模拟降雨下草被坡面水沙调控效应及水分转化研究

以黄土丘陵区四种多年生牧草(鸡脚草、白三叶、小冠花、百脉根)为研究对象,采用人工模拟降雨试验方法,定量研究不同草被措施不同生长阶段(5月上旬、6月上旬、7月中旬和8月下旬)的坡面水沙调控效应及土壤水分转化特征。结果表明:在整个生长周期内,四种草被措施坡面产沙率和含沙量均表现为鸡脚草坡面白三叶坡面小冠花坡面百脉根坡面裸地坡面。随着生长时间延长,四种草被措施坡面减流效益、减沙效益、土壤稳定入渗速率和土壤平均含水量增量均呈现先增大后减小的趋势。其中,鸡脚草坡面和白三叶坡面在结实期达到最大,小冠花坡面和百脉根坡面在孕蕾期达到最大。在不同生长阶段,鸡脚草坡面和白三叶坡面减流效益、减沙效益、土壤稳定入渗速率和土壤平均含水量增量均大于小冠花坡面和百脉根坡面,其中以鸡脚草坡面最为显著。四种草被措施在不同生长阶段坡面减沙效益都远大于减流效益。黄土丘陵区坡面水土流失主要来自7—9月份频率较高的降雨所产生的坡面径流,鸡脚草和白三叶生长旺盛期与水土流失频发阶段吻合,使其调控坡面水沙能力得以充分体现。     

黄淮海北片麦田微喷灌水量对土壤贮水耗水及水分利用效率的影响

为有效应对灌溉水资源短缺,明确麦田微喷灌水量的土壤贮水耗水特征,在山西临汾盆地采用大区对比方法,开展了微喷灌水量对土壤贮水耗水及水分利用效率影响的研究。结果表明:返青期、拔节期、灌浆期及成熟期0—100,0—200,100—200cm土层土壤贮水量基本呈现随微喷灌水量的增加而提高,微喷灌水量150mm与75mm、150mm与0mm、75mm与0mm处理间返青期至成熟期0—200cm土层贮水量均存在显著性差异;播前至成熟期阶段0—100,0—200,100—200cm土层的土壤耗水量呈现随灌水量的增加而减小,其中浅层(0—100cm)耗水量所占0—200cm耗水量比例各处理均大于深层(100—200cm)耗水量所占0—200cm耗水量比例,随灌水量的增加浅层(0—100cm)耗水所占比例提高,而深层(100—200cm)耗水所占比例则降低,不同微喷灌水量0—100,100—200cm土层在不同生育阶段的耗水量与该阶段的初始贮水量均分别呈正相关和负相关;在微喷灌水量0～150mm范围内,水分利用效率和产量均随微喷灌水量的增加而提高,当灌水量达525mm时,产量虽有增加但水分利用效率下降,而灌溉水利用效率则表现为随灌水量的上升而下降。研究结果可为水资源短缺对小麦生产系统的影响提供理论依据和技术支撑。     

山西土石山区3种草本植物根拉拨特性

为了解山西省土石山区固土护坡草本植物根系拉拔特性,筛选拉拔力优势草本植物物种进行水土流失防治,通过开展根系原位拉拔力学试验,研究了3种典型草本植物香根草（Vetiveria zizanioides L.）、百喜草（Paspalum notatum Flugge）、黑麦草（Lolium perenne L.）根系拉拔力随根径和土层深度的变化规律。结果显示:3种草本植物根系拉拔力随着根径的增大而增加,且拉拔力与根径之间满足幂函数关系;整体上,根系拉拔力从大到小顺序表现为香根草 > 黑麦草 > 百喜草,而且三者之间差异显著;但在D≤0.4 mm和D>0.4 mm两个根径组下,黑麦草均表现出较好的拉拔力性能。在0—10 cm,10—20 cm两个土层间,香根草和百喜草两种植物根系拉拔力性能相似,而黑麦草单根拉拔力在表层土壤发挥效果优于下层土壤。从单根拉拔力方面出发,黑麦草在3种植物中可优先考虑用于固持浅表层土壤。试验探究了草本植物单根在不同根径组下和土层深度下的抗拔性能,研究结果可为山西省土石山区水土保持植物措施草本植物物种选择提供理论依据。     

