黄土丘陵区深层干化土壤中节水型修剪枣树生长及耗水

黄土丘陵区人工林地深层土壤干层是否影响后续植物的生长是众多学者关心的热点。该文在砍伐23 a生旱作山地苹果园地后休闲4 a又栽植枣树,连续3 a观测干化土壤中枣树的生长及土壤水分变化,研究采用节水型修剪的再植枣林的生长及耗水情况。结果表明,前期23 a生苹果园地已使0~1 000 cm深土壤干化,休闲4 a后0~300 cm土层水分得到恢复,300~500 cm范围为中度偏重亏缺,500~700 cm为中度亏缺,700~1 000 cm为轻度亏缺;3龄枣树时开始采取节水型修剪,0~300 cm土层有效水分被消耗34.97%,至4龄时0~300 cm范围内前期恢复的土壤水分已消耗殆尽;在此情况下采取节水型修剪的枣树仍可保持良好生长,产量及其水分利用效率均高于相同水分条件下的常规修剪枣树,产量可达正常水分条件下枣树的1.39倍以上,产量水分利用效率可达1.52倍以上。研究结果证明节水型修剪是半干旱区深层干化土壤中枣树克服雨量不足和土壤水分亏缺的一条有效途径。     

黄土沟壑区不同树龄侧柏林地土壤水分动态特征

[目的]研究黄土沟壑区侧柏林地土壤水分动态特征,为黄土沟壑区退耕还林、生态建设以及人工侧柏林地的经营管理工作提供支持。[方法]以黄土沟壑区典型小流域南小河沟流域内5,25以及35a树龄侧柏为研究对象,使用烘干法对其生长季0—100cm土层土壤水分进行观测,并对其时空分布特征、土壤层次以及各层次干燥化特征进行分析。[结果](1)降雨对侧柏林地土壤水分的补给深度集中在0—40cm范围内,侧柏根系吸水主要作用范围则分布在40—100cm土层中。(2)3种树龄侧柏生长季0—100cm土层中的土壤水分的时间变化可以分为恢复期(5月)与消耗期(6—9月)。在恢复期,树龄对于土壤水分分布的影响不大,5,25与35a侧柏0—100cm土层蓄水量分别分布在230.3~304.2mm,177.7~249.7mm以及202.2~283.6mm。在消耗期,10—40cm土层中,土壤水分分布表现为:5a侧柏35a侧柏25a侧柏,而在60—100cm土层中,则表现为:5a侧柏25a侧柏35a;3种树龄侧柏林地0—100cm土层蓄水量则分布在131.2~207.2mm,123.4~220.8mm以及109.6~204.7mm。(3)在恢复期,5a侧柏林地各垂直分层土壤水分干燥化指数(SDI)差异不大,25与35a侧柏林地SDI在活跃层与过渡层随着深度的增大而增大。在根系作用层,25与35a侧柏林地SDI保持相对稳定。在消耗期,3种树龄侧柏林地SDI在活跃层较小,在过渡层随深度增大而增大,而在根系作用层保持相对稳定。[结论]与恢复期相比,在消耗期,3种树龄侧柏林地土壤水分变化剧烈程度均显著增大,其根系吸水能力随树龄增大而增大。     

黄土丘陵区不同树龄旱作枣园细根空间分布特征

以黄土丘陵区2、6、10、15龄旱作枣林(Ziziphus jujube cv.Junzao)为研究对象,采用根钻法,距树干0.5、1、1.5 m处、分层(0.2 m)钻取土样,分析了旱作枣林细根随树龄的变化特征。结果表明:随着枣林树龄增大,枣林细根根长密度增加,比根长减小;2龄枣树细根主要分布于径向1.5 m以内和垂向1.6 m以上,10、15龄枣树细根分布超过径向1.5 m和垂向3 m以上,并在株间形成根系高密度区,6龄枣树细根径向分布范围大于2龄,垂向分布与10龄和15龄接近;不同树龄枣林细根根长密度均随土层深度增加而减小,且主要集中在0~0.6 m土层中;随着树龄增加,细根根长密度径向分布无差异(10、15龄)。研究表明:2、6龄枣林应靠近树干地表处施肥,而理论上成熟期10、15龄枣林可在林内任意位置施肥;同时为防止枣林减产和退化,需增加枣林管理措施以有效降低枣树自身奢侈性耗水和非生产性耗水。     

