秸秆覆盖对降雨人渗影响的试验研究

为研究作物秸秆覆盖对改善农田自然降水利用效果的作用。采用人工降雨的方法模拟小雨、中雨和大雨3种不同降雨强度，对雨后玉米、小麦秸秆覆盖地与裸地0～20cm土层土壤含水率分布情况进行了试验。结果表明：小雨后，由于秸秆覆盖阻滞入渗的作用，秸秆覆盖地0～5cm土层土壤含水率短时间内低于裸地．但降雨后24h玉米秸秆覆盖地已与裸地持平，以后逐渐高于裸地，降雨后52h小麦秸秆覆盖地已高于裸地，且裸地水分蒸发量高于秸秆覆盖地；中雨后，秸秆覆盖阻滞入渗作用表现在土壤5～20cm土层；大雨后，秸秆覆盖阻滞入渗作用表现在10～20cm土层。秸秆的吸水性会暂时阻滞雨水的入渗，但随着时间的延长，以及秸秆覆盖抑制水分蒸发的作用，秸秆覆盖地雨水入渗效果均高于裸地，秸秆覆盖在降雨小的情况下仍然有利于雨水的利用。     

南方红壤丘陵区不同植被类型土壤不同土层水分对降水的响应

以江西省泰和县老虎山小流域为研究对象,使用ECH_2O土壤含水率监测系统,对该区域百喜草(Paspalum notatumn)地、马尾松(Pinus massoniana)林地不同土层土壤含水率进行了定位监测,以裸地作为对照,分析红壤丘陵区百喜草地、马尾松林地各土层土壤水分对不同强度降水的响应。结果表明:(1)降雨后,不同土层深度土壤含水率的变化趋势相同且同一植被各土层土壤含水率从大到小依次为:5、15、30、60 cm土层。(2)同一土层,百喜草土壤含水率增长最快,其次为马尾松,最后为裸地。其中小雨时,,其他土层土壤含水率均有增加(百喜草增加2.42%~3.81%,马尾松增加1.94%~3.10%,裸地增加1.30%~2.34%),60 cm土层无响应;中雨时,百喜草土壤含水率增加1.73%~3.89%,马尾松增加1.56%~3.45%,裸地增加1.41%~2.98%;大雨时,百喜草土壤含水率增加2.94%~8.81%,马尾松土壤含水率增加2.51%~8.10%,裸地土壤含水率增加2.44%~7.67%。(3)土壤含水率主要受降水影响,降雨强度越大,土壤含水率增长速率越快。降雨强度为4.43 mm/h时,5 cm土层土壤含水率增长速率为(0.42%~0.57%)/h,15 cm土层土壤含水率增长速率为(1.91%~2.16%)/h,30 cm土层土壤含水率增长速率为(1.74%~1.98%)/h,60 cm土层无响应;降雨强度为12.74 mm/h时,5 cm土层土壤含水率增长速率(4.41%~4.89%)/h,15 cm土层土壤含水率增长速率为(4.98%~5.41%)/h,30 cm土层土壤含水率增长速率为(2.33%~3.06%)/h,60 cm土层土壤含水率增长速率为(0.34%~0.52%)/h;降雨强度为22.49 mm/h时,5 cm土层土壤含水率增长速率为(5.38%~5.83%)/h,15 cm土层土壤含水率增长速率为(5.60%~6.02%)/h,30 cm土层土壤含水率增长速率为(3.26%~3.61%)/h,60 cm土层土壤含水率增长速率为(1.05%~1.27%)/h。(4)在同一降水类型条件下,百喜草地土壤退水时间最长,其次为马尾松林地,最后为裸地。     

