黄土高原半湿润区苜蓿草地土壤干燥化与草粮轮作水分恢复效应

【目的】揭示黄土高原半湿润区苜蓿草地土壤干燥化发生规律与草粮轮作对干燥化苜蓿草地土壤水分恢复效应。【方法】在甘肃镇原试验站实地测定了不同生长年限苜蓿草地与不同类型草粮轮作粮田深层土壤湿度,分析了苜蓿草地土壤干层分布特征与草粮轮作对土壤干层水分恢复效应。【结果】15—28年生苜蓿草地0—1000cm土层土壤湿度平均值为10.20%,土壤干燥化速率为34.2mm·a-1,土壤干层最大分布深度超过了1400cm;苜蓿草地翻耕并轮作3—25年粮食作物后土壤干层湿度能够逐步恢复,土壤干层恢复厚度为583cm,土壤湿度恢复速率为77.3mm·a-1,土壤湿度恢复度达到83.3%。通过草粮轮作方式使15年生苜蓿草地土壤湿度恢复到当地土壤稳定湿度值需要8年以上。【结论】有利于土壤水分恢复的适宜草粮轮作模式是"10年生苜蓿→8年以上轮作粮食作物"。     

宁南旱区苜蓿草地土壤水分和根系动态分布拟合曲线特征

试验以宁南旱区3、4、6、7、10、12年生紫花苜蓿草地为研究对象,利用空间替代时间的方法,分别对紫花苜蓿的生长年限与土壤水分、根系深度和土壤干层厚度之间关系作出拟合曲线方程,以揭示土壤水分、根系和土壤干层随苜蓿生长年限变化的动态规律.结果表明:不同生长年限苜蓿土壤剖面含水率分布与土壤深度之间均呈二次曲线函数关系,且随...     

黄土高原苜蓿草地在不同种植方式下的土壤水分变化

在长期定位试验的基础上,通过田间实地测定0～400 cm土壤含水量,分析和比较了不同种植方式下苜蓿草地土壤水分的变化.结果表明,连作苜蓿地、轮作苜蓿地的400 cm土层平均土壤含水量分别为10.6%和11.4%,均低于土壤稳定湿度,其干燥化指数为24.6%和37.2%,分别属强烈干燥化和严重干燥化,而小麦连作的干燥化指数为86.4%,属轻度干燥化.连作苜蓿地土壤干层最厚,400 cm处仍十分干燥,而轮作苜蓿地和连作小麦地到240 cm以下时,土壤水分开始有所恢复.连作苜蓿地和轮作苜蓿地通过降雨可恢复部分土壤水分,可恢复的土壤深度为40 cm和60 cm,而连作小麦地可达100 cm.不同施肥措施下连作苜蓿地土壤干燥化程度都很严重,施肥措施不是造成土壤干燥化的主要原因.轮作系统中不同轮作年限苜蓿地的土壤水分状况有一定的差异,但是均没有形成深厚的土壤干层.与连作苜蓿相比,轮作苜蓿不会大量消耗土壤深层水分而形成深厚的土壤干层,有利于土壤水分的可持续利用.     

围场地区紫花苜蓿土壤水分动态变化与根系分布状况研究

通过田间试验对承德围场地区紫花苜蓿地土壤水分动态变化和不同茬次根系生长状况进行研究,结果发现不同土壤层次水分变化有所不同,深层土壤80￣120cm土壤含水量变化最大,表层0￣20cm次之,20￣80cm土层为相对稳定层;根系生长在不同茬次变化很大,呈逐渐递增的趋势,其中0￣30cm土层内的根量相当大,占到75%￣95%之间。苜蓿根重密度与土层深度之间呈指数递减关系,20￣30cm土层根量在生长期间逐渐增加。总之,在苜蓿生长期间,水分消耗以表层为主;由于该地地下水位较浅,而苜蓿的主体根系分布的土壤层次在逐渐扎深,因此建议在充分利用相对稳定层土壤水分的基础上,适度控制苜蓿生长年限,达到苜蓿生长与水分利用“双赢”的目的。     