不同降水年型下耕作结合秸秆覆盖对马铃薯耗水特征及产量的影响

为探索不同降水年型下耕作结合秸秆覆盖措施对旱作马铃薯生育期土壤贮水量、作物耗水特征和产量形成的影响,连续3年在旱作区秋作物收获后通过设置不同耕作方式(免耕、深松、翻耕)结合秸秆覆盖进行大田试验研究。结果表明,经过3年耕作覆盖处理后,免耕、深松结合秸秆覆盖能显著降低0—40 cm层土壤容重,提高土壤有机质含量。保护性耕作结合秸秆覆盖措施可显著提高马铃薯生育期0—200 cm层土壤贮水量,相对欠水年和欠水年马铃薯全生育期土壤贮水量均以深松覆秸秆处理最高,分别较翻耕不覆盖显著提高15.80%和20.80%,平水年以免耕覆秸秆处理最高,较翻耕不覆盖显著提高14.78%。其中以深松覆秸秆处理对相对欠水年生长前期0—60 cm土层和中期120—200 cm土层、平水年前期20—100 cm土层及欠水年生育期0—80 cm土层土壤蓄水效果最佳。深松或免耕覆盖秸秆处理可显著降低马铃薯生长前期阶段耗水量、耗水模系数和耗水强度,显著提高生长中后期阶段耗水量、耗水模系数和耗水强度,尤其在欠水年效果较好。与翻耕不覆盖相比,深松覆秸秆处理更有利于增加马铃薯干物质量,尤其在欠水年生长中期增加地上部干物质量和在平水...     

黄土区旱地春小麦农田水分生态特征与改善途径

本文应用固原与黄土高原多年多点旱作春麦农田水分资料,对旱地春麦的农田水份平衡、作物耗水规律、土壤耗水分布与利用程度、作物产量与土壤有效贮水和生育期降水的定量关系、提高土壤水分利用率的途径与效益等进行了比较系统的研究。结果:（1）旱作春麦总耗水量平均为300mm左右,丰水年近于400mm,旱年260mm左右;（2）总耗水中,土壤供水占35%,生育期降水占65%;（3）土壤耗水大部分来源于1m土层,占85%,1～2m土层仅占15%;（4）1m土层有效贮水最大利用程度已达86%以上,所剩水量已为难利用水,无多大潜力可挖;1～2m土层有效水最大利用程度仅50%左右,尚有60mm以上水分未得到充分利用,（6）生育期降水对产量的贡献大于土壤贮水,其回归系数分别为0.233和0.213kg/mm,单位水量（mm）的产量效应生育期降水比土壤贮水高9.4%;（6）作物耗水强度前期为每天1.0mm,中期为3.0mm,后期为2.0mm,全生育期平均为1.9mm,其耗水进程呈Logistic规律;（7）春麦产量与总耗水量之关系,在耗水量450mm以内呈幂函数关系,其方程为Y=aET^b。     

陕北黄土丘陵区牧草枯落物对针叶纯林土壤极化的修复效应

针对陕北半湿润黄土丘陵区的侧柏、油松和落叶松等针叶纯林,在前期关于土壤极化研究的基础上,通过采集林地腐殖质层土壤与7种不同牧草枯落物进行混合分解培养,研究不同牧草枯落物对针叶纯林土壤的修复效应,以此作为选择适宜修复牧草种的依据。结果表明：（1）针对侧柏纯林土壤,苜蓿等7种牧草对于速效钾含量,苜蓿、胡枝子、沙打旺、小冠花和草木樨对于蛋白酶活性的负向极化具有显著缓减作用。（2）针对油松纯林土壤,7种牧草对于碱解氮含量,毛苕子、苜蓿和草木樨对于有效磷含量,苜蓿对于蔗糖酶活性的负向极化均有显著缓减作用。（3）针对落叶松纯林土壤,胡枝子和红豆草对于碱解氮含量,苜蓿、红豆草、小冠花和毛苕子对于有效磷含量,除苜蓿和毛苕子外的其他牧草对于有机质含量,苜蓿以外其他牧草对于磷酸酶活性的负向极化均具有显著缓减作用。（4）综合主成分分析表明,对侧柏纯林土壤综合修复效果较好的依次是沙打旺、小冠花、胡枝子和毛苕子;对于油松纯林土壤综合修复效果较好的依次是苜蓿、小冠花和草木樨;对于落叶松纯林土壤综合修复效果较好的依次是苜蓿、草木樨和红豆草。     

