石漠化地区土壤含水率的动态变化特征及其影响因素

【目的】探明石漠化地区土壤含水率变化动态及影响因素,为制定石漠化生态修复区的农业工程措施和选择生态重建模式提供理论依据。【方法】以石漠化地区施用有机肥、草被覆盖、地表裸露3种处理的土壤为研究对象,连续测定土壤含水率、大气湿度、大气温度、土壤温度和光照强度,运用线性回归与通径分析方法对土壤含水率的动态变化特征及其影响因素进行分析。【结果】地表裸露土壤含水率对时间变化的响应规律不明显;土壤含水率在施用有机肥与草被覆盖下其线性回归方程达极显著水平。各指标对土壤含水率的总决定系数为0.118,具体表现为大气湿度土壤温度大气温度光照强度。【结论】施用有机肥与草被覆盖可以有效调控土壤水分变化幅度;应结合土壤类型、气象要素、地形地貌等因子,综合评价石漠化地区不同环境条件对土壤含水率的影响机理及贡献率。     

自然降雨条件下不同种植模式土面蒸发规律研究

在自然降雨条件下,对西瓜不同种植模式的土壤水分运动及土面蒸发规律进行研究。结果表明,不同种植方式的土壤水分在0~100 cm的土层内,土壤含水率随时间的变化幅度较大,在100 cm以下的土层所受影响较小,各处理动态储水量变化范围为0~100 cm。在降雨后的2 d内裸地的蒸发量与水面蒸发量接近一致,日蒸发量可达到9.3 mm,2 d后,土面蒸发量从9.3 mm减小至0.3 mm,在没有降雨补给的情况下,土面蒸发量无限接近于0,而压沙地的土面蒸发则始终维持在1.1 mm左右;总体上,水面日平均蒸发量为9.3 mm,裸地土面日平均蒸发量为1.8 mm,压沙地土面日平均蒸发量为1.1 mm。     

林型和林龄对嫩江沙地人工林生态系统碳储量影响规律研究

【目的】揭示林型和林龄对温带半干旱地区嫩江流域固沙人工林生态系统碳储量的影响规律及机制，为沙地人工林碳汇管理实践提供科学依据。【方法】采用相对生长方程、碳氮分析仪测定法，同步估算具有幼龄林、中龄林、成熟林年龄序列的11、30、45年生樟子松和6、15、26年生小黑杨2种人工林，以及28年生天然榆树疏林的生态系统碳储量（植被和土壤）、植被年净固碳量及其相关环境因子（土壤含水率、有机质、全氮等），确定林型和林龄对沙地人工林生态系统碳储量影响效果。【结果】（1）在植被固碳方面，樟子松和杨树人工林均强于天然榆树疏林，尤以樟子松人工林为最佳；且樟子松、杨树人工林的植被碳储量均随林龄而递增，但两者植被年净固碳量随林龄变化规律却不同，前者为幼龄林>中龄林=成熟林，后者随林龄而递增。（2）在土壤固碳方面，杨树人工林优于天然榆树疏林，而樟子松人工林却不及天然榆树疏林；且樟子松、杨树人工林土壤碳储量随林龄的变化规律也不同，分别为先增后稳型和递增型。两者的土壤碳储量的空间分布格局也被改变，在水平空间上，前者降低了上、下部土壤层的碳储量，且在上部土壤层碳储量随林龄增强；后者增加了中上部土壤层碳储量，且在...     

风干表土对土壤水分蒸发阻力研究

引入土壤表面阻力概念来说明土壤水分蒸发过程,提出了实验室测定其大小的整套试验方法。在此基础上,对土壤表面阻力与蒸发、影响蒸发的主要因子的关系进行了分析研究。结果表明,土壤表面阻力总趋势是随蒸发时间的延长和累积蒸发量的增加而增大,但这种关系有可能被土壤蒸发面和大气间水汽压差的改变所打破,土壤蒸发面和大气间水汽压差是决定土壤表面阻力的主要因素之一。同时,还对土壤表面阻力与蒸发时间的关系、与蒸发时间及土壤蒸发面和大气间水汽压差的关系进行了模拟,结果后一种比前一种模拟更符合实际。     