半干旱黄土丘陵山地不同地面覆盖下的土壤水分响应

为了探索黄土丘陵山地不同覆盖措施下的土壤水分变化,在陕北米脂山地建立野外大型土柱,土柱表层覆盖有早熟禾、苜蓿、柠条、枣树、刺槐5种植被和石子、树枝、白膜、黑膜地布4种非植被以及裸地,共10个处理,研究各覆盖措施10 m土层土壤含水率的全年变化和垂直变化。2017—2018年观测结果分析得出:植被覆盖中,土壤含水率早熟禾最高,刺槐最低。裸地受降雨补给明显,11月下旬土壤储水量增加277.2 mm,为该地区同时期降雨量的3.85倍。非植被覆盖全年土壤含水率均高于裸地,从大到小依次为白膜黑膜地布石子树枝。各处理0～0.6 m土层土壤含水率全年变化较大,土壤含水率在植物休眠期随时间变化规律表现为倒"U"形。0.6～2.6 m土层土壤含水率变化幅度小,受降雨影响小,2.6～6 m土层白膜覆盖土壤含水率最高,刺槐含水率最低,平均值为5.77%,接近枣树的凋萎系数。6～10 m土层土壤含水率不受当年降雨影响。相对于裸地,白膜覆盖土壤水分蓄积效果最好,刺槐水分亏缺最严重。采用非植被覆盖对于浅层土壤水分蒸发的抑制作用明显。采用石子、树枝和薄膜覆盖,能增加表层土壤含水率,其中白膜比黑膜对土壤干层的修复效果更好;生育期,各生草覆盖和枣树自身生长需要消耗大量水分,土壤水分长期处于亏损状态;非植被覆盖2.6～6 m土层,白膜覆盖土壤储水量增加了156.34 mm,降雨利用率达到49.5%。休眠期,生草覆盖、枣树和裸地的降雨入渗深度均达到2.6 m,休眠期是土壤水分消耗的关键时期,黑膜覆盖冬季保水效果较白膜覆盖好。     

毛乌素沙地土壤结皮对水分运动的影响

采用人工模拟降水和自然降雨在毛乌素沙地对结皮与水分运动关系的试验和观测,人为控制降雨强度、降雨时长等方法测定沙地土壤结皮对降水的拦截、入渗规律的影响。在自然环境下,研究结皮对土壤水分的蒸发、损耗试验,揭示沙地土壤结皮对水分蒸发及保水能力的影响规律。结果表明:结皮对降雨入渗有拦截作用,降雨强度越大,拦截作用越大,反之,拦截作用越小。结皮可保持土壤水分,在地下5～60 cm土层中,结皮在降雨结束24 h后保持湿度是裸沙区湿度的4.6倍。结皮对深度入渗有延长时效的作用,有效地延缓了水分快速渗漏速度。结皮有效阻止水分快速蒸发,结皮区水分蒸发至3%要比裸沙区延后5～6 d。     

降雨过程中不同密度枯落物对各土层含水率动态影响

目的以晋西黄土区典型油松林及刺槐林为研究对象, 对其枯落物层和土壤层水文效应进行初步研究,以期为该区建设水源涵养林及水土保持林提供一定的借鉴依据。方法分别选取对应林分3种密度枯落物后进行野外人工降雨,并对其覆盖下0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm、60~80 cm、80~100 cm、100~120 cm 6个土层含水量实时监测。结果(1) 在同一雨量级别下,当枯落物覆盖密度增加时,其在降雨过程中的截留量以及枯落物最终达到饱和截留量的时间也随之增加;此外,随着降雨试验的进行,截留率随之减小,且其随枯落物的密度增加而升高。(2)降雨过程中,随着枯落物密度的增加,两种林地上层土壤(0~60 cm)的含水率均呈现逐渐减小的趋势;其中0~20 cm土层含水率对降雨的响应最为直接和迅速,而20~40 cm与40~60 cm土层的土壤含水率变化有一定的滞后和延长,较深层(60~120 cm土层)土壤含水率对降雨过程几乎无响应过程。(3)降雨结束后,各深度土层的含水率均表现出随时间的持续缓慢减小;降雨结束24 h内,裸地及各密度枯落物覆盖下的土壤含水量最高均出现在0~20 cm层;当入渗48 h后,裸地土壤含水量最高则出现在20~40 cm土层,但是对于有枯落物覆盖的土壤,0~20 cm土层含水率在降雨结束48 h内始终最高,并且随着密度的增加其随时间延续而减小的幅度越小。结论截留量、截留率与降雨历时(降雨量)均符合幂函数关系(R2>0.9);在降雨前后及过程中,不同密度枯落物对其覆盖下的土壤含水率有较大影响;不同深度土层含水率对降雨响应差异显著。      

