黄土高原生态脆弱地带植被恢复水资源承载能力

本文以黄土高原生态脆弱地带典型人工成林为研究对象，定位观测了林地树木蒸腾、土壤蒸发及土壤水分状况等，分析评价了土壤水分特征，提出了植被恢复初植密度及其动态调控方案。结果表明：测定的林分在植被生长季节内，丰水年土壤贮水量总体为盈余，100cm以上土层水分补充明显，100cm以下土层水分一般呈负增长；平水年的同期降水不能满足林地蒸散消耗；枯水年土壤水分明显亏缺。以多年平均降水量为标准，河北杨、小叶杨、山杏、山桃、柠条和沙棘6种林分稳定密度应分别为：196、332、332、872、757、1438株（丛）／hm^2，初植密度（以株数保存率65％核算）应分别为：302、511、511、1342、1165、2212株（丛）／hm^2。研究区植被恢复造林密度过大是造成土壤水分亏缺、植被生态效益和经济效益难以发挥的重要因素。根据水资源承载力合理确定林分密度能够实现植被生态功能持续发挥、群落稳定演替进而改善生态环境、促进可持续发展的作用。     

沙棘人工林对砒砂岩地区土壤物理性质变化的影响

以荒地为对照地，对砒砂岩地区8年生人工沙棘林地土壤主要物理性质变化进行了系统研究。在砒砂岩地区种植沙棘之后，土壤物理性粘粒含量和粉粒含量有所提高，土壤不同层次的砂粒含量降低；土壤容重减小，总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度有一定程度的提高，土壤最小持水量、最大持水量和毛管持水量增大，林地土壤持水性和透水性得到了提高，土壤结构得到显著改善；沙棘林地的团聚体特性较对照地都有很好的改善。沙棘林地土壤物理性质的变化综合地反映了沙棘良好的水土保持作用。     

煤矿复垦区沙棘人工林土壤水分时空分布特征研究

【目的】探明煤矿复垦区沙棘人工林土壤水分时空分布特征,促进人工林培育过程中的水分管理。【方法】以鄂尔多斯市煤矿复垦区沙棘人工林为研究对象,开展了不同林龄的中国沙棘和大果沙棘人工林土壤水分时空分布特征研究。【结果】①随着林龄的增加,中国沙棘和大果沙棘林地土壤水分呈"减小-增加-减小"趋势;不同林龄中国沙棘和大果沙棘林地土壤水分存在显著差异(P<0.05),其中6 a林龄的中国沙棘林地土壤水分显著高于其他林龄林地土壤水分(P<0.05),3 a林龄的大果沙棘林地土壤水分显著高于其他林龄林地土壤水分(P<0.05)。②在0～100 cm土层中,6 a林龄的中国沙棘各土层之间土壤水分差异不显著,其余林龄中国沙棘和大果沙棘林地各土层之间土壤水分均存在显著差异(P<0.05)。③中国沙棘林地随着距树干距离的增加土壤水分呈增加趋势,大果沙棘林地随着距树干距离的增加土壤水分呈减小趋势。【结论】煤矿复垦区沙棘林地土壤水分差异较大,生产中需要根据具体的林龄、树木品种和土壤空间差异,采取适宜的水分管理措施。     

冀北坝上地区不同人工植被土壤水分变化特征

【目的】探讨不同人工植被对土壤水分的影响,为植被恢复与生态建设提供科学依据。【方法】选取冀北坝上地区退耕还林地为研究对象,以退耕封育草地为对照,采用土钻取样烘干法测定土壤水分,对比分析3种不同人工植被样地(沙棘林、柠条林、榆树林)0～100 cm的土壤水分变化特征。【结果】雨季(6、7、8月)3种退耕还林地0～100 cm土壤含水率高于封育草地,有利于土壤水分保持;旱季(5、9、10月)则低于封育草地,加剧土壤水分消耗。封育草地浅表层0～20 cm土层含水率下降明显,沙棘林地0～40 cm土层水分消耗明显,柠条林地30～60 cm土层水分消耗明显,榆树林地20～100 cm土层水分持续消耗。【结论】不同人工植被土壤水分随季节变化存在显著差异,随土层深度的变化具有明显趋势特征;人工恢复植被必须充分考虑区域降水、温度、土壤等环境条件,遵循自然地带性规律,因地制宜合理布局。     

