干旱半干旱煤矿区土壤水分研究进展

本文重点评述了干旱半干旱煤矿区土壤水分与生态环境效应研究进展,系统总结了土壤水分运移机理与动态模拟方法。采煤塌陷会破坏土壤含水层构造并导致地下水位下降,间接改变了土壤含水率空间分布特征;露天采矿与复垦过程中机械压实导致土壤孔隙数量减少、连通性减弱,土壤水分入渗受阻;土壤重构与植被重建技术能够有效改善土壤结构,缓解土壤水分流失。在未来研究中,应进一步丰富势能理论体系、完善数值模拟技术并引入动态指标;结合干旱半干旱煤矿区环境的特殊性加强土壤水分运移规律及其机理研究;基于土壤-植被-水分间耦合关系优化调控措施,促进干旱半干旱煤矿区复垦与生态修复。     

秸秆还田对西藏中部退化农田土壤水分的影响

对西藏中部退化农田进行秸秆还田后的土壤水分效应以及土壤水分与土壤有机质、土壤速效养分的关系进行了探讨,初步结果表明,在西藏高原干旱、半干旱条件下,秸秆直接还田,特别是高茬和秸秆覆盖由于使土壤表层环境得以较好保护,对遏制土壤风蚀、减少土壤水分蒸发具有重要作用。同时,由于土壤水分对土壤环境、土壤过程的深刻影响,土壤有机质、碱解氮、速效钾含量均随之提高,土壤速效磷含量则与土壤含水量呈微弱负相关。     

半干旱沙地3种土壤水分测定方法对比研究

土壤水分是影响干旱、半干旱地区植物生长和发育的重要因素。分别采用烘干法、TDR法(时域反射计)和EC-5法这3种方法对毛乌素沙地土壤水分进行了观测。结果表明,3种方法测得的各层土壤含水率之间均无显著差异;3种方法测得结果彼此间相关性显著;EC-5在观测低含水率土壤水分中具有与烘干法和TDR法相当的效果。EC-5土壤水分传感器在组建自动化、网络化土壤监测系统中具有优势。     

时间序列自回归模型在土壤水分预测中的应用研究

在黄土丘陵半干旱区,多年生柠条林地土壤旱化严重,为了实现土壤水资源可持续利用,需要依据土壤水分状况,调控柠条生长与土壤水关系,而监测和预报土壤水分是防旱抗旱、调控柠条生长与土壤水关系的基础。为此选取黄土丘陵半干旱地区柠条林地2011年4月至2013年2月的土壤含水量时间序列作为研究对象,将各土层土壤含水量变异系数分为3个变化范围,并从3个范围内各选取一个代表土层,建立自回归模型,运用AIC准则及最大似然估计法求解模型中的参数,卡方检验的结果认为建立的模型较好。经过实例验证,实测值与预测值的相关误差均小于10%,说明时间序列自回归模型能够很好地预测黄土丘陵半干旱地区柠条林地的土壤含水量。     

利用药物提高黄土高原造林成活率研究(续)

<正> (二)降水量、蒸发量、土壤含水量对造林成活率的影响 在干旱、半干旱地区造林,往往由于气候干燥,土壤水分亏缺,导致苗木死亡。在苗木成活期间,降水量的多少、蒸发量大小、土壤含水量的盈亏是影响造林成败的主要因素。经过试验,就降水量、蒸发量、药物与土壤含水量的关系及其对造林成活率的影响作如下分析。 1.降水量、蒸发量对造林成活率的影响     

不同海岛棉品种土壤水分动态变化研究

通过对5个海岛棉品种土壤水分动态变化分析研究,结果表明,不同海岛棉品种各生育期土壤含水量、土壤蓄水量以及水分利用效率存在差异。含水量最高的土层是80~100 cm,最低的是0~20 cm。这种规律性变化与棉花根系的发育特点、吸收特点有关。新海21是节水型品种,能够较充分的利用有限的灌溉水,在干旱半干旱地区具有强大的优势。     

土壤保墒性能与土壤水分有效性综述

土壤保墒性能与土壤水分有效性多年来一直是土壤物理学领域中最为活跃的研究课题之一,也是半干旱地区农业研究中迫切需要解决的问题.土壤水分是植物需水的主要来源,其保蓄和储存在一定程度上决定于土壤的保墒性能.而植物从土壤中吸水的容易程度决定于土壤水分有效性.随着SPAC理论的发展,土壤与植物水分关系的概念已发生了根本变化;本文拟将土壤保墒性能与土壤水分有效性研究进展做一综述.     

