秋覆膜对辽西半干旱区土壤墒情的影响

秋覆膜对辽西半干旱区土壤墒情的影响研究,通过秋覆膜及裸地两种试验处理,于春播前观测其土壤含水量的变化,探讨了在辽宁西部旱作区秋季覆膜保墒的可行性。试验于秋季覆膜处理前的2006-11-10测定覆膜区与对照区不同土层土壤含水量,在秋季覆膜处理前,各土层土壤平均体积含水量均超过23%,于2007-05-05同时测定秋覆膜及裸地两种试验地的不同土层土壤含水量,结果表明,秋季覆膜与对照处理土壤含水量差异在0～10cm、10～20cm、20～30cm土层达到了极显著水平,秋季覆膜比对照分别高55.0%、53.8%和61.3%,这一水分条件能够满足玉米等大田作物种子发芽的需要,可以解决春季由于干旱而不能适时播种的难题。同时也避免了该地区冬春季的风蚀问题。     

蒸渗仪控制下烤烟土壤水分的时空动态研究

采用蒸渗仪试验,研究了不同水分处理下烤烟土壤水分时空动态变化。结果表明,全生育期0～20cm土层水分含量变化最为活跃,20～40cm土层次之,40～60cm土层较为稳定;建立了不同土层土壤含水量随时间变化的数学模型,以此来推测烤烟土壤水分随时间的变化动态;烤烟伸根、旺长、成熟期的计划湿润层深度分别以20～30cm,50～60cm,30～40cm较佳;各时期适宜土壤相对含水量水分处理组合以60%-80%-70%或60%-80%-60%优于其它组合。     

密云水库上游流域土壤有机碳特征及其影响因素

以密云水库上游流域7种典型土地利用类型为研究对象,分析了不同土地利用类型及不同土层土壤有机碳含量的分布特征及其与气候、地形和土壤特征等因素的关系。结果表明:①研究区域内天然次生林和草地的土壤有机碳含量最为丰富,其次分别为灌丛和人工林,农田最低;0~40 cm土层中,土壤有机碳平均含量由高到低排序为:杨桦林>草地>辽东栎林>灌丛>落叶松林>油松林>农田;②除草地外,其他6种土地利用类型土壤有机碳含量均以0~10 cm土层最大,随着土层深度的增加呈现降低的趋势,且降幅较大;而草地土壤有机碳含量在0~20 cm范围内随剖面的延伸略有增加,20 cm以后表现为下降的趋势,各土层之间的变化幅度均较小;③各土层土壤有机碳含量均与海拔、土壤含水量、土壤全氮含量呈极显著正相关(p<0.01),而与年平均温度、年降水量、土壤体积质量和土壤pH值呈极显著负相关(p<0.01),与坡度之间存在很弱的正相关且未达到显著水平(p>0.05);偏相关分析表明,影响土壤有机碳含量的关键因素随土壤深度不同而不同,其中0~10 cm土层土壤有机碳含量最主要的影响因素为土壤全氮含量、土壤体积质量和土壤pH值,而10~20 cm土层为土壤全氮含量、土壤体积质量和坡度,20~40 cm土层则为土壤全氮含量和年降水量;④影响不同土地利用类型土壤有机碳含量的主要因素,草地和农田均为土壤全氮含量和年平均温度,落叶松林为土壤全氮含量和土壤含水量,油松林为土壤体积质量、土壤全氮含量和土壤pH值,杨桦林和辽东栎林均为土壤全氮含量和土壤体积质量,灌丛则为土壤pH值。     

