黄土高原沟壑区剌槐林水分动态与生产力的研究

本文通过研究表明,中龄刺槐蒸腾强度日变化随环境条件变化呈单峰和双峰曲线两种类型。蒸腾耗水量占同期降水量的44.1%～53.3%。刺槐林地300cm土壤剖面水分分布可划分为土壤水分活跃层,土壤水分利用层和土壤水分补充调节层三个层次。土壤水分季节动态特征是湿润年干、湿季明显;而欠水年土壤水分干、湿季不明显。同时作者认为,阳坡、半阳坡中龄刺槐林生产力与水分生产率均不同,在林业生产中应区别对待。     

黄土区人工林地水分供耗特点与林分生产力研究

通过定位观测,分析了黄土区人工刺槐和油松林地供水与耗水关系、土壤水分动态及林木生长情况。结果表明人工刺槐和油松林4,5,6三个月林地土壤水分消耗大于供给,水分供耗矛盾突出,土壤贮水减少;雨季水分供给充足,土壤贮水增加;在干旱季节和年份,相同条件下,密度大的林分林地水分供耗矛盾突出,林地水分亏损严重;不同坡向,水分亏损量大小顺序为阳坡>半阳坡>阴坡;0～300 cm土层土壤水分调查显示,阳坡、半阳坡密度较大的中林林分林地土壤含水量较低,出现干化现象;从水分生产力来看,由于林地水分供应不足,林木生长不同程度受到限制,林分生产力逐年降低。     

黄土区人工林地水分供耗特点与林分生产力研究

通过定位观测,分析了黄土区人工刺槐和油松林地供水与耗水关系,土壤水分动态及林木生情况,结果表明,人工刺槐和油松林4,5,6三个月林地土壤水分消耗大于供给,水分供耗矛盾突出,土壤贮水减少,雨季水分供给充足,土壤贮水增加,在干旱季节和年份,相同条件下,密度大的林分林地水分供耗矛盾突出,林地水分亏损严重,不同坡向,水分亏损量大小顺序为：阳坡＞半阳坡＞阳坡;0－300cm土层土壤分调查显示,阳坡,半阳坡密度较大的中林林分林地土壤含水量较低,出现干化现象,从水分生产力来看,由于林地水分供应不足,林木生长不同程度受到限制,林分生产力逐年降低。     

刺槐耗水研究进展

刺槐是干旱半干旱地区的多用途造林树种，水分生理研究是抗旱造林和林分管理的基础，从苗木、单木和林分三个层面论述了刺槐耗水特性及其研究进展。苗木耗水是林木水分生理研究的基础，刺槐苗木耗水量和耗水速率的日变化均呈单峰型，峰值出现在中午12：00左右。苗木耗水速率除与自身遗传特性有关外，还与土壤水分条件密切相关，随着土壤水分亏缺的加重，耗水速率呈下降趋势。单木耗水除表现与苗木相似的日动态外，其耗水量和蒸腾强度还表现季节动态，生长季节初期和末期耗水量和蒸腾强度较低，生长盛期较强，此外蒸腾耗水还与光照、气温和风速等环境因子呈显著相关关系。林分蒸腾耗水占林分总耗水量的57．7％～60．2％，季节变化与单木相同，一般阴坡耗水大于阳坡，高密度林分耗水量大于低密度林分。     

晋南人工刺槐林需水量计算及分析

根据气象资料，运用彭曼公式（Penman’s formula）和桑斯维特公式（Thornthwaita’s formula），计算并分析了晋南黄土高原刺槐林的潜在蒸散量；结合2，3，5，7，13年生刺槐的耗水特性系数，计算得出其生长季（5-10月份）的需水量和需水总量；最后分析了刺槐林地水分供需状况。其结果显示，在晋南黄土高原，5年生以下的刺槐普遍能适应当地水分状况，而7年生以上的刺槐，由于缺乏水分，生长普遍受到抑制。以此提出，在水分条件较好的沟谷地、阴坡和半阴坡可营造刺槐用材林，在水分条件较差的半阳坡和阳坡可营造刺槐生态公益林。     

