晋西北黄土丘陵区土壤饱和导水率的空间分布特征及影响因素

土壤饱和导水率（K_s）是反映土壤入渗性能与土壤持水能力的重要参数，为探究流域尺度下土壤K_s的空间分布特征及影响因素，更好地掌握土壤水文过程与调节机理，选取晋西北黄土丘陵区朱家川流域横向梯度（上游、中游、下游）不同土地利用方式下的土壤（70个样点）为研究对象，采用定水头法测定土壤K_s，并获取样点地形因子和其他土壤理化性质，通过建立土壤K_s偏最小二乘回归模型（PLSR），分析影响土壤K_s空间分布格局的主要因素。结果表明：（1）除土壤容重和砂粒含量为弱变异外，区域土壤理化性质其余因子均为中等变异；土壤K_s在横向梯度下表现为上游 > 中游 > 下游；（2）不同土地利用方式下土壤K_s差异显著（P<0.05），由高到低顺序为林地 > 农地 > 草地；（3）林地（VIP=1.997）与草地（VIP=1.710）利用方式、土壤容重（VIP=1.548）、土壤有机质（VIP=1.323）、大团聚体（VIP=1.266）、粉粒含量（VIP=1.062）和黏粒含量（VIP=1.049）是土壤K_s变化的主要因素，林地利用方式影响程度最大。土地利用、土壤性质、地形因子均是影响黄土丘陵区土壤K_s空间分布的主要因素，是用来模拟预测土壤K_s空间分布的重要因子。     

半干旱黄土地区幼龄侧柏叶蒸腾的数学模型

 通过人工控制水分,形成单株幼龄侧柏的不同土壤水分梯度环境。在自然环境下对侧柏叶片定时、定位进行蒸腾速率及林冠层的光照、空气温度、空气湿度、叶水势和土壤水分等因子的同步观测。蒸腾速率与各个因子的相关分析表明:黄土半干旱地区侧柏蒸腾速率η_t/(μg·cm^-2·s^-1)与光照强度E/(μmol·m^-2·s^-1)、空气饱和差p_v/kPa、叶水势Ψ/kPa、气温t/℃的关系可以分别表示为:η_t=>αE_b,η_t=αp_vb,η_t=αψ^b,η_t=αt²+bt+c;侧柏的蒸腾速率η_t与气孔阻力R_s/(s·cm^-1)和土壤含水量W/％有密切关系,可以分别表示为:η_t=α+bW+cW₂+dW₃,R_s=α+bW+cW₂+dW₃。用气温、空气饱和差、叶水势3个因素建立了半干旱黄土地区幼龄单株侧柏蒸腾速率的非线性指数预测模型:η_t=0.6950_exp（0.03158t-14.2492/p_v+0.7606/Ψ）,经检验获得了满意的数值模拟结果。     

甘蔗等高种植与新植配置比例对坡面沟蚀引起的氮磷养分流失的影响

[目的] 探讨甘蔗等高种植与新植适宜的配置比例,为甘蔗种植区减少坡面沟蚀和养分流失、提升耕地质量和合理种植甘蔗提供技术支撑。[方法] 通过野外测量与试验分析相结合,确定苗期、分蘖期、伸长期和成熟期4个甘蔗生长时期内低、中、高3种等高种植和新植比例的甘蔗坡面沟蚀量和养分流失量,并明确其影响因素。[结果] ①整个甘蔗生育期,那辣流域甘蔗种植坡面沟蚀及其导致的全氮、全磷流失量分别在31.3～66.3 t/hm²,39.0～82.5 kg/hm²,18.0～38.4 kg/hm²之间; ②苗期是那辣流域沟蚀和养分流失的主要时期,其贡献量占甘蔗全生育期的比例为47.7%～57.7%。③全生育期,高比例等高(H_C)的坡面沟蚀和养分流失比低比例新植坡面(L_C)低33.03%～35.42%(p＜0.05),但中比例等高(M_C)和H_C,L_C的流失量均不显著;低比例新植(L_Rp)坡面沟蚀和养分流失量比高比例新植(H_Rp)低27.41%～32.98%,比中比例新植(M_Rp)低21.02%～25.86%(p＜0.05),凋落物覆盖度和根系密度是影响沟蚀与养分流失的重要因素。④全生育期,坡面全氮和全磷流失量分别占年氮肥和磷肥施用量的24.1%～39.5%和107.0%～156.7%。[结论] 在甘蔗种植时,60%以上的等高种植比例和30%以下新植比例,可以有效减少坡面土肥流失。     

