不同水分条件下3种灌木幼苗的耗水及生长特征

[目的]研究岳武高速公路填方边坡3种绿化灌木幼苗在不同土壤水分条件下的耗水特征及生长表现,为该地区边坡早期植被恢复和护坡植物维护提供参考。[方法]选取马棘、二色胡枝子、紫穗槐幼苗为试验材料,采用盆栽称重法测定其在不同土壤水分处理下〔田间持水量(FC)的30%~45%,45%~60%,60%~75%和75%~90%〕的阶段耗水特征及生长变化。[结果]3种灌木幼苗的日耗水变化曲线均呈单峰型特征,峰值出现在中午时分;月耗水量、总耗水量均随土壤含水量的升高而增大,且差异显著;不同水分条件下灌木幼苗的株高、地径、生物量增量差异显著,马棘长期处于30%~45%FC、二色胡枝子和紫穗槐长期处于30%~45%FC,45%~60%FC水分条件下其幼苗生长受到抑制;土壤水分含量对灌木幼苗的水分利用效率影响较大,75%~90%FC和30%~45%FC均会降低幼苗的水分利用效率。[结论]综合考虑灌木幼苗的耗水量及生长特征,认为马棘幼苗土壤含水量维持在45%~60%FC、胡枝子和紫穗槐维持在60%~75%FC时能够实现幼苗正常生长,同时又能实现水分的高效利用。     

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。     

基于标准枝浸水法测定的不同杨树无性系蒸腾耗水特性

以山东省高密市林业局苗圃内进行区域适宜性试验的8个杨树无性系为研究对象,对不同杨树无性系蒸腾耗水特性进行了研究,结果表明:8个杨树无性系叶片蒸腾耗水速率日动态变化均呈单峰曲线;8个杨树无性系的叶片蒸腾耗水速率与环境因子相关程度依次是光照>空气相对湿度>空气温度>土壤含水量;8个杨树无性系白天单株日蒸腾耗水量大小次序为L35>I-107>NL895>中林46>I-109>L323>中绥12>NL95;依据单株蒸腾耗水量和单株材积对8个杨树无性系进行聚类分析,可分为5类,A类L35属于高材积量、高耗水型;B类L323、NL95和I-109属于中等材积量、较低耗水型;C类NL895为较低材积量,低耗水型;D类I-107为较高材积量、较高耗水型;E类中林46、中绥12为低材积量、中等耗水型.     

不同畦灌改水成数对畦内水分分布、小麦耗水特性及产量的影响

研究高产条件下改水成数对畦内水分分布、小麦耗水特性及籽粒产量的影响。于2011-2012年和2012-2013年小麦生长季,在大田条件下设置80%(W1),85%(W2),90%(W3)和95%(W4)4个畦灌改水成数处理,各处理沿水流方向划分为0~20(S1),20~40(S2),40~60(S3)和60~80m(S4)4个取样区间,研究不同畦灌改水成数对畦内水分分布、小麦耗水特性及产量的影响。结果表明:(1)拔节期灌水后W3和W4处理畦内各区间土壤相对含水量无显著差异,W1处理为S1、S2S3S4,W2处理为S1、S2、S3S4;不同处理水平分布均匀系数为W3、W4W2W1;W3处理平均土壤相对含水量显著高于W2和W1处理,与W4处理无显著差异。(2)W3开花期畦内平均土壤相对含水量显著高于W1和W2处理,与W4处理无显著差异;W3和W4开花至成熟期耗水量及耗水模系数显著高于W1和W2处理。(3)灌水量及其占总耗水量的比例为W4W3W2W1,土壤贮水消耗量占总耗水量的比例为W1W2W3W4,W3处理总耗水量显著低于W4处理。(4)W3和W4处理各区间籽粒产量无显著差异,W1和W2处理均为S1、S2S3S4;W3处理畦内平均籽粒产量显著高于W2和W1处理,与W4处理无显著差异,W3处理的水分利用效率和灌溉效益最高。综合考虑籽粒产量、水分利用效率和灌溉效益,改水成数为90%的W3处理为本试验条件下兼顾高产与节水的最优处理。     