半干旱黄土丘陵区雨季土壤水分动态分析

降水是半干旱黄土丘陵区土壤水分的主要来源,雨季又是该区域降水发生的主要时期,因此对该区域雨季土壤水分进行研究具有一定意义。通过对半干旱黄土丘陵区雨季土壤含水量实施定位监测,对比分析雨季降雨量与近5年不同植被类型土壤含水量的关系,得到如下结论:(1)不同植被类型在雨季的土壤含水量主要受雨季以及雨季前一个月降雨量的影响;(2)雨季各个植被类型30~70 cm的土壤水分含量均较低;(3)干旱年雨季土壤含水量的变异性较普通年份和湿润年份高;表层土壤含水量变异系数最小,土层越深变异系数越高。对不同植被类型下雨季降雨与土壤水分相关关系的研究,旨在为今后该区域退耕地营林造林中的植被选取、低效林改造以及植被恢复重建提供理论依据。     

臭椿苗木蒸腾速率及其对环境因子的响应

2006年5—10月在山西方山北京林业大学试验基地,采用LI-1600稳态气孔仪,对不同土壤水分条件下盆栽臭椿的生理指标进行了观测,比较分析了不同水势梯度下、不同时间段臭椿蒸腾耗水速率的变化规律。结果表明：蒸腾速率与生理辐射光量子强度成幂函数关系;蒸腾速率、气孔阻力和土壤体积含水量之间存在着密切的关系;蒸腾速率一般随光强的增强和土壤水分的提高而增大,臭椿蒸腾速率与土壤水分含量的决定系数平均可达0．8917。通过研究不同土壤水分条件下臭椿蒸腾速率的差异,得出臭椿水分利用效率的合理供水范围为15％～20％,为干旱半干旱地区提高林木的水分利用效率提供了理论依据。     

低山丘陵区红壤水分的动态变化及影响因素

红壤分布区域是中国重要的粮食产地,但是降水时空分布的不均匀导致了季节性干旱的发生。因此,了解红壤中水分时空分布规律具有十分重要的意义。该文研究了低山丘陵区红壤旱地不同肥料配比长期试验小区土壤含水率的季节性变化状况及其与气象因素的关系,分析了典型红壤地区的土壤水分变化规律。结果表明：研究区1 a内的土壤含水率变化分为4个阶段：土壤水分充盈期、土壤水分亏缺期、土壤水分补充恢复期和土壤水分平稳期。空白小区土壤含水率变化较大;在施用肥料的试验小区中,蒸发对氮肥小区、氮磷小区和氮磷钾小区的影响逐渐降低;而降雨对氮肥小区、氮磷小区和氮磷钾小区的影响力逐渐增加。通过掌握典型红壤地区的土壤水分变化规律,对该地区水资源的调配管理、灌溉安排及干旱评估均可起到重要的指导作用。     

不同园林植物土壤呼吸及影响因子特征

以郑州市4种园林植物（合欢、龙爪槐、紫叶李和海棠）为试材,采用动态密闭气室红外CO₂分析仪（IRGA）法测定了不同园林植物土壤根区土壤呼吸特征,并通过测定园林植物根区土壤养分含量和酶活性等土壤环境因子（土壤温度和湿度等）,研究不同园林植物根区土壤呼吸影响因子,为城市园林植被建设及景观配置提供科学依据。结果表明:（1）不同园林植物大气温度的日变化趋势均为单峰曲线;大气湿度日变化均呈“V”字形变化趋势;0—10 cm土壤温度与大气温度变化趋势相一致,在14:00左右达到峰值;土壤湿度均呈“V”字形变化趋势,在14:00达到最低,此后有所回升;（2）在日变化尺度上,4种园林植物土壤呼吸均表现为单峰型,且峰值出现的时间基本一致,在14:00左右达到最大,最低值出现在早上6:00,相同时间土壤呼吸速率基本表现为合欢 > 龙爪槐 > 紫叶李 > 海棠;（3）4种园林植物土壤呼吸与土壤温度和土壤湿度之间关系以指数方程拟合最好;（4）4种园林植物土壤养分含量和土壤酶活性的变化趋势相一致,表现为合欢 > 龙爪槐 > 紫叶李 > 海棠,而4种园林植物根区土壤全磷含量差异不显著（p > 0.05）;（5）偏相关性分析可知,不同园林植物土壤呼吸均与土壤养分和土壤酶活性呈现出一定的相关性,其中合欢和龙爪槐的相关系数高于紫叶李和海棠。     