黄土丘陵沟壑区山地苹果林土壤干化及养分变异特征

揭示不同树龄苹果林土壤剖面水分特征及土壤养分演变规律,探明土壤干化引起的养分失衡原因,对黄土高原丘陵沟壑区苹果林地土壤水分、养分科学管理以及果园合理施肥具有重要现实意义。以陕北米脂县为研究区,选取不同树龄山地苹果林为研究对象,分别测定了7 a、10 a、18a、25 a、30 a和41 a苹果林地0~1 000 cm土层土壤湿度和0~300 cm土层土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷、速效钾含量,分析测定了深度范围内土壤干化情况、各养分指标丰缺状况及其随种植年限和土层深度的变异特征及不同树龄苹果林地60~300 cm土层土壤水分与养分的相互关系。结果表明:黄土丘陵沟壑区不同树龄山地苹果林深层土壤均出现严重或强烈干化,0~1 000 cm土层平均土壤含水量随树龄增加呈先增加后降低再略有增加趋势。该地区不同树龄苹果林0~300 cm土层土壤有机质、全氮和碱解氮含量均处于极缺状态,全磷、速效磷含量较缺,速效钾含量中等。幼龄期果树土壤水分与有机质、全氮、碱解氮相关性显著,而盛果期及衰退期果树土壤水分与各养分含量相关性不显著。建议不同树龄果园除应采取蓄水保墒措施外,尤其应注重有机肥和氮肥投入,适当增施磷肥,可少施或不施钾肥。相较于由干化引起的养分失衡,该地区土壤干化问题更应引起关注。     

黄土丘陵区不同树龄旱作枣园土壤水分动态

采用Trime-IPH管式TDR系统,对黄土丘陵区2龄、6龄、10龄、15龄旱作红枣林(Ziziphus jujube cv.Junzao)生育期内土壤剖面含水率进行连续监测,以探讨旱作枣林土壤含水率随树龄的变化特征。结果表明:2014年0.4 m以下土层、2015年0.6 m以下土层土壤含水率随红枣林树龄增加,呈减少趋势。2014年常态年红枣林土壤水分随生育期变化整体呈上升趋势;2015年干旱年红枣林土壤水分随生育期变化整体呈下降趋势。各树龄红枣林0~0.6 m土层土壤水分波动较大;0.6~1.8 m土层干旱年时形成季节性低湿层;1.8~3.0 m土层土壤水分呈常年低湿状态。持续干旱条件下,2龄、6龄红枣林雨后7 d土壤水分损失率分别为20%和19%,显著高于10龄、15龄红枣林土壤水分损失率(13%和18%),而雨后18 d,2龄、6龄红枣林土壤水分损失率增速缓和,10龄、15龄红枣林土壤水分损失率呈显著上升趋势。干旱年时红枣林在开花坐果期和果实膨大期需增加水分管理措施以有效降低枣树自身奢侈性耗水和非生产性耗水,实现红枣林可持续发展。     

不同覆盖措施对减少枣林休眠期土壤水分损失的影响

针对黄土丘陵半干旱区林地土壤干化缺水严重的现象,利用2012-2015年3种覆盖措施下土壤水分定位实测数据,探讨和分析全年覆盖措施对枣林休眠期土壤水分损失的影响。结果表明:休眠期是枣林地土壤水分损失的重要时期,无覆盖枣林地土壤水分损失85.64~92.34 mm,是同期降雨量的2.12倍。当地枣林地土壤水分损失的土层深度基本在0~200 cm范围。在0~200 cm范围土壤垂直剖面上,休眠期3种覆盖措施下土壤水分损失均呈现随深度增加而均匀减少的规律。休眠期0~200 cm土层秸秆覆盖、地膜覆盖和石子覆盖土壤水分总损失量分别较裸地减少38.32、50.56、40.48 mm。覆盖措施可以促进休眠期土壤水分向深层运移。     