单株油蒿蒸腾耗水特征及其与环境因素的关系

[目的]探究油蒿的蒸腾耗水规律及其对环境因子的响应,旨在为固沙植被建设提供科学依据。[方法]利用野外大型称重式蒸渗仪于2014年6—9月底对单株油蒿的蒸腾过程进行连续观测,并同步监测了土壤含水量及相关气象因子。[结果]油蒿单日蒸腾强度曲线在晴天表现为双峰曲线,而在阴雨天双峰曲线不明显;研究期间,单株油蒿蒸腾耗水量为101.66mm,日平均蒸腾强度为0.83mm/d。蒸渗仪内土壤蒸发量106.05mm,日平均土壤蒸发强度为0.87mm/d,试验期间蒸散量占降雨量的82.98%。降雨可以维持油蒿正常生长,并对土壤水分进行一定补充;油蒿蒸腾强度与空气相对湿度(p0.01)、空气温度(p0.01)、太阳净辐射(p0.01)和20cm深度土壤体积含水量(p0.05)具有很好的相关性,且相关性依次减小。[结论]油蒿蒸腾耗水日变化明显,其蒸腾速率受土壤水分状况、气象条件及自身生理特征等因素的影响。     

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。     

陕西省长武县黑垆土斥水性的影响因素

[目的] 分析改性黑垆土出现斥水性的条件及其影响因素,为研究气候暖干化背景下当地降雨入渗行为对斥水性的响应问题提供参考。[方法] 试验在黄土旱塬陕西省长武县农田试验场进行。选取玉米地和苜蓿地0—20 cm土壤作为试验对象,对2种作物下的土样设计4水平土壤含水量、3种容重和3水平十八烷基伯胺（OCT）添加量进行组合配制土样,用滴水穿透时间法进行斥水性测试。[结果] 土壤斥水性（SWR）随着土壤含水量（0%～6%范围）和容重的增加及OCT添加量的增加而增大,其中土壤含水量、OCT添加量和土壤容重对SWR的影响存在多因素交互效应。在逐步回归分析中,OCT和含水量共同参与下的拟合模型更优。1.3 g/cm³土壤容重下,在0%含水量和0.15% OCT添加量及2%含水量和0.10% OCT添加量条件时,非斥水的黑垆土土壤会转变为轻微斥水性土壤。[结论] 在黑垆土低水条件下的降水入渗过程中,应更多关注不同土地利用土壤含水量和极性物质的积累变化对斥水风险的影响。     

旱地冬小麦茬口、种植模式对土壤贮水、耗水及水分利用效率的影响

为高效利用天然降水资源,缓解干旱逆境因子对旱地小麦的不利影响,提高土地复种指数,在山西洪洞采用大田对比方法,开展了旱地冬小麦茬口、种植模式对土壤贮水、耗水及水分利用效率的影响研究。结果表明,在丰雨年型条件下,在小麦播种期0-200cm土壤贮水量玉米茬口高于小麦茬口;在播种至收获阶段,3个覆膜种植模式在0-200cm土层耗水量大于露地条播种植模式,3个覆膜种植模式、露地条播种植模式100-200cm土层耗水量占0-200cm土层耗水量分别为45.33%,22.67%,覆膜种植模式可有效利用土壤深层水;3个覆膜种植模式均较露地条播种植模式增产,其中以玉米茬口1膜4行种植模式增产幅度最大;玉米茬口1膜4行种植模式可较玉米茬口露地条播种植模式水分利用效率提高15.08%。该项研究可为以旱地小麦为主要轮作作物的种植制度提供理论依据和良好的技术支撑。     