绿洲灌区小麦间作玉米的棵间蒸发及其主要影响因子

通过研究绿洲灌区小麦间作玉米的棵间蒸发,确定其主要影响因子。结果表明,土壤含水量、土壤温度、叶面积指数及小麦留茬覆盖等均为影响棵间蒸发的主要因子,间作比单作棵间蒸发量高出3.3%～4.1%,留茬可降低棵间蒸发3.7%,也可提高土壤温度2.1～2.5℃。在不同供水水平的单作玉米各处理中,表层土壤含水量随供水量的增大而增大,棵间蒸发总量也随供水量的增大而增大。同一供水水平下,高茬收割小麦间作玉米群体的棵间蒸发量和蒸发总量低于小麦间作玉米群体。     

土壤湿度对鲁东南杨树人工林地土壤呼吸的影响

【目的】探究土壤湿度对鲁东南杨树人工林地土壤呼吸的影响。【方法】2010-2011年,利用GXH-3051便携式红外CO2气体分析仪结合自制的密闭箱,对中龄杨树人工林地和成熟杨树人工林地的土壤呼吸速率及土壤自养、异养呼吸速率进行测定,同时测定土壤表层0～10cm的含水量。【结果】2010和2011年,中龄杨树人工林地和成熟杨树人工林地的土壤呼吸速率均呈单峰变化,夏季(5-7月)土壤呼吸速率较高,并于7月达到高峰,中龄和成熟杨树人工林地土壤呼吸速率最大值分别为4.43和3.55μmol/(m2.s),冬季(12月-次年2月)土壤呼吸速率较低,并于1月达到最低值,中龄和成熟杨树人工林地土壤呼吸速率最小值分别为0.72和0.54μmol/(m2.s)。土壤自养呼吸速率季节变化趋势与土壤呼吸速率相似,而异养呼吸速率变化趋势则较复杂。土壤湿度的季节波动与土壤呼吸及土壤各组分呼吸速率的变化不完全一致。可用线性模型来描述土壤呼吸速率、自养呼吸速率、异养呼吸速率与土壤湿度的关系,其中中龄杨树人工林地土壤呼吸速率与土壤湿度的相关性最高(r2=0.750 3)。【结论】土壤湿度与鲁东南杨树人工林地土壤各组分呼吸间存在线性关系,但影响机制比较复杂。     

保水剂对干湿循环的响应及对稀土尾砂土壤水分状况的影响

【目的】南方地区离子型稀土尾矿区的生态环境脆弱，强烈的干湿交替条件加剧了土壤水分亏缺。保水剂由于吸水持水能力强，研究其在稀土尾矿区的应用对于提升土壤水分条件、促进尾矿区生态恢复具有重要的实践意义。【方法】通过模拟土壤吸水和蒸发过程，分析了6次干湿循环条件下保水剂粒径（1.0～2.0 mm、0.45～1.0 mm、<0.18 mm）及浓度（0.2%、0.4%、0.6%）对尾砂土保水和持水能力的影响，为开展保水剂田间应用提供理论依据。【结果】（1）稀土尾砂区土壤水分条件差，其土壤饱和含水量（SWC）显著低于未采矿区自然土（36.21%<39.85%），自然条件下土壤水分蒸发快、完全干旱时间较短；添加保水剂能显著改善尾砂土壤水分状况，尾砂土SWC提升了0.12～0.91倍，通过抵御土壤水分蒸发，土壤完全干旱时间延长了0.67倍，土壤保水持水能力得到提升。（2）保水剂应用效果主要受到土壤干湿循环因素的影响，经历6次干湿循环后添加保水剂的尾砂土SWC从54.87%降至39.33%，土壤完全干旱时间缩短，土壤中的保水剂吸水倍数（SC）从47.19 g/g降至18.01 g/g；削弱效应...     