不同轮作方式对退化苜蓿草地水分影响及产量效益比较研究

在宁南旱区将10 a生退化苜蓿草地翻耕后,进行了为期3年(2003-2005年)的草粮轮作试验,轮作作物为春小麦、马铃薯和谷子,以保持生长的退化苜蓿为对照,形成了27种不同草粮轮作方式。研究不同轮作处理对土壤水分的恢复状况以及产量效益,并通过综合指标法比较出最佳的草粮轮作模式。试验结果表明,退化苜蓿翻耕后3 a轮作期间,0~200 cm土壤水分均有不同程度恢复,而且主要受当年轮作作物影响较大;马铃薯为草粮轮作首选作物;不同轮作方式的作物总产量、经济总产值、水分利用效率和降水生产效率,以及第3 a 0~200 cm土壤水分含量等指标间差异显著(P0.05),马铃薯-马铃薯-马铃薯(PPP)、马铃薯-马铃薯-春小麦(PPW)、马铃薯-春小麦-马铃薯(PWP)和马铃薯-谷子-春小麦(PMW)为较好的轮作方式,其中马铃薯-马铃薯-春小麦(PPW)为综合指标法比较下的最佳轮作模式,该模式的作物总产量、总产值、水分利用效率、降水生产效率和0~200 cm土壤含水量分别为5 214.50 kg/hm2、15 301.87元/hm2、9.38kg/(hm2.mm)6、.87 kg/(hm2.mm)和254.58 mm,土壤水分净恢复量50.69 mm,可作为当地适宜的草粮轮作模式加以推广。     

祁连山排露沟流域土壤水分时空分布

对国家重点野外科学观测试验站——祁连山森林生态站排露沟流域土壤水文时空分布特征进行了研究,结果表明:(1)排露沟流域土壤水分年动态具有明显的季节变化,一个水文年分为前蓄墒、失墒、后蓄墒和稳定4个阶段;降水影响生长季节土壤表层水分变化,森林植物影响根系层土壤水分变化,森林植物影响大于降水影响;(2)土壤水分垂直分布随深度而变化,土壤类型间有差异;(3)土壤水分空间分布高海拔多,阴坡次之,阳坡最少。     

不同种植年限苜蓿地土壤环境效应的研究

随着苜蓿种植年限的延长,土壤质量发生一系列变化。为了揭示不同种植年限苜蓿地土壤质量的变化,以毗邻种植的1～5年生苜蓿为研究对象,对土壤水分、养分及微生物的变化进行研究,分析比较不同种植年限苜蓿地土壤质量的变化。结果表明：在苜蓿生长季节内,不同种植年限苜蓿的土壤含水量的时空变化均呈先增加后降低的变化趋势;随种植年限的延长,土壤有机质、全氮、碱解氮含量呈递增趋势,速效钾的含量呈先增加后降低的趋势;各种植年限苜蓿草地土壤微生物群落以细菌占优势,且细菌和放线菌的数量随种植年限的延长呈递增趋势,真菌变化规律不明显,此外4年生苜蓿地微生物总数最大,是其它各种植年限的1.04～2.60倍。说明种植年限对苜蓿草地土壤质量有一定程度的影响,且因种植年限的长短,影响程度也各异。     

小麦生育期内田间土壤水分动态变化过程及其模型模拟

【目的】田间土壤水分状况是灌溉管理的基础,土壤水分的动态变化过程是灌溉预报的重要依据。【方法】通过监测冬小麦田间不同深度土壤含水量和气象数据,分析了小麦生育期内田间土壤水分动态变化过程及其对降水和作物需水量的响应情况,采用土壤水量平衡模型对土壤含水量变化过程进行模拟。【结果】小麦全生育期内,根系主要活动层(0～50 cm)中各层土壤含水量为12.00%～34.53%,方差为5.74～34.05。20 cm土壤含水量与冬小麦根系主要活动层(0～50 cm)土壤含水量相关性最好,相关系数为0.96。20和40 cm深度土壤含水量对降水和作物需水量的响应存在12 h滞后。拔节期后冬小麦田发生轻旱和中旱。旬尺度内,土壤水量平衡模型模拟最大误差小于10%。【结论】在降水和作物需水量共同影响下,土壤深度对土壤含水量变化过程存在影响,且随深度的增加影响减弱;20 cm深度土壤水分与根系主要活动层土壤水分变化过程最接近,可作为土壤水分监测的代表深度;在降水频率P=25%的水文年型下,冬小麦田需要进行补充灌溉,小于1旬时间尺度的水量平衡模型可很好的模拟土壤水分动态变化过程。     