旱地全膜覆土穴播春小麦的耗水特征及其对产量的影响

2012—2014年在西北黄土高原半干旱区甘肃定西(104°36′E,35°35′N)进行大田定位试验,以陇春27号小麦为试材,设全膜覆土穴播充分灌溉(FMSI)、全膜覆土穴播(FMS)、露地穴播(CK)3个处理,测定小麦不同生育时期的土壤含水量、生物量、产量、产量构成因子,计算不同生育阶段耗水量、耗水模系数、耗水强度、水分利用效率等指标,揭示全膜覆土穴播春小麦的耗水特征及其对产量和水分利用的影响。结果表明,2013年和2014年FMSI播种—拔节、拔节—抽穗、抽穗—灌浆、灌浆—成熟4个生育阶段耗水量平均为159.5,115.0,47.7,117.7mm,耗水模系数平均为39.7%,21.5%,13.8%,25.0%,年际间差异不显著,可表征半干旱区全膜覆土穴播春小麦的需水规律。FMS处理0—300cm土层的土壤贮水量在播种期、拔节期、灌浆期均高于CK。在播种—拔节期,FMS在2013年和2014年的耗水强度较CK分别增加了20.0%和5.8%,但灌浆期降低了26.4%和14.1%。2012—2014年FMS的地上生物量在全生育期均显著高于CK,其中成熟期分别增加了95.7%,42.8%和108.7%。FMS的株高、穗长、单株重、穗重、小穗数、穗粒数和千粒重均显著高于CK,使得在耗水量无显著增加的条件下,产量增加了35.4%,58.9%,61.9%;WUE提高了44.6%,54.6%,69.0%。因此,全膜覆土穴播可调节不同降水年型的春小麦耗水进程,使得营养生长期的耗水模系数和耗水强度增加,促进了作物源的建成,在灌浆期耗水量降低的条件下提高产量和WUE。     

土壤调理剂对旱、盐条件下草种萌发的影响

利用田间和盆栽试验研究了不同材料土壤调理剂对草的生长影响,并探讨其使用条件和使用方法。结果表明,干旱条件下,应用调理剂可减轻干旱土壤盐碱的危害,提高出苗率在75%以上。土壤调理剂作种子包衣有较好的抗旱保苗效果,包衣处理的草籽出苗率较对照提高约19%;包衣处理的苗期土壤水分较对照高5%～11%;包衣处理的苗期耗水量较对照降低5%～12%。播期土壤水分为田间持水量的40%(土壤含水量约11%)和20%(土壤含水量约5%)的土壤上,土壤调理剂处理的出苗数分别较对照提高11%～14%和14%～24%;0～20cm土层含水量较对照增加4%～15%。当土壤水分为田间持水量的40%时,土壤调理剂处理的苗期生物量较对照增加3%～42%,单位耗水量较对照降低9%～34%;土壤水分在田间持水量的20%时,调理剂处理的苗期生物量和单位耗水量较对照亦分别表现为增加和降低趋势。     

水基钻屑用作基质对植物生长和重金属富集特征的影响

该研究通过将水基钻屑与土壤和（或）腐熟污泥以一定比例混合形成人工基质，在进行定量淋洗脱盐的基础上，研究金叶女贞与狗牙根在该种基质下的生长状况与重金属富集特征。结果表明：经过淋洗后的人工基质盐分、养分等主要理化指标满足植物生长需求，重金属含量符合《绿化种植土壤 CJT340-2016》标准，满足绿化植物生长所需的环境质量要求。金叶女贞与狗牙根生物量的积累在不同比例的土壤和（或）腐熟污泥人工基质中存在显著差异，其中水基钻屑与土壤为10:1与10:2的基质上生物量最高。对于重金属的富集金叶女贞与狗牙根在不同配比的基质中存在一定差异，其对镉、铅、铜存在富集作用。水基钻屑合理配比后可作为人工基质用作绿化种植。     

再生水灌溉对园林植物叶片生理及根际土壤特性的影响

选用8种河北省常见园林植物（大叶黄杨、女贞、月季、丁香、紫荆、连翘、海棠和榆叶梅）进行再生水灌溉试验,浇灌周期为3年,以自来水灌溉作为对照,研究了再生水灌溉对园林植物生长特性及根际土壤和微生物数量的影响。结果表明:再生水中所含有的植物生长所需的元素大部分可被植物有效吸收,而植物对一些有毒元素的吸收受到抑制;再生水处理的植物叶片矿质元素含量总体上比对照增加,部分差异达到了显著水平,与对照自来水相比,8种园林植物出现了钠元素的积累,重金属也有逐渐升高趋势,但植物表观并未表现出异常现象。在土壤理化性状方面,再生水灌溉情况下,8种园林植物的土壤pH值与对照相比无显著差异;土壤全盐量、水溶性钠和氯离子含量均高于自来水灌溉,多种植物土壤中含量与自来水灌溉相比达到了显著差异或极显著差异;在土壤养分和酶活性方面,再生水灌溉不同程度促进了土壤养分和酶活性的提高,除了女贞、月季和紫荆以外,与对照相比,绝大部分土壤养分和酶活性差异均不显著;在土壤微生物方面,再生水灌溉不同程度促进了土壤微生物数量的增加,其中,以女贞、月季和紫荆增加幅度较大;8种园林植物土壤微生物均以细菌最多,占微生物总数的90%以上,其次是放线菌和真菌。综合分析可知,再生水灌溉能够短期内促进园林植物的生长和根际土壤养分、酶活性微生物数目的提高。     