几种草被植物保持水土效益的研究

研究结果表明：苇状羊茅、百喜草、葛藤，百脉根等4种草植物可有效增加植被覆盖度，减少土壤容重，增加土壤孔隙度，提高土壤贮水量，茎叶吸水率达到自身重量的39．5％－48．3％，0－20cm土层内直径小于1mm的须根数量分别占总根量的79％，82％，76％和85％，鲜草产量分别达60t/hm^2,42.5t/hm^2,45t/hm^2,23.1t/hm^2，保持水土作用强，且具有较高的开发利用价值。     

不同海拔夏闲期压青茬口对麦田水分及水分利用效率的影响

在不同海拔高度利用大田对比方法,开展了小麦生育期严重干旱年型夏闲期不同轮作压青茬口对麦田土壤水分及水分利用效率的研究。结果表明:不同轮作压青茬口的小麦播种期和成熟期不同土层贮水量海拔点998 m均高于海拔点459 m,且0—100,100—200,200—300 cm土层贮水量均存在极显著差异,2个海拔点各轮作压青茬口的播种期0—100,100—200 cm土层贮水量均基本呈现同一茬口随压青时间推迟其贮水量降低;不同轮作压青茬口播种期与成熟期间0—100,100—200,200—300 cm土层的贮水量差异分别表现为极显著、显著和不显著,贮水量成熟期占播种期的比例海拔点998 m在0—100,100—200,200—300 cm土层随土层深度的增加而增加,而海拔点459 m则表现为100—200 cm土层大于200—300 cm土层;不同轮作压青茬口的小麦全生育期各土层土壤耗水量、总耗水量海拔点998 m均高于海拔点459 m,不同海拔间不同轮作压青茬口小麦全生育期土壤耗水量100—200,0—200 cm土层存在极显著差异,0—100,0—300 cm土层存在显著差异,200—300 cm土层差异不显著;2个海拔点不同轮作压青茬口不同土层土壤耗水量与小麦播种期贮水量呈现正相关;不同海拔间不同轮作压青茬口的小麦产量和水分利用效率均表现为海拔点998 m高于海拔点459 m,产量存在极显著差异而水分利用效率不存在差异,其中海拔点998,459 m水分利用效率表现较高的分别为玉米早压青茬口和休闲期深翻茬口。该项研究为实施绿肥压青提升耕地质量选择适宜区域及轮作压青茬口的相关土壤水分承载力提供了理论依据和技术支撑。     

黄土高原生态林耗水深度和深层耗水量研究

【目的】探讨黄土高原生态林耗水深度和深层耗水量,以明确黄土高原生态林的耗水规律。【方法】选取延安地区16年生的侧柏、沙棘和刺槐三种常见的黄土高原生态林种,以土钻法获取不同生态林和草地的土壤水分含量。首先基于年际的土壤水分含量确定生态林的土壤水分活跃层;其次,基于> 25 m深剖面的土壤水分数据来确定三种生态林的耗水深度和深层耗水量,并分析不同土层的耗水速率。【结果】依据年际土壤水分含量变化,2 m土层为该地区土壤水分活跃层。侧柏、沙棘和刺槐的最大耗水深度分别为12.0 m、12.2 m和23.2 m,其16年内耗水总量分别为304 mm、664 mm和1763 mm。刺槐的深层土壤耗水速率最大,为110 mm a^-1;其次为沙棘,为42 mm a^-1;最小为侧柏,为19mm a^-1。在2～10 m土层刺槐的耗水量仅占总耗水量的44%。【结论】探究黄土高原生态林的耗水量需要根据生态林物种的耗水特性选择合适取样土层深度。     

黑河流域灰棕荒漠土种植耐旱牧草小冠花改土培肥效果的研究

在黑河流域的灰棕荒漠土上种植了耐旱牧草小冠花改土培肥效果明显,3年生小冠花与CK比较,0~20 cm土层中自然含水量增加73.93g kg-1、土壤贮水量增加67.17m3hm-2、>0.25mm团粒结构增加12.16%、总孔度增加10.94%、土壤容重降低0.29g cm-3;pH由8.15降到7.83,全盐含量降低1.72g kg-1,脱盐率达到58.70%;土壤有机质增加3.01g kg-1、速效N、P、K分别增加20.9 mg kg-1、5.7 mg kg-1、11.3 mg kg-1,CEC增加7.0 cmol kg-1。3年生小冠花平均株高85.4 cm,单株鲜重1074.2g,单株干重343.8g,鲜草产量72.5 t hm-2,干草产量23.2 t hm-2,产值0.93万元hm-2。     