覆膜开孔条件下新疆地区潜水蒸发及水热关系研究

【目的】分析不同覆膜开孔率对潜水蒸发和地温的影响,并揭示水热之间的关系。【方法】2012-07-29-09-13,在新疆库尔勒巴州灌溉试验站,采用潜水蒸发试验,研究覆膜开孔率分别为0.78%,2.40%,4.80%和100%时,潜水蒸发和0~20cm土层地温的变化,并分析了潜水蒸发与地温的关系。【结果】单位面积累积潜水蒸发量、潜水蒸发系数均随着覆膜开孔率的增加而增大,覆膜开孔率为0.78%,2.40%,4.80%时对应的蒸发抑制率分别为71.27%,70.44%和65.51%。单位面积累积潜水蒸发量与覆膜开孔率和时间之间呈复杂的幂函数关系;一天当中的潜水蒸发主要集中在20:00-0:00和04:00-10:00,而12:00-18:00的潜水蒸发速率接近于0;相同土层深度下地温变幅随覆膜开孔率的增加而增大。覆膜开孔率相同时,地温变幅随着土层深度的增加而逐渐减小,覆膜开孔率越小,土壤表层的温度变幅越小;同时,土壤剖面温度上高下低时,潜水蒸发受到抑制,反之则有利于潜水蒸发。【结论】覆膜能够有效抑制蒸发并减小土壤温度变幅,晚上潜水蒸发大于白天,这与新疆地区土壤剖面温度的变化密切相关。     

黄河源区土壤水分空间变异及其主控因子

【目的】以黄河源区25 km的ECV土壤水分遥感数据为基础,根据黄河源区土壤覆被类型、植被覆盖指数(NDVI)、地形和气候数据进行分析,分别得出不同季节影响该地区土壤水分分布和空间变异的主要影响因子.【方法】将不同季节的各土地覆被类型的土壤水分和空间变异性进行定量的分析;分别分析不同海拔(4 000 m以下,4 001～5 000 m和5 000 m以上)和坡度(15°以下,15°～30°和30°以上)的土壤水分与空间变异性之,并得出以上不同环境因子区间的土壤含水量和变异情况(CV),最后根据相关性分析和主成分分析得出黄河源区不同季节影响土壤水分分布和空间变异的主要环境因子.【结果】黄河源区土壤水分变异性(CV)都在较低变异的范围内,变异性由高至低依次为林地低覆盖度草地高覆盖度草地中覆盖度草地沙地、戈壁和裸地覆盖地区;暖季土壤含水量高于寒季,而寒季土壤水分空间变异性较强;低海拔地区空间变异性达到了19.6%,强于高海拔地区;坡度较缓地区土壤水分变异性较强.【结论】暖季降水、海拔和气温因子与土壤水分的相关性分别高达0.68、-0.55和0.51,并且降水和海拔因子的累计贡献率达到了68.38%,得出暖季影响土壤水分分布和空间变异的环境因子强弱表现为降水海拔气温NDVI坡度;而寒季的主要影响因子为海拔.     

黄土丘陵山地全年覆膜下土壤温度、水分运移规律研究

【目的】本文研究了全年覆膜条件下土壤温度和水分的运移规律。【方法】在陕北黄土丘陵山地设置白膜、黑膜覆盖,裸地定位试验,研究不同覆膜条件下土壤温度和水分的变化,连续2年观测。【结果】土壤温度在一天中的变化为抛物线,比气温变幅小并滞后于气温。白天最高温度为白膜,出现在16:00,夜间最高温度为黑膜,出现在8:00,裸地白天温度高于黑膜,夜间最低。土壤水分白膜最高,黑膜和裸地基本无差异。土壤水分0～150 cm土层内储水量2种膜覆盖为487.11、452.79 mm,裸地则减少75.69和41.37 mm。剖面土壤水分白膜黑膜裸地,其中,白膜和黑膜15 cm土层土壤含水率最高,分别为17.33%和15.96%。剖面温度表现为白膜15 cm以上土层最高,15 cm以下土层2种覆膜措施无显著差异。在植物生育期裸地表层温度受气温影响最大,最高温度达到53.5℃,高出白膜和黑膜覆盖5.3和7.2℃;而裸地表层土壤含水率最低,只有9.49%,显著低于覆膜处理。在冬季裸地表层温度最低,为-10.3℃,土壤含水率最低,只有3.15%,均低于同期覆膜处理。【结论】覆膜在夏季可以降低表层土壤温度,在冬季则能保水保温,抑制蒸发。     