不同降雨强度下剖面土壤电导率的空间变异研究

应用传统统计学和地统计学方法,分析了重庆市中梁山坡耕地土壤电导率在无雨尧小雨、中雨和大雨4种降雨强度下的空间分布特征,并分析了不同降雨强度下土壤电导率与相关参数的相关性。结果表明：在一定条件下袁土壤孔隙水电导率和土壤含水率是影响土壤电导率的主要因素;土壤电导率具有明显空间变异性,不同降雨强度下同一土层电导率差异显著,不同土层间土壤电导率差异显著;对不同降雨强度下土壤电导率的变异函数理论模型拟合精度较高,无雨条件下,土壤电导率空间具有中等或强烈空间相关性,自相关域最大,不同降雨强度下0~10cm土层土壤电导率结构比为0,10~30、30~50 cm土层结构比均有不同程度下降。     

旱地玉米免耕覆盖土壤水分研究

免耕整秸秆半覆盖具有明显的保水效果。在一年一作春播玉米区，免耕覆盖抑制了土壤水分蒸发，延长了上层水分向深层分布的时间，玉米秋收后至结冻期间１００～２００ｃｍ土壤水分比不覆盖提高１～１．６个百分点；但结冻期间，土壤水分蒸发基本停止，０～１００ｃｍ土层水分差异不大；免耕覆盖明显抑制了春季返浆期的土壤蒸发，０～２０ｃｍ土层比常规耕作土壤水分含量高１～１．７个百分点；玉米生育期间，土壤水分变化规律是，封垄前覆盖与不覆盖间土壤水分差异较大，封垄后差异变小；一般情况下，随深度增加，保水效果减小。免耕本身不具保水作用；在覆盖条件下，耕翻与否对保水作用不大，不论是耕翻还是免耕都必须结合秸秆覆盖；随秸秆覆盖量的增加，土壤第一蒸发阶段持续时间增长，土壤蓄保水量增加；秸秆覆盖一方面具有保水效果，另一方面，降水通过秸秆时又要消耗一定量的水分；免耕覆盖改变了地表状况，有利于雨水的入渗，使得更多的水分下移到剖面深层，为植物利用水分提供了机会；持续干旱情况下，秸秆覆盖土壤水分蒸发量与裸露土壤几乎一样多。     

秸秆覆盖对农田土壤水分及玉米生长的影响?

秸秆覆盖的土壤剖面含水量与裸地显著不同,与前者相比,裸地土壤水分无明显的层次性变化,受降水及蒸发等因子影响明显。由于覆盖状况和土壤物理性质不同,土壤水分变化幅度也有明显差异,秸秆覆盖土壤水分含量较高,玉米拔节期0~40cm土层达到18%。苗期根长小并主要分布在0~30cm土层,孕穗期和灌浆期根长大大增加,主要分布在0~60cm和0~90cm土层。秸秆覆盖可以显著地增加土壤水分利用率和蓄水量,促进玉米根系生长,提高玉米单产32.1%。     