黄土区夏闲期土壤呼吸变化特征及其影响因素

本文以1984年设立在黄土旱塬区长期田间定位试验为平台,于2009年采用动态密闭气室法(Li-8100,USA),监测了不同施肥措施下旱地冬麦种植系统中休闲期(7月至9月)土壤呼吸、10cm土层的温度和含水量变化,研究了休闲期土壤呼吸变化特征及其与环境因子的关系。结果表明:黄土旱塬农田休闲期土壤呼吸速率变化剧烈,最大值为5.05μmol m-2s-1,最小值为0.06μmol m-2s-1,平均值为2.00μmol m-2s-1,变异系数为116.5%;整个休闲期不同施肥处理的土壤呼吸速率大小为:化肥有机肥配施处理(NMP)有机肥处理(M)化肥氮磷处理(NP)化肥氮处理(N)和不施肥处理(CK);2009年7月7日至9月11日间NPM、M、NP、N和CK处理土壤CO2-C排放量分别为2.0、1.6、1.2、0.8和0.8 Mg hm-2;土壤呼吸与土壤水分为极显著抛物线关系(p0.01),可解释55%以上的土壤呼吸变异性;土壤呼吸与土壤温度呈显著线性相关(p0.01),但仅能解释呼吸作用变异性的19%~39%;土壤呼吸对耕作的响应强度与微生物量碳极显著线性正相关(p0.01),与土壤有机碳显著线性正相关(p0.05),与全氮、可溶性碳无明显关系(p0.05);降雨对土壤呼吸的促进或抑制主要取决于降雨前的土壤水分状况。长期水分亏缺降雨,降雨可明显促进土壤呼吸,而土壤水分充足时,降雨抑制土壤呼吸,其影响大小与土壤有机碳、全氮、土壤可溶性碳和微生物量碳密切相关。休闲期土壤呼吸受土壤水分、土壤干湿变化、土壤温度、翻耕及土壤有机碳水平等因素的影响。     

土壤温度和水分对克氏针茅草原生态系统碳通量的影响初探

草地和大气间碳通量的观测有助于理解草原生态系统的碳循环及其控制机理。利用涡度相关技术观测了克氏针茅草原生态系统与大气之间的净生态系统碳交换（NEE）、生态系统初级生产力（GEP）、生态系统呼吸（Rec）o的变化,探讨了2008年生长季内土壤温度和水分对克氏针茅草原生态系统NEE、GEP和Reco的影响。结果表明,2008年生长季内,克氏针茅草原日尺度上NEE和GEP都出现了3个峰,二者之间有极显著的相关性,Reco则呈现倒＂U＂型变化规律。克氏针茅草原土壤温度与NEE、GEP呈二次曲线的关系,而与Reco呈指数关系,土壤水分的增加会提高克氏针茅草原生态系统的固碳能力、初级生产力及呼吸作用。土壤温度和水分是影响克氏针茅草原生态系统碳收支的重要因子。     

免耕施肥条件下冬小麦季土壤呼吸速率及影响因素

基于连续8年的田间试验,研究分析了不同耕作施肥措施下冬小麦农田土壤呼吸的季节变化及影响因素。结果表明:不同耕作施肥处理可以显著影响土壤呼吸速率,与传统耕作相比,免耕覆盖处理显著降低了旱地农田土壤呼吸速率;而相同耕作处理下,增施有机肥会显著提高土壤呼吸速率,说明翻耕和增施有机肥均会促进土壤呼吸。冬小麦季土壤温度和水分是土壤呼吸的主要影响因素,其中土壤温度可以解释土壤呼吸变化的83.2%~93.7%,土壤水分可以解释44.0%~76.5%,土壤温度对土壤呼吸的影响大于土壤水分;土壤温度对土壤呼吸的影响程度因不同耕作施肥处理而异,翻耕和增施有机肥均会提高土壤呼吸的温度敏感性(Q_(10)),免耕覆盖条件下减小了土壤呼吸受温度的影响程度。     