腐殖酸和植物促生芽孢杆菌对黑麦草抗逆性及砒砂岩土壤性状的影响

[目的] 探究微生物在砒砂岩土壤修复工程中的作用,为微生物强化植物改良砒砂岩土壤的科学设想提供新思路。[方法] 以黑麦草作为供试作物,通过室内盆栽模拟试验的方法,研究接种植物促生芽孢杆菌Bacillus halotolerans P75,施用腐殖酸肥料以及不同的菌肥搭配对水土流失严重的砒砂岩土壤理化性质及黑麦草生长和抗逆性指标的影响。[结果] 与对照相比,Bacillus hallotolerans P75发酵液与腐殖酸协同处理显著提高了黑麦草叶片中SOD活性（229.7%）、POD活性（83.6%）和脯氨酸含量（119.3%）,显著增加砒砂岩土壤中多糖、有机质、速效磷和速效钾含量,且土壤渗水率明显降低。[结论] 植物促生芽孢杆菌Bacillus hallotolerans P75发酵液与腐殖酸肥料协同作用能够显著改善砒砂岩土壤的水分、养分流失问题,提高黑麦草的抗逆性,强化植物对砒砂岩土壤的改良和修复。     

冰糖橙种植园土壤团聚体特征及其影响因素

[目的] 探究冰糖橙种植园土壤团聚体的特征以及影响因素,为减少土壤侵蚀,增加柑橘园土壤保水保肥能力提供科学参考。 [方法] 采集板页岩风化物、紫色砂岩风化物、砂岩风化物、第四纪红土风化物发育的冰糖橙种植园土壤样本,并同步收集相关的耕作、地理等信息;采用土壤结构稳定性指标R_0.25,GWD,MWD、分形维数(D)与土壤可蚀性K值对团聚体及其有机碳含量等进行方差分析、相关分析。 [结果] ①粒径＞0.25 mm的团聚体占总团聚体的78%～85%。随着团聚体粒径减小,分级土壤含量整体呈逐渐减小趋势。 ②4种母质发育的土壤GWD在0.536～0.797之间;MWD在0.890～1.208之间;分形维数(D)在2.434～2.480之间;土壤可蚀性K值在0.060 8～0.069 7之间。 ③有机碳含量随着粒径增大有先减小后增大趋势,整体上呈V形分布,其中0.250～0.053 mm微团聚体的有机碳含量最低;大团聚体的有机碳相对贡献率在82%～87%。 ④随着种植年限增加,外源有机碳的不断输入,土壤结构稳定性指标R_0.25,GWD与MWD极显著增大,分形维数(D)与土壤可蚀性K值极显著减小;说明土壤结构的稳定性在不断增强。 [结论] 研究区冰糖橙种植园大团聚体含量高,土壤稳定性较强;且各母质的土壤稳定性处于同一水平。成土母质的砂粒含量与人为扰动直接对团聚体稳定性产生作用、外源有机碳、种植年限,纬度与海拔共同作用于有机胶结物质来影响土壤稳定性。     