陕北黄土丘陵沟壑区剌槐林水分生态条件及生产力研究

本文通过对陕北黄土丘陵沟壑区刺槐林进入中、壮龄期后,蒸腾耗水、降水和土壤贮水量的季节变化,以及刺槐在生长过程中不同时期水分条件的变化和刺槐生长反应的分析,认为本区基本适宜刺槐生长。但是本区刺槐林对水分的有效利用率铰低,据估算其年有效耗水只占年降水量的46%左右,并且土壤水分经常处于亏缺状态,这将对今后刺槐生长产生不利的影响。据此作者提出了如下建议:1.本区应以营造水土保持林为主,并把刺槐作为重点推广树种;2.加强造林整地工作,合理布设造林水保工程,加强林地管理,提高水分利用率。     

黄土半干旱区集水造林地刺槐的林木生产力和水分生产潜力

通过计算分析集水造林条件下刺槐林的林木生产力和水分生产潜力,结果表明林分群体的水分生产效率,特别是蒸腾和蒸散的水分生产效率,随密度的增大呈对数递减趋势;低密度拍光处理林分的理论潜在开发潜力可达90%以上,基本达到了目前技术经济水平条件下当地刺槐的最大生产能力,是今后径流林业的发展方向.     

黄土半干旱区刺槐林水分与生长关系研究

黄土高原半干旱地区,由于土壤水分供应严重不足,使人工造林遇到了极大的困难.水分在黄土高原地区具有其特殊的生理生态意义.因此,在水分是植被生产力第一决定因子的干旱半干旱地区,以主要造林树种刺槐为研究对象,研究水分与林木生长的相互作用关系,已成为该区人工植被建设的重要课题,具有重要的意义.本文介绍了刺槐林地的水分运动及变化和供水与耗水关系的研究现状,阐述了研究水分与生长关系的基本因子、指标及在水分与生长方面的研究概况,并确定了合理的林分密度.     

休闲期耕作对旱地麦田土壤水分与小麦植株氮素吸收、利用的影响

于山西农业大学闻喜试验示范基地采用大田试验连续3年研究休闲期深翻、深松对0-300cm土壤水分、植株氮素吸收和运转特性、氮效率的影响。结果表明:休闲期耕作有利于蓄积休闲期降水,提高底墒,欠水年、平水年,休闲期深翻分别提高播种前0-300cm土壤蓄水量26.98%,15.67%,较深松更有利于蓄积休闲期降水,且欠水年蓄水保墒效果可延续整个生育时期,而丰水年,休闲期深松效果更佳,可提高12.25%。休闲期耕作有利于植株氮素吸收积累,欠水年、平水年,休闲期深翻更有利于氮素吸收,可延续至开花期,且欠水年效果更佳;丰水年,休闲期深松更有利于氮素吸收,可延续至生育后期。结果还表明:休闲期耕作显著提高欠水年、平水年花前氮素运转量,且深翻效果较好;丰水年,休闲期深松较深翻可显著提高花后氮素积累量及其对籽粒的贡献率。休闲期耕作可显著提高成熟期籽粒氮素积累量,显著降低平水年茎秆氮素积累量及其占整株比例,显著降低丰水年茎秆、颖壳+穗轴氮素积累量占整株比例。最终,休闲期耕作可显著提高不同降水年型氮素生产效率,且欠水年、平水年休闲期深翻较深松有利于提高氮素吸收效率,丰水年休闲期深松较深翻有利于提高氮素吸收效率、氮素生产效率。总之,休闲期耕作有利于蓄积休闲期降水,提高土壤水分贮备水平,尤其是欠水年;有利于促进植株氮素吸收,可延续至生育后期;有利于促进茎秆、颖壳+穗轴中贮存的氮素向籽粒运转,提高籽粒氮素积累量;最终,休闲期合理耕作有利于提高氮素吸收效率、氮素生产效率,且欠水年、平水年以深翻效果更佳,丰水年以深松效果更佳。     

宁南沙棘、柠条蒸腾和土壤水分动态研究

有效地利用土壤水分,维持水分平衡,是水土保持科研中的重要课题。通过对沙棘、柠条等树种的蒸腾和林地土壤水分动态的试验观测,本文得出如下结论:生产1克沙棘地上干物质总耗水为800克,其中蒸腾耗水483克,水分生产率为1.16g/ (mm·m~2);生产1克柠条地上干物质总耗水2264克,其中蒸腾耗水682克,水分生产率为0.44g/(mm·m~2)。因此沙棘、柠条水分利用率较高,可在半干旱地区大力发展。     