不同覆盖条件下旱作农田土壤呼吸及其影响因素

利用田间试验研究了不同覆盖条件下旱作农田冬小麦土壤呼吸及其水热状况。设4个处理,即无覆盖处理（CK）、 小麦全年 4500 kg/hm2秸秆覆盖（M4500）、 9000 kg/hm2秸秆覆盖（M9000）和地膜覆盖（PM）。结果表明, 土壤呼吸在作物生育期呈单峰曲线变化,PM 处理峰值出现在拔节期,其余处理推迟至抽穗期; CK、 M4500、 M9000、 PM处理呼吸速率均值分别为CO2 1.54、 1.44、 1.45、 1.75 mol /(m2s),其中PM与CK处理差异显著（P0.05）; 生育期内土壤呼吸温度敏感性（Q10值）在1.86~2.39之间; 土壤温度低于5℃时,Q10值较高,而当土温高于5℃时,土壤呼吸的温度控制作用较弱; 土壤水分对土壤呼吸的限制作用不大。多元线性回归分析表明,05cm土层温度和水分形成的双因子模型可以更好地解释土壤呼吸速率变异,各处理的决定系数分别为CK 0.827、 M4500 0.816、 M9000 0.896、 PM 0.729（P0.01）。     

半干旱区不同土地利用方式下土壤呼吸特征

采用动态密闭气室红外CO₂分析法测定了盐碱地、撂荒地和苜蓿地三种土地利用方式下的土壤呼吸速率,并结合水热因子,对不同土地利用方式下土壤呼吸速率的差异性以及其和温度、含水量之间的关系进行了分析。结果表明:三种土地利用类型土壤呼吸速率日变化均呈现单峰型曲线,与气温变化趋势一致,一天中气温最高时的土壤呼吸速率均显著高于其他时间;不同土地利用方式土壤呼吸与水热因子均呈正相关,采用线性关系式来分析土壤呼吸速率与土壤水分含量的关系。不同土地利用方式下土壤呼吸速率与近地面气温、不同深度土壤温度的关系可以用指数方程得到较好的拟合（p < 0.05）,撂荒地土壤呼吸的温度敏感性系数Q₁₀值变化较大,从而对土壤温度的响应更为敏感,且不同深度土壤的Q₁₀值存在较大差异,盐碱地和苜蓿地不同土层的Q₁₀值均在2.0左右变化,与全球Q₁₀的平均水平接近。盐碱地、撂荒地和苜蓿地土壤呼吸与土壤温度和湿度的双变量模型关系显著,比相应的单变量模型更好地解释了土壤呼吸变异。     

土壤呼吸影响因素概述及展望

土壤呼吸是全球碳循环中重要的流通途径之一,是陆地生态系统最大的二氧化碳释放源,也是碳循环的研究领域中一个普遍关注的热点问题。土壤呼吸是土壤中生物与周围环境之间一个相互作用的过程,可以被看作为一个生态系统,明白影响该土壤生态系统里面生物和环境要素、相互作用过程以及其对该系统所排放出二氧化碳的影响有着非常重要的意义。通过分析影响土壤呼吸的主要因素,土壤温度、土壤湿度、土壤有机质和氮含量、生物因子以及人类活动与土壤呼吸的相互作用方式,概括了影响土壤呼吸因素之间的关系,并对土壤呼吸研究今后的发展趋势进行了展望。     

淮北地区5种不同植物群落土壤呼吸研究

选取河南西平杨树人工林生态系统中5种不同植物群落土地为研究对象,利用Licor-8100土壤呼吸测定系统对其土壤呼吸进行了连续观测,分析、比较5种不同植物群落土壤呼吸的差异及其影响因素。研究结果表明:（1）5种植物群落下土壤呼吸有所差异,但其日变化及年内变化趋势大致相同,均与土壤温度变化趋势一致,呈单峰曲线,其土壤呼吸大小顺序为:8 m行宽林间小藜—牛筋草地 > 2 m行宽林间苍耳地 > 8 m行宽林间水蓼—灰灰菜地 > 8 m行宽林间苍耳地 > 2 m行宽林间裸地;（2）采用土壤温度和湿度单因素模型（R_s=ae^bT_s或R_s=aW+b）进行分析:土壤温度和土壤含水量分别解释了不同植物群落土壤呼吸季节变化的41%~79%和2.3%~21%;而采用双因素模型分析（R_s=ae^bT_sW^c）,土壤温湿度共同解释了土壤呼吸速率季节变化的49.1%~86.7%,表明不同植物群落的土壤呼吸均受土壤温度和土壤含水量的共同影响;（3）运用Q₁₀=e^10b模型分析,Q₁₀值大小顺序为:8 m行宽林间小藜—牛筋草地（2.47） > 2 m行宽林间苍耳地（2.3） > 2 m行宽林间裸地（2.7） > 8 m行宽林间水蓼—灰灰菜地（2.59） > 8 m行宽林间苍耳地（2.22）,且5种不同植物群落下土壤呼吸Q₁₀值均表现为春季 > 冬季 > 秋季 > 夏季,即土壤呼吸温度敏感性随着温度的升高呈现出降低的趋势。     