臭椿树干液流和直径微变化对土壤水分的响应

[目的] 研究不同水分条件下〔土壤体积含水量分别为10%～15%(W₁),15%～20%(W₂),20%～25%(W₃),25%～30%(W₄)4种水分处理〕臭椿的树干液流和树干径向变化特征及其与气象因子的关系,为深入了解臭椿水分利用策略和科学制定臭椿水分管理措施提供科学依据。[方法] 采用热扩散式探针法(TDP)对臭椿树干液流进行连续观测,使用树干径向变化记录仪持续监测臭椿树干直径变化,并同步监测相关环境因子的变化。[结果] 在W₃和W₄土壤水分处理下,臭椿液流量基本相同,且树干直径的增长量和变化幅度也相近;在W₁—W₃范围内,臭椿液流量随土壤含水量的增加而增大,但夜间液流占日总液流量的比例随土壤含水量的增加而减小,分别为：W₁(12.3%)>W₂(11.9%)>W₃(6.0%)。日尺度下臭椿树干直径的变化幅度随着土壤含水量的增加而减少,但生长量随之增加;随着土壤含水量的不断增加,白天树干液流与气象因子的相关性呈增大趋势,夜间呈降低趋势;树干液流和树干直径的变化都滞后于太阳辐射,提前于饱和水气压差,且二者与饱和水汽压差之间的时滞均随土壤含水量的增加而减小,但二者与太阳辐射之间的时滞受土壤含水量变化的影响很小。日尺度下臭椿树干液流与树干直径的变化呈反向变化规律,且液流的变化总是提前于树干直径的变化。随着土壤含水量的增加,时滞缩短。[结论] 臭椿树干液流与树干直径变化对土壤水分变化的响应存在紧密联系。在W₃水平,土壤含水量达到了臭椿可以充分利用的阈值,因此W₃土壤水分处理为臭椿最适宜的灌溉标准。     

红壤侵蚀区不同地层背景马尾松林土壤理化特性及细菌多样性

[目的] 揭示土壤理化特性与细菌丰度之间的内在关系,为红壤侵蚀区马尾松林水土流失分区精准治理提供参考。[方法] 以福建省长汀县红壤侵蚀区马尾松林为研究对象,选择侏罗系中统漳平组中段(J₂Z²)、侏罗系中统漳平组下段(J₂Z¹)、侏罗纪燕山期早期侵入岩(γ₅^{2(3) c})、第四系全新统(Q_h)4种地层背景,分析测定不同地层背景马尾松林土壤理化特性和细菌群落组成及多样性。[结果] 不同地层背景马尾松林土壤理化指标整体表现为：J₂Z¹＞J₂Z²＞Q_h＞γ₅^{2(3) c};土壤养分含量各地层背景各有丰缺,J₂Z¹地层背景土壤有机质含量大于其他地层,Q_h地层背景氮含量大于其他地层,而γ₅^{2(3) c}地层背景磷和钾含量较高;4种地层背景土壤细菌差异操作分类单元(OTU)数目表现为：Q_h＞J₂Z²＞J₂Z¹＞γ₅^{2(3) c},分别占总OTU数目的21.62%,18.29%,16.79%,12.08%;细菌群落多样性表现为：J₂Z²＞Q_h＞γ₅^{2(3) c}＞J₂Z¹;J₂Z¹地层和Q_h地层土壤细菌多样性与土壤含水率和土壤pH值正相关,J₂Z²地层与土壤容重以及全磷含量正相关,γ₅^{2(3) c}地层与土壤钾含量和速效氮含量正相关。[结论] 红壤侵蚀区不同地层背景马尾松林土壤理化特性存在一定差异,在植被恢复过程中应考虑地层背景因素进行分区治理,细菌对不同地层背景土壤性质具有一定指示作用。     

不同阳离子组成微咸水灌溉对生菜光合和离子吸收特性的影响

为探究不同微咸水水质对土壤盐分和作物生长的影响,在日光温室条件下,以生菜为供试对象开展盆栽试验,以CaSO₄的饱和溶液为对照(CK),向去离子水中添加氯化盐形成不同阳离子组成的微咸水处理(Na⁺,T_Na;Na⁺/K⁺比为1:1,T_Na-K;K⁺,T_K),各处理添加盐分总摩尔量相同,研究灌溉水中不同阳离子组成对土壤盐分、阳离子含量以及生菜光合特性、离子吸收和生长的影响。结果表明:(1)微咸水灌溉下生菜生长季末(播后80天)各处理0-20 cm土壤饱和提取液电导率(EC_e)较播种前和播种后50天显著升高,其中,CK处理显著低于其他处理(P<0.05)。土壤pH在不同处理和不同土层深度上差异均不显著(P>0.05)。生长季末土壤盐分阳离子大多积累在表层,与盐分分布一致。(2)与CK相比,单盐离子胁迫(T_Na和T_K处理)显著降低生菜净光合速率、蒸腾速率、气孔导度等光合特性(P<0.05),从而降低产量,T_Na处理最低;而T_Na-K处理光合特性虽显著低于CK处理,但高于T_Na和T_K处理,说明T_Na-K处理的盐分离子组成缓解了单个盐分离子对生菜生长的危害,且生菜产量较T_Na和T_K处理有所升高,但差异不显著(P>0.05)。(3)与CK相比,T_Na和T_K分别显著提高生菜叶片中Na⁺和K⁺含量;而T_Na-K处理叶片Cl^-含量虽然高于CK,但显著低于T_Na和T_K处理(P<0.05)。微咸水中Na⁺、K⁺阳离子比为1:1的盐分组成维持了生菜植株的离子平衡,缓解了单个一价阳离子对生菜生长的盐胁效应,而对于单个离子来说,Na⁺对生菜的毒害作用明显大于K⁺。研究结果为微咸水灌溉管理提供科学依据。     