覆土浅埋滴灌对春小麦耗水特性及水分利用效率的影响

  目的  探索新疆伊犁河南岸灌区覆土浅埋滴灌条件下春小麦耗水规律和水分利用效率。  方法  通过对覆土（覆土深度5 cm）浅埋滴灌（4个灌溉定额水分处理:W1 = 450 mm、W2 = 360 mm、W3 = 315 mm和W4 = 270 mm）和地表滴灌（灌溉定额CK = 450 mm）的春小麦各生育期耗水量分析,研究覆土浅埋滴灌对春小麦生长阶段各土层水分动态变化、耗水特性、作物系数及水分利用效率的影响。  结果  覆土浅埋（5 cm）滴灌可以显著性提高20 ~ 40 cm土层水分含量,滴灌小麦全生长阶段0 ~ 40 cm土层水分变化率大,该土层是小麦根系吸水主要利用层,40 ~ 60 cm土层为小麦根系稳定吸水层,该土层水分波动不明显。灌水量为360 mm处理下,全生育期内覆土浅埋滴灌小麦耗水量为482.78 mm,日均耗水量为4.88 mm d?1,耗水量呈抛物线变化趋势,在拔节 ~ 抽穗阶段达到抛物线最高点;小麦全生育期各滴灌量处理耗水量存在显著差异。在滴灌小麦整个生长周期内作物系数呈初期小、中期大、后期小的变化规律,在春小麦需水关键期拔节 ~ 抽穗期作物系数达到最大值为1.5。覆土浅埋滴灌小麦W1、W2、W3和W4处理的水分利用效率分别比地表滴灌CK提高了16.47%、38.73%、36.37%和13.20%,且覆土浅埋滴灌处理显著性高于地表滴灌处理。滴灌量为360 mm的W2处理产量、水分利用效率和灌溉水利用效率均达到最优;CK处理最低,但产量除外。  结论  在本试验条件下覆土浅埋滴灌灌溉定额为360 mm为理想的高产节水滴灌处理。     

南京紫金山灵谷寺不同林地土壤抗蚀性研究

为研究南京紫金山灵谷寺不同林分林下土壤的抗蚀性,对该区域内的4种植被（麻栎、枫香、白栎、桂花）林下土壤抗蚀性特征及其影响因素进行了研究。结果表明:不同林分土壤抗蚀性能存在明显差异,土壤抗蚀指数表现为桂花 > 枫香 > 麻栎 > 白栎。土层土壤抗蚀指数随深度增加而减小,有一定的规律性。发现本地区土壤抗蚀指数随浸水时间而减小,呈二次多项式函数关系,其通式为S=at²+bt+c。土壤中（> 0.25 mm）水稳性团聚体与土壤抗蚀指数在0.01水平上呈极显著正相关。对16个指标的主成分分析结果表明,总孔隙度、水稳性指数、团聚度、（> 0.25 mm）水稳性团聚体含量、有机质、全氮对土壤抗蚀性影响较强。计算各林地土壤的抗蚀性综合指数,得出各林地土壤抗蚀性由强到弱依次为:桂花（0.24）,枫香（0.08）,麻栎（-0.13）,白栎（-0.18）。     

左云县店湾镇春季不同植被条件下土壤含水量研究

为了研究左云县店湾镇春季不同植被条件下0—600 cm深度范围内土壤垂直剖面水分变化特征,分别对该区乔木（白榆和小叶杨）林地、灌木（柠条和沙棘）林地和草地5种不同植被条件下土壤水分进行了研究。结果表明:研究区不同植被条件下土壤剖面含水量变化规律不同。左云县矿区春季各土层平均含水量草地最高,柠条林地次之,白榆林地最少。其中草地各土层平均含水量比柠条林地高0.3%,比白榆林地高3.8%。该区各植被条件下土壤水分主要呈难效水状态。且各植被条件下土壤在200—400 cm深度范围内都存在干层,有轻度干层、中度干层和重度干层发育。该区水循环主要是地表水循环,地下水循环基本不存在,形成了土壤—植物—大气的水分循环模式,属于异常水分循环类型。     