东北黑土区农田土壤水分剖面分布与大气降水关系的研究

东北黑土区属于雨养农业,大气降水是土壤水分的主要来源,大气降水的强度和频率是影响水分在剖面分布的重要因素。以中国科学院海伦农田生态系统野外科学观测研究站内水分平衡观测场的自然降水条件下的0~170 cm土体为研究对象(三次重复),2011~2016年的每年5月25日~9月10日利用中子仪测定0~170 cm土层土壤含水量,其中0~10 cm、10~20 cm和160~170 cm土层深度间隔10 cm,40~160 cm间隔为20 cm。研究结果表明:观测期内64.35%以上的降水发生在7月5日~8月20日,0~170 cm不同土层的平均含水量在24.71%~37.23%之间(体积含水量),随着剖面深度的增加不同深度土层间土壤含水量差异逐渐减弱;受降水、地面蒸发和作物耗水的影响,土壤含水量变化最大的层次为0~10 cm土层。当单次降水量达到178.20 mm时,0~170 cm各层土壤含水量均增加,但49.30%的降水储存在0~40 cm土层;而在作物生长季节持续15 d无降水时,0~170 cm各层次土壤水分均呈亏缺状态,其中消耗水量的47.38%~58.80%来自0~40 cm土层。因此,东北黑土区农田0~40 cm土层对于容纳大气降水、满足作物需水具有重要作用,应通过耕作和有机物料还田等措施进一步改善这一土层土壤物理性质以增强其蓄水、保水和供水的能力。     

黄土丘陵沟壑区不同年限机修梯田土壤水分变化规律研究

以黄土丘陵沟壑区永和县2013年、2015年和2016年机修梯田为研究对象,对不同年限机械梯田的土壤含水量垂直动态变化及土壤蓄水效益进行了测定分析。结果表明:不同年限机修梯田在不同深度土层的土壤含水量变化幅度差异较大,含水量最大变幅出现在坡耕地0-20 cm土层;不同年限机修梯田不同深度土层土壤含水量变化规律与降水量的季节性变化趋势相同,趋势线形状呈现出倒"V"形,峰值均出现在7月下旬;0-20 cm和40-60 cm土层,2013年的机修梯田储水能力优于2016年的机修梯田,且不同年限机修梯田的储水能力均不同程度地高于坡耕地;在相同土层深度,2013年的机修梯田土壤含水量稳定性优于2015年和2016年的机修梯田,且不同年限机修梯田的土壤含水量稳定性均不同程度高于坡耕地;不同年限机修梯田,随土层深度增加,降水和其他气象因素对土壤含水量的作用减弱;0-20 cm、0-40 cm和0-60 cm的土壤蓄水能力,2013年的机修梯田最高,2016年的机修梯田较低。     

高海拔地区樱桃园土壤水分变化特征分析

为给樱桃园土壤水分管理提供依据,2018年对云南省曲靖市马龙区某樱桃园的土壤水分变化进行了监测,探究樱桃园土壤水分变化特征。结果表明:1)樱桃生育期内,土壤含水量随土层深度增加而增加;生育前期(发芽、开花期)土壤含水量变化幅度较小,生育后期(幼果、硬核、成熟期)的变化幅度相对较大。2)浅层土壤(20 cm、40 cm)含水量变化幅度较大,而深层土壤(60 cm、80 cm)含水量趋于稳定,即随土层深度增加,土壤含水量变化幅度减小。3)土层间土壤含水量的相关性随土层间距增大而减弱;相邻土层间(20 cm和40 cm土层)土壤含水量相关性较好,相关系数为0.92;40 cm土层的含水量变化趋势最能代表0～80 cm土层土壤含水量变化特征。     