土壤水分胁迫对大叶黄杨和月季光合生理特性的影响

采用盆栽试验,研究了不同水分条件下月季和大叶黄杨的光合生理特性.结果表明:(1)随着水分胁迫的加重(W1→W2→W3),月季和大叶黄杨的主要光合参数净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)日均值均呈逐渐降低趋势;大叶黄杨的WUE逐渐降低,月季先升高后降低;月季的气孔导度(Gs)逐渐降低,大叶黄杨在中度控水处理(W2)时的Gs高于轻度控水处理(W1);月季的胞间CO2浓度(Ci)先降后升,而大叶黄杨有逐渐增加的趋势.(2)水分胁迫下,两植物叶绿素荧光参数Fo升高,最大荧光(Fm),可变荧光(Fv),Fv/Fm,Fv/Fo降低,但大叶黄杨的参数变幅均大于月季.(3)两植物主要光合参数的日变化曲线有明显不同,CK和W1时,月季的Pn和Tr为"双峰"型,大叶黄杨为"单峰"型.(4)水分胁迫下,各荧光参数和光合作用参数变化均表明,大叶黄杨对土壤水分胁迫更为敏感.     

覆盖和密度调控对女贞人工林土壤水季节性影响

为寻求降低林地土壤蒸发量的经营措施,以江都地区6 a生女贞人工林为例,研究了稻草、枯落物、石砾覆盖以及50%和70%强度移植对其土壤含水量季节动态的影响,以及含水量与毛管孔隙度、温度等关系。结果表明:覆盖增加土壤表层含水量,4,11月稻草覆盖的保水效果最好,7月枯落物覆盖的保水效果最好,石砾覆盖缩小各土壤层间含水量差异。随移植强度增大,覆盖对表层土壤含水量的增加效果减弱,土壤保水性降低。研究可为建设节水型绿地提供一定的科学依据。     

铅胁迫对大叶黄杨铅积累量及叶片生理特性的影响

采用盆栽方法研究了大叶黄杨(Euonymusjaponicus)在单一铅胁迫下对各器官铅积累及叶片生理指标的影响.结果表明:随着土壤铅浓度的增高,大叶黄杨的生物量、叶片叶绿素含量和叶绿素a/b值逐渐下降;植物各器官铅积累量逐渐增加.铅在大叶黄杨体内分布的规律是:根>茎>叶;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性在低浓度范围内呈现上升的趋势,表现出一定的适应能力;在高浓度处理水平时,3种酶活性呈现下降趋势,并都低于对照;叶片膜透性则表现出随胁迫强度的增加而上升.从生理指标反映出:在铅浓度300 mg/kg范围胁迫时,大叶黄杨具有较强的适应能力.     

Multiple‐scale soil moisture distribution and its implications for ecosystem restoration in an arid river valley,China

The spatial distribution of soil moisture and its multiple‐scale correlations to other environmental factors were examined along the Upper Minjiang River valley, China, a landscape subject to severe land degradation of soil and water erosion but also under investigation for potential ecosystem restoration. Results showed that: (1) Soil moisture was highest in the headwaters, and lowest in the arid valley, while moderate values characterized outside the arid valley. The polynomial model of soil moisture distribution on slopes was concave in the lightly disturbed headwaters, convex in the highly damaged arid valley, while convex on south facing slopes and concave on north facing slopes in highly damaged areas in better environmental condition. (2) Soil moisture was correlated with environmental factors at different scales, where elevation and air humidity were only correlated at the sample plot scale, light intensity and wind speed were found to be significant at both slope and site scales and slope and sample plot scales; while slope angle was correlated at all the three scales. From this we conclude that it is possible to improve soil moisture conditions in the arid valley by lowering slope angle and adding low‐cost irrigation systems. (3) The practical threshold of soil moisture for growing meadows, shrubs, and forests were 11ċ800 per cent, 3ċ925 per cent, and 16ċ078 per cent respectively; the arid valley displayed soil‐moisture conditions unfavourable to forest growth. The planned reforestation project is not ecologically reasonable. Reducing human disturbance and revegetating with natural shrubs and meadows may produce more effective results. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

