局部覆盖条件下土壤水分移动性能与蒸发力的关系

采用旱棚人工控水,蒸发桶整体称重法,对4种地面覆盖材料、50％覆盖度条件下,土壤水分蒸发与移动性能进行了研究。结果表明,在持续干旱时段,覆盖不仅改善了覆盖区土壤水分状况,而且强化了覆盖区与相邻非覆盖区下层土壤液态水的运移与再分布,提高了相邻非覆盖区下层土壤水分状况,有利于减轻持续干旱对造林成活和幼林生长的威胁。通过非线性参数拟合,首次求得了表征塑料地膜、渗水地膜、干草和塑料泡膜4种地面覆盖材料对土壤蒸发的阻抗特征参数,为建立不同覆盖材料在局部覆盖条件下的土壤蒸发量模型奠定了基础。同时也求得了依据常规水面蒸发和土壤湿度等资料计算黄绵土裸地蒸发量和局部覆盖条件下土壤蒸发量的经验模型。     

不同温度下紫色土与黄壤的水分持续性耗散特征

[目的]研究温度对紫色土和黄壤耕地表土水分耗散的影响,为紫色土区田间土壤水分管理提供依据。[方法]采集紫色土和黄壤耕地表层土壤,分别在20℃,30℃和40℃下恒温观测土壤水分耗散过程,并计算不同时段的蒸发量和蒸发速率、平均蒸发速率、累积蒸发量等指标。[结果]①紫色土和黄壤的水分时段蒸发量、时段蒸发速率、平均蒸发速率及累积蒸发量均表现为:40℃30℃20℃,但仅在土壤水分蒸发量递增阶段存在显著差异(p0.05)。②3种温度条件下,紫色土和黄壤时段蒸发量、时段蒸发速率、平均蒸发速率均呈先增后减趋势,最终趋于稳定。相比而言,紫色土累积蒸发量均小于黄壤,且差值随着时间的推移而增大。③紫色土和黄壤水分累积蒸发量整体呈先快速变化后缓慢变化趋势。[结论]紫色土和黄壤水分耗散过程受温度影响较大,在相同温度下也存在差异,尤其是在高含水率阶段较为明显。     

自然及管理因素对伊犁河谷草地土壤水分动态的影响

[目的]研究自然及管理因素下草地土壤水分变化特征,为退化草地的生态恢复提供科学参考。[方法]通过定点监测12个坡面小区,利用TDR水分测定仪及其探头测定灰钙土和棕红土两种退化草地坡面表层0—10 cm的土壤含水量,采用数据对比分析和统计分析相结合的方法,分析降雨、气温、坡位等自然因素和灌溉、土壤管理因素对坡面表层土壤水分动态变化的影响。[结果]降雨和气温对表层土壤含水量的变化有显著性影响,不同降雨量对表层土壤含水量的影响不同;坡位对草地坡面表层土壤含水量没有显著性影响;棕红土持水性强,表层土壤含水量高于灰钙土;各管理措施中,水平沟处理能够在降雨后最大化的增大表层土壤含水量,枯草覆盖处理能显著减缓降雨后表层土壤含水量的下降速率。不同集雨补灌方式下,表层土壤含水量差异不明显,但集雨补灌措施可以在短时内提高表层土壤含水量。[结论]表层土壤水分主要受降雨、管理等因素的控制,能够通过人为管理调控土壤水分,从而达到植被恢复的目的。     

秸秆双层覆盖对盐碱地水盐运动影响初步研究

采用室内土柱模拟的方式,研究了秸秆双层覆盖对盐碱土的改良效应及机制,以期对盐碱地的改良提供理论依据。结果表明:1)与对照相比,不同的秸秆覆盖模式均能降低土壤水分的累积蒸发量,T4处理(土表与土表下35~40 cm处覆盖秸秆量之比为2∶1)在45 d内土壤水分累积蒸发量较CK(无秸秆覆盖的对照)低36.73 mm,抑蒸率为65.89%,抑蒸率最大,对土壤水分蒸发的抑制效果最好。2)秸秆处理均在不同程度上抑制了土壤返盐,其中T4处理返盐率最小,远低于对照处理。3)土壤水分累积蒸发量与土壤累积含盐量存在高度正相关关系。4)秸秆双层覆盖对土壤水分蒸发和土壤返盐的抑制效果大于秸秆表层覆盖和秸秆深层覆盖,并且,在不同的秸秆双层覆盖的处理中,T4处理的控盐保水效果最好,是一种较好的改良盐碱土的方法。     