土壤对镉的吸附与解吸——Ⅱ.吸附势与解吸势

本文提出了吸附势(logK_a)和解吸势(logK_d或相对解吸势logK_dr)两个有关吸附和解吸的强度概念,并进行了理论推导和实验验证。logK_a和logK_d或logK_dr是影响土壤或胶体吸附和解吸因素的综合反应。实验证实logK_a可用于表征土壤胶体对Cd的相对选择性,并且对胶体吸附Cd有着良好的预测性;logK_dr可用于表征土壤胶体对Cd的相对固定能力,并可用于估测Cd的污染程度。盆栽试验表明,随着土壤胶体logK_a的增加,或logK_dr的降低,稻草或糙米中Cd的含量下降。可以预期,吸附势和解吸势不但在土壤物理化学,土壤环境化学研究中,而且在植物营养化学、水化学、以及界面化学等方面有可能获得实际应用。     

植被恢复和覆土厚度对砒砂岩区土壤水分及养分的影响

[目的]研究植被恢复对砒砂岩区土壤水分和养分的影响状况,明确对于砒砂岩地区土壤保水保肥效果最佳的植被恢复类型,为砒砂岩区的生态修复和区域水土流失治理提供理论依据。[方法]选取准格尔旗暖水乡裸露砒砂岩向覆土砒砂岩过渡区域,以黄土—砒砂岩交界带不同人工恢复植被和自然恢复草地的土壤为研究对象,测定土壤水分和养分含量,分析不同植被恢复和覆土厚度对砒砂岩区土壤水分和养分特征的影响(其中天然草地作为对照)。[结果](1)裸露砒砂岩向覆土砒砂岩过渡区域土壤水分含量主要受黄土厚度影响,黄土的持水性能优于砒砂岩土壤,养分含量主要受植被恢复类型影响;(2)研究区土壤各指标均属于中等变异程度,其中土壤水分、碳、氮含量自北向南随覆土厚度增加逐渐增加,磷素分布则相反;(3)对比天然草地,沙棘和油松恢复对砒砂岩区土壤碳、氮含量的提升效果最好,土壤有机质含量分别提高了43.12%和34.27%,全氮提高了78.95%和42.11%,铵态氮提高25.64%和46.15%,硝态氮提高69.44%和42.22%。其中油松恢复下土壤水分含量高于天然草地54.55%,但人工植被恢复后的土壤磷素水平并没有提升。[结论]黄土较砒...     

论水土、水土生态与水土生态保持

在论述水土在陆地生态系统中的地位和作用的基础上,提出了水土生态的概念,认为植被与水土不可分割的整体观念是水土生态的重要特征。同时,对水土生态保持的含义作了新的定义,并将水土生态保持划分为四大类型,即生态型、自然型、生产型、建设型。从水土生态的高度,从源头上、要素的联系中去认识和防治水土流失,是一种主动的、有机的、整体的水土保持观念,是水土保持认识观的深化和发展,将使水土生态保持事业进入一个崭新的时代。     