黄土丘陵山地全年覆膜下土壤温度、水分运移规律研究

【目的】本文研究了全年覆膜条件下土壤温度和水分的运移规律。【方法】在陕北黄土丘陵山地设置白膜、黑膜覆盖,裸地定位试验,研究不同覆膜条件下土壤温度和水分的变化,连续2年观测。【结果】土壤温度在一天中的变化为抛物线,比气温变幅小并滞后于气温。白天最高温度为白膜,出现在16:00,夜间最高温度为黑膜,出现在8:00,裸地白天温度高于黑膜,夜间最低。土壤水分白膜最高,黑膜和裸地基本无差异。土壤水分0～150 cm土层内储水量2种膜覆盖为487.11、452.79 mm,裸地则减少75.69和41.37 mm。剖面土壤水分白膜黑膜裸地,其中,白膜和黑膜15 cm土层土壤含水率最高,分别为17.33%和15.96%。剖面温度表现为白膜15 cm以上土层最高,15 cm以下土层2种覆膜措施无显著差异。在植物生育期裸地表层温度受气温影响最大,最高温度达到53.5℃,高出白膜和黑膜覆盖5.3和7.2℃;而裸地表层土壤含水率最低,只有9.49%,显著低于覆膜处理。在冬季裸地表层温度最低,为-10.3℃,土壤含水率最低,只有3.15%,均低于同期覆膜处理。【结论】覆膜在夏季可以降低表层土壤温度,在冬季则能保水保温,抑制蒸发。     

自然降雨条件下不同种植模式土面蒸发规律研究

在自然降雨条件下,对西瓜不同种植模式的土壤水分运动及土面蒸发规律进行研究。结果表明,不同种植方式的土壤水分在0~100 cm的土层内,土壤含水率随时间的变化幅度较大,在100 cm以下的土层所受影响较小,各处理动态储水量变化范围为0~100 cm。在降雨后的2 d内裸地的蒸发量与水面蒸发量接近一致,日蒸发量可达到9.3 mm,2 d后,土面蒸发量从9.3 mm减小至0.3 mm,在没有降雨补给的情况下,土面蒸发量无限接近于0,而压沙地的土面蒸发则始终维持在1.1 mm左右;总体上,水面日平均蒸发量为9.3 mm,裸地土面日平均蒸发量为1.8 mm,压沙地土面日平均蒸发量为1.1 mm。     

红壤旱地玉米两季覆盖的抗旱效应研究

本文论述了红壤旱地双季玉米种植制中就地解决旱季覆盖材料的可能性及覆盖的抗旱保墒效应。研究表明,以竹豆和早玉米稿秆分别作为伏、秋旱期间的覆盖材料是可行的。在两季覆盖下,玉米年增产率平均为6.9％。覆盖的保水效应:玉米封行前表现明显,每次降水(或灌溉)后,均可提高土壤抗旱能力5～7天。在此期间内能增加土壤含水量0.4％～0.8％;玉米封行后,覆盖有利于保蓄阵性降水,但对防止土壤水分蒸发损耗作用甚微。     

秸秆不同覆盖方式在控制根层盐化中的作用

本试验主要研究了作物秸杆表面覆盖、垂直覆盖（混施）和隔层对土壤水盐运动的影响。研究结果表明：表面覆盖秸析可明显地抑制土壤蒸发，保持土壤水分，提高入渗淋盐效果，防止耕层积盐，是盐碱地管理中值得推广应用的农艺措施。秸秆隔层能有效地阻隔水盐上行，防止耕层盐化，在高水位盐渍化区可采用此种方法。但该法会使隔层上部土壤蒸发缺水，应配合覆盖保墒措施。     

