不同植被和土壤类型下土壤水分剖面的分异

为研究不同土壤类型下土壤水分的垂直分布特征及变异情况,在位于黄土高原水蚀风湿交错带的六道沟小流域选取坝淤土、黄绵土和风沙土3种土壤类型为研究对象,测定了0-600cm土壤水分含量,利用经典统计学方法进行分析。结果表明：坝淤土土壤水分剖面呈有规律的波动型变化,黄绵土剖面土壤水分基本呈微弱的波动型变化,风沙土土壤水分剖面变化类型属于降低型;植被覆盖为柠条或小叶杨时,不同土壤类型对0-100cm间土壤水分含量影响不明显,而对100-600cm土壤水分含量影响显著（P〈0.05）;柠条覆盖下0-600cm平均土壤水分均呈现：黄绵土〉坝淤土〉风沙土,小叶杨覆盖下0-600cm平均土壤水分均呈现：风沙土〉坝淤土〉黄绵土;对3种土壤类型而言,同一土壤类型下植被类型的不同主要对深层土壤水分的垂直分布产生影响,总体上,农地和草地下的土壤水分状况好于灌木和乔木。这对于指导干旱区农业生产以及植被恢复中水分的合理调控具有积极的意义。     

杨树防护林土壤蒸发及其影响因素

[目的] 研究杨树林地土壤蒸发规律,探索估算林下土壤蒸发量的方法,为林业高效用水和研究水循环规律提供理论支撑。[方法] 利用20 cm蒸发皿和微型蒸发器测量杨树林下水面和土壤蒸发量,分析气象要素与林下土壤和水面蒸发的关系。测量土面温度和蒸发皿水体温度,计算两者温度差相对值（RT）,以水面蒸发量为参考计算土壤相对蒸发量（RE）,分析RE与RT的关系,进而建立估算土壤蒸发量的经验公式。[结果] 太阳辐射是影响林下土壤及水面蒸发量最主要的因素,温度、相对湿度和风速等气象要素与土壤蒸发的相关性较差;随着林下土壤与水面温度差相对值RT的增大,相对蒸发量RE逐渐减小,当RT增大到约0.11后,RE趋近于常数0.164,认为此时土壤的蒸发已经进入到水汽扩散阶段。[结论] 杨树防护林下土壤相对蒸发量随土壤与水体温度差相对值的增加而逐渐减小,后趋于常数。经验证本研究提出的方法和建立的公式可较好地估算土壤蒸发,为土壤蒸发量的原位测算提供了新的手段。     

荒漠草原不同覆被类型土壤水分动态及其对降水的响应

干旱、半干旱区植被恢复与重建对降雨具有高度的依赖性,降雨格局的任何细微变化对其生态系统均会产生影响。以宁夏盐池县荒漠草原3种主要覆被类型（浮沙地、天然草地和柠条林地）为研究对象,使用自动气象站、土壤水分仪连续监测2015—2017年降水量和土壤水分数据,分析了3种覆被类型0—250 cm土层的土壤水分动态及其对不同量级降水的响应。结果表明：浮沙地土壤水分从表层至深层为增长趋势,天然草地和柠条林地为增加—减少—增加趋势;水分季节变化分为土壤水分稳定期（12月至翌年2月）、土壤水分积累期（3—5月）、土壤水分消退期（6—8月中旬）和土壤水分恢复期（8月下旬至11月）。5 mm以下的小降水事件对土壤水分几乎无影响;中等降水事件（5~25 mm）和大降水事件（25~40 mm）对0—20 cm或浮沙地0—40 cm土层土壤水分有补给作用;40—100 cm土层的水分补充需要特大降水事件。浮沙地对降水响应最敏感,柠条林地次之,天然草地最滞后。降水量、降水强度、雨前土壤含水量和土壤物理性质均是影响土壤水分入渗的因素,而在降水一致时,土壤类型是决定土壤水分动态的重要因素,植被对土壤剖面水分具有再分配的作用,这在干旱区生态系统中尤为重要,决定了植被类型与土壤类型的对应关系。     

不同类型微型蒸发器测定土壤蒸发的田间试验研究

利用微型蒸发器(Micro-Lysimeter，简称ML)测定土壤蒸发是一种简单、有效的方法，在中国西北旱区有很大的利用价值，但目前还没有统一的ML设计标准，所以寻求适合西北旱区使用的ML类型具有重要的现实意义。该文利用不同直径、不同长度、不同材料以及不同封底情况的ML在西北旱区进行了砂土和壤土的蒸发测量试验。研究结果表明：测得的土壤蒸发量随ML直径的增大而减小，不同直径ML测得的蒸发量在0.05的水平下有显著差异，测量砂土蒸发采用直径为15 cm的ML效果较好，壤土采用10 cm的较为理想。直径较小的情况下，ML的长度对蒸发量的影响显著，直径较大时则不显著，ML的长度以20c m为宜。ML的制作材料和是否封底对蒸发测量也有显著影响，在西北旱区，采用PVC不封底的ML较好。     