红壤积水入渗及土壤水分再分布规律室内模拟试验研究

利用室内模拟土柱试验研究了红壤积水入渗及土壤水分再分布规律。结果表明:入渗过程中湿润锋距离、累积入渗量与时间的平方根呈线性关系,湿润锋运移速率与时间呈乘幂关系,而入渗率与时间平方根的倒数呈线性关系;再分布过程中,在隔绝蒸发条件下,土壤含水量随土层深度的增加而下降,同一深度土层含水量则随时间推移而下降。无论在隔绝蒸发还是在自然蒸发条件下,短期内土壤水吸力有随土层深度的增加呈先下降后升高的趋势,而同一深度土层水吸力则随时间的推移而升高;土壤初始含水量对水分的入渗及再分布有较大影响,初始含水量较低时,水分入渗较快,而水分再分布则较慢。     

土壤侵蚀与土壤肥力

对土壤侵蚀与土壤肥力概念进行了阐述,分析了两者之间的关系,指出土壤侵蚀与土壤肥力之间的作用是相互的,侵蚀造成土壤肥力的丧失,而土壤肥力的丧失反过来又加剧侵蚀作用的加强.在此基础上,提出了治理土壤侵蚀和培育土壤肥力时应注意的问题与治理方法.     

枯落物敷盖对红壤坡地土壤水分特性的影响

为探明红壤坡地枯落物敷盖的保水作用及其机理,在江西省北部德安县第四纪红黏土母质发育的红壤坡地开展定位试验,以裸露坡地为对照,研究枯落物敷盖措施实施15年后对0—60cm土层土壤的持水性、供水性和水分有效性的影响。结果表明:赣北红壤坡地的土壤水分持水能力低,供水能力弱,有效水含量少,仅为9.0%~11.1%;枯落物敷盖处理的红壤坡地上层(0—30cm)土壤持水能力高于裸露坡地;低吸力范围(100kPa)枯落物敷盖处理的下层(30—60cm)土壤供水能力高于裸露坡地。枯落物敷盖能够有效提高红壤坡地土壤(尤其是上层土壤)持水能力,增强上层土壤在相对湿润状况下的供水性能,而对土壤水分有效性影响相对较弱。该研究可为优化地表敷盖措施、增加和保持土壤水资源以及合理开发利用南方红壤坡地提供参考。     

再生水灌溉草坪对土壤质量影响的试验研究

采用随机区组设计,研究了再生水(Reclaimed Water)灌溉黑麦草(Lolium perenne L.)、早熟禾(Poapratensis)、高羊茅(Festuca arundinacea)、结缕草(Zoysia japonica)、野牛草(Buchloe dactyloides)、麦冬(Radix liriopes)6种草坪草对土壤质量的影响,结果表明:(1)再生水灌溉能增加土壤养分,但根据养分在土壤中迁移的难易程度及不同草坪的根系分布特征,再生水灌溉输入的养分在土壤剖面分布不同;(2)再生水灌溉后的土壤虽然碱化度处在5%～10%弱碱化范围,但与自来水灌溉相比,其在土壤剖面中的分布有扩大的趋势;(3)在6种供试草坪草中,再生水灌溉后黑麦草和结缕草土壤质量最好,可见黑麦草和结缕草比较适宜进行再生水灌溉。     

初始湿度对覆膜开孔蒸发水盐运移的影响

为了解初始含水率(湿度)变化对覆膜开孔蒸发的盐分与蒸发量的定量关系,通过不同湿度土壤的室内蒸发实验,研究了覆膜开孔率影响下土壤水分和盐分的运动特征.结果表明,初始含水率越大,不同覆膜条件下累积蒸发量越大,单位膜孔面积累积蒸发量(E_R)随开孔率增大而急剧减小.不同初始湿度的ER与覆膜开孔率的关系可用乘幂表示;表土返盐量随覆膜开孔率的增大而逐渐增加;不同含水率土壤的盐分浓度削面分布趋势一致,含水率越大,表层盐分浓度越大,含水率较小的土壤.盐分浓度在表层最大.在盐分含量最低点附近达到最小值,表层以下4-13cm的盐分浓度均小于初始值;不同覆膜开孔率条件下不同含水率土体剖面盐分浓度与垂直位置之间可用幂函数表示.研究表明,初始湿度对土壤水盐运动的影响存在定性特征,而覆膜开孔率对水盐运动的影响有定量关系可循.     