不同耕作方法对土壤水温动态和春玉米产量的影响

针对华北高产农区连年旋耕导致耕层变浅、耕层生产能力下降的问题,在河北吴桥地区设置了6种耕作处理,研究大田条件下不同耕作方法对土壤水热状况与春玉米产量的影响.结果表明:1)不同耕作处理对土壤蓄水量的影响较大.耕作初期,深旋松耕处理土壤易于跑墒,随着时间推移,深旋松耕处理表现出利于降水入渗、储蓄更多水分的优势,并且越是干旱的时段,表现越突出,在抽雄吐丝期深旋松耕处理土壤蓄水量均极显著高于旋耕处理和间隔深松处理,其中深旋松耕50 cm处理的0～50 cm土层土壤蓄水量分别比旋耕处理和间隔深松处理增加37.67和26.41 mm,提高了60.57％和35.96％.土壤耕作结合地膜覆盖可以防止水分蒸发,提高土壤蓄水保墒能力,其中深旋松耕30 cm+地膜处理的0～30和0～50 cm土层土壤蓄水量分别比深旋松耕30 cm增加18.18和24.67 mm,提高35.26％和24.64％.2)单纯耕作方法对春玉米土壤温度没有太大影响.深旋松耕结合地膜覆盖会在春玉米封垄之前气温较低时有较好的保温效应,从而延长生育期5d左右,延长了灌浆时间,利于提高产量.3)耕作方式的不同对土壤水温状况有影响,并进而影响春玉米物候期、群体LAI、干物质积累和灌浆速率以及产量的形成.所有耕作处理中,深旋松耕处理的春玉米产量显著高于深松耕作和旋耕耕作,其中深旋松耕50 cm+地膜处理产量最高达12 698.93 kg/hm2,与长期旋耕耕作相比增产27.45％.总体来看最适宜本地区的耕作处理是深旋松耕结合地膜覆盖处理.     

硬覆盖对农田生态系统影响的试验研究

通过田间定位试验研究了水泥极硬覆盖对棉田和玉米田土壤蒸发、作物蒸腾、土壤温度变化、作物生长发育状况及产量和水分利用效率的影响。结果表明：硬覆盖能减少农田土壤无效蒸发，调节土壤水分、降低土壤温度变化幅度，促进春播作物全苗壮，提高作物产量和水分 效率。     

地面覆盖方式对新垦盐碱地的抑盐和增产效果研究

采用塑料地膜、细沙、秸秆3种覆盖材料,研究了不同地面覆盖方式对新垦盐碱荒地的抑盐、脱盐和玉米的增产效果。结果表明,不同覆盖材料和方式均有显著的增产作用,其中全膜覆盖效果最好,其次是覆细沙5cm,覆秸秆3000kg/hm2。的增产率最小。覆盖处理对O～20cm土层的盐分均有很好的脱盐效果,可减弱休闲季土壤0-40cm土层的返盐。秸秆覆盖和细沙覆盖各层的含水量与覆盖量正相关。     

地膜厚度对马铃薯生长及农田水热条件和残膜污染的影响

为寻求阴山北麓农牧交错带马铃薯种植适宜的农用地膜厚度,揭示地膜厚度对马铃薯生长发育、土壤水热状况及地膜残留的影响规律,并评价其经济效益,选择当地主栽作物马铃薯为研究对象,在膜下滴灌栽培方式下通过设置4种地膜厚度（0.006、0.008、0.011 mm和0.012 mm）的田间试验,研究地膜厚度对马铃薯生长发育及地膜残留的影响。结果表明,增加地膜厚度对株高有促进作用,出苗率在0.008 mm处理最高。生育期土壤水热状况：增厚地膜可提升4周内0~20 cm土壤贮水量,随后作用相反,播后4周是土壤贮水量响应的拐点,并且在5周内可促进地表以下5 cm处的土壤积温。0.008 mm处理的产量、商品薯率和经济效益均最高。土壤残膜量随地膜厚度增加而增大,但回收难度随之降低,且加深翻耕深度加重了20~30 cm土层的残膜污染,需要通过加强残膜回收机具的研发利用来削减残膜系数,降低农田白色污染,提高土壤环境承载力。推荐阴山北麓农牧交错带马铃薯种植采用0.008 mm地膜配套适宜残膜回收机具以获得优良的经济效益与生态效益。     