棉花不同生长期土壤水分空间分布规律研究

[目的]以膜下滴灌棉田为对象,研究不同生长期土壤水分的空间变异规律.[方法]在典型地块(55 m×45 m),沿毛管方向每间隔15 m布设监测点,沿支管方向每间隔5 m布设田间土壤水分监测点,共布设监测点63个,测定不同生长期的各个采样点0～20、20～40和40～60 cm三个不同深度的土壤含水率.[结果]随着作物的生长,研究区土壤水分的空间变异性由强变弱.[结论]土壤水分的空间分布规律受覆盖地膜的影响,覆盖地膜的完整度随着时间的延长而变得越来越小,而地膜的完整度会直接的影响到土壤水分的地面蒸发;土壤水分的空间分布还受到其他人为因素、气候因素的影响.     

人工桉林土壤孔隙状况及水分变化分析

【目的】探明人工桉林的土壤孔隙状况及水分含量变化影响因子,为华南红壤丘陵区桉树种植生产中土壤水分利用提供参考依据。【方法】在相同气候区内,按上中下不同坡位,采集表土层（A）、淀积层（B）和母质层（C）3个不同剖面发生层的土壤,测定人工桉林、天然林、松林的土壤孔隙度和水分,并在垂直和水平方向分析土壤水分含量的差异状况及影响因子。【结果】A、B、C三层的人工桉林、天然林与松林的土壤孔隙度平均值分别为45.9%和41.4%、55.3%,水分平均值分别为13.3%、13.4%和15.5%,这3种林分的土壤水分在剖面上和坡位上不存在显著差异（P＞0.05）,但不同林分间的表层土壤水分存在显著差异（P＜0.05）;在水平方向上,总盖度与土壤水分存在极显著正相关。【结论】冠层及草本、落叶层的总盖度是林分表层土壤水分变化的主控因素之一。     

杨农复合种植模式土壤水分效应及生产力分析

 【目的】通过对海河低平原贫水区的杨农复合种植模式土壤水分消耗规律及生产力进行研究，从水分角度为该模式在该地的可持续性提供论据。【方法】用中子仪测定土壤水分，对作物及杨树进行产量测定。【结果】（1）5年林龄杨农复合种植模式耗水量高于常规冬小麦－夏玉米的种植模式达24%；0～4 m土壤贮水总量年平均下降32.1 mm，相当于总贮水量的3.3%；2～4 m土壤层次因无水分回补出现持续下降趋势；（2）土壤水亏缺及杨树遮荫等其它原因造成复合系统农作物减产趋于严重，其中林龄3年的杨农复合系统的小麦玉米产量减产平均达到35%。【结论】海河低平原区大面积推广的杨农复合种植模式威胁着水资源安全和粮食安全。     

喷灌冬小麦耗水与棵间蒸发试验

 【目的】研究喷灌条件下冬小麦的耗水规律,指导田间灌溉实践。【方法】在北京地区2005－2008年3个冬小麦生长季节,开展不同喷灌水量条件下土壤水分分布、冬小麦耗水和棵间蒸发特性的试验研究,并分析影响棵间蒸发的主要因素。【结果】喷灌条件下,0～40 cm土层土壤的含水量受灌溉水量影响较明显,耗水量随着灌水量增加而增加。返青至收获期,冬小麦棵间蒸发为耗水量的25%左右,棵间蒸发随着灌水量的增大而增大,但棵间累积蒸发与作物耗水量之比随之而下降。【结论】适当加大灌水定额,减少灌溉次数,可在一定程度上抑制土壤的无效蒸发,提高灌溉水的利用率。     

