含水量的变化;同时利用2种均质土柱排水过程优化的土壤水力参数和Hydrus-1D模型对2种均质土柱和3种不同类型层状土柱蒸发过程进行模拟分析。结果表明,均质砂黄土蒸发第一阶段持续长达34 d,累积蒸发量显著高于均质砂土和其他3种不同类型分层土柱,土柱剖面含水量变化进一步证明表层覆盖砂土可显著抑制土壤蒸发。利用排水过程优化的水力参数,HYDRUS-1D可以较好地模拟层状土柱蒸发过程。研究结果对干旱半干旱区土壤水分管理具有指导意义。     

灌溉后不同处理方式对土壤水分蒸发过程的影响

土壤蒸发是土壤损失水分的重要途径,在北方旱区土壤蒸发失水量可达同期降水量的50%或更多,小麦全生育期棵间土壤蒸发占农田蒸散量的66%。因此,研究土壤水分蒸发过程和减少土壤表面水分蒸发途径对于寻找高效合理的水资源利用方式具有重要意义。利用称重式蒸渗仪初步研究了灌溉后不同处理措施对土壤水分蒸发过程的影响。结果表明,秸秆覆盖和高留茬对土壤水分蒸发的抑制作用主要表现在灌溉后土壤含水量较高的阶段内;天气晴朗条件下日蒸发强度在10:30左右即达最大值,秸秆覆盖和高留茬处理使其出现时间滞后;土壤含水量较高时松土对土壤水分蒸发无抑制作用,而在土壤含水量降低到一定程度时松土能明显抑制土壤水分蒸发。     

土壤混掺生物炭对微咸水蒸发特性的影响

为探究不同生物炭混掺量对微咸水蒸发特性的影响,采用离心机试验和室内土柱模拟试验,设置3个生物炭质量添加比例(B₀、B₂、B₄)和4个微咸水矿化度(W₀、W₁、W₃、W₅),分析不同处理对微咸水蒸发下的土壤水分特征曲线、孔隙分布、累积蒸发量、盐分运移、土壤温度日变幅的影响,并应用蒸发模型进行拟合分析。结果表明:生物炭和微咸水联合应用下能提高土壤持水能力,增加土壤中的较大孔隙和较小孔隙的比例;土壤累积蒸发量随着生物炭混掺量的增加先减少后增加,生物炭混掺量为2%时可以更好地抑制微咸水蒸发;Rose蒸发模型可以较好地拟合微咸水蒸发;土壤中混掺生物炭可以降低盐分表聚,使其在土壤中均匀分布;混掺生物炭可以有效降低土壤温度日变幅;相同生物炭施用量下,矿化度为3 g/L的微咸水,可以降低0—10 cm土层土壤平均温度,提高10—50 cm土层土壤平均温度。综合考虑各项指标,处理B₂W₃的生物炭和微咸水更适宜农田施用,为西北干旱地区更好地利用微咸水灌溉提供理论依据。     

覆盖免耕土壤棵间蒸发的研究

本文以翻耕、铁茬等常规耕作为对照,采用Micro-1ysimeter对覆盖免耕夏玉米田的土壤棵间蒸发进行了较为系统地研究。同翻耕、铁茬等相比,免耕有效地减少土壤棵间蒸发,免耕土壤日蒸发量最低,铁茬其次,翻耕最高;从阶段土壤棵间蒸发量变化看,翻耕的蒸发量较高,前期与免耕和铁茬差异较大,后期差异减小,免耕最低;从蒸发占蒸散的比例看,翻耕蒸发比例高,免耕比例最低。免耕可以有效地减少土壤蒸发量,增加作物蒸腾耗水。     

潜水埋深为零时塔里木盆地不同土质潜水蒸发与水面蒸发关系分析

根据渭干河灌区潜水蒸发试验站和阿克苏水平衡试验站的实际监测资料,分析了E601型蒸发器与E20蒸发皿观测的水面蒸发的关系、不同土质潜水埋深为零时潜水蒸发与水面蒸发的关系,提出了潜水蒸发能力系数的概念,并分析了其与土壤机械组成的关系.结果表明塔里木盆地非冻结期E601型蒸发器与E20蒸发皿观测的水面蒸发的折算系数变化在0.65～0.78之间;除细砂土外,E601蒸发器观测的水面蒸发强度不能代替潜水埋深为零时的潜水蒸发强度;不同质地土壤的粉粘粒(d<0.02 mm)含量百分数与潜水蒸发能力系数呈指数相关关系.     

钙结石含量对土壤水分蒸发影响的模拟试验

通过在土柱中人工模拟黄土高原北部含钙结石土壤,在土壤总水分一致的情况下研究了钙结石含量对土壤水分蒸发过程的影响,以期为黄土高原特定土壤类型中土壤水平衡的计算和模拟提供试验依据。研究结果表明：不同钙结石质量分数（钙结石质量/（钙结石质量+土壤质量））的土壤水分累积蒸发在最初的7 d内差别不大,随后表现出一定的差异;试验期间不同处理的蒸发率差异很小。土壤水分蒸发量随钙结石质量分数的增加而降低,当钙结石质量分数为0.5时,土壤水分蒸发降低8 mm,占到土壤总水分的10%。土壤水分蒸发与钙结石含量之间的负相关关系与钙结石含量增加所导致的土壤含水率降低有关。钙结石对土壤水分蒸发的作用效果与钙结石吸水性、钙结石含量以及水分在钙结石和土壤之间的分配有关。     

日光温室萝卜棵间土壤蒸发规律试验

土壤蒸发在农田水量平衡和能量平衡计算中占有重要地位。该文采用微型蒸渗仪测定温室萝卜的棵间土壤蒸发,对萝卜棵间土壤蒸发的变化规律及其与太阳辐射、气温和相对湿度等主要气象因子的关系进行了试验研究和分析。研究结果表明：温室萝卜棵间土壤蒸发随着萝卜生育期的推移有减小的趋势,棵间土壤蒸发量占全生育期总耗水量的37.73%～41.71%,棵间土壤蒸发与太阳辐射、气温和相对湿度等主要气象因子均呈现良好的指数关系,该研究对合理制定温室萝卜的灌溉制度具有重要的参考价值。