金沙江下游季节性干旱区紫色土坡耕地土壤水分变化特征

土壤水分是季节性干旱区农业生产的限制因子,研究紫色土坡耕地土壤水分变化特征有助于解决坡耕地的生态水文型干旱问题。以金沙江下游季节性干旱区紫色土坡耕地为研究对象,使用PR2/6土壤剖面水分测定仪在雨季对5°、10°、15°、20°、25°、30°坡面10、20、30、40、60、100 cm土层的土壤体积含水量进行连续监测,分析紫色土剖面含水量变化特征。结果表明:坡耕地土壤水分随时间的变化特征可分为四个阶段:6月初至6月底为土壤水分恢复期,7月初至8月中旬为土壤水分快速补充期,8月中旬至8月底为土壤水分消耗期,9月初至9月底为土壤水分回升期。土体剖面含水量自上而下呈现逐渐增加的趋势,且各层含水量都具有显著的差异性和相关性。6个监测点最大含水量均出现在100 cm处,为19.67% ~ 33.82%,最小含水量大多出现在20 cm处,为3.07% ~ 11.71%。土壤含水量变异系数自上而下逐渐降低,10 cm处土壤含水量变异系数最大,为8.67% ~ 56.28%,100 cm处最小,为0.68% ~ 14.76%;土壤含水量随着坡度的增加总体上呈减小趋势,在0 ~ 60 cm土层,10°监测点的土壤含水量最高,为12.20% ~ 20.40%,在0 ~ 100 cm土层,25°监测点的土壤含水量较低,为4.28% ~ 19.22%。降雨和坡度对土壤含水量均有显著影响,二者对土壤含水量的影响随土层深度的增加而减弱。研究结果对紫色土坡面水资源高效利用及提高农业生产力具有重要意义。     

黄土高原丘陵沟壑区土壤水分变化规律的研究

对黄土高原丘陵沟壑区土壤水分变化规律研究结果表明 ,该区土壤水分随时间变化主要受控于降水量 ,表现为与降水量变化同步。土壤水分垂直分布变化 0～ 30cm土层土壤含水量随深度增加而减少 ,30～ 1 2 0cm土层土壤含水量随深度增加而增加 ,总体变化趋势平缓。裸地和农田土壤水分空间变异范围分别为 3.1 7m和 7.2 5m。     

南疆阿拉尔垦区海岛棉耗水规律研究

通过对7个海岛棉品种土壤水分动态变化分析研究,结果表明,不同品种各生育期土壤含水量、土壤蓄水量存在极显著差异。所有品种土壤含水量在不同土层的变化趋势基本一致,呈现出“Z”字型的规律性变化。即随土层深度的增加,土壤含水量逐渐减少,80～100 cm土层土壤含水量又升高。含水量最高的土层是0～20 cm,最低的土层是60～80 cm。这种规律性变化与棉花生长特点、根系的发育特点以及吸收特点有关。534I、Z181、新海21是节水型品种,能够较充分地利用有限的灌溉水,在干旱半干旱地区具有强大的优势。     

两种保护性耕作对土壤养分、结构和产量的影响

在湖北省武穴市和荆州市的长期定位试验基础上,研究不同水旱轮作制度和试验周期下,两种保护性耕作措施(秸秆还田、免耕)及配施钾肥对于不同土层(0~20 cm和20~40 cm)农田土壤养分和结构的影响。结果表明:(1)在两个地区,0~20 cm土层土壤中各养分含量均显著高于20~40 cm土层,且20~40 cm土层土壤中各处理之间变化规律不明显。在0~20 cm土层土壤中,免耕、秸秆还田以及施用钾肥均能有效提高土壤中各养分含量;(2)免耕、秸秆还田以及施用钾肥均能提高0~20 cm土层土壤0.25 mm水稳性团聚体的百分含量,且各处理的提高效果不尽相同。但是在20~40 cm土层土壤中,各处理之间没有明显规律;(3)秸秆还田能够减小土壤容重(减小5%),增加0~20 cm土层土壤总孔隙度,通气孔隙度,毛管孔隙度和土壤含水量,并增强土壤保持水分的能力。免耕处理效果却相反,施用钾肥处理的容重和孔隙度没明显变化;(4)秸秆还田和配施钾肥均能够显著增加油菜产量(增产了18%),免耕处理却不然。油菜产量和0~20 cm土壤养分(速效钾、有机碳)显著正相关(相关系数分别是0.989和0.963)。     