底墒和磷肥对旱地小麦籽粒灌浆特性及产量的影响

为分析黄土高原旱地小麦灌浆过程与水分消耗的关系,及其产量对底墒和磷肥的响应情况,在山西省南部设3个播前0～100cm土壤底墒水平W1(248mm)、W2(233mm)、W3(205mm)和两个施磷量P1(75kg·hm~(-2))、P2(180 kg·hm~(-2)),调查不同处理下小麦总耗水、土壤水消耗、各生育阶段耗水、产量及其构成因素、灌浆过程的变化。结果表明,随着底墒水平提高小麦返青—拔节和拔节—开花阶段耗水、生育期总耗水、土壤水消耗及其占总耗水比例、产量、穗数、千粒重显著增加,且较W3,W1和W2产量分别显著高14.89%和8.66%。随磷肥增加播种—拔节耗水显著减少,而拔节—开花耗水、产量、千粒重显著增加。底墒和磷肥互作对小麦总耗水、土壤水消耗、播种—返青阶段耗水、拔节—成熟阶段耗水、千粒重有显著影响。通过小麦灌浆方程得,快增期持续时间随底墒的增加而增加、渐增期和快增期持续时间随磷肥的增加而增加、缓增期籽粒增加量及持续时间变异系数达25%。通过小麦水(磷)肥方程得,当0～100 cm底墒为253 mm时获得高产,且同底墒下产量随磷肥增加而提高。可见,旱地小麦拔节—开花阶段耗水对底墒和磷肥敏感,灌浆过程中的快增期持续时间对底墒和磷肥响应较好,缓增期变异对籽粒粒重影响较大。     

超高分子量聚乙稀(UHMWPE)及其复合材料的土壤粘附

利用正交试验设计理论,研究了试验因素（如土壤水分、载荷、载荷作用时间）及其交互作用对土壤在超高分子量乙烯（ＵＨＭＷＰＥ）及其基复合材料及４５钢,表面粘附力的影响,得到了粘附力与试验影响因素间的回归方程。研究结果表明：在所考察的试验因素中,含水量对粘附力的影响最大,其次为土壤载荷和载荷作用时间。各影响因素对土壤在不同材料表面粘附的影响程度不同。研究结果同时表明：各因素间的交互作用对不同材料的土壤粘附力影响不同,反映了固体表面的热力学状况对土壤粘附力的影响。     

祁连山区不同土地覆被类型下土壤水分变异特征

结合土壤、植被、地形等要素,建立黑河上游土壤水文观测体系,收集代表黑河上游区域特征的36个定位观测点土壤水分数据和12个气象站的降水数据,采用经典统计方法揭示祁连山区区域尺度上7种土地覆被类型下的土壤水分变异特征。结果表明,降水和植被特征是影响生长期土壤水分的主要因素。降水量大的土地覆被类型上土壤水分值较高。同时土壤水分值越低,降水补给和蒸散发消耗所引起的相对波动就越大,导致其变异性越大。由于植被根系对土壤水分的显著影响,高盖度草地、低盖度草地的土壤水分值在剖面各层变化不大,而农田、草甸、灌丛、林地和裸地土壤水分值随深度变化较明显。草甸、灌丛、裸地土壤水分整体均在夏季最高、秋季次之、春季最低。农田和高盖度草地土壤水分均呈现秋季最高、夏季次之、春季最低。土壤水分变异程度除灌丛外,存在春季变异最大,夏季次之和秋季最小的规律。降水是导致土壤水分值和变异系数在夏、秋季变化的主要因素,而土壤冻融过程则是导致其在春季变化的主要因素。总而言之,祁连山区土壤水分具有明显的空间分布差异与季节变化特征,与不同土地覆被类型的降水条件、植被特性和人工影响都有着密切的关系。