黄土半干旱区刺槐林地土壤蒸发特性研究

对黄土半干旱区刺槐林内的土壤蒸发状况,进行比较系统的试验研究。试验采用微型蒸发器（Micro-lysimeters,MLS）,人为控制土壤水分梯度,对不覆盖、枯枝落叶物覆盖和苔藓覆盖3种处理的林地土壤蒸发进行了分析。结果表明,在不同土壤水分条件下,利用枯落物覆盖减小林地土壤蒸发效果晴天好于多云天,枯落物覆盖、苔藓覆盖与无覆盖相比,分别减少了20.15%～52.46%和11.11%～36.72%的土壤蒸发,枯落物覆盖效果好于苔藓;林地土壤蒸发量随土壤水分的增加呈上升趋势,当土壤含水量增加到一定临界值以后,林地土壤蒸发量由上升变为下降,表现出土壤水分对林地土壤蒸发具有明显的阈值反应,土壤含水量的临界值分别为14.2%（枯落物覆盖）和16.8%（不覆盖）;基于林地土壤蒸发量（E1）与水面蒸发量（E0）的观测数据,利用STATISTICA软件统计分析,建立林地土壤蒸发模型,可用于林地土壤蒸发量的估算,为林地土壤水分管理提供理论依据。     

安徽省长江以北地区土壤水分动态模拟初探

利用安徽省长江以北地区11个农业气象站1980-2000年实测0-20cm土壤水分资料，基于土壤水分平衡模型，分季节建立了不同降水条件下的土壤水分模拟模型。当模拟时段内总降水量P≤某临界值P0时，模型以模拟时段初的土壤相对湿度（θ’0）、时段内降水量（P）、〉0℃活动积温（∑T〉0）、日照时数（∑R）等为自变量；而当P〉P0时模型以θ＇0、Ln（P）、∑T〉0、∑R等为自变量。经对2005年安徽省长江以北地区平均土壤水分模拟值与实测值比较，以及2006年3月28日安徽省长江以北地区各地土壤相对湿度瞬时模拟值与实测值比较，二者达极显著相关关系，说明模型模拟效果较好，但也存在一定的系统偏差，模拟值普遍偏小。该结果对安徽省长江以北地区土壤墒情模拟具有应用价值。     

EN-1固化剂对土壤抗蚀性的影响

在土壤中应用高分子聚合物是改良土壤性质,提高土壤抗蚀能力的主要手段之一。该文以0-30cm和30-100cm土层的塿土和黄绵土为供试土壤,研究了EN-1固化剂的施用对土壤抗蚀性能的影响。利用土壤有机质含量、大于0.25mm的水稳性团聚体含量、水稳性团聚体的平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和分形维数等指标计算土壤抗蚀性,对施用EN-1固化剂后的土壤抗蚀性能进行了定量评价。研究结果表明,EN-1固化剂对土壤抗蚀性的影响程度与固化剂掺量、土壤类型和土壤的取土层次有关,当EN-1固化剂在土壤中的掺量为0.15%(0-100cm塿土和0-30cm黄绵土)或0.20%(30-100cm黄绵土)时,土壤的抗蚀能力最强。试验结果为固化剂在黄土高原水土保持建设中的应用提供了理论指导。     

0～50 cm土壤含水量与降水和蒸发的关系分析

利用濉溪县0～50cm土层土壤含水量和同期降水量、蒸发量资料分析表明，土壤水分的主要活动层在耕层，不同层次土壤含水量之间存在极显著的正相关。土壤含水量增减与期间降水量、蒸发量呈直线相关关系，耕层土壤含水量变化和报告期与基期的比值均与湿润系数呈极显著正相关。0～30cm不同层次土壤相对含水量低于50％时，需降水或补充灌溉13．6～39．0cm方可使耕层相对含水量达到80％。当湿润系数为0．47时，耕层土壤含水量可以维持在基期水平。耕层土壤含水量蒸减呈“快-缓慢-滞缓”的变化过程，蒸减速率随土壤含水量的变化可用指数曲线拟合。使耕层相对含水量达到80％以上的一次降水过后，连续10．7～38．3d无降水，耕层相对含水量尚可维持在60％以上。     