不同供水条件下土壤水分与烤烟蒸腾耗水的关系

采用旱棚人工控水试验，研究了不同供水条件下烤烟的生理需水规律及蒸腾耗水与土壤水分的关系。结果表明，在充分供水条件下，烤烟全生育期蒸腾耗水量的变化呈单峰曲线，以旺长期蒸腾耗水量最大，成熟期次之，伸根期最小，各时期蒸腾耗水模系数分别为45.23%，34.8％和19.97％。烤烟的蒸腾耗水量与土壤供水量成正比，各生育期供水不足均影响烟株的蒸腾耗水，尤其以旺长期干旱的影响最大。根据本试验结果，计算出了不同供水条件下烤烟蒸腾耗水的土壤水分胁迫系数，建立了非充分供水条件下土壤水分胁迫系数的订正函数和烤烟实际蒸腾耗水的时间－水分函数模型。     

晋西黄土丘陵区坡面刺槐林地土壤水分研究

 为研究晋西黄土丘陵区刺槐林分土壤水分状况,通过2年的定位观测,标定了该地区刺槐林分土壤水分特征曲线,探讨了刺槐林分土壤水分的空间变化规律及其影响因子。结果表明:刺槐林分利用土壤水分范围较广,其林分可以栽植在峁顶、阳坡及半阳坡等处;12年刺槐林分密度低于2250株/hm²时,林地土壤水分可以在生长季末得到补充,而超过2250株/hm²时,林地土壤水分得不到补充,林分在翌年的部分月份处于水分亏缺状况,限制了林木的生长;月降水量、蒸发量是影响林地土壤水分的主要气象因子,郁闭度、胸径、林分生产量等因子是影响刺槐林分土壤水分的植被因素。     

科尔沁不同类型沙丘土壤水分时空变化特征及其环境影响因子

为了深入探究半干旱地区沙丘土壤水分时空变化特征及其与环境因子关系，以科尔沁沙地为研究区，综合运用原位观测、数值模拟和冗余分析等方法，对沙丘土壤水分的时空变化特征、变异性、水平衡及其与环境因子的定量关系进行研究。结果表明：沙丘土壤水分在垂直剖面呈现出由半流动沙丘"镜像S "形逐渐过渡为阴坡固定沙丘" S"形的趋势，在时间尺度上呈"正态分布"形；半流动、半固定和阴坡固定沙丘土壤水分变异性随深度的增加逐渐减弱，半阳坡固定沙丘呈"S"形分布，最大变异系数为75.45%，均属中等变异；半流动和半固定沙丘水分主要消耗于深层渗漏，分别占总水量的57.35%和54.56%，半阳坡固定和阴坡固定沙丘水分主要消耗于植被蒸腾，分别占总水量的77.15%和54.88%；沙丘土壤水分影响因子具有差异性，容重、砂粒含量、粉粒含量和饱和导水率是影响半流动、半固定和半阳坡固定沙丘土壤水分的主要环境因子，而有机质、砂粒含量、粉粒含量和饱和导水率是阴坡固定沙丘土壤水分的主要影响因子。研究表明，半阳坡固定沙丘小叶锦鸡儿易消耗深层土壤水，造成土壤干燥化，草本和半灌木有利于深层土壤水分保持。     

耕作方式和氮肥用量对旱地小麦产量、水分利用效率和种植效益的影响

为探索旱地小麦增产增效增收协同的耕作方式及其配套施氮技术。2016—2017(欠水年)和2017—2018(丰水年)年度,在豫西典型旱区洛宁县设置夏闲期深松(ST,麦收后2周左右隔年进行)和翻耕(PT,传统的7月或底8月初连年进行)2种耕作方式为主区,设置4个氮肥用量为副区(播前基施纯氮0(N0),120(N120),180(N180),240 (N240) kg/hm~2)的田间定位试验,分析了土壤水分以及小麦产量、水分利用效率和种植效益。结果表明:与翻耕相比,深松提高了休闲效率,播前、开花期和成熟期0—200 cm土壤蓄水量分别提高6.5%～11.7%,5.0%～8.5%,4.7%～8.2%,使欠水年的千粒重、丰水年的穗数和穗粒数显著提高(P0.05),从而使欠水年的产量和经济效益分别提高7.1%～17.8%和5.5%～30.2%,丰水年施氮处理的产量、水分利用效率和经济效益分别提高10.2%～22.0%,3.0%～13.0%,16.1%～35.1%。增加氮肥用量有利于提高休闲效率,使播前土壤蓄水量翻耕下得到恢复、深松下显著提高(P0.05),小麦产量、水分利用效率和经济效益翻耕下N180最优,较其他处理分别提高6.5%～43.9%,8.1%～36.1%,12.4%～61.3%;深松下欠水年以N180较优,丰水年以N240最优,且较其他处理分别提高3.9%～67.9%,1.0%～54.1%,3.6%～95.8%。因此,麦收后2周左右隔年深松有利于提高土壤含水量,进而提高产量、水分利用效率和种植效益,且在欠水年配施纯氮180 kg/hm~2、丰水年配施纯氮240 kg/hm~2效果最优。研究结果可为提高旱地小麦产量、效率和效益提供理论依据和技术参考。     