耕作措施对华北农田CO_2排放影响及水热关系分析

为探讨不同耕作措施对农田土壤呼吸排放的影响及其与土壤温度、水分之间的关系,该研究利用长期定位试验研究翻耕、旋耕、免耕3种耕作措施下冬小麦、夏玉米生育期农田CO2的排放通量及其季节变化规律,并通过农田土壤温度、水分对CO2的排放通量进行回归统计分析.结果表明:不同耕作措施下农田CO2排放通量具有明显的季节排放规律,冬小麦、夏玉米生育期农田CO2排放通量:翻耕>旋耕>免耕,且处理间差异都达到显著或极显著水平.不同耕作措施对农田土壤温度及土壤含水率具有显著的影响,免耕条件下农田各层土壤温度最低,冬小麦季免耕农田土壤水分含量高于其他两处理.各处理条件下农田CO2排放通量与土壤温度具有显著的相关性,其中翻耕处理的CO2排放通量与10 cm土温相关性最高,旋耕和免耕则均与20 cm土温相关性最高.当土壤温度高于10℃时CO2排放通量与5 cm土壤含水率具有显著的相关性,此时土壤水分成为CO2排放的主要影响因素.     

长期定位施肥下黑土呼吸的变化特征及其影响因素

阐明长期不同施肥下的土壤呼吸特征及其影响机制对黑土区固碳减排研究至关重要。该研究基于1990年开始的国家土壤肥力与肥料效益监测网站-吉林省公主岭市黑土监测基地,选取不施肥(CK)、单施氮磷钾肥(NPK)、无机肥配施低量有机肥(NPKM1)、1.5倍的无机肥配施低量有机肥(1.5(NPKM1))、无机肥配施高量有机肥(NPKM2)和无机肥配施秸秆(NPKS)6个处理,明确了长期不同施肥下土壤总呼吸和异养呼吸的季节变化特征,并分析了土壤温度、水分、微生物量碳氮、铵态氮、硝态氮与土壤呼吸和异养呼吸的关系。结果表明:长期有机无机肥配施可以显著提高土壤有机碳、全氮、土壤速效磷、有效钾的含量和土壤活性有机碳库组分含量(P0.05);与不施肥相比,长期有机无机肥配施和无机配施秸秆处理分别显著增加土壤呼吸及异养呼吸碳累积排放量56.32%~86.54%和70.01%~100.93%;根系呼吸对土壤呼吸的整体贡献为23.68%~34.30%;相关分析表明,土壤呼吸速率和异养呼吸速率与土壤温度极显著正相关(P0.01),与土壤含水率呈显著负相关(P0.01),土壤温度可以分别解释土壤呼吸和异养呼吸变化的42.79%和39.61%;土壤微生物量碳氮、土壤硝态氮均与土壤呼吸速率和异养呼吸速率极显著相关(P0.01),土壤微生物量碳氮、土壤硝态氮可以分别解释土壤呼吸和异养呼吸变化的78.42%和77.18%,58.33%和56.79%,59.29%和59.14%;土壤铵态氮虽然显著影响土壤呼吸速率(P0.05),可以解释土壤呼吸变化的5.56%,但其对异养呼吸速率的影响不显著。综合来看,微生物量碳对土壤呼吸及异养呼吸的影响最大,而土壤含水率(15%)越高则土壤呼吸越弱;无机配施秸秆处理可以提高土壤碳库组分含量,且作物生育期内土壤呼吸及异养呼吸碳累积释放量均低于等氮量下施用有机肥(NPKM1)的处理,为最佳的农田管理措施。