0～50 cm土壤含水量与降水和蒸发的关系分析

利用濉溪县0～50cm土层土壤含水量和同期降水量、蒸发量资料分析表明，土壤水分的主要活动层在耕层，不同层次土壤含水量之间存在极显著的正相关。土壤含水量增减与期间降水量、蒸发量呈直线相关关系，耕层土壤含水量变化和报告期与基期的比值均与湿润系数呈极显著正相关。0～30cm不同层次土壤相对含水量低于50％时，需降水或补充灌溉13．6～39．0cm方可使耕层相对含水量达到80％。当湿润系数为0．47时，耕层土壤含水量可以维持在基期水平。耕层土壤含水量蒸减呈“快-缓慢-滞缓”的变化过程，蒸减速率随土壤含水量的变化可用指数曲线拟合。使耕层相对含水量达到80％以上的一次降水过后，连续10．7～38．3d无降水，耕层相对含水量尚可维持在60％以上。     

聚丙烯酰胺对沙化草场土壤水分的影响

研究了施用不同剂量的聚丙烯酰胺后,0-20 cm土层的土壤含水量、不同天气情况下的土壤含水量以及观测期始末土壤含水量的变化,结果表明:几种处理中,施用剂量为75 kg/hm~2的处理土壤含水量最高;观测后期与观测前期比较以75 kg/hm~2处理土壤含水量相差最小;10—20 cm土层土壤含水量降幅小于0—10 cm土层。     

六盘山华北落叶松林坡面的土壤含水量时间稳定性

在宁夏六盘山选择华北落叶松林坡面,利用TRIME-PICO土壤水分测定仪,在2015年5—11月对48个测点分12次测定了不同厚度土层(0—20,0—40,0—60cm)的体积含水量的时间动态,并采用累积概率函数、相对偏差及Spearman秩相关系数等方法,分析评价了坡面土壤体积含水量的时间稳定性。结果表明:土壤体积含水量在时间和空间上均存在中等变异,且变异程度随土层加厚而逐渐降低,表现为0—40,0—60cm土层体积含水量的累积概率在干旱和湿润2种极端条件下的变化均小于0—20cm土层。0—20,0—40,0—60cm土层体积含水量的平均相对偏差的变化范围分别为(-43.5%)~(47.9%),(-42.9%)~(49.9%)和(-46.9%)~(40.0%);平均相对偏差的标准差(SDRD)呈现出随土层加厚而逐渐降低的变化趋势,在0—20,0—40,0—60cm土层依次为11.1%,8.3%,7.8%。在整个研究期间,Spearman秩相关系数在不同土层厚度条件下始终保持较高水平(0.7以上),且呈极显著相关,坡面上不同土层的体积含水量具有较高的时间稳定性。基于土壤含水量的时间稳定性特征,确定了研究坡面上不同土层厚度的体积含水量平均值的代表性测点,可利用这些代表性测点的土壤体积含水量测定值估计相应土层厚度的坡面平均值。     

尕海泥炭地退化过程中土壤渗透特征的变化

由于恶劣的气候条件和过度的放牧、修建公路等因素,尕海泥炭湿地退化严重,泥炭地质量和生态作用持续下降。本研究采用空间分布代替时间序列的方法,对该区域4种不同退化程度下泥炭湿地土壤渗透性能的变化进行分析研究,从而进一步评价与揭示退化过程中泥炭地的生态功能。结果表明:在前35 min,泥炭地土壤入渗速率曲线在各土壤分层中的变化情况不一;0~10 cm和20~40 cm土层土壤入渗速率曲线变化稳定且都表现为未退化的优于退化土壤;而10~20 cm土层土壤入渗速率曲线变化复杂多变,无明显规律。0~40 cm泥炭土中,植被退化对各层土壤渗透特征的影响不一,在0~10 cm土层,植被未退化土壤的初渗率、稳渗率、平均渗透速率、渗透系数和渗透总量与其他退化土壤渗透特征差异性显著;10~20 cm土层,未退化的土壤稳渗率、渗透速率、渗透系数与渗透量随着植被的退化程度呈“∽”形态波动变化;0~40 cm土层,土壤稳渗率、平均渗透速率、渗透系数和渗透总量均随着植被的退化,呈现出逐级递减的规律。土壤平均渗透速率与土壤孔隙度呈一定的正显著相关,而与土壤初始含水量之间无明显的相关性。保护高寒泥炭地生态系统,对于尕海畜牧业可持续发展和我国陆地生态系统碳库具有极重要的意义。     