岷江上游杂谷脑河流域林树下线土壤持水性及影响因素

在岷江上游杂谷脑河流域特殊的地理环境背景下,土壤水分成了限制林树下线树木生长和分布的关键因子,采用野外定位试验与室内试验相结合的方法,对岷江上游杂谷脑河流域具有代表性的林树下线土壤持水性及物理性质进行了研究,利用Gardner经验方程拟合出其土壤水分特征曲线,研究林树下线土壤持水性及其影响因素。结果表明:(1)典型土壤拟合参数a值大部分在20以上,同一种林地类型,土壤持水能力表现为阴坡阳坡;同一坡向土壤持水能力为天然林阴坡人工林;不同土层深度土壤持水能力为表层下层(人工林阳坡除外)。(2)天然林和人工林的比水容重均表现为:阳坡阴坡;阴坡和阳坡的比水容重在土层剖面上无明显规律。这说明土壤的供水能力受坡向影响大,植被类型、土层深度影响小。(3)岷江上游山区林地土壤以粉粒最多,黏粒最少,砂粒居中,且阳坡林地砂粒含量低于阴坡,粉粒和黏粒含量高于阴坡;阴坡林地土壤容重随海拔的升高而递增,阳坡林地土壤容重随海拔的升高而呈先增后减的规律,阴坡的土壤容重明显低于阳坡;林地土壤孔隙度结构总体阴坡优于阳坡。(4)林地土壤持水性与黏粒、非毛管孔隙度呈极显著正相关,与容重和毛管孔隙度呈显著正相关,退耕还林工程中,大量种植的经果林和生态林能有效改善土壤的质地。因此,在当地进行植被恢复过程中,首先要考虑的就是土壤水分问题,应当从高海拔交错带逐步向下进行,最终达到岷江上游干旱河谷困难地段的植被恢复可以顺利进行的目的。     

黄土半干旱区不同土壤水分条件下刺槐蒸腾速率的研究

2004年夏在山西方山北京林业大学试验基地,采用L I-1600稳态气孔仪,对不同土壤水分条件下盆栽刺槐的生理指标进行了观测。比较分析了不同水势梯度下、不同时间段刺槐蒸腾耗水速率的变化规律,结果表明:刺槐的蒸腾速率tη(μg/(s.cm2))与生理辐射强度I(μm ol/(s.m2))成幂函数关系;蒸腾速率tη(μg/s.cm2))、气孔阻力Rs/(s.cm2)和土壤体积含水量(W%)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,刺槐蒸腾速率与土壤水分含量的相关系数平均可达0.882 5。通过研究不同土壤水分条件下刺槐蒸腾速率的差异,提出了刺槐水分利用效率的合理供水范围在10%~15%之间,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。     

黄土丘陵区人工油松林下植物多样性和更新调查

采用野外调查和室内分析相结合的方法,对黄土丘陵区45a人工油松林下的植物组成、多样性及幼苗更新等方面进行了研究,探讨了坡向和不同干扰对林下植物多样性和幼苗更新的影响。结果表明,阴、阳坡林下的物种组成相似性系数达到74%;原状林与去枯落物林,原状林与采伐上层乔木林地的相似性系数分别为74%和38%。灌木的物种丰富度(S)、多样性指数(H,D)在不同坡向表现为:阴坡>阳坡;均匀度指数(J)表现为:阳坡<阴坡,草本的各项指数均表现为:阴坡>阳坡;3种处理下灌木的丰富度、多样性指数均表现为:去枯落物林>原状油松林>采伐上层乔木林,均匀度指数表现为:采伐上层乔木林>去枯落物林>原状林,草本各项指数均表现为:去枯落物林>采伐上层乔木林>原状林。采伐上层乔木林下幼苗更新最好,在阴坡表现出良好的更新能力。     