石灰岩弃渣与农田土复配土壤水分蒸发及覆盖物保水性能

探究矿山废弃地弃渣与农田土复配后土壤的水分蒸发特性,以及覆盖物添加对水分蒸发的影响,对矿山恢复中土壤水分管理和改善具有实际意义。以石灰岩矿山废弃地现场的弃渣和附近农田土为复配材料,设置0∶10(T1),3∶7(T2),5∶5(T3),7∶3(T4),10∶0(T5)体积比例,在野外条件下采用土柱法模拟土壤水分蒸发过程,探究复配比例对土壤水分蒸发的影响以及不同覆盖物的保水性能。结果表明:(1)试验前和试验后表层复配土壤含水量均表现为T1>T2>T3>T4>T5,蒸发中期的逐日蒸发量和蒸发结束的累计蒸发量均随弃渣体积比例增加呈极显著降低趋势,不同复配土壤在蒸发前期和蒸发后期的逐日蒸发量没有显著性差异。(2)气象因子中,温度、风速对土壤水分蒸发的影响大于太阳辐射,相对湿度的影响不显著。土壤物理性质中,除毛管孔隙度和非毛管孔隙度与土壤水分蒸发达极显著相关外,其他因子均达显著水平。(3)裸土地添加覆盖物均能降低水分蒸发,根据蒸发量和蒸发速度分析得出,砾石覆盖(直径2~4 cm、厚度5 cm)效果最佳。(4)石灰岩矿山废弃地土壤重构最佳保水搭配方案为弃渣∶农田土以3∶7体积比例复配并覆盖砾石。研究结果可为当地治理采石废弃地提供理论支持。     

汇集雨水补灌农技措施研究初报

采用试验与示范相结合对汇集雨水补灌农技措施进行了系统研究。结果表明：在干旱少雨,蒸发量大,气候冷凉的定西地区,实行地膜和秸秆覆盖加滴灌的农技措施,能有效减少土壤水分蒸发,增加作物生长需要的有效积温;实行垄沟种植,发展间套,进行雨水有限补灌,能充分发挥雨水资源的生态经济效益。     

百里杜鹃景区马缨杜鹃林凋落物对土壤蒸发的影响

[目的]探究百里杜鹃景区马缨杜鹃林下凋落物覆盖对土壤蒸发的影响,为其林下水源涵养功能的发挥提供科学依据。[方法]根据土壤蒸发理论,采用自制微型蒸渗装置进行模拟试验,参照百里杜鹃林下凋落物现存状况,研究不同质量相同比例及相同质量不同比例的凋落物覆盖对土壤蒸发抑制的影响。[结果]不同分解程度凋落覆盖比例相同质量不同时,土壤水分蒸发量随凋落物的质量增大而减小;土壤水分蒸发量随着土壤含水率的下降呈递减关系,当含水率每下降0.5%时,60,30和15 g凋落物覆盖的土壤水分蒸发量分别依次减少了0.11,0.49和1.23 g。凋落物覆盖质量相同时,不同分解程度的凋落物对土壤水分蒸发抑制作用不同,表现为:未分解半分解已分解。[结论]凋落物覆盖量越多,对土壤蒸发的抑制作用越大;凋落物分解程度越低,对土壤蒸发的抑制作用越好。     

