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。     

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。     

晋西黄土丘陵沟壑区人工林下草本植物生物多样性研究

以长武王东沟小流域径流小区为试验点,研究了于黄土高原高塬沟壑区坡面表层土壤水分特征,分析了降雨量、植被覆盖度对地表土壤水分的影响,旨在为该区植被恢复和水土流失治理提供科学的理论依据。研究结果表明,0—30cm土层土壤含水量呈现中等变异。15°阳坡土壤含水量小于35°半阳坡土壤含水量。土壤水分的变化趋势与降雨量的变化趋势基本一致,0—10cm土层土壤含水量与降雨量具有良好的同步性,而10—20cm土层和20—30cm土层土壤含水量的同步性较差。植被覆盖度越高,其土壤平均含水量就越高,植被覆盖度达到40%时,中坡和下坡的剖面各层土壤含水量随深度增加而减少的趋势更加明显。土壤平均含水量从坡顶到坡底逐渐增加。0—30cm土层土壤含水量随深度增加而减少。     

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。     

不同植被覆盖类型黑土水分动态变化特征

采用中子水分仪定位监测方法,研究黑土区平水年大豆地、草地和裸地3种覆盖类型土壤水分变化特征.结果表明:土壤水分空间垂直动态变化随深度增加而降低,基于变异系数(CV)将土壤水分垂直变化分为4层,即水分速变层、活跃层、次活跃层和相对稳定层.不同覆盖类型下,土壤水循环深度依次为大豆地>草地>裸地,土壤水循环强度依次为草地>大豆地>裸地;3种覆盖类型的土壤剖面含水量在作物生长季节内呈增长型变化特征,裸地0～20 cm土层各时段土壤含水量均高于草地和大豆地;30 cm土层以下土壤水分含量依次为草地>裸地>大豆地.该区土壤储水量主要受降雨调控,3种植被覆盖类型下,土壤水分的总蒸散量依次为草地>大豆地>裸地.     

黑河中游荒漠绿洲过渡带斑块植被区土壤水分与有机质空间变异特征

以黑河中游荒漠绿洲过渡带斑块植被区土壤为研究对象,对土壤含水量与土壤有机质含量空间变异特征及两者相关性进行研究,并对土壤含水量和土壤有机质含量的空间变异函数模型进行拟合。结果表明:(1)20~40 cm土层的土壤含水量空间变异性最为强烈,C_V=1.780;而40~60 cm土层的土壤有机质含量空间变异性最为强烈,C_V=0.561。(2)0~120 cm土层的土壤含水量空间变异函数理论模型均为指数模型;0~60 cm土层的土壤有机质含量空间变异函数理论模型为纯块金模型;而60~120 cm土层的土壤有机质含量空间变异函数理论模型为指数模型和球状模型。(3)土壤含水量和土壤有机质含量均随土层深度的增加而相应的增加,且二者之间呈显著对数相关关系,R~2=0.9597。     

毛乌素沙地南缘人工植被恢复对表土机械组成和养分的影响

为深入了解人工固沙植被恢复对表层土壤理化性质的影响,对毛乌素沙地南缘不同类型固沙植被(杨柴Hedysarum mongdicum、紫穗槐Amorpha fruticosa、沙地柏Sabina vulgaris)恢复区和裸沙(对照)0~2 cm和2~5 cm层土壤机械组成和养分含量进行了测定,并运用灰色关联法分析了植被恢复对土壤养分的改良效果。结果表明:除杨柴样地0~2 cm层和紫穗槐样地0~2 cm、2~5 cm层土壤中中沙含量显著低于裸沙外(P0.05),不同类型固沙植被恢复区表层土壤机械组成与裸沙无显著差异。不同类型固沙植被恢复区0~2 cm层土壤有机碳、全氮、碱解氮、速效磷含量以及2~5 cm层土壤速效磷、速效钾含量均显著高于裸沙(P0.05),而0~2 cm和2~5 cm层土壤全磷含量与裸沙无显著差异。灰色关联分析结果表明,0~2 cm土层灰色关联度由大到小依次为沙地柏(0.8119)、杨柴(0.8110)、紫穗槐(0.8086)和裸沙(0.8031);2~5 cm土层灰色关联度依次为杨柴(0.8347)、沙地柏(0.8301)、紫穗槐(0.8276)和裸沙(0.8258)。沙地柏的种植对0~2 cm土层的改良效果最佳,杨柴和沙地柏的种植对2~5 cm土层的改良效果最佳,紫穗槐的种植对0~2 cm和2~5 cm土层的改良效果最差。     