柠条林地土壤水分动态分析

在龙滩流域内,不论阴坡、半阳坡还是阳坡,柠条林地土壤含水量年内变化均呈现不对称的双峰曲线,4月与7月出现土壤含水量的低值,5月与9月出现土壤含水量的高值,且一年当中土壤含水量生长末期明显高于生长初期,柠条林地在该区域表现出随季节变化对土壤水分较为稳定的利用特性;不同坡向人工柠条林土壤水分具有显著性差异,具体表现为阳坡半阳坡阴坡。     

不同时间尺度下刺槐蒸腾耗水与环境因子关系

探究不同时间尺度下植物蒸腾变化与环境因子的关系,对理解植物生长的驱动机制及估算林分耗水具有重要的理论意义。以晋西黄土区蔡家川人工刺槐纯林为研究对象,于2021年5—12月采用热扩散探针(TDP)测定8株样树树干液流,并同步监测太阳辐射、空气温度、降雨量、土壤温度、土壤含水量等环境因子,分析不同时间尺度(小时、日、月)下刺槐蒸腾特征及其对环境因子的响应。结果表明:(1)环境因子对刺槐蒸腾耗水的影响在不同时间尺度下存在差异,整体上随着时间尺度的变大,土壤含水量成为影响刺槐蒸腾的主要因子,并且短时间尺度是主要取决于表层土壤水分,长时间尺度不仅为表层同时也取决于较深层土壤含水量。小时尺度下,刺槐蒸腾随太阳辐射、空气温度、水汽压亏缺、土壤温度变化而变化,但蒸腾峰值与环境因子的峰值均存在时间差异性,并无完全同步,差异时长可达-180~30 min,在各环境因子中太阳辐射与空气温度对刺槐蒸腾的影响较大;日尺度下,刺槐蒸腾速率主要取决于浅层土壤含水量,并随浅层含水量的增加而增大;月尺度下刺槐蒸腾耗水则取决于浅层与深层土壤含水量的共同作用;(2)构建了不同时间尺度下环境因子与刺槐蒸腾耗水的模型,各时间尺度下模型拟合度均较高。(3)在短历时尺度下可使用测定植物蒸腾的仪器直接测定与计算蒸腾耗水,而较大时间尺度下可以通过监测较少的环境因子应用建立模型进行蒸腾耗水的计算,可大大提高效率且可减少蒸腾耗水监测的成本。     

公路石质边坡喷播绿化植被的降雨、灌溉水分分配特征

为提高边坡水分利用效率,通过客土喷播的方式人工模拟公路石质边坡,观测坡体表面土壤裂隙发育情况及地表径流、底层渗漏及土壤储存等水分分配过程,分析灌溉及降雨条件下的坡面水分分配特征。结果表明:坡体表面形成的土壤裂隙分布不均匀,呈现由坡顶至坡底逐渐减少的趋势,且阳坡不同坡位的裂隙总面积均大于阴坡;不同坡向坡体灌溉水分分配特征存在一定差异,阳坡0.02%的水分通过坡上植被蒸散消耗,7.00%的灌溉用水沿着坡面运动形成地表径流,10.00%的灌溉水分转化为底层渗漏量,53.00%的灌溉水分被土壤储存;阴坡植物蒸散、地表径流、底层渗漏及土壤储存水分的比例分别为0.01%,35.00%,0.25%和39.00%;随着植被覆盖度的增加,灌溉产生的地表径流减少,土壤储存水分增大;降雨强度对坡面水分分配特征具有显著影响,在小雨强条件下,约95.00%的降雨被土壤储存,底层渗漏量、地表径流分别在中雨强及大雨强条件下达到最大值;在不同雨强下,阴坡的地表径流是阳坡的1.1~3.0倍,阳坡的底层渗漏量大于阴坡且阳坡较阴坡具有更高的水分利用效率。该结果可为公路边坡植被恢复过程中水分的有效利用提供依据。