喀斯特森林近地表层覆盖对碳酸盐岩红土蒸发过程的影响

蒸发是西南喀斯特地区薄层土壤水分损失的主要途径,浅层土壤水分的存蓄对喀斯特地区农业生产和生态恢复至关重要。以西南喀斯特森林碳酸盐岩红土为研究对象,基于室内蒸渗试验设置4个苔藓生物量(0,0.32,0.64,0.95 kg/m~2)和3个松针生物量(0,0.32,0.64 kg/m~2)共12种处理,分析森林近地表层覆盖对碳酸盐岩红土蒸发过程及表层温度时空分布的影响规律,并对比3种蒸发模型(Black、Rose、空气动力学蒸发模型)在喀斯特森林碳酸盐岩红土的适用性。结果表明:苔藓和松针覆盖显著降低累积蒸发量和蒸发速率(P0.05),接种苔藓0.95 kg/m~2和覆盖松针0.64 kg/m~2处理比裸土累积蒸发量小36.9%;苔藓和松针导致土壤含水量显著增加(P0.05);苔藓和松针增加了表层土壤的平均温度,松针对土壤温度的提升作用强于苔藓;Black、Rose和空气动力学模型均能较好地模拟碳酸盐岩红土蒸发过程,Black蒸发模型的拟合精度高于Rose和空气动力学蒸发模型。研究结果能为西南喀斯特地区的水量平衡分析提供理论支撑并加强对喀斯特森林地表水文过程的认知。     

黄土高原水蚀风蚀交错区藓结皮覆盖土壤的蒸发特征

土壤蒸发是地表水分平衡及能量交换的组成部分,是干旱和半干旱区水文循环的关键环节。为探究黄土高原水蚀风蚀交错区生物结皮对土壤蒸发的影响,以风沙土和黄绵土上发育的藓结皮为研究对象,通过模拟蒸发试验和自然蒸发试验,测定了不同蒸发条件下藓结皮覆盖土壤和无结皮土壤的蒸发强度,分析了藓结皮覆盖土壤的蒸发特征及其与无结皮土壤的差异。结果表明:(1)模拟蒸发试验中,藓结皮对土壤蒸发过程的影响表现出明显的阶段性,与无结皮土壤相比,藓结皮使土壤蒸发强度在大气蒸发力控制阶段降低了3.04%～15.46%(0.21～1.05 mm/d),在土壤导水率控制阶段增加了32.26%～187.07%(0.58～2.54 mm/d),在水汽扩散控制阶段增加了12.91%～87.73%(0.05～0.34 mm/d);土壤累积蒸发量大小表现为藓结皮覆盖土壤无结皮土壤。(2)自然蒸发试验中,6月16日至9月3日,无降雨时藓结皮覆盖土壤和无结皮土壤的蒸发速率均较低,藓结皮覆盖土壤的日平均蒸发量是无结皮土壤的1.12～1.42倍,自然降雨后二者的蒸发速率快速增加,降雨后土壤蒸发量是降雨前的2.20～8.55倍;在8月10—22日观测期内,藓结皮在雨后增加了土壤含水量,并对土壤蒸发起到促进作用,藓结皮覆盖土壤的累积蒸发量显著提高了19.22%～64.09%(F=21.85,P0.01)。研究表明,藓结皮覆盖增加了风沙土和黄绵土的水分蒸发强度,可能会对黄土高原水蚀风蚀交错区土壤水分保持产生不利影响。     

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。     

秸秆和植被覆盖对江苏滨海盐土土壤盐分变化的影响

研究秸秆覆盖和植被(田菁)覆盖条件下滨海盐土土壤水盐的动态变化规律,为沿海滩涂盐碱地脱盐改良提供依据。本研究以含盐量6.98 g·kg~(-1)的滨海盐土为研究对象,设置秸秆覆盖和种植田菁2种覆盖处理,以裸地为对照,研究不同覆盖处理对滨海盐土土壤含水量和土壤盐分动态变化的影响。结果表明:秸秆覆盖下的土壤含水量(27.58%)显著高于田菁覆盖(26.70%)和裸地(26.61%),后两者差异未达显著水平。处理1年后0~20、20~40 cm土层的秸秆覆盖、田菁覆盖和裸地不同处理间土壤含盐量的差异均达显著或极显著水平;秸秆覆盖处理的脱盐率为田菁覆盖处理的2倍。回归分析表明裸地和田菁覆盖下土壤盐分含量与累积降雨量的关系可用二次多项式拟合,田菁覆盖下的淋洗方程(EC_a/EC_i与D_w/D_s间的关系)可用三次多项式拟合;而秸秆覆盖条件下土壤盐分含量与累积降雨量的关系、淋洗方程均表现为指数函数关系y=ae~(bx)(P0.01)。秸秆覆盖条件下滨海滩涂0~40 cm土层脱盐80%需要386.8 mm的累积降雨量。结果表明秸秆和植被覆盖技术在江苏滨海盐土可获得较好的脱盐效果,具有较好的应用前景。     