灌溉水盐分及灌水量对土壤水盐分布与春玉米生长的影响

在大田试验的基础上探明灌溉水盐分以及灌水量对土壤水盐分布的影响规律以及对春玉米生长的影响。以河套灌区春玉米为研究对象,设置2种灌溉水含盐量（1.1,5.0 g/L）与3种灌水量（210,255,300 mm）进行大田试验。结果表明,至成熟期,5.0 g/L微咸水灌溉处理0—100 cm土层土壤平均含水量及电导率相比1.1 g/L地下水灌溉处理显著增加;地下水灌溉处理中,随着灌水量的增加,生育期内土壤平均含水量下降趋势减小,土壤盐分淋洗作用更加明显;微咸水灌溉处理中,剖面土壤在灌水量少时出现盐分表聚现象,随着灌水量的增加,表层土壤盐分呈下降趋势,深层土壤由于盐分的积累呈增加趋势;在灌水后表层的土壤含水量变化明显且出现返盐现象,微咸水灌溉处理中土壤水分水平运移及深层土壤盐分累积更明显;在地下水和微咸水灌溉处理中,灌水量的增加能够显著提高玉米产量,但255,300 mm灌水量处理间差异不显著,微咸水灌溉条件下春玉米的产量较地下水灌溉条件下显著降低。综上所述,在地下水和微咸水灌溉条件下,255 mm灌水量既能适合春玉米生长,又能保证产量,可作为较好的灌溉定额选择,能够同时满足保障灌区作物生产和节约淡水资源的要求。     

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。     

西南地区几种典型边坡植被的护坡效益分析

植被对边坡防护有着非常重要的作用,但其防护效果易受配置模式及建植年限的影响。以西南地区5种典型边坡植被配置模式为对象,比较了不同配置模式的护坡性能及建植年限等因素所致的年际间差异。坡上设景观过渡带（株行距分别为0.5 m×0.5 m,0.05 m×0.1 m的小乔木、地被植物）,坡下为不同配置的坡面防护带（喷播密度为10 g/m²的灌木、草本植物）:M₁为慈竹—野牛草,M₂为小冠花—紫羊茅,M₃为苜蓿—狗牙根,M₄为小冠花—黑麦草,M₅为黄荆—狗尾草。测定了成渝高速永川段2012—2014年各植被配置模式在自然降雨条件下的产流、产沙特征。结果表明:（1）建坪初期,狗尾草所在群落（M₅）生长快、成坪早,在2012年汛期即呈现较强的护坡性能:蓄水、保土能力分别达到59.14%,96.22%,产流量、产沙量（61.2 mm,52.0 g/m²）也明显低于其他小区（p < 0.05）;狗牙根、黑麦草等多年生草本所在群落成坪迟、生长慢,护坡性能普遍较差。（2）2013年汛期,M₁—M₄的护坡性能较2012年明显提高,以M₃,M₄最为显著。（3）2014年汛期,具有发达根系的狗牙根所在群落护坡性能最强:蓄水、保土能力分别达到80.03%,98.49%;M₅的护坡性能最差,其产流量、产沙量（62.1 mm,150.33 g/m²）也明显高于其他观测区。相同降雨条件下,边坡植被的护坡性能与群落结构有关,即建坪初期与地上生物量大小正相关,之后与根系重量正相关。     

盱眙人工林枯落物及土壤水文效应研究

通过对盱眙月亮山5种人工林枯落物和土壤持水性能的研究,发现五种林下枯落物蓄积量为5.12~15.31 t/hm²,最大持水率变化范围为164.09%~250.76%,最大持水量变化范围为8.40~41.18 t/hm²,有效拦蓄量为3.55~28.12 t/hm²,从大到小依次为杨树林 > 朴树林 > 桃树林 > 杨梅林 > 墨西哥柏林。不同林地类型林下枯落物持水量、吸水速率与浸水时间的动态变化规律基本相似,枯落物持水量随浸泡时间延长而增长,在水中浸泡24 h时,其持水量基本达到最大值,前2 h内各林分枯落物层持水作用较强。林下枯落物层持水量与浸泡时间之间的关系式为Q=aln（t）+b,吸水速率与浸水时间之间的关系式为V=ktⁿ。杨树林地土壤的最大持水量和非毛管持水量均是最大,达到了305.24 t/hm²,305.24 t/hm²,并且杨树林地的渗透性能也是最好的。