FAM和尿素混施对土壤蒸发特性的影响

为深入了解（PAM）与肥料混施的作用和效果,确定农业应用技术参数,通过室内土柱模拟试验,分析PAM与尿素混施对土壤蒸发特性的影响。结果表明：1）0～10cm浅层混施,在PAM用量0、0．05％和0．1％水平下,12d内尿素4个处理水平（尿素中纯氮占干土的质量比0、0．1％、0．2％、0．4％）对蒸发的影响无差异,12d后,差异开始逐渐凸显,总体呈现随着尿素施用量的增加蒸发量减小的规律;在同一尿素水平下,累积蒸发量随着PAM用量的增加而减小;2）10～20cm深层混施,在同一PAM水平下,尿素4个处理中,不施尿素对照处理累积蒸发量最大,在同一尿素水平下,累积蒸发量总体呈现随着PAM用量的增加而减小的趋势;3）深施各处理土壤总蒸发量普遍高于浅施各处理,0～10cm浅层混施,前5d日蒸发量迅速下降,5～25d日蒸发量波动性缓慢下降,25d后日蒸发量趋于稳定;10～20cm深层混施,前10d日蒸发量波动性保持近似水平,12d以后开始逐渐下降,25d以后又趋于稳定;4）PAM和尿素处理,都抑制了土壤的蒸发,相对于尿素,PAM对蒸发的抑制作用更强。     

西北干旱区农田土壤蒸发量及影响因子分析

为探究微型蒸渗仪在西北干旱地区农田裸土和覆膜条件下测量土壤蒸发的适用情况,深入分析影响土壤蒸发的主要因子,该研究应用多种不同的微型蒸渗仪方法对裸土和覆膜条件下的土壤蒸发进行测定,并采用茎流计-水量平衡的方法进行对比分析,采用偏最小二乘法综合评估土壤蒸发量的主要影响因素。结果表明,裸土条件下,可采用不封底(底部纱网)且不换土微型蒸渗仪测定土壤蒸发量。覆膜条件下,采用传统的"裸土微型蒸渗仪测定蒸发量乘以膜孔率"的方法测量蒸发显著偏低;"覆膜开孔"的微型蒸渗仪和裸土微型蒸渗仪测定的蒸发未见显著差异,通过与茎流计-水量平衡法对比分析发现,"覆膜开孔"的微型蒸渗仪方法测量结果为0.96 mm/d可近似的(略偏低)反映实际情况。在西北干旱地区覆膜条件下,尽管裸土面积占的比例很小(0.5%～5%),但土壤蒸发量依然较大,均值为1.02 mm/d。影响农田土壤蒸发的最主要因素是土壤含水量和太阳辐射,相对贡献率分别为23.9%和18.3%。     

Analysis of water retention characteristics of oil-polluted earthy materials with different textures based on van Genuchten model

Purpose

The water retention characteristics of polluted soil systems are affected not only by the properties of the soil (e.g., texture) but also by those of the pollutants. This study aimed to evaluate the effect of oil pollution on the water-holding capacity of earthy materials with different textures.

Materials and methods

Three earthy materials (Lou, Loessial, and Aeolian sandy earthy materials) with different textures were treated with crude oil at five pollution levels (0, 0.5, 1, 2, and 4%). The soil water retention curve (SWRC) obtained for each treated sample was analyzed using the van Genuchten model.

Results and discussion

Oil pollution resulted in lower soil water retention in each case, with a leftward shift of the corresponding SWRC, and led to a decrease in the saturated water content of the earthy material, characterized by a marked increase in incomplete saturation, and a decrease in the residual water content (i.e., irreducible saturation). Oil pollution also determined a marked increase in the slope of the SWRC. The response of the SWRC to oil pollution was significantly influenced by the texture of earthy material, and the saturated water content of all earthy materials was strongly affected by the level of oil pollution. The residual water content of the heavier-textured Lou earthy material was also strongly affected by the oil pollution level, but no clear influence was found for the lighter-textured Loessial or Aeolian sandy earthy materials. The SWRC slope of the Aeolian sandy earthy material was sensitive to oil pollution, unlike those of the Lou and Loessial earthy materials.

Conclusions

Oil pollution reduced the water-holding capacity of different earthy materials to an extent depending on the soil texture. Under low-suction conditions, a significant effect of oil pollution on earthy materials of different texture was generally observed, while under high-suction conditions, the effect of oil pollution was greater for heavier-textured earthy materials.