模拟干化土壤中的植被生长及土壤水分变化

为了探讨黄土丘陵干化土壤中栽种植物生长及其土壤水分问题,试验采用野外地下大型土柱模拟当地深层干化土壤,并在试验土柱栽植典型植物早熟禾、柠条、苜蓿和刺槐,于2014-2016年定期观测试验植物生长及土柱内10m土层土壤水分,分析干化土壤中不同植被生长状况及土壤水分变化和水分利用效率,以期为干化土壤建造植被提供依据。结果表明:1)模拟干化土壤中,早熟禾、柠条、苜蓿和刺槐种植地土壤水分活跃层分别为0~2.6、0~3.2、0~3m和0~10m,其中早熟禾种植地土壤活跃层水分得到提升,该层次土壤储水量较初期增加115.07mm,柠条、苜蓿和刺槐在2014年后活跃层干化加剧,与初期土壤储水量相比,该层土壤储水量至2016年分别减少42.90、45.57mm和241.57mm。2)稳定层分别为2.6、3.2、3m和10m以下,稳定层土壤水分无显著差异(P0.05),与初期相近。3)干化土壤中植被生长受当年降水量影响较大,株高生长量和单株生物量在2016年丰水年显著高于2015年枯水年(P0.05)。4)早熟禾和苜蓿水分利用效率在枯水年丰水年,柠条和刺槐水分利用效率在丰水年枯水年。     

关中平原土壤水分高效利用苜蓿品种筛选研究

为了给关中平原筛选产草量高、水分利用效率高的优良苜蓿品种,以关中平原的主栽苜蓿品种关中苜蓿为对照,监测巨能601、巨能耐湿、雷霆、丹农VNS、北极熊等9个苜蓿品种不同刈割期的产草量以及0～200 cm土层土壤水分含量、土壤水分利用效率。结果表明,在降水量丰富的年份且可灌溉的关中平原,不同苜蓿品种从返青至最后一次刈割期前的田间耗水量基本一致且无显著性差异,其中巨能601的产草量及土壤水分利用效率显著高于其他品种,而关中苜蓿的产草量及土壤水分利用效率显著低于其他品种。关中平原应以产草量高、水分利用效率高的巨能601作为主要推广品种,淘汰产草量低、水分利用效率低的关中苜蓿。     

黄土高原沟壑区不同种植年限果园土壤水分变化

对黄土高原沟壑区不同种植年限果园土壤深层水分变化进行了研究。结果表明,受降水影响0~2m土层水分变化较大,且0~40 cm4、0~80 cm、80~200 cm三个土层土壤含水量之间的差异达到极显著水平;2 m以下由于没有水分的补给,土壤水分含量趋于稳定,出现了干燥现象。随着种植年限的增加,深层土壤的干燥化现象有增加趋势。     

亚热带花生旱坡地的水分动态特征分析

为研究红壤旱坡地的水分动态特征,进行了2001—2003年田间实测。花生旱坡地水分状况随年降水周期和坡位不同变化。0￣150cm土壤贮水量大致分为盈余期、消耗期和补充期三个阶段。土壤水势变化与贮水量三阶段相对应,总体由大变小再回升,只是土壤剖面空间从上而下,水势值增大,变幅减小,100cm土层以下近乎常年稳定。在四个水势段出现频率中,水势较高的水势段出现频率越大,顺序为饱和>湿润>亏缺>干旱。饱和-湿润段出现频率比例总体上底土>心土>表土,坡下>坡上;低水势干旱段主要出现在坡上、土壤上层和伏秋干旱季节。旱坡地在雨季有壤中流产生,坡下降雨后深层出现较长时间的饱和区,而坡上深层水势出现较短时间的饱和区或未出现变化;旱季降雨对坡地水分影响较小。     

宁南黄土丘陵区不同生态恢复与重建中的土壤水分变化研究

针对宁南黄土丘陵区存在的生态脆弱、环境恶化的突出问题,对黄土丘陵区不同生态恢复过程中的土壤水分变化进行了研究。研究结果表明:在退化山地的植被恢复过程中,0￣60cm土层,土壤水分含量随恢复年限的增长而增加,在60cm土层以下,土壤含水量随着退耕年限的不断增长不断减小;对于不同恢复方式的土壤水分含量,88542水平沟>人工草地>鱼鳞坑>天然草地;对于不同植被类型的土壤水分含量,草地>灌木地>林地;对于不同地形的土壤水分含量,阴坡>半阴坡>阳坡,坡下部>坡中部>坡上部,并且随着坡度的不断增加,土壤水分含量不断减小。     