滴灌密植枣林细根及土壤水分分布特征

为明确黄土丘陵区滴灌密植枣林（Ziziphus jujube Mill.)细根（直径＜2 mm）及土壤水分的空间分布特征,以无滴灌稀植枣林为对照,利用根钻法（洛阳铲）分别获得12 a生密植枣林地0～5.4 m和12 a生稀植枣林地0～10.4 m土层的细根干重密度,及0～10.4 m的土壤水分。结果表明：枣林细根干重密度随土层深度的增加而减少,50%以上的细根集中分布在0～0.8 m的土层中,该土层为根系密集层。密植枣林的细根干重密度较稀植枣林高,而细根最大分布深度却相反,密植枣林细根最大分布深度为5 m,稀植枣林为10 m。密植枣林土壤水分低值区的土层达3.0 m,稀植枣林延伸到4.6 m。该研究表明滴灌密植对枣林根系分布及土壤水分有显著影响,滴灌可减短枣林细根最大分布深度,滴灌条件下密植枣林整体根系较浅,有利于减轻深层土壤水分消耗。     

基于18O示踪的不同树龄枣树土壤水分利用特征分析

为明确不同树龄枣树的水分利用特征。该研究利用稳定氧同位素(~(18)O)示踪方法,测定4个不同树龄(4、8、17和22年)枣树的木质部水与潜在水源的氧同位素比率δ~(18)O值,利用Mix SIR模型定量计算各树龄枣树对潜在水源的利用比例。结果表明,浅层(0~40 cm)土壤水分相对充足时期,枣树主要吸收浅层土壤水分,浅层土壤水分匮乏时,枣树会增加中层(40~120 cm)和深层(120~200 cm)土壤水分的吸收比例。萌芽展叶期不同树龄枣树都主要吸收浅层土壤水分;开花坐果期,随着树龄的增加,枣树对浅层土壤水的吸收比例逐渐减少,对深层土壤水的吸收比例逐渐增加;果实膨大期,4年生枣树主要吸收中层土壤水分,8年生枣树主要吸收深层土壤水分,而17和22年生枣树主要吸收浅层土壤水分;果实成熟期,8和17年生枣树分别主要吸收浅层和深层土壤水分,22年生则主要吸收中层土壤水分。根据不同树龄枣树的水分利用特征对其进行水分管理以减少4、8年生枣树浅层土壤水分的非生产性耗水及17、22年生枣树自身奢侈性耗水,实现红枣林的长期健康发展。     

黄土丘陵枣林非生育期土壤水分 损失及其剖面气态水分析

针对黄土丘陵半干旱区枣林地土壤干化缺水严重的现象,利用2012—2015年土壤水分、温度等实测数据,分析枣林土壤水分损失的运动规律及其机理。结果表明:休眠期是枣林地土壤水分损失十分严重的阶段,0—200cm土层土壤水分损失量达到85.64~92.34mm,大约是同期降雨量的2倍。蒸发是休眠期土壤水分损失的主体。在垂直剖面上,休眠期土壤水分损失自上而下呈现减少趋势,土壤水分由地下向上运移,最终在近地表以气态水形式散失到大气。土壤气态水运动的活跃层在0—11cm土层间,最大深度为540cm。受温度、相对湿度等因素的影响,土壤气态水通量随土壤深度增加而减少。     

黄土丘陵苜蓿与柠条深层土壤干化状况及根系与养分特征

[目的]探究宁夏南部黄土丘陵区雨养苜蓿及柠条地的深层根系与土壤水分和养分的协同关系，进而为宁南山区人工植被建设与管理以及生态环境高质量发展提供科学依据。[方法]采用野外调查与室内分析相结合的方法，对宁南黄土丘陵区人工种植18 a的紫花苜蓿地与20 a的柠条林地0—1 000 cm土层中土壤水分、根系垂直分布、土壤N,P含量变化进行了分析。[结果](1)苜蓿地和柠条林地土壤200 cm以下全剖面已经处于干化状态，其中苜蓿和柠条地土壤处于极度干燥化水平的土层分别为200—720 cm和360—720 cm, 0—1 000 cm深度范围土壤水分储量较相似地形的雨养农田分别少987.55,977.78 mm;(2)苜蓿和柠条根系主要集中在表层0—120 cm土层，该层根系占0—1 000 cm剖面总根干重的45.66%,57.54%,根长密度占44.45%,67.58%;(3)苜蓿和柠条土壤N,P养分分布规律与根系分布规律一致，表层0—120 cm范围内平均全N含量分别为0.53,0.58 g/kg,是0—1 000 cm土壤全N含量平均值的1.77倍和1.87倍，在0—120 cm范围内全...     