     

晋陕蒙露天煤矿排土场不同新构土体土壤蒸发特征研究

为研究不同新构土体改良模式下的土壤蒸发特征,采用微型蒸发器田间自然条件下测定土壤水分蒸发过程,分析了不同土体重构模式的日蒸发量、累积蒸发量上差异。结果表明,相对于沙黄土,沙黄土、砒砂岩掺混(7︰3,w/w)的新构土体土壤蒸发降低了14.81%(P0.05),风化煤对沙黄土蒸发特征无明显影响,但显著提高了沙黄土、砒砂岩掺混的新构土体蒸发10.3%(P0.05),而砒砂岩防渗层和工业防水布等不同防渗措施土体之间蒸发差异不显著,但防渗层可以有效截留水分在蒸发过程中较长时间供给土体。试验表明砒砂岩、防渗层等措施下的新构土体土壤蒸发较小,并较长时间内保证土壤水分供给,在旱区矿区排土场具有一定的实践推广意义。     

风云卫星系列及CLDAS土壤水分产品多尺度精度验证与评价：以青藏高原那曲地区为例

对风云卫星（FY-3B、FY-3C）系列土壤水分产品和中国气象局陆面数据同化系统CLDAS-V2.0（Chinese Land Data Assimilation System Version 2.0）土壤水分产品展开精度验证与评价,旨在明确中国土壤水分产品的时空序列精度特征,以期为后续土壤水分产品精度校正与反演模型改进提供参考。验证实验在青藏高原那曲地区开展,基于那曲地区大（1°×1°）、中（0.3°×0.3°）、小（0.1°×0.1°）三个尺度观测网中观测站点0-5cm、0-10cm和10-40cm土壤水分逐日观测资料进行评价,并加入全球陆面数据同化系统GLDAS-1（Global Land Data Assimilation System Vision 1.0）Noah土壤水分产品作为对比。结果表明：（1）时序性上,CLDAS-V2.0土壤水分产品表现出良好的时空连贯性,FY系列土壤水分产品空值普遍存在,在冰冻期尤为显著。FY及CLDAS-V2.0土壤水分产品多数时间存在高估现象,在降水事件发生后和植被生长期高估尤为明显。（2）各土壤水分产品在不同尺度观测网中的统计结果一致。但相较于大中尺度稀疏测站,各产品在小尺度密集观测网的评价结果更加稳定和优异。（3）0-5cm深度,CLDAS-V2.0土壤水分产品质量整体优于FY系列土壤水分产品,FY系列土壤水分日间观测产品精度高于夜间观测产品。10-40cm深度,CLDAS-V2.0土壤水分产品精度高于GLDAS-1 Noah土壤水分产品。结果表明中国自主研制的土壤水分产品数据集质量较为稳定、可靠。     

Salt-Water Dynamics in Soils: II. Effect of Precipitation on Salt-Water Dynamics

Through a simulation test carried out with soil columns (61.8cm in diameter),the effect of precipitation on salt-water dynamics in soils was studied by in-situ monitoring of salt-water dynamics using soil salinity sensors and tensioneters.The results show that in the profile of whole silty loam soil,the surface runoff volume due to precipitation and the salt-leaching role of infiltrated precipitation increased with the depth of ground water;and in the profile with an intercalated bed of clay or with a thick upper layer of clay,the amount of surface runoff was greater but the salt-leaching role of precipitation was smaller than those in the profile of whole silty loam soil.In case of soil water being supplemented by precipitation,the evaporation of groundwater in the soil columns reduced,resulting in a great decline of salt accumulation from soil profile to surface soil.The effect of precipitation on the water regime of soil profile was performed via both water infiltration and water pressure transfer.The direct infiltration depth of precipitation was less than 1m in general,but water pressure transfer could go up to groundwater surface directly.     

以色列南部极端干旱气候条件下裸地的水分蒸发

Microlysimeters of different sizes(5cm 10cm and 15cm in length) were used extensively in the present study of the measurements of soil evaporation in situ in an extremely arid area in southern Israel,All of the data obtained from the microlysimeters were used to evaluate two conventional evaporation models developed by Black et al.and Ritchie,respectively.Our results indicated that the models could overestimate total cumulative evaporation by about 30% in the extremely arid environment.Reducing the power factor of the conventional model by a factor of 0.1 produced good agreement between the measured and simulated cumulative evaporation.Microlysimeter method proved to be a simple and accurate approach for the evaluation of soil evaporation.     