山西中阳5种人工林地土壤的抗蚀性研究

【目的】分析晋西黄土丘陵区主要人工林地土壤的抗蚀性及其影响因素,为该地人工林建设过程中树种的搭配提供依据。【方法】选择山西中阳县车鸣峪林场神疙瘩管护站的5种人工林地为研究对象,取样测定其土壤的基本理化性质及土壤抗蚀性指数,并分析了5种人工林地土壤抗蚀性及其与土壤理化性质的关系。【结果】1）不同种类人工林的土壤抗蚀性有差异,土壤抗蚀性指数表现为刺槐油松榆树混交林＞油松林＞侧柏林＞刺槐林＞灌木林,不同土层的土壤抗蚀性指数也有区别,表现为0～20 cm土层大于20～40 cm土层。2）土壤抗蚀性指数随着时间的增加而降低,且二者间呈三次函数关系,其中20～40 cm土层土壤抗蚀性指数下降幅度更大。3）土壤抗蚀性指数与粒径＞0.25 mm土壤水稳性团聚体、土壤粘粒（粒径＜0.001 mm）和有机质含量呈显著正相关,其与土壤基本物理性质和化学性质存在一定的线性关系,土壤抗蚀性受土壤基本物理性质的影响较大。【结论】不同人工林地土壤抗蚀性差异较大;为减轻土壤侵蚀,应当营造混交林,保护表层土壤。     

茶园土壤团聚体中微生物量碳、氮的分布特征

 【目的】弄清茶园土壤团聚体中微生物量碳、氮的分布特征,以期反映退耕还茶模式对土壤团聚体及其养分循环的影响,为协调区域土地利用及退耕还林（茶）工程的实施提供依据。【方法】采用野外调查和室内分析相结合的方法,以撂荒地和桉树人工林为对照,就茶园土壤团聚体中微生物量碳、氮的分布特征进行了研究。【结果】（1）茶园和对照撂荒地、桉树人工林土壤团聚体中有机碳含量基本随团聚体直径的减小而增加,最大值均集中于＜0.25 mm团聚体中;（2）茶园及对照地土壤微生物量碳、氮含量则基本随团聚体直径的减小而降低,其中茶园土壤团聚体中微生物量碳、氮含量最大值分布于5—2 mm团聚体中,茶园土壤除了＜0.25 mm团聚体外,其微生物量碳、氮的含量均高于撂荒地和桉树人工林同直径团聚体;（3）茶园及对照地土壤团聚体微生物熵基本随团聚体直径的减小而降低,其中茶园土壤团聚体微生物熵最大值分布于5—2 mm团聚体中,其分布规律与微生物量碳、氮基本一致。【结论】与撂荒地、桉树人工林相比,茶园土壤团聚体中微生物量碳、氮较为丰富,大团聚体中的含量尤为突出,表明退耕还茶是研究区一种较为理想的退耕模式。     

北京密云油松人工林林冠截留模拟

【目的】探讨北京密云水库集水区油松人工林的生态水文过程和影响机理。【方法】基于2006-05-10的21场降雨和气象及林分结构资料,用修正的Gash林冠截留模型对油松人工林林冠截留量进行模拟。【结果】北京密云油松人工林林冠截留量、树干茎流量和穿透雨量的模拟值分别为57.33,1.03和229.51 mm,林冠截留量和树干茎流量的模拟值分别比实测值减小12.6和0.39 mm,相对误差分别为18.02%和27.46%,穿透雨量模拟值高于实测值13.17 mm,相对误差为6.09%;累计林冠截留量模拟值小于实测值,累计林冠截留量相对误差最小值为6%,最大值为32.64%,相对误差在20%～30%的占76.2%,平均累计林冠截留相对误差为25.2%。【结论】模型可以较好地模拟北京密云油松人工林的累计林冠截留量,但模型在本试验区域油松林中应用时,模拟出的累计林冠截留量应加上25.2%的实测林冠截留量值加以校正。     