山西榆次不同植被土壤水分有效性与干燥化效应

为了对山西省山区土壤干旱程度和水资源利用情况进行研究,通过称重法研究了山西榆次区不同植被(樱桃林地、耕地、枣树林地和杨树林地)及撂荒地土壤剖面水分变化特征、水分有效性及干燥化效应。结果表明:土壤平均含水量从小到大依次为杨树林地(8.10%)、枣树林地(9.94%)、撂荒地(10.70%)、樱桃林地(14.47%)和耕地(14.53%)。各植被下土层均有不同程度的干层发育,其中耕地和樱桃林地土壤为轻度干层,撂荒地主要为中度干层,而枣树林地与杨树林地则发育了中重度干层。杨树林地各土层均为无效水,枣树林地以无效水为主,撂荒地以无效水与难效水为主,耕地和樱桃林地受灌溉补给,以难效水与中效水为主。各植被中除杨树林地外,土壤水分含量均随土层深度增加先减后增。其中樱桃林地和枣树林地土壤水分都在0—3 m内呈递减趋势,3—5 m土壤水分迅速升高。耕地和撂荒地土壤含水量先减后增,均在2—2.5 m深度土层为含水量低值拐点。杨树林地土壤水分在0—3.5 m保持平稳,3.5—5 m水分呈下降趋势。     

陕西省延川县孙家塬经济林土壤水分和水分平衡

对陕西省延川县孙家塬枣树林和苹果林4m深度土层水分的变化进行了研究,并对土壤水分有效性、土壤干层及其水循环等方面进行了分析。结果表明,枣树林地含水量平均为10.6%,还有4.5%的土壤水资源可以利用。苹果林地4m深度范围内平均含水量为7.4%,2.0—4.0m深度范围内土壤水资源基本耗尽。苹果林地土壤含水量自上向下呈现高—低—高分层变化特点,枣树林地土壤水分剖面垂向分层不明显。枣树林地和苹果林地土壤水分基本都呈难效水状态,但枣树林土壤水分接近中效水,土壤水分对苹果林生长具有严重的抑制作用,对枣树林的生长基本没有抑制作用。枣树林地2.0—4.0m深度范围仅有轻度干层发育,苹果林地土层2.0—4.0m深度范围有轻度干层、中度干层和重度干层发育。苹果林地和枣树林地土壤干层切断了深层水分与上层的联系。水循环主要表现为地表水循环,基本不存在地下水循环,形成了土壤—植物—大气的水分循环模式,属于异常水分循环类型。干层长期发展会导致该区地下水位的持续下降和地下水资源减少。该区土壤水分条件更适于发展枣树经济林。     

半干旱区柠条林利用土壤水分深度和耗水量

植物根系利用土壤水分深度和耗水量是研究植物与土壤水关系的基础.以柠条为对象,采用中子仪,对撂荒地和柠条林地土壤水分进行长期定位观测和分析.结果表明,2002年内,随着时间推移,柠条利用土壤水分深度从播种时的2 cm左右,迅速增加到9月1日的90 cm,10月15日的110 cm,11月1日的170 cm,到11月15日柠条利用土壤水分深度为220 cm;除丰水年(2年生)柠条土壤储水量增加了122.8mm外,随着林龄的增加和降雨量等的变化,植物利用土壤水分的深度和耗水量增加,土壤储水量下降.到2004年生长季末,3年生柠条林地100 cm土层出现土壤干层,5年生柠条林地剖面60-300 cm土层出现土壤干层.此时需要采取措施,控制柠条生长、密度和耗水量,实现土壤水资源的可持续利用.     

青海省刚察县吉尔孟地区不同厚度土壤水分研究

通过土壤含水量测定,对青海湖西部天然草地不同厚度土壤含水量等问题进行了研究.结果表明,吉尔孟厚土层和薄土层土壤含水量均呈现随深度增加而逐渐降低的趋势.在相同土壤厚度条件下,低草地土壤含水量比高草地含水量高.在植被相同条件下,厚土层含水量比薄土层的含水量高.草地厚土层在80 cm深度出现土壤干层,指示当地的土壤下部水分不足.30 cm厚度的薄土层高草地和30 cm厚度的薄土层低草地分别在21和24 cm出现了含水量低于11％的干化现象.厚土层上部30 cm含水量比30 cm厚度的薄土层含水量高12.4％.吉尔孟土壤水分的突出特点是上部含水量高,说明该区土壤水分具有在上部聚集的特点,这是该区土壤冻结期较长和蒸发及蒸腾较少造成的,土壤水分在上部聚集对草原植被生长是有利的.由于该区土壤下部水分不足,该区应该发展耐旱牧草和其他耗水较少的草原植被,不适于发展深根系耗水较多的植被.     

