祁连山东段土壤水分时空分布特征及其与环境因子的关系

基于时域反射仪(TDR)观测的土壤水分数据,探讨了祁连山东段旱泉沟流域2009年土壤水分的时空分布特征,并利用典范对应分析(CCA)方法分析了海拔、坡度、坡向、坡位、地貌类型、土地利用类型、土壤孔隙度等7个环境因子与土壤水分时空分布的相关关系。研究结果表明:在整个观测期间,灌草地和林灌地的土壤含水量最高,灌木地、林地次之,然后依次为退耕还草地、农地、退耕还林地和荒草地;海拔、坡向、土壤孔隙度和土地利用类型是影响土壤水分季节动态分布的主要因子,且不同月份土壤水分含量的主要影响因子各不相同,7月份与坡向相关性最大,8、9月份土壤水分含量与土地利用类型相关性最大,10月份与海拔相关性最大;研究区内23个样点0~10 cm土层含水量的总体变异系数(CV)最大,10~20 cm土层含水量的总体CV最小,且样点1和9以及样点14~17的土壤剖面含水量的CV较大;土壤孔隙度对土壤水分垂直分布的影响最为显著,坡位、坡向与海拔的影响次之,而地貌类型、坡度和土地利用类型的影响较小。     

黄土高原南部小流域土壤水分时程变化的分层特征及其驱动机制

选取位于黄土高原南部的长武王东沟小流域为研究对象,通过对典型样地0～600 cm土壤剖面水分的长期连续测定,系统研究了王东沟小流域土壤水分年内、年际变化的分层特征以及驱动机制。结果表明,土壤水分剖面的时程变化有分层特征,与利用类型关系密切;王东沟小流域0～50 cm土层土壤水分季节变化剧烈,0～150 cm土壤含水量在雨季前（6月）降到最低;与雨季前相比,小麦地12月土壤水分恢复深度可达到460 cm ,而刺槐林地、苹果园和苜蓿地土壤水分恢复深度最大达到260 cm左右;就同一测点比较,2011年刺槐林地和苹果园300～600 cm土壤含水量较2003年减少,而2011年小麦地和荒草地300～600 cm土壤含水量较2003年有所增加。土地利用和地形地貌是驱动王东沟小流域土壤水分变化的主要因素,但是土地利用对深层土壤水分的影响更加显著。     

植被类型对生长季黄土区土壤含水量的影响

黄土区植被稀少且干旱缺水,土壤干层是该区林草植被过度耗水导致水分负平衡的一种特殊水文现象。本试验对比了岢岚县的2种植被类型在4-10月的0-600 cm深度土壤水分状况,并得出以下结论:土壤含水量的变化范围为撂荒地>油松-小叶杨混交林,分别为8.65%-18.25%,8.21%-14.60%;油松-小叶杨混交林在570-600 cm、撂荒地在0-20 cm深度处均出现中度干层,不存在轻度干层及重度干层;平均土壤含水量大小同样为撂荒地>油松-小叶杨混交林,分别为(14.85±3.53)%,(11.55±2.72)%;土壤含水量与土壤深度的曲线拟合呈线性关系,相关方程为y=0.024x+12.426,总体上土壤含水量随土壤深度呈现增加趋势;土壤含水量与采样月份、植被类型、土壤深度均呈极显著正相关(P<0.01)。     

黄土丘陵区不同土地利用方式下土壤水分分析

采用定位监测法,对地处黄土丘陵区的延安燕沟不同植被类型下土壤水分状况进行了对比分析。结果表明:农林草地土壤水分剖面(0~4 m)存在显著差异,平均土壤含水量由高到低依次为:旱农坡地>草地>柠条灌丛>果园>黄刺玫灌丛>刺槐,与旱农坡地对照分别相差2.04%、2.27%、4.75%、4.8%和5.68%;刺槐、柠条和黄刺玫的土壤水分垂直分布呈现较一致的趋势,表现为上层水分高于下层且差异显著,水分较明显的分界点在100cm左右,其100 cm以上平均土壤湿度分别为10.12%、13.58%和11.89%,100 cm以下分别为8.79%、12.16%和9.07%;同时,不同植被类型下土壤剖面低湿层不同,乔灌地低湿层深度较农地和草地深;土壤水分剖面形态与分层特征受植被利用影响作用显著。     

黄土高原白草塬土地利用变化对地下水补给的影响

为研究黄土高原土地利用变化对地下水补给的影响，在甘肃会宁县白草塬采集农地、杏林地、杏林‖柠条地和杏林‖苜蓿地4种土地利用方式0~10 m剖面土样，通过制定表征土壤水分亏缺的指标和氯离子质量平衡法，从土壤水分含量、储水量、干燥化和深层渗漏量等角度分析了土地利用变化对地下水补给的可能影响。结果表明：不同土地利用方式对土壤水分作用强度和深度不同。0~10 m剖面的平均土壤含水量表现为农地＞杏林地＞杏林‖柠条地＞杏林‖苜蓿地。0~5 m包含杏树的两种间作地平均土壤含水量已达到或接近萎蔫湿度，土壤达到中度甚至重度干燥化；5~10 m各利用方式干燥化程度有所减轻。4种样地土壤水分深层渗漏量为8.8~13.6 mm·a^-1，占多年平均降雨量的4.0%。由于土地利用类型转换时间不到10年，尽管土地利用变化对土壤水分有较大影响，但对地下水补给的影响尚不显著。     