自然降雨条件下夏玉米冠层截留特征及影响因素

【目的】冠层截留特征和机理研究一直是生态水文的前沿和热点,针对作物冠层截留这一不可忽视的水分通量,以夏玉米为研究对象,研究在自然降雨条件下玉米冠层降雨截留特征和分布规律,分析作物冠层截留量的影响因素,以期更加合理的评价夏玉米对自然降水的水分利用效率,为科学密植、提高旱作农业区作物产量以及防止农耕地土壤侵蚀提供理论依据。【方法】运用水量平衡原理对夏玉米冠层截留量、穿透雨量、茎秆流量及降雨量的田间观测结果进行分析。其中采用玉米行间随机放置承雨槽收集穿透雨,以测量穿透雨量;采用在茎秆基部包裹喇叭口状聚乙烯集水装置收集茎秆流,并在装置底部引出一导管,将收集到的茎秆流转移到另外塑料桶中,以测量茎秆流量;降雨量采用自动气象站实时观测,并采用人工观测进行校正。【结果】夏玉米在不同降雨量级（0.1-4.9,5.0-14.9和15.0-29.9 mm）下,冠层截留量分别为1.1、2.6和13.0 mm,平均值为1.7 mm;冠层截留率分别为12.3%、12.1%、15.3%,平均值为13.3%。通过监测数据,建立了夏玉米冠层截留率与玉米叶面积指数和植株株高的回归方程,相关性显著;分别建立了各气象因子与夏玉米冠层截留量的回归方程,其中降雨历时和水汽压差分别与冠层截留量呈极显著幂函数相关关系;降雨量与冠层截留量呈极显著指数函数相关关系。同时,考虑所有影响因素的综合效应,建立了冠层截留量与影响因素的复合关系模型,相关系数R2=0.946。【结论】本研究中,自然降雨条件下,夏玉米的冠层截留量不可忽略,并且受到多种因素的交互影响,单一因素不能完全解释。夏玉米种植密度、形态指标（株高、叶面积）和气象因子（降雨量、风速、水汽压差、降雨历时）均对夏玉米冠层截留量有影响。建立冠层截留量与多种影响因素的复合关系模型,可为作物的科学密植、提高旱作农业区作物水分利用效率提供更充分理论基础。     

华西雨屏区几种人工植被类型对土壤磷库的影响

【目的】了解华西雨屏区不同人工植被类型土壤磷库特征,分析人工植被类型对土壤磷库及其有效性的影响。【方法】选取华西雨屏区7种典型人工植被类型:橘树(Glycosmis cochinchinensis)迹地、橘树林地、巨桉(Eucalyptusgrandis)林地、玉米(Zea mays)地、香樟(Cinnamonum camphora)林地、柚子(Citrus maxima)林地和桃树(Prunus persica)林地,于2010年7月分别采集土壤根层或耕作层与根下层或犁底层原状土样,分析其磷库及有效磷特征。【结果】华西雨屏区几种典型人工植被类型显著影响了不同土壤层次磷库特征,但不同人工植被类型的影响方式和程度并不一致。玉米地和巨桉林地植被类型下根下层或犁底层土壤全磷库大于根层或耕作层;橘子林地具有最大的根层土壤磷库,而玉米地具有最大的犁底层土壤磷库;尽管玉米地具有较高的根层土壤有效磷含量,但香樟林地根下层土壤有效磷含量最高。【结论】植物生长和人为管理差异是显著影响人工植被土壤磷库及其有效性的重要原因,这为区域土地利用结构调整和生态环境建设提供了理论依据。     

马铃薯生物炭对土壤水分入渗及蒸发的影响

【目的】研究施加马铃薯生物炭对宁南山区土壤水分运移和氮素的影响。【方法】采用室内土柱模拟试验,研究不同马铃薯生物炭添加量(0、1%、2%、3%、5%、6%)对宁南山区典型土壤(山地草甸土、黑垆土)水分入渗、蒸发特性及硝态氮淋溶的影响规律及差异。【结果】山地草甸土的入渗湿润峰进程和累积入渗量随生物炭添加量的增加逐渐降低,黑垆土呈现先增加后递减的趋势;Philip入渗模型适合山地草甸土的水分入渗过程,Kostiakov模型适合黑垆土的水分入渗过程;生物炭显著降低了2种土壤的累积蒸发量,土壤蒸发量和蒸发时间复合幂函数关系;2种土壤硝态氮(NO^-₃-N)淋溶损失质量减少幅度均随着生物炭添加量增加呈现先增加再减小后加强的趋势,且均在1%添加量时减幅最小,6%时减幅最大。【结论】施加马铃薯生物炭能提高宁南山区土壤持水能力,减小土壤硝态氮损失。