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。     

极端干旱区不同水分条件下胡杨林生态耗水特征

以极端干旱区胡杨林为研究对象,探究不同水分条件下胡杨林土壤水分运动规律和胡杨生态耗水特征。结果表明:HYDRUS-1D模型对极端干旱区胡杨林土壤水分运动和蒸散发过程具有良好的模拟效果。不同水分条件下胡杨林土壤水分运动特征和生态耗水变化差异明显。随着下垫面水分条件趋于湿润,土壤水分含量和湿润锋入渗深度均出现增加,入渗深度分别达到100,120,150cm。下垫面水分条件改变导致土壤水分存蓄情况发生变化。下垫面水分补给增加的同时胡杨林蒸散发呈明显增加,其中植被蒸腾增加显著。随着水分条件逐渐湿润植被蒸腾占总蒸散比例由55%升至65%。研究显示,随着下垫面水分条件逐渐湿润,极端干旱区胡杨林生态耗水量逐渐增加,其中植物蒸腾消耗是造成水分耗散增加的主要原因。     

黄土高原水蚀风蚀复合区人工植被土壤水分状况

采用烘干法及WP4水势仪对黄土高原水蚀风蚀复合区人工林下土壤重量含水量及水势进行测定,从土壤水分数量和能量两方面分析该区土壤水分时空分布和动态变化特征,并且通过实测数据对不同树种土壤水分特征曲线进行拟合,旨在为该区今后植被建设及生态用水提供理论参考。结果表明,各树种在0-300 cm土层土壤含水量随深度增加而逐渐降低,并趋于稳定。0-30 cm土层土壤含水量变化剧烈,30 cm以下土层土壤含水量逐渐降低,并趋于稳定在3.00%~5.00%。土壤水分受降雨量及其分配影响显著,观测期内土壤储水量盈余26.7 mm。土壤水势与土壤含水量变化规律一致,土壤水分特征曲线拟合结果较好。在丰水年,降雨只对浅层土壤水分起到补给作用,深层土壤水分亏缺严重,存在土壤干层。在特殊降水年份对该区土壤水分进行研究具有重要意义。     

陕北黄土丘陵区山地苹果园的土壤水分动态研究

掌握土壤水分特征是实现果园科学管理、有限雨水资源合理高效利用、保证果树高产优质的关键。以陕北米脂山地6年生红富士苹果园为研究对象,于2015年4月—2016年6月采用FDR、中子水分仪和烘干法相结合的土壤水分监测方法,分析了山地苹果园的土壤水分总体特征、单株不同位点的水分动态以及不同旱作措施(秸秆覆盖、起垄覆膜垄沟集雨、有机肥覆盖)的土壤水分环境效应。结果表明:陕北山地果园时段干旱严重,最严重的为苹果树新梢生长和幼果发育期;春季土壤干旱程度取决于上年入冬前土壤储水量高低。果园0~60 cm土层(根系分布集中层)水分随降雨量而变化,表现为较一致的季节变化特征;土壤水分的变化滞后于降雨变化,且降雨对土壤水分的影响随土层加深而减弱,100 cm深土层受降雨影响减弱,土壤剖面200 cm以下土层土壤含水量保持相对稳定。6年生山地苹果园土壤已经出现干化现象,且在90~300 cm存在明显的低湿层,土壤体积含水量常年处在12%以下。苹果树单株尺度范围内,土壤含水量随距树干距离增加单调递增;土壤水分的平均值处在距树干105 cm处;沿行向距树干不同距离位点的土壤含水量显著高于沿株向距树干等距离位点的含水量(P0.05)。秸秆覆盖、起垄覆膜垄沟集雨和有机肥覆盖措施相较于空白对照(不覆盖、不灌溉)均能有效改善土壤水分环境,缓解果树生育期内水分供需矛盾,其中起垄覆膜垄沟集雨措施的保墒效果最佳,建议陕北黄土丘陵区山地雨养苹果园采用起垄覆膜垄沟集雨的保墒措施。