半干旱黄土区典型林地土壤水分消耗与补给动态研究

通过对半干旱黄土丘陵沟壑区几种典型林地生长季土壤水分进行动态监测,研究不同林种对土壤水分消耗和补给的影响。结果显示,土壤总含水率大小依次为草地、沙棘、河北杨、油松、山杏,并且这一次序主要来源于120 cm深度(相对稳定层)以下的差异;不同林地及草地土壤含水率季节变化表现基本一致,3—8月波动下降,8—10月持续上升;各林地及草地土壤水分在0~60 cm内变化活跃,60~120 cm内由上至下逐渐趋于稳定,120~200 cm内保持相对稳定;林种、土壤深度、月份3种因素单独作用和交互作用均造成土壤水分差异显著;水分补给期后各林地土壤水分仍处于一定亏缺状态。     

亏缺灌溉试验中土壤水分胁迫水平

以相对含水率指标应用局限性分析为基础，指出了亏缺灌溉试验中土壤含水量下限控制处理法的缺陷：（1）不同质地土壤间有效水分相对含量值变化范围不一致，使得同样的相对含水率设置水平不具可比性；（2）在预设土壤水分胁迫水平时，该种方法容易忽视凋萎系数的存在，致使土壤水分胁迫水平设置过低，甚至低于凋萎系数。针对这些问题提出了一个新指标——相对胁迫水平（DW），在亏缺灌溉试验中设置土壤水分胁迫水平时，不用再区分土壤质地，均可统一地设置几个不同的DW水平值。     

砒砂岩区沙棘定植株与萌蘖株生长指标间的关联分析

砒砂岩区为中国自然生态环境最为恶劣的地区之一。多年来的科学研究和生产实践均证明，沙棘为适应这一地区的最佳先锋植物。2～8a沙棘定植株的平均高、地径分别与萌蘖株高、冠幅间存在着较好的正相关关系；中等盖度（40％～70％）的沙棘人工林分，其萌蘖能力最高。生产实践中可充分利用沙棘萌蘖性能强的优势，有效降低种植密度，减少种植成本，实现砒砂岩区快速、经济、高效恢复植被的目的。     

辽宁西部地区营造沙棘人工林防护效能的调查研究

通过对辽西地区大面积沙棘人工林的调查和定位观测,沙棘人工林具有良好的防护效能.据测定,沙棘枯枝落叶的持水率290%,树冠截雨率49%;沙棘的初渗速度比荒山提高42%,土壤水分提高12.9个百分点;4～7年生沙棘林年平均减少径流40388.9m3/km2,减少泥沙流失量1001.83t/km2;沙棘林地表层土壤容重比荒坡减少2.2%,土壤团粒提高4.72%,沙棘林土壤有机质、全氮、速效氮、全磷、速效磷等含量明显高于荒坡对照区.同时,沙棘果实具有很高的经济价值,已被广泛的开发利用,因此沙棘已被誉为集生态、经济、社会效益于一身的重要生态经济林树种.     

黄土高原坡面刺槐林土壤水分有效性分析

通过定位观测并引入土壤水分有效性标准,对黄土高原刺槐林不同地理位置、不同坡向和不同时期土壤储水量进行了分析,结果表明,由南向北,土壤储水量有效性递减,刺槐林0~600 cm土壤水分的有效性淳化和延安表现为中效,延安为轻度亏缺;米脂表现为难效,为中度亏缺。在不同坡向间阴坡土壤水分的有效性最高,阳坡最低,半阴坡和半阳坡介于二者之间;在1~8月份土壤水分的有效性逐渐降低,9~12月土壤水分得到恢复,有效性提高。     

低山丘陵区红壤水分的动态变化及影响因素

红壤分布区域是中国重要的粮食产地，但是降水时空分布的不均匀导致了季节性干旱的发生。因此，了解红壤中水分时空分布规律具有十分重要的意义。该文研究了低山丘陵区红壤旱地不同肥料配比长期试验小区土壤含水率的季节性变化状况及其与气象因素的关系，分析了典型红壤地区的土壤水分变化规律。结果表明：研究区1 a内的土壤含水率变化分为4个阶段：土壤水分充盈期、土壤水分亏缺期、土壤水分补充恢复期和土壤水分平稳期。空白小区土壤含水率变化较大；在施用肥料的试验小区中，蒸发对氮肥小区、氮磷小区和氮磷钾小区的影响逐渐降低；而降雨对氮肥小区、氮磷小区和氮磷钾小区的影响力逐渐增加。通过掌握典型红壤地区的土壤水分变化规律，对该地区水资源的调配管理、灌溉安排及干旱评估均可起到重要的指导作用。     