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**。     

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。     

红壤区不同水土保持措施对土壤抗蚀性的影响

[目的] 研究南方红壤区不同水土保持措施下土壤抗蚀性的变化特征，为该地区的土壤抗蚀性研究和水土流失治理提供理论依据。 [方法] 以江西水土保持生态科技园内柑橘园试验区的裸地对照、柑橘净耕、柑橘+全园植草、柑橘+水平梯田处理为研究对象，通过野外采样和室内试验相结合的方法，研究不同处理、不同深度下土壤抗蚀性。 [结果] 0-20 cm土层，柑橘+全园植草的土壤抗蚀性最强，柑橘+水平梯田和柑橘净耕次之且二者无显著差异，裸地对照最差；20-40 cm土层，柑橘+全园植草和柑橘+水平梯田的土壤抗蚀性最强且二者无显著差异，柑橘净耕次之，裸地对照最差；相同处理下0-20 cm土层的土壤抗蚀性显著大于20-40 cm土层。 [结论] 水土保持措施能显著提高土壤抗蚀性，柑橘+全园植草的处理下土壤抗蚀性最强。建议在该区域采用林草复合的措施提高植被覆盖度，以加强土壤抗蚀性。     

旅游干扰对祁连山风景区土壤性质的影响

本研究以祁连山大野口风景区为研究对象,初步探讨了旅游干扰对该区域土壤性质的影响。研究结果表明:祁连山风景区游客主要集中在5—8月,游客大多选择自驾游方式,以野炊、烧烤式旅游为主。旅游活动对核心区表层土壤的pH、体积质量、含水量及有机质影响较大。随着旅游活动干扰程度的降低,0~10 cm土层土壤pH逐渐上升,10~20 cm土层pH变化不大。土壤体积质量表现出:核心区缓冲区背景区,而土壤含水量则为:背景区缓冲区核心区。核心区和缓冲区土壤表层有机质含量受游客活动影响较大,显著低于背景区,分别占背景区的63.6%和60.1%。表层土壤全氮、全磷、全钾含量均表现出:背景区缓冲区核心区,而10~20 cm土层全量含量差异不大。不同区域土壤速效养分0~10 cm土层含量高于10~20 cm土层含量。核心区表层土壤水解氮、速效磷含量偏高,而深层土壤速效磷含量较高。各个有效微量元素在0~10 cm土层含量普遍高于10~20 cm土层,且在核心区含量均较高。     

压砂地土壤盐分空间变异规律

[目的]研究不同种植年限压砂地及裸地不同土层土壤盐分的空间变异特征,为西北干旱地区土壤盐渍化改良和利用提供理论依据。[方法]以甘肃省景泰县压砂地及裸地不同土层土壤盐分数据为基础,运用经典统计学和地统计学相结合的方法,分析土壤盐分统计特征值,半方差模拟模型及其拟合参数和等值线分布图。[结果]压砂地土壤盐分均值明显低于裸地,且裸地老砂地新砂地中砂地,裸地与压砂地各层土壤盐分的均值差异较大,且土层Ⅳ(30—50cm)土层Ⅲ(20—30cm)土层Ⅱ(10—20cm)土层Ⅰ(0—10cm);裸地Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ层,中砂地各层土壤盐分属于弱变异性,其他各地型各土层土壤盐分都属于中等变异性。裸地Ⅰ,Ⅲ层,新砂地第Ⅲ层,中砂地第Ⅰ层,老砂地Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ层土壤盐分半方差函数最佳理论模型为指数模型,裸地第Ⅱ层为线性模型,其他各地型各土层均为球状模型。裸地第Ⅱ层土壤盐分具有弱空间相关性,其余各土层土壤盐分均具有强相关性。试验区土壤盐分北部高于南部,且各土层土壤盐分在一定范围内存在空间上的变异性和相关性。[结论]土壤表层压砂能有效减小土壤盐分表聚,抑制土壤次生盐渍化,不同种植年限压砂地不同土层土壤盐分在一定范围内存在空间上的变异性和相关性。     