红壤丘岗区林草生态系统土壤水分状况

在红壤丘岗区自然次生马尾松-草灌植被基础上,组建4种林草生态系统,长期观测结果表明,各生态系统地表径流量逐年减少,而入渗量和渗漏量逐年增加,径流量呈现阔叶林和混交林<马尾松林<自然草被,渗漏量则相反。阔叶林和混交林与马尾松林和自然草被比较,前者径流量年内分布在雨季更加集中,这正是不同林草生态系统涵养水源能力不同的体现。干旱季节4种林草系统土壤剖面水分分布有差别,阔叶林和混交林上下层土壤水吸力差别较小,而马尾松林和自然草被上下层土壤水吸力差别较大,前者土壤导水能力好而后者导水能力差是原因之一;阔叶林和混交林下层土壤水分含量比马尾松林和自然草被低。     

红壤坡地土壤水分亏缺特性分析

采用土壤水分张力计观测研究了江西红壤坡地年内土壤水分变化特征,分析对比了土壤不同层次、时间和坡位的土壤水吸力变化,以及在百喜草种植、百喜草覆盖、裸露3种处理下红壤坡地土壤水分亏缺状况。结果表明:不同土层、不同坡位、不同土地利用类型土壤水分亏缺程度不同。从土壤水分亏缺的垂直变化来看,底层>表层>中层。不同土层,其水吸力随时间变化的趋势与变化范围也不同,各土层年均土壤水吸力表现为:下层>上层>中层,同时上层土壤水吸力变化幅度大,中层、下层变化幅度较小;从不同坡段来看,上坡中坡土壤水分略微亏缺,下坡土壤水分充足。从不同土地利用措施来看,百喜草种植的区域水分亏缺度最大,百喜草覆盖的区域土壤水分亏缺度最小。     

保护性耕作对坡耕地土壤水分特性和水土流失的影响

在黄土高原西部丘陵沟壑区水土流失严重的坡耕地进行了2 a的定位试验,研究了不同耕作方式对坡耕地土壤水分特性和水土流失的影响.研究结果表明:(1)免耕+覆盖的保护性耕作方式保水效果明显,全年平均土壤含水量比传统耕作高出1%以上,单纯的免耕与传统耕作没有显著差异.(2)免耕可使耕作层土壤水分保持相对稳定,初春播种后土壤较长时间保持较高含水量有利于作物出苗;雨后免耕处理耕作层具有更强保水能力,从而使土壤水分保持相对稳定则有利于作物生长.(3)不同耕作方式对坡耕地土壤水分特性的影响与其对士壤结构的影响有关,免耕虽然增加了耕作层土壤容重,但也增加了团聚体的稳定性,降低了团聚体破坏率,增强了土壤抗蚀力,覆盖能降低免耕地表层土壤容重,增强其持水与保墒能力.(4)免耕措施未必能减少坡地径流量,但可显著降低土壤侵蚀量,免耕辅以秸杆覆盖的保护性耕作可有效防止水土流失,径流量和产沙量较传统耕作处理分别减少了8.35%和88.11%.     

土壤改良剂对黄绵土持水性能的改良效应研究

通过室内土柱培养,研究了PAM、沃特保水剂、β-环糊精、腐殖酸对黄绵土持水性能的改良效果.结果表明,不同改良剂在不同浓度下的土壤水分特征不同,但都符合土壤含水量与土壤吸力之间的关系式;在浓度0.05%～0.4%时,在同一改良剂处理下a值的大小变化规律是随浓度的增加而增大,即:0.4%>0.2%>0.1%>0.05%>CK;在同一浓度下,不同改良剂在培养3周和2个月时,不同改良剂处理下的a值的大小为PAM>沃特保水剂>β-环糊精>腐殖酸;在培养4个月后,在浓度＜0.2%时,a值的大小变化规律为:PAM>沃特保水剂>β-环糊精>腐殖酸;在浓度0.2%～0.4%时,a值的大小变化规律为:PAM>沃特保水剂>腐殖酸>β-环糊精.