基于气象因子的金华市土壤墒情预测模型

利用金华2007—2008年土壤墒情资料和相关气象资料,分析了土壤湿度的基本变化规律,对土壤湿度与相关气象因子进行了灰色关联度分析,找出关键气象影响因子,建立了基于关键气象影响因子的土壤墒情预测模型并进行了试报和验证。结果表明：金华市冬季、春季土壤较为湿润、变化较为平稳,夏季、秋季土壤相对较干、变幅较大;5mm降水与蒸发的差为影响土壤相对湿度变化的首要因子;基于关键因子的土壤墒情预测模型试报2008年夏季的10cm、10—20cm、20—30cm土层相对湿度的平均误差分别为15．75％、6．89％、8．21％,该模型预测的土壤湿度状况基本能反映旱情发展的动态趋势。模型可为准确预测土壤墒情的变化状况,为农业生产合理用水和防灾减灾提供参考。     

不同草粮轮作方式对退化苜蓿草地水分恢复的影响

2003－2005年在黄土高原宁南旱区10年生退化苜蓿草地上进行了连续3 a不同作物组合方式的轮作试验,轮作作物为春小麦、马铃薯和谷子,为研究比较不同轮作方式对退化苜蓿土壤水分的恢复状况和作物产量效益,优化出较为合理的草粮轮作模式。试验结果表明,轮作地0～60 cm土层土壤易受降水和地面蒸发影响,60～120 cm土层土壤水分主要被轮作作物利用,而120～200 cm土层土壤水分相对较为稳定,受降水和地面蒸发影响很小,并随轮作年限的增加,基本上表现出不断恢复趋势。通过草粮轮作可以增加苜蓿地120～200 cm土层土壤水分,且显著高于撂荒地和对照苜蓿地,同时可获得一定作物产量。相对于其他轮作方式而言,马铃薯-马铃薯-春小麦（PPW）轮作处理能够充分利用有限的降水资源,对土壤水分具有较好的恢复作用,其作物总产量和水分利用效率均较高,分别为5214.5 kg/hm2和9.38 kg/(hm2·mm-1),与轮作前苜蓿地相比,120～200 cm土层土壤水分净恢复量为24.73 mm。     

三深度土壤水分传感器的研制及试验

针对当前植物根区不同深度下土壤含水量测量存在的传感器安装困难、对原位土壤扰动大以及传感器间一致性差等问题,该文基于阻抗法设计了一种三深度土壤水分传感器。该传感器不仅可以同时测量3个不同深度的土壤含水量,并且在安装时对原位土壤扰动极小。试验标定结果显示,该传感器具有较高的精度,所测的土壤含水量与烘干法所得的实际含水量非常吻合,决定系数R2和均方根误差(RMSE,root mean square error)分别达到0.996和0.013 cm3/cm3;传感器可适用于多种不同质地的土壤,在3种不同质地土壤中的输出灵敏度均大于1V/(cm3/cm3)。传感器的输出与土壤体积含水量呈现良好的线性关系,对黏土、砂土及壤土的决定系数R2分别达到0.983、0.965和0.975;土壤水分入渗试验结果进一步表明,该传感器性能良好,3个不同深度的传感器电极具有较高的一致性,在壤土和砂土样本中3个深度传感器电极的输出,相对误差分别小于2%和5%。     

甘肃陇西黄土高原旱作区土壤水分变化规律及有效利用程度研究

运用陇西黄土高原6个农业气象基本观测站土壤湿度资料(1982~2000年),分析了该地域土壤水分构成特征及0~200cm土壤水分运行、变化规律,拟合了100cm土层内土壤贮水及水分累积耗散曲线,分季节评述了区域内各地水分有效利用程度。     

不同规格微型蒸渗仪测定土壤蒸发的试验研究

以陕北风沙土为研究对象,比较了微型蒸渗仪高度(10、15、20和25 cm)、内径(10和15 cm)和封底材料(薄铁皮和细纱布)对土壤蒸发测定结果的影响。结果表明,不同规格蒸渗仪测定的土壤蒸发量具有很好的相关性。当内径为10 cm时,土壤蒸发量的测定值随高度的增加而增加,高度为20 cm时的测定值显著大于10 cm时。当高度为10 cm时,将内径由10 cm增加至15 cm对土壤蒸发的测定没有显著影响。高度和内径一定时,将封底材料由薄铁皮换为细纱布时测定的土壤蒸发量显著增加。高度为20 cm时,土壤蒸发测定的精度最高,为98.5%,其次是高度为25 cm和15 cm时,精度分别为96.3%和93.5%。综合考虑精度和便捷性,推荐使用高度为20 cm、内径为10 cm且用薄铁皮封底的微型蒸渗仪。