冀西北高原不同植被的土壤水分动态变化研究

冀西北高原为高寒半干旱地区,降水是此地区土壤水分的唯一给源,研究土壤水分的动态变化对高效利用降雨有至关重要的作用。研究采用定点观测的方法,对不同植被土壤含水量的动态变化进行了比较研究。结果表明,3种植被生长期内不同土层土壤水分变化存在差异。生长前期,3种植被0￣30cm土层土壤含水量,农田耕翻地最高,水分条件最好,人工草地与退耕还林地互有高低,30￣60cm土层退耕还林地最高,人工草地最少。生长前期,农田耕翻地表层土壤水分较好,能满足春季作物生长要求。生长中期,0￣30cm土层农田耕翻地最低,人工草地与退耕还林地互有高低。30￣60cm土层农田耕翻地最高,人工草地最低。生长后期,0￣60cm土层农田耕翻地土壤含水量最高;人工草地土壤含水量与退耕还林地相比较,0￣40cm土层差异不大,40￣60cm土层退耕还林地高于人工草地。     

阜康市三工河小流域土壤水稳性团聚体分布特征研究

以阜康市三工河小流域土壤为例,通过选取典型梁峁坡地、不同坡度坡地及不同植被覆盖土壤进行采样,分别对土壤0～20cm和20～50cm剖面层土壤水稳性团聚体含量及其影响因素做了初步研究。结果表明,该小流域土壤水稳性团聚体分布存在以下特征:土壤同一剖面自上而下呈递减趋势;同一坡面随坡位自上而下呈增加趋势;随坡度的增加而减少;不同植被覆盖土壤团聚体含量呈现农用坡耕地<林地<草地<草灌地。     

祁连山青海云杉分布带土壤的空间变异性研究

为了揭示土壤特性的空间变化规律,对祁连山青海云杉分布带不同土壤剖面(0～40 cm)及不同海拔梯度上(2 500～3 100m)的土壤温度、有机质、质量密度、水分等特征进行了分析.结果表明:研究区土壤温度随剖面深度的增加和海拔梯度的上升,表现出明显的降低趋势.在0～10、10～20、20～40 cm土层内,土壤有机质含...     

自然生草对渭北旱塬苹果园土壤孔隙和水分入渗的影响

为促进渭北旱塬果园土壤水分入渗,提高土壤蓄水保水能力,促进苹果生产,以果园清耕为对照,探讨不同年限的自然生草(繁缕和牛繁缕群落,自然生草持续12、8和4年)对果园土壤孔隙、土壤保水性能、土壤水分入渗和苹果品质等的影响。结果表明:自然生草对果园0~40 cm土层土壤容重和土壤孔隙度无显著影响,但显著提高了0~40 cm土层土壤含水量、田间持水量和饱和含水量,极显著提高了土壤水分入渗速率,且自然生草持续的年限越长其影响越大。自然生草提高了苹果产量、果实着色面积、果实硬度、果实可溶性固形物含量和固酸比,但对果实单果质量、果形指数和可滴定酸含量无显著影响。综上,自然生草可改善果园土壤通透性,促进土壤水分入渗,提高果实产量和品质,是改善渭北旱塬果园土壤蓄水保水能力的有效措施。     

梭梭林下土壤结皮对土壤水分空间分布格局的影响

为了解土壤结皮对土壤水分空间分布格局的影响过程,以梭梭林下不同类型结皮下样地土壤水分为研究对象,采用分层取样的方法,分别对无结皮(NSC)、物理结皮(PSC)和生物结皮(BSC)样地0~0.5、0.5~10、10~20、20~40、40~60cm土层的土壤进行采集,并对各层土壤含水量进行测定,分析对比2种结皮发育对土壤水分分布格局的影响作用。结果表明:1)物理结皮与无结皮样地各层土壤含水量变化趋势基本一致,0~20cm土层的土壤含水量季节性变化幅度都较大,但略低于无结皮样地。而20~60cm土层的变化幅度较小,无结皮样地长期保持在1.0%~1.3%,物理结皮样地长期保持在0.6%~1.1%之间,显著<无结皮样地(P<0.05),深层土壤渐趋干化。2)生物结皮样地只有0~10cm土层的变化幅度较大,而10~60cm土层的变化幅度都较小,长期维持在0.4%~0.8%,土壤严重趋于干化。3)由于生物结皮对入渗水分的截留和阻碍作用,0~0.5cm土层的土壤含水量显著高于无结皮和物理结皮样地(P<0.05);而0.5~20cm土层显著低于无结皮和物理结皮样地(P<0.05);同时,20~60cm土层略<物理结皮样地,且显著<无结皮样地(P<0.05)。由此可见,相对于无结皮样地,物理结皮和生物结皮的覆盖不同程度地影响着土壤水分的空间分布格局,二者的存在不利于水分入渗,并使深层土壤渐趋干化。