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)。     

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。     

膜下微润带埋深对温室番茄土壤水盐运移的影响

为探讨微润灌溉对温室轻度盐碱地番茄土壤水盐的影响,通过设置3种不同埋深(10 cm、15 cm、20 cm),探究了不同微润带埋设深度下,膜内(番茄种植行)、膜间(番茄行间)土壤含水量和含盐量的变化特征。结果表明,膜内、膜间土壤水盐的变化规律在不同埋深下保持一致,膜内土壤水分随时间推移先增大后减小,盐分随时间推移逐渐减小;膜间土壤水分、盐分均随时间推移逐渐增大。膜间土壤含水量始终小于膜内,随着土层深度增加,膜内、膜间土壤含水量差距减小;表层土壤膜内、膜间土壤含水量差距最大,50~60 cm土层膜间与膜内土壤含水量基本趋于一致。微润带埋深大时,土壤含水量较高,开花结果期,20 cm、15 cm、10 cm埋深的土壤含水量分别为23.31%、24.46%及22.42%;且微润带埋深为10 cm时,膜内、膜间土壤含水量差值小于埋深为15 cm和20 cm。膜内土壤含盐量始终小于膜间,微润带埋深越小,膜内、膜间土壤含盐量差异也越小;全生育期内,膜内0~40 cm土层处于脱盐状态,脱盐率随深度增加逐渐降低,离微润带越近,脱盐效果越明显;40~60 cm土层土壤含水量少,盐分含量也较小,为轻微积盐状态。10~20 cm土层水分含量最大、盐分含量最小、脱盐率最高。膜间0~60 cm土层始终处于积盐状态,积盐率随深度增加逐渐降低,0~20 cm土层积盐率最高。开花结果期,20 cm、15 cm和10 cm埋深下,膜内10~20 cm土层平均最大脱盐率分别为24.66%、32.28%和14.71%,15 cm埋深下脱盐率最高;苗期和结果末期15 cm埋深处理脱盐率也达最高,平均最大脱盐率分别为27.42%、24.67%。研究结果充分说明微润带埋深对不同土层深度的洗盐效果具有显著影响。综合来看,微润带埋深15 cm时土层平均脱盐率和土壤平均含水率均最高,分别达到26.05%和25.1%,为番茄生长创造了一个良好的水盐环境,最有利于番茄生长发育,为最佳埋深。     

霍林河下游洪泛区湿地土壤中铵态氮水平运移模拟研究

选择二百方子洪泛区湿地作为典型研究区,以NH4Cl为示踪剂,模拟研究了铵态氮在洪泛区湿地不同土层中的水平运移过程。结果表明,沼泽湿地土壤中铵态氮的运移通量随运移距离的增加呈一阶衰减指数变化;0-10cm土层中铵态氮的运移通量最小,20~60cm土层次之,10~20cm土层具有最高的铵态氮通量。各层土壤运移通量在0~6cm内最大,而后迅速下降,到18cm时3层土壤中铵态氮的运移通量相近并趋近于零。各层土壤中铵态氮的运移通量与土壤水扩散率及土壤含水量都呈一阶指数增长变化;在土壤水扩散率或土壤含水量达到一定数值前,铵态氮运移通量增长缓慢,之后则开始骤然增加。     