六盘山华北落叶松林坡面的土壤水分时间稳定性

在宁夏六盘山选择华北落叶松林坡面,利用TRIME-PICO土壤水分测定仪,在2015年5—11月对48个测点分12次测定了不同厚度土层(0—20,0—40,0—60cm)的体积含水量的时间动态,并采用累积概率函数、相对偏差及Spearman秩相关系数等方法,分析评价了坡面土壤体积含水量的时间稳定性。结果表明:土壤体积含水量在时间和空间上均存在中等变异,且变异程度随土层加厚而逐渐降低,表现为0—40,0—60cm土层体积含水量的累积概率在干旱和湿润2种极端条件下的变化均小于0—20cm土层。0—20,0—40,0—60cm土层体积含水量的平均相对偏差的变化范围分别为(-43.5%)~(47.9%),(-42.9%)~(49.9%)和(-46.9%)~(40.0%);平均相对偏差的标准差(SDRD)呈现出随土层加厚而逐渐降低的变化趋势,在0—20,0—40,0—60cm土层依次为11.1%,8.3%,7.8%。在整个研究期间,Spearman秩相关系数在不同土层厚度条件下始终保持较高水平(0.7以上),且呈极显著相关,坡面上不同土层的体积含水量具有较高的时间稳定性。基于土壤含水量的时间稳定性特征,确定了研究坡面上不同土层厚度的体积含水量平均值的代表性测点,可利用这些代表性测点的土壤体积含水量测定值估计相应土层厚度的坡面平均值。     

荒漠草原2种典型群落类型下土壤含水量与土壤粒径分布的关系

为明确荒漠草原区土壤含水量和土壤粒径分布随土层深度的变化趋势及二者之间的关系,以宁夏盐池荒漠草原蒙古冰草群落和短花针茅群落2种典型群落土壤为研究对象,通过对其浅土层(0～40 cm)、中土层(40～80 cm)、深土层(80～160 cm)土壤含水量和土壤粒径分布的动态变化分析,揭示荒漠草原区土壤结构与土壤养分的相关性。结果表明:①不同深度的土壤含水量受降雨影响不同,其中表层最大,20～60 cm土层次之;2个群落0～80 cm浅、中土层的含水量无显著差异,深土层土壤含水量具有显著差异;雨水入渗与土壤结构关系密切,蒙古冰草群落土壤结构较短花针茅群落土壤结构有利于雨水入渗,其深层土壤含水量显著高于短花针茅群落。②土壤颗粒中,黏粒和粉粒含量随土层深度增加而增加,砂粒含量随土层深度增加而减少;土壤含水量、土壤分形维数与土壤黏粒和粉粒含量呈正相关关系,与土壤砂粒含量呈负相关关系;相比而言,蒙古冰草群落深层土壤水分亏缺不严重,短花针茅群落深层土壤水分长期处于亏缺状态。③土壤分形维数受土壤颗粒大小影响较大,即土壤颗粒越小其分形维数越大;2种典型群落的土壤分形维数有差异但不显著,不同群落间的差异大于不同土层间的差异。     