不同灌水方式对沙地枸杞土壤水分及产量的影响

【目的】确定根际环形多点源滴灌技术的应用效果。【方法】以陕北沙地枸杞为研究对象,采用小区灌水试验,将根际环形多点源滴灌与地表滴灌、涌泉根灌下对比,研究了不同灌水方式对土壤湿润锋垂直分布范围、土壤含水率、枸杞产量的影响。【结果】地表滴灌下69%的土壤湿润体位于地表0~20cm,涌泉根灌下72.2%的土壤湿润体位于根系主要分布层,根际滴灌下土壤湿润体100%位于枸杞主要根系层;地表滴灌和涌泉根灌、根际滴灌产量比不灌溉枸杞分别增产2 075、3 145、4 150 kg/m^2,水分利用率分别提高了22.4%、41.9%、60.2%;净收入高低排序为根际滴灌>涌泉根灌>地表滴灌,分别比不灌溉处理提高了193.1%、126.3%、81.2%,单位水产值达到了15.0、13.3、11.5元/m^3。【结论】根际环形多点源滴灌的水分湿润范围更适宜于沙质土壤的经济林,是减少地表蒸发损失和深层渗漏的有效技术措施,该技术在沙地经济林生产中有广阔的推广应用前景。     

基于土壤水分下限的宁夏枸杞滴灌灌溉制度试验研究

以宁杞7号枸杞为研究对象,在宁夏同心县开展2 a田间试验.设置4个关键控水期、3个控水水平共8个处理,研究枸杞不同生育期不同水分下限条件下根区土壤含水率、叶片光合生理指标、产量与品质变化;分析其耗水规律与水分利用效率,提出基于土壤水分下限的宁夏枸杞滴灌灌溉制度.结果表明:不同水分处理枸杞根区20~60 cm土层土壤含水率最大;叶片气孔导度随土壤下限升高而增大,高水分下限处理的蒸腾速率相对较大,叶片水分利用效率则相反;生育期耗水量随土壤水分下限升高而增大,2 a增幅分别为10.8%和12.8%,平均耗水量为386.6~463.2 mm,夏果期耗水量最大且差异具有统计学意义,是关键需水期.2 a均为处理S5的产量最大分别为2 208.15和2 571.30 kg/hm²,水分利用效率最高为0.39 kg/m³;水分处理对蛋白质含量影响差异不具有统计学意义,低土壤水分下限的枸杞多糖含量相对较高;全生育期分为6个灌水期,其中萌芽期灌水(春水)为375 m³/hm²;春梢生长期、花期、夏果期、秋果期的土壤质量含水率下限分别为50%θ_f(θ_f为田间持水率),65%θ_f,65%θ_f,55%θ_f,而上限为95%θ_f;休眠期冬灌量为450 m³/hm².     

微咸水水质对压砂地土壤入渗性能的影响

为研究土壤容重以及供水水质对土壤水分垂直入渗性能的影响,以香山地区不同容重(1.35、1.45 g/cm^3)的土壤为研究对象,通过室内土柱一维垂直入渗试验,选择供水水质为影响因子,设置4种不同电导率的供水水质(0、2.5、5.0、7.5 mS/cm)对土壤入渗时间、入渗率,盐分分布特征以及含水率分布特征进行研究,并用Philip、Kostiakov和通用经验模型来模拟土壤水分入渗过程。结果表明:微咸水入渗可以增大两种土壤的入渗性能,对土壤容重为1.35 g/cm^3的土壤影响更为明显,利用Kostiakov入渗方程能更好地拟合不同容重的土壤水分的入渗过程,且模型对土壤容重为1.45 g/cm^3的土壤入渗过程的拟合精度更高。土壤含水率与盐分再分布的过程中,在土壤上层,电导率为0 mS/cm入渗条件下,两种容重土壤的土层的含盐量均小于土壤初始含盐量,说明其在不同程度上可以淋洗盐分,在供水水质电导率为2.5、5.0、7.5 mS/cm条件下,两种容重土壤的土柱剖面均出现明显积盐的情况;在4种供水水质的入渗条件下,在土壤上层,两种容重的土壤含水率均出现急剧下降的趋势,这是由于随着电导率的增加,土壤的导水性能随之增加,但是在同一深度,土壤容重为1.35 g/cm^3的土壤含水率略高于压砂地土壤容重为1.45 g/cm^3的土壤含水率,这是由于在一定的范围内,随着土壤容重的增加导致土壤孔隙率的减小,水分的运动过程受到阻碍,进而影响到土壤的含水率。     