不同覆盖材料对幼龄橡胶树生长及其土壤性状的影响

为筛选出适合幼龄橡胶园覆盖的材料,以裸地为对照,采用生物材料(厚度分别为3 cm、2 cm、1 cm)、秸秆和薄膜进行2年覆盖,测定土壤温度、水分、养分及橡胶树的株高和茎粗生长量.结果表明:薄膜覆盖与裸地的土壤温度无显著差异,生物材料覆盖和秸秆覆盖在土层5 cm、20 cm处土壤温度显著低于裸地对照;各处理间含水量差异不明显,其中以1 cm生物材料覆盖最好;秸秆覆盖的土壤各养分含量相对较高;秸秆覆盖和1 cm生物材料覆盖橡胶树的株高和茎粗增加量较大,薄膜覆盖的增加量相对较少.秸秆可在幼龄橡胶园中大力推广应用,1 cm生物材料可作为新型覆盖替代物逐步推广,薄膜覆盖不宜推广使用.     

垄作覆盖下小麦、玉米产量、土壤碳素转化及水分研究

研究了旱地小麦、玉米一年两熟制下垄作覆盖对土壤溶解性有机碳和微生物量碳含量、水分及作物产量的影响。在洛阳市农林科学院内防渗精确水分池内,设置垄作覆盖、秸秆覆盖、传统耕作(对照)3个处理,结果表明,(1)垄作覆盖下作物增产显著,小麦较对照增产11.05%,玉米增产32.40%;小麦水分利用效率提高0.36 kg/(mm.hm2),玉米水分利用效率提高2.72kg/(mm.hm2)。(2)垄作覆盖提高了0～200cm土壤含水量,为小麦、玉米生长提供充足的水分。(3)垄作覆盖下0～5cm、5～10cm土层溶解性有机碳含量,小麦田分别较对照增加了39.7mg/kg、27.5mg/kg,玉米田分别较对照增加了52.1%、61.2%。(4)垄作覆盖下微生物量碳含量:小麦田0～5、5～10、10～20cm土层分别较对照增加了120.7mg/kg、158.6mg/kg和132.2mg/kg;耕层微生物量碳平均含量较对照高94.1%;玉米田0～5cm、5～10cm土层分别较对照高167.2mg/kg、78.2mg/kg,10～20cm与对照比差异不明显。垄作覆盖技术既可提高0～200cm土壤含水量和水分利用效率,又可显著提高0～5cm溶解性有机碳和微生物量碳含量,利于小麦、玉米高产稳产。     

松针覆盖土壤的水分动态及其HYDRUS模拟

为准确还原松针覆盖条件下的土壤水分动态变化规律,设置0.29、0.58、0.87 g/cm2共3个不同的松针覆盖水平(分别记为F1、F2、F3)和不覆盖松针处理(F0)进行一维土柱垂直入渗试验,以van Genuchten模型为基础,针对松针覆盖层的特性设置相应的水力特征参数,并使用HYDRUS–1D对土柱入渗和蒸发过程进行模拟。结果表明：与F0相比,松针覆盖处理F1、F2、F3的土壤蒸发量随松针覆盖层厚度增加而逐渐减少,松针覆盖处理能明显降低土壤蒸发量;松针覆盖土壤会优先蒸发松针覆盖层内部的水分,F3在0~300 min时段内始终保持着3种覆盖处理中最高的时段蒸发量和累计蒸发量,且时段蒸发量呈现出随时间逐渐减小的趋势;4种处理的土壤含水量空间分布主要在5 cm以上的浅层土壤中表现出较大的区别,试验截止时,F1、F2、F3在该深度下的地表土壤含水量较F0提升比例分别为67.3%、94.9%、110.2%;7.5~17.5 cm深度下,F1、F2、F3的土壤含水量相比F0的均有提升,但相互之间差距不明显;4种处理在20 cm以下的深层土壤含水量虽然较为接近,但湿润锋深度随覆盖量增长呈现逐渐增加的趋势;HYDRUS–1D模型的模拟值同实测值间的均方根误差低于0.025,相关系数高于0.6,拟合程度较好。