秸秆覆盖对三峡库区坡面侵蚀的影响

[目的]分析农作物秸秆不同覆盖处理对坡面产流、产沙影响,为三峡库区坡耕地水土保持措施优化提供技术支持。[方法]利用人工模拟降雨技术,分析了5种不同雨强下不同秸秆覆盖处理的径流、泥沙过程。[结果]坡面覆盖秸秆能推迟坡面初始产流。在小雨强时,秸秆覆盖推迟初始产流显著,但随着雨强的增加,推迟初始产流的作用降低。在坡面下坡段覆盖秸秆推迟初始产流效果优于在坡面上坡段覆盖秸秆。对于产流产沙而言,在坡面上坡段覆盖秸秆与无覆盖差异不显著,但在坡面下坡段覆盖秸秆时径流模数和侵蚀模数为无覆盖的61.57%~69.1%和14.54%~18.31%,且减少地表径流和泥沙流失效果优于在坡面上坡段覆盖。秸秆覆盖后土壤流失比(SLR)介于0.022~0.611之间,且随着覆盖率的增加而降低,在坡面下坡段覆盖秸秆SLR值在上坡段的1/4。[结论]合理选择农作物秸秆在坡面覆盖的坡位及覆盖度,能有效降低坡面产流与侵蚀产沙,产生较好的水土保持效应。     

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。     

麦草覆盖与地膜覆盖对旱地可持续利用的影响

基于旱地农业可持续发展的思想,在黄土高原地区对麦草和地膜覆盖保墒的两种方法进行了对比试验。结果认为,采用地膜覆盖,虽在短期内有较好的保墒能力和明显的增产效果,但逐年有使土壤水肥降低和产量减少的趋势,在坡地会加剧水土流失而且残膜影响较大。采用麦草覆盖保墒,使土壤中的有机质含量逐年增加,提高了土壤的蓄水能力,增加了土壤肥力,有利于形成旱地农业可持续发展的良性循环     

冻融期灌水和覆盖对南疆棉田水热盐的影响

为了探索不同冬灌定额和地表覆盖模式对棉田水热盐的影响,该文设置了冬灌裸地(winter irrigation with bare land,WIB)、冬灌留秆(winter irrigation with high cotton stubble,WICS)、冬灌玉米秸秆覆盖(winter irrigation with corn straw mulching,WICM)、免冬灌裸地(no winter irrigation with bare land,NWIB)、免冬灌留秆(no winter irrigation with high cotton stubble,NWICS)和免冬灌玉米秸秆覆盖(no winter irrigation with corn straw mulching,NWICM)6个处理。经过2013-11-15-2014-04-04和2014-11-15-2015-04-04冬季大田试验,得到:灌水和地表覆盖可以平抑土壤温度的变幅,免冬灌或冬灌条件下,温度变异幅度均为裸地留秆玉米秸秆覆盖。玉米秸秆覆盖更有利于土壤水分保持,WICM土壤储水量比WIB和WICS分别多29.10%和10.36%,NWICM土壤储水量比NWIB和NWICS分别多14.97%和2.21%,经过两年冻融过程NWIB、NWICS和NWICM 0~100 cm土壤储水量平均减少了18.32、7.36和2.62 mm。(免)冬灌0~30 cm土壤含盐量均为裸地留秆玉米秸秆覆盖;0~100 cm土壤范围冬灌盐分淋洗率为玉米秸秆覆盖(34.86%)留秆(15.82%)裸地(7.26%);免冬灌0~100cm积盐率为裸地(10.11%)留秆(7.96%)玉米秸秆覆盖(3.01%)。研究结果可为南疆冬季休闲期棉田土壤水热盐调控提供科学依据。     

模拟降雨条件下覆盖方式对冬小麦降水利用的影响

人工模拟降雨条件下,在大田设置地膜覆盖(PM)、4种秸秆覆盖量(覆盖量分别为1 500,4 500,7 500,10 500 kg/hm2,即SM15、SM45、SM75和SM105),同时设置无疆盖处理作为对照(CK),研究不同覆盖方式对雨后冬小麦棵间蒸发量、土壤剖面水分和降雨土壤蓄积量的影响.结果表明:各处理雨后冬小麦逐日棵间土壤蒸发累积量和日变化有相同变化趋势;同一时间段内不同覆盖处理的土壤蒸发差异明显,各生育阶段土壤累积蒸发量和日蒸发量均表现为SM105sM75>SM45>SM15>CK>PM;受植株冠层降雨截留量增大的影响,冬小麦拔节期后各处理的土壤含水量和降雨土壤蓄积量明显低于拔节期前的.研究结果可为提高冬小麦农田自然降水的利用率,促进节水农业的发展提供基础理论依据.     