风沙区灌溉与非灌溉紫花苜蓿地土壤水分时空变化分析

水分是干旱、半干旱地区植被建设中最重要的生态因子,而在西部干旱地区农业灌溉中,存在水资源有效利用率低、浪费严重的问题。对比分析了风沙区有、无灌溉情况下的土壤水分,结果表明:灌溉地和非灌溉地剖面内土壤水分变异系数随着土层深度的增加均呈现出降低的趋势。灌溉只对0-60 cm土壤水分有影响。4-10月灌溉和非灌溉紫花苜蓿地0-20 cm层土壤含水量呈多"W"型,20-60 cm层土壤含水量大致呈"V"型,60-100 cm层土壤含水量为平稳型,0-1m土层储水量的变化呈"V"型。土壤水分季节动态变化可划分为3个时期:土壤水分消耗期(5-6月);土壤水分积累期(7-9月);土壤水分稳定期(10月至次年4月)。灌溉制度还有待进一步研究。     

半干旱黄土丘陵区柠条林水分生产力和土壤干燥化效应模拟研究

建立固原半干旱丘陵区WinEPIC模型土壤数据库、气象效据库,修订柠条作物参数,验证模型的精度及在该区适应性,在此基础上对黄土高原丘陵区柠条林地水分生产力和9 m土层土壤有效含水量进行30 a长期动态模拟研究.结果表明,前10 a柠条生长主要依靠土壤储水和降水,水分生产潜力稳定且无水分胁迫,但已出现土壤干层;生长10 a以后随着柠条根系的下伸,土壤水分亏缺加剧,水分生产力随降水量变化呈波动性下降趋势.9m土层逐月土壤有效含水量均呈现明显的波动性降低趋势.模拟柠条生长初期(1～10 a)9 m土层土壤有效含水量以101.0 mm/a的速度递减,此后长期在较低水平上随降水量变化而波动.由此得出,固原丘陵区柠条水分持续利用的合理年限为10 a左右.     

黄土塬区土地利用变化对深剖面土壤水分的影响

在长武塬区的6个地点分别采集农地、10年果园和20年果园10 m深剖面的土样,通过测定和分析不同样地的土壤水分,定量揭示其对土地利用变化的响应。结果表明:农地和10年果园土壤水分具有相似的垂向分布,随深度增加土壤水分含量增大,而20年果园随深度增加呈减小趋势,但6 m以下3种样地土壤水分随深度增加基本不发生变化;农地、10年和20年果园在0~6 m、6~10 m和0~10 m土层平均土壤水分含量分别为17.8%、17.5%和15.8%,20.4%、20.6%和14.8%,18.8%、18.7%和15.4%,与农地相比,20年果园0~6m、6~10m和0~10 m土层减少的土壤水分分别占农地的11%、27%和18%;农地6~10 m土壤储水量为1 063 mm,而转化为果园后随果龄增大而减小,其中10年果园无明显差异,但20年果园减少了291 mm,在该土层形成稳定的低湿层。20年果园6 m以下稳定的低湿层可能减少水分的深层渗漏进而降低地下水补给量,伴随着大面积的农地转化为人工林草,可能会对区域水循环造成影响。     

采煤塌陷后风沙区土壤水分的环境变异性研究

通过对多种环境因素影响下毛乌素沙地南缘补连塔矿采煤塌陷区的土壤含水量的研究,为塌陷风沙区植被建设提供理论依据。研究表明:土壤冻结与积雪覆盖可以显著抑制塌陷区土壤水分亏缺。双因素方差分析表明对照区与2个塌陷区土壤含水量差异在土层未冻结时显著(P=0.0002)而在土层冻结与冻结且有积雪覆盖时不显著(P分别为0.09与0.85)。土层解冻后对照区与塌陷区的土壤含水量开始产生显著差异。解冻后不利于冻结的坡位、坡向率先进入水分亏缺状态并表现更加严重。降雨对塌陷区土壤水分亏缺有短时缓解作用。积雪融化并未显著改善解冻后塌陷区土壤水分状况。解冻后塌陷区浅层与水分剧烈变化层的水分散失在塌陷后2~3年表现明显。     

黄土高原沟壑区果园还耕对土壤水分的影响

在黄土高原沟壑区王东沟小流域,在塬面、梁地和坡地三种地貌类型上,分别选取了盛果期果园、老果园和退耕还田等3种土地利用与管理方式,测定土壤0～400 cm(塬面0～600 c m)水分含量分布,研究果园的利用管理方式变化对土壤剖面中水分含量变化的影响.结果表明,梁地和坡地上,盛果期果园、老果园土壤水分含量均接近作物凋萎湿度(10%);塬面上,盛果期果园、老果园土壤水分含量为15%.退果4年的耕地、坡地0～400 cm土层土壤储水量显著增加,梁地和塬面虽有增加但与老果园相比,剖面储水量并没有达到显著水平;退果4年耕地、坡地和梁地剖面中的60～140 cm和220～400 cm含水量提高最显著,塬面上22 0～600 cm土层中水分提高显著.