膜孔灌溉条件下玉米灌溉制度试验

通过大田试验研究了膜孔灌溉条件下，不同灌溉制度对玉米土壤水分动态、产量及其指标以及水分利用的影响。研究表明：灌溉定额4500m3/hm2时与灌溉定额为5400 m3/hm2的产量相近，但前者的水分利用效率却明显高于后者，灌溉定额为3600 m3/hm2时，虽产量明显低于前两者，但其水分利用效率最高2.7273kg/m3，故最节水。在当地灌溉定额为4500m3 m3/hm2.、灌水四次的灌溉制度经济效益最优。且在相同的灌溉制度下膜孔灌溉与不覆膜对照相比，具有明显的增产效果和较高的水分利用率。     

冷凉地区膜下滴灌大白菜耗水规律及节水潜力

为探索冷凉地区露地大白菜在膜下滴灌条件下的耗水规律与节水潜力,在张家口市灌溉试验站内使用大型称重式蒸渗仪,采用灌水下限指标控制灌水的方法,研究了在膜下滴灌条件下大白菜生育期内蒸发蒸腾与棵间蒸发规律,并通过与常规滴灌和膜孔畦灌的耗水量、产量和水分利用效率等对比,揭示了膜下滴灌在该地区节水增产潜力.结果表明:膜下滴灌大白菜全生育期蒸发蒸腾量214.76 mm,其中:幼苗期、莲座期和结球期蒸腾耗水量分别为14.76,73.56和126.44 mm,日均蒸腾强度为3.64 mm/d;全生育期棵间土壤蒸发量41.10 mm,占总耗水量的19.14%.膜下滴灌相比常规滴灌、膜孔畦灌减少大白菜耗水量14.25,94.17 mm,棵间蒸发与膜孔畦灌相近,相比常规滴灌减少16.18 mm(28.25%),但产量、灌溉水利用效率和水分利用效率可以分别达到80 439.75 kg/hm²,350.24 kg/(hm²·mm),374.56 kg/(hm²·mm),相比常规滴灌提升11 152.65 kg/hm²,18.89 kg/(hm²·mm),72.54 kg/(hm²·mm),相比膜孔畦灌提升14.7 kg/hm²,134.11 kg/(hm²·mm),114.23 kg/(hm²·mm).     

涌泉根灌技术研究与应用

提出了一种新型涌泉根灌灌水方法,研究设计了一种灌水器,实现了直接将灌溉水输送到植物根系部位的研究目标,研制的涌泉根灌灌水器流态指数小于0.5,属紊流范畴.为了测得不同节水灌溉方式的应用效果,在陕北山地5年生枣树实施了管灌、滴灌和涌泉根灌等工程38.67hm^2,对3种不同灌水方法的经济效益作了分析.结果表明,与不灌溉相比,管灌、滴灌和涌泉根灌的净增收入分别为4707.70,8446.00和10926.00元/hm^2;管灌、滴灌和涌泉根灌每方灌溉水产值分别为1.90,11.30和14.60元/m3.涌泉根灌与滴灌相比,年成本降低2030元/hm^2,净收入增加2480元/hm^2,每方灌溉水产值提高3.30元/m3;涌泉根灌与管灌相比,年成本降低743.30元/hm^2,净收入增加6218.30元/hm^2,每方灌溉水产值提高12.70元/m3.不同节水灌溉方式均使得枣园净收入大幅度提高,尤其是涌泉根灌方式,净增值率高达235.0%.建议在山地经济林果中大面积推广应用涌泉根灌技术.     

砒砂岩地区沙棘林冠截留规律研究

在野外调查与室内分析的基础上,对比研究不同土壤、不同层次、不同立地的沙棘及其植被群落的林冠截留规律.结果表明:不同立地类型、土壤类型对植物的生长和截留量影响都很大,同时,多年生沙棘通过林冠截留,对砒砂岩地区土壤起到很好的保护作用,值得推广.