黄土高原丘陵区不同植被恢复方式下土壤水分特征——以桥子沟流域为例

为研究黄土高原丘陵沟壑区不同植被恢复方式下的土壤水分特征,以天水典型对比小流域——桥子西沟(自然恢复的荒草地)和桥子东沟(人工恢复的刺槐林地)为例,基于2流域5-8月0～ 100 cm深度土壤质量含水量和氢氧同位素浓度,定量分析不同植被恢复方式下降水和坡向对土壤水分影响.结果表明:以刺槐林地为主的流域土壤含水量低于以荒草地为主的流域(16.72％)约3.70％,对降水量的响应较弱,各土层含水量变异系数较高.土壤水分存在临界变化深度,刺槐林地为主的流域在10 cm以下含水量趋于稳定,最大蒸发深度为55 cm,荒草地为主的流域在30 cm以下含水量开始增加,最大蒸发深度为30 cm.两流域含水量均遵循阴坡＞半阴坡＞半阳坡,δo18的分布不符合这一规律.以刺槐林地为主的流域含水量随坡向变化较小,而以荒草地为主的流域受坡向影响较大,坡向对土壤水分的影响受植被因子的制约.以自然恢复荒草地为主的恢复方式可以较好的增加土壤水库蓄水量,有利于流域生态的可持续发展.     

砂石覆盖粒径对土壤蒸发的影响

为研究不同粒径砂石覆盖对土壤蒸发过程的影响,进行模拟试验.试验以砂石粒径大小为因子,设3个粒径水平:0.5,2.5,4.5 cm,以裸土为对照.结果表明:地面砂石覆盖能够有效抑制土壤蒸发,在土壤含水率较高的阶段,抑制作用更加明显;砂石覆盖对蒸发的抑制作用与砂石粒径密切相关,在相同的覆盖厚度(5 cm)和同一含水率条件下,砂石覆盖的粒径越大,对蒸发的抑制能力越低;砂石覆盖能明显改变土壤蒸发过程,覆盖条件下的土壤蒸发与裸土相比不仅降低而且更加平稳;在41d的连续蒸发过程中,覆盖条件下的累计土壤蒸发量与时间呈近似线性关系,而裸土为对数关系.     

不同覆盖措施对减少枣林休眠期土壤水分损失的影响

针对黄土丘陵半干旱区林地土壤干化缺水严重的现象,利用2012-2015年3种覆盖措施下土壤水分定位实测数据,探讨和分析全年覆盖措施对枣林休眠期土壤水分损失的影响。结果表明:休眠期是枣林地土壤水分损失的重要时期,无覆盖枣林地土壤水分损失85.64~92.34 mm,是同期降雨量的2.12倍。当地枣林地土壤水分损失的土层深度基本在0~200 cm范围。在0~200 cm范围土壤垂直剖面上,休眠期3种覆盖措施下土壤水分损失均呈现随深度增加而均匀减少的规律。休眠期0~200 cm土层秸秆覆盖、地膜覆盖和石子覆盖土壤水分总损失量分别较裸地减少38.32、50.56、40.48 mm。覆盖措施可以促进休眠期土壤水分向深层运移。     

秸秆深层覆盖对水分入渗及蒸发的影响

 为探讨秸秆还田对土壤水分入渗和蒸发造成的影响,通过在土表下20 cm处铺设3cm厚秸秆隔层的土柱试验表明:在灌溉水分入渗时,秸秆隔层阻碍了土壤重力水入渗,降低了土壤重力水由土壤上层向下层入渗的速率;在土壤水分蒸发过程中,秸秆层隔断了土壤的毛细管,使秸秆层以下土壤水很难通过土壤毛细管作用而向地表运移并蒸发。秸秆深层覆盖可以使深层土壤水分的蒸散量减少2%～3%,对深层土壤的蓄水保墒有积极的作用。