水蚀风蚀交错区不同类型植被对土壤碳氮影响的研究

植被类型对土壤养分及其物质循环具有重要作用。通过典型采样与室内分析相结合,系统研究了水蚀风蚀交错区不同典型植被对200 cm土层内土壤全氮、有机质和C/N比值的影响,结果表明:(1)0-40 cm内土壤全氮和有机质含量随深度增加而逐渐下降,40 cm以下基本不随深度变化而变化。不同植被类型的土壤C/N比值基本不随深度变化而变化,其中裸地农田的200 cm剖面土壤C/N均值最高,剖面平均为9.5,其他植被类型基本相似为6.7~7.7。0-20 cm油松土壤C/N比值最高,为10.3,榆树最低,为5.99;(2)0-20 cm土层内沙蒿全氮含量最高,约为油松、榆树、黑豆农田的1.5倍。20-40 cm土层内,沙打旺最高,黑豆农田与农田裸地基本相似。总体而言,沙打旺和沙蒿200 cm剖面全氮含量均高于其他植被类型,油松和榆树土壤全氮含量最低;(3)0-20 cm内有机质含量沙蒿最高,榆树最低,20-40 cm层次内,沙蒿的有机质含量显著降低,最高者为农田裸地,沙打旺和黑豆农田次高,油松略高于沙蒿,榆树仍为最低。从整个0-200 cm土壤剖面看,裸地农田有机质含量最高,沙打旺次之。榆树在各层次有机质含量均低于其他植被...     

半干旱地区环境因素与表层土壤积盐关系的研究

通过田间试验对半干旱地区甘肃省秦安县果园环境因素(蒸发量、降雨量、近地面空气温度和湿度、土温、土壤水分)与表层土壤的积盐关系进行了研究。结果表明:在综合环境因素的影响下,不同土层的全盐含量随着潜在累积蒸发量的增加而增大,表现为正相关。土壤温度升高,不同土层土壤均有积盐的趋势。土壤0~2 cm、2~5 cm、5~10 cm土层随着水分含量的增加有积盐的趋势,而15~20 cm和20~25 cm土层随着水分含量的增加有脱盐的趋势。土壤积盐受多种因素综合作用的影响。在果树生育期4~8月,15~20 cm土层土壤盐分含量和土壤水分、气温具有较好的耦合效应,其模型为Y(土壤盐分)=0.002 7-0.000 2X1(气温)+0.015 4X2(含水量),(p=0.004 7)。因此,根据模型,在生育期4~8月,低气温和高土壤含水量正是该层土壤积盐期。根据气象因子对积盐的影响,科学地提出了15~20 cm土层为盐分的"活动面"的概念。     

土层置换对土壤物理性质及养分有效性的影响

以辽宁半干旱区旱田为研究对象,将0~20 cm土壤与20~40 cm土壤进行位置转换,探讨土层置换对土壤物理性质及土壤养分含量的影响。研究结果表明:土层置换后,10~30 cm土壤容重较常规耕作分别降低3.62%和5.11%;0~10cm与20~30 cm土壤含水量比常规耕作处理增大2.06%和6.82%;10~30 cm土壤导水率较常规耕作处理增加62.6%和219.2%;10~30 cm土壤碱解氮、速效钾、速效磷含量均高于常规耕作处理;玉米穗数、玉米出籽率、籽粒含水量以及玉米产量比常规耕作处理增加9.76%、4.67%、4.89%和8.56%。综上,应用土层置换技术,能够显著改善旱田土壤物理性状,提高养分有效性,为作物生长提供良好的土壤环境。     

黄丘区典型灌木和荒草地土壤含水量变化对降雨的响应

为了研究不同土地利用方式下土壤水分的变化特征及其对降雨的响应,以黄丘区辛店沟流域坡面径流小区灌木和荒草地为研究对象,利用多探头土壤水分监测仪对研究对象0—50 cm土层土壤水分进行了连续定位观测,对不同下垫面下土壤水分的变化特征进行了系统的分析和研究。结果表明:(1)不同土地利用方式土壤水分表现出明显的季节变化特征,观测期内荒草地的平均土壤含水量为0.099,大于灌木地0.091,荒草地的土壤含水量总体要高于灌木地。(2)不同土地利用方式土壤含水量垂直变化趋势相似,总体上随着土层深度的增加而减少,具有明显的垂直变异性,灌木地对深层土壤含水量的消耗比荒草地多。(3)土壤含水量在垂直方向上对降雨的响应程度随着土层深度的增加而减小,灌木地和荒草地垂直方向上0—30 cm土层与30—50 cm土层对降雨响应表现为相反的规律。研究认为相比荒草地,灌木地土壤水分消耗更严重,且深层土壤水分受降雨补给有限,易引发土壤干层。