于田绿洲盐渍土水、盐、温度季节变化规律与相关性研究

以于田绿洲为研究区,借助ENVI 5.1、ArcMap 10.2、Origin 8.5、SPSS 20.0,同时结合野外实测数据,对盐渍土不同土层(0~20、20~40、40~60、60~80、80~100 cm)的土壤含水量、温度、电导率的变化规律及相关性进行了研究。结果表明:研究区土壤含水量、温度、电导率从6月到8月呈升高趋势,绿洲南部和北部地区的5、8号点在60~80、80~100 cm土层的土壤含水量最高,8、22号点表层(0~20 cm)土壤电导率最高,而南部和西部地区的5、22号点在40~60 cm土层的土壤电导率最高;秋季和夏季的土壤含水量、温度、电导率均高于冬季和春季。研究区西部的16、22号点各土层的含水量与电导率呈显著正相关,在60~80 cm土层的土壤含水量与电导率的相关性最强,相关系数分别为0.970**、0.987**。     

季节性干旱区紫色土坡耕地土壤水分对降雨的响应

以金沙江下游季节性干旱区紫色土坡耕地为研究对象，使用PR2/6土壤剖面水分测定仪和翻斗式雨量计对雨季0—100 cm土层的土壤含水量和降雨量进行连续观测，分析雨季紫色土土壤水分对降雨的响应。结果表明：每月平均土壤含水量之间存在显著差异，0—20 cm土壤含水率表现为9月 > 8月≈7月 > 6月，在整个雨季呈累加上升趋势。降雨量大小是影响土壤水分补给深度的决定因素。小雨（6.4 mm）只对10 cm土层土壤水分产生影响，平均提高12.35%；中雨（23 mm）对30 cm以上土层土壤水分产生影响，10，20，30 cm分别提高21.16%，17.77%，8.22%；大雨（49 mm）和暴雨（112 mm）均可影响60 cm以上土层土壤水分，49 mm提高7.18%~31.12%，112 mm提高34.12%~49.18%。0—40 cm土壤含水量增加量与降雨量和降雨历时在0.01水平上显著相关；0—20 cm土层土壤含水量增加量与前期干旱天数在0.05水平上显著负相关；30—40 cm土层土壤含水量增加量与3天前期累积降雨量呈显著相关。紫色土超过70%的土壤水分存储在60，100 cm土层中，分别占土壤总储水量的15.82%和58.39%。不同土层土壤储水量对降雨的响应规律不同，雨季初期6月0—30 cm表层土壤储水量变化最大，此时60—100 cm深层土壤储水量较为稳定，而7—9月深层土壤储水量变化幅度大于表层土壤。     

好水川流域梯田土壤含水量变化规律研究

对2010年好水川流域梯田0—90 cm土层土壤含水量与降水量资料进行了分析。结果表明,土壤含水量变化量与降水量的季节变化趋势相同,浅层(0—30 cm)趋势线呈M形,峰值分别出现在5月底和8月份,谷值出现在7月中旬;深层(60—90 cm)趋势线呈V形,谷值出现在7月下旬;随着土层深度的增加,土壤含水量标准差和变差系数逐渐变小,说明由于受外界影响程度较低,深层土壤含水量稳定性较强;土壤含水量增加与次降雨量呈极显著相关关系,降水量每增加10 mm,梯田土壤含水量的加权平均值就增加0.45%～1.56%,平均增加0.96%。     

利用土壤表层含水量序列预测深层含水量的研究

土壤剖面含水量的预测对于灌溉、防治水土流失、改善生态环境等一系列环境过程具有重要意义。根据每天测量红壤不同层次含水量,利用时间序列分析方法,依据表层10cm含水量序列预测20cm,30cm,40cm和60cm土层含水量。结果表明,各不同土层含水量之间呈极显著性相关;利用分布滞后模型根据10cm土层含水量预报各深层土壤含水量,模型的滞后时间随着被预报土层深度的增加而增加,预报模型相对误差不超过6%,最大相对误差不超过10%。10 cm土层含水量分别联合20 cm,30 cm,40 cm和60 cm土层含水量,利用自回归分布滞后模型对相应各土层含水量模拟预报,缩短了滞后时间,模型表达式更简洁,精度仍然较高。