沙漠绿洲区平原水库下缘盐荒地水盐动态规律

为揭示平原水库周边无灌溉盐荒地及防风林生长区水盐分布特征,在沙漠绿洲区多浪水库南库区周围布设了地下水监测井和土壤监测点,进行了为期2 a的逐月地下水埋深监测和土壤含水率及含盐量的定点取样测定试验。结果表明:库区周边盐荒地地下水埋深随监测时段变化变幅不大,2 a内均值为1.28 m;不同土壤含水率整体随土层深度增加呈升高趋势,其中60~100 cm的土壤含水率较其他土层波动较大。2 a间盐荒地的土壤含盐量在0.48~8.86 g·kg~(-1)之间变化,不同土壤总盐含量随土层深度增加呈减小的趋势,0~40 cm土层含盐量变化较为明显,具有显著的盐分表聚现象,其中,防风林地土壤含盐量在0~40 cm土层内较天然生态林地明显降低。     

渭北旱塬苹果园土壤矿质氮累积与分布研究

对渭北旱塬6~37龄苹果园土壤剖面中硝态氮和铵态氮的含量进行了分析测定,以了解不同树龄,不同剖面深度土壤矿质氮累积与分布状况。结果表明,不同种植年限苹果园0~400 cm剖面土体中,氨态氮的含量和分布保持相对稳定;硝态氮含量和分布变化显著,含量在0.31~195.32 mg/kg之间,土体剖面硝态氮的累积量呈显著增加的趋势,累积层出现在40~260 cm土层,最高含量出现在15龄果园的100~120 cm土层中,其值为195.32 mg/kg。土壤剖面累积大量的硝态氮,可能会造成潜在的环境问题。     

胡杨、梭梭群落土壤理化性质及其相互关系

结合野外调查取样与实验室测定等手段,比较研究了新疆艾比湖湿地自然保护区裸地、梭梭与胡杨样地0～10 cm、10～30 cm、30～50 cm土层土壤氮素含量特征及土壤理化性质.结果表明:裸地、梭梭和胡杨样地内的土壤有机质、硝态氮、铵态氮、亚硝态氮与碱解氮均随着土层深度的增加而递减,具有表聚性特点.土壤中3种无机氮的含量为:硝态氮＞亚硝态氮＞铵态氮,硝态氮最高达到7.512 mg·kg-1,铵态氮最高仅为0.815 mg· kg-1,故硝态氮是土壤无机氮的主要赋存形式.同一土层胡杨氮素总含量高于裸地和梭梭,其有机质含量最高(均值为11.852 g·kg-1).相关分析表明,除铵态氮外,有机质与全磷和其他氮素间呈显著相关.pH与其他土壤理化性质及氮素含量间均呈不显著相关,碱解氮与土壤理化性质(除pH与电导率外)及其他氮素间均呈极显著相关(P＜0.01).     

施肥方式对膜孔点源入渗尿素转化特性的影响

通过室内入渗试验,研究了不同施肥方式对膜孔点源入渗尿素转化特性的影响。结果表明,不同施肥方式下尿素的转化规律基本一致,施肥5 d后土壤铵态氮达到最高峰,随后的10 d内迅速下降至土壤的本底值,而土壤硝态氮一直平稳升高,于施肥后15 d左右达到最大值。不同施肥方式下膜孔点源入渗土壤尿素转化后铵态氮和硝态氮的分布特征有明显的不同。灌施情况下土壤铵态氮含量和硝态氮含量沿着远离膜孔中心的方向逐渐减小;表施情况下土壤铵态氮和硝态氮含量集中分布在土壤表层以下7～15 cm的土层内;深施情况下土壤铵态氮和硝态氮含量集中分布在土壤表层5～17 cm的土层内。     

三江源区土地利用方式对土壤氮素特征的影响

以三江源区曲麻莱县高寒草甸草原、退化高寒草甸草原、退化高寒草原和人工草地4种土地利用方式为研究对象,研究了不同土地利用方式的土壤全氮、有效氮、铵态氮、硝态氮、无机氮总量及比例,结果表明:4种利用方式土壤的氮素含量均处于较低水平,在0~10 cm土层,土壤全氮与有效氮含量表现出相似的规律性,人工草地最高,退化高寒草甸草原最低。与高寒草甸草原相比,退化高寒草甸草原0~10 cm土层全氮和有效氮含量分别降低了52.4%和76.2%,而10~40 cm土层的全氮和有效氮含量却明显增加。对土壤铵态氮和硝态氮含量的研究结果进一步表明,研究区域土壤中无机氮以硝态氮为主,退化导致0~10 cm土层的铵态氮和硝态氮含量降低,退化和人工种植均导致0~10 cm土层硝态氮含量明显降低,而10~20 cm和20~40 cm土层的硝态氮含量明显升高,且这两个土层之间差异不显著,40~60 cm土层又明显降低。因此,退化和人工种植均导致土壤硝态氮沿土壤剖面淋溶下移,并且淋溶主要发生在0~40 cm深度的土壤中。土壤无机氮总量与硝态氮表现出相似的规律性,对土壤无机氮总量和比例的研究也表明退化加剧了土壤氮素的矿化过程。     

干旱区盐渍化荒地不同开垦年限土壤碳氮储量研究

在天山北坡绿洲区分别选取连续开垦3 a、8 a、15 a盐渍化棉田和未开垦的盐渍化荒地,采集0~10、10~20、20~40、40~60、60~100 cm土层土壤样品,测定土壤有机碳、全氮含量。结果表明:盐荒地开垦后棉田0~100 cm土层土壤有机碳含量随开垦年限呈逐渐增加的趋势;开垦后棉田土壤全N含量随开垦年限的增加而增加,但处理间无显著差异;盐荒地与开垦棉田土壤有机碳、全N含量随土层深度增加而降低,其中盐荒地不同土层间土壤有机碳含量差异显著,0~40 cm土层土壤有机碳、全N含量明显高于40 cm以下土层;开垦棉田土壤C/N随开垦年限的增加呈现增加的趋势,盐荒地和开垦棉田土壤C/N随土壤深度的增加而降低,二者之间差异不显著;开垦棉田土壤有机碳储量随开垦年限的增加呈先减少后增加的趋势。结论:干旱区盐荒地开垦后,棉田土壤有机碳、全N含量均随开垦年限的增加而增加,而土壤有机碳储量随开垦年限的增加先减小后增加。盐荒地与开垦棉田土壤有机碳和全N含量随土层深度增加而减少。     

玉米膜孔灌农田土壤水氮分布特性

通过大田玉米灌水试验,研究了畦灌和膜孔灌条件下农田土壤水氮运移特性。结果表明:在相同灌水定额条件下,膜孔灌土壤剖面含水率比畦灌土壤剖面含水率变化均匀,0~30 cm土层灌水后1天和灌水后5天膜孔灌土壤含水率比畦灌土壤含水率高19.2%和18.3%;在相同灌水定额条件下,土壤铵态氮含量受土壤水分运动的影响较小,主要分布在30 cm以上土壤层,膜孔灌条件下土壤铵态氮含量随时间分布比畦灌均匀,其含量最大值为41.6 mg/kg,同畦灌相比铵态氮含量增加了4.3%;硝态氮含量受灌水方式的影响较大,在相同灌水定额条件下,10~50 cm各土层硝态氮含量膜孔灌比畦灌分别增加了41.3%、96.3%、55.3%、50.7%和46.5%,膜孔灌土壤硝态氮含量随时间和垂直土壤剖面分布均匀,其硝态氮含量主要集中在0~50 cm土层,有利于作物对氮素的吸收,提高氮素利用率。     

杨凌区浅层土壤水分与深层土壤水分的关系研究

通过测定陕西杨凌区不同灌水条件下冬小麦的土壤水分变化,研究了浅层土壤水分与深层土壤水分的关系。结果表明:土壤含水量随土层深度的加深,呈先上升,后下降,又上升的变化趋势。在自然降水或灌溉条件下,土壤水分的变化程度随土层深度的增加,呈剧烈—缓和—剧烈—缓和的趋势。表层20、30、40、50 cm各土层含水量分别与0~150 cm各土层含水量的相关性较好,并且土层相邻越近,其相关性越好,说明由表层土壤含水量来推算深层土壤含水量是可行的。基于Biswas土壤水分估算模式,由表层30~40 cm的含水量来推算0~100 cm各土层含水量的精度较高,由表层20 cm的含水量来推算100~150 cm各土层含水量的精度较高。总灌水量及灌水次数对含水量的影响,直接影响到估算模式参数的取值及估算精度。     

不同复垦模式煤矸山土壤微生物、酶活性及其影响因素

土壤微生物和酶可及时反映土壤质量状况变化,因此研究其变化特征对查明煤矸山复垦土壤质量变化具有重要意义。以曹村矿复垦煤矸山为研究对象,分析了乔木(FL)、灌木(SL)和草本(GL)3种复垦模式0~10cm和10~20cm土层土壤微生物和酶活性差异及其与土壤理化性质的关系。结果表明:(1)3种复垦地土壤理化性质、微生物和不同群落PLFA浓度在0~10cm土层表现为SL>FL和GL,在10~20cm土层表现为FL>SL和GL。土壤酶活性在0~10cm表现为SL>FL和GL,在10~20cm无明显差异。(2)土壤有机质和含水量不同是造成3种复垦模式土壤微生物和酶活性差异的主要原因。(3)从3种复垦模式土壤理化性质以及土壤微生物和酶活性的差异看,乔木模式和灌木模式对提高复垦煤矸山土壤质量的效应优于草本模式。     

模拟增温增雨对典型草原土壤酶活性的影响

气候变化对生态系统的影响呈增加趋势。土壤酶作为草地土壤中活跃的组分之一,与草地土壤养分含量关系密切。为探究半干旱地区酶活性及土壤养分对气候变化的响应,利用开顶式生长室于2011—2016年在典型草原进行模拟增温增雨试验。结果表明:(1)增温使0~10 cm土层的硝态氮和铵态氮含量分别增加40.2%和129.1%,增雨使硝态氮含量增加63.5%,铵态氮含量降低63.6%。(2)土层的增温使0~10 cm土层的过氧化氢酶活性和蔗糖酶活性分别降低4.8%和13.3%。与增温的效果相反,增雨使碱性磷酸酶活性、蔗糖酶活性和脲酶活性分别提高7.1%、35.7%和14.9%,对过氧化氢酶无显著影响(P0.05)。(3)0~10 cm土层的硝态氮和铵态氮含量有增加趋势(P0.05),不同种类的土壤酶活性对气候变化的响应存在差异,这可能与气候变化趋势下土壤养分循环的变化有关。     

模拟增温对土壤电导率的影响

为研究模拟增温对土壤电导率的影响,为气候变化背景下高寒草地土壤盐渍化趋势动态研究提供理论基础。本研究选择位于青藏高原腹地的三江源草地生态系统监测定位站开展试验,自2015年9月至2017年9月对OTC增温室内外0～15 cm和15～30 cm土壤温度、含水量以及电导率进行同步测定并分析其变化特征。结果表明:①OTC的模拟增温效果明显,与未采用OTC的对照相比,0～15 cm和15～30 cm土壤温度分别增加2. 41℃和1. 27℃;增温导致0～15 cm和15～30 cm的土壤含水量分别增加27. 65%和32. 17%; 0～15 cm土壤电导率,增温处理和对照的观测值分别为45. 67μS·m~(-1)和45. 75μS·m~(-1),而15～30 cm土壤电导率增温比对照高158. 09%。②相关性分析表明,在土壤冻结期,土壤温度对土壤电导率的贡献大于土壤湿度,与对照相比,模拟增温条件下土壤含水量与电导率的相关性增加;在土壤消融期,与对照相比,模拟增温条件下0～15 cm和15～30 cm土层土壤温度与电导率的相关性增加,土壤含水量与电导率的相关性随土层深度而不同,0～15 cm土层土壤含水量与电导率的相关性增加,15～30 cm土层土壤含水量与电导率的相关性变化不大。土壤温度对土壤电导率的贡献率高于土壤含水量。     

旱地不同栽培模式下土壤水分和矿质氮含量的时空变化

以田间试验为研究手段连续两年研究了旱地不同栽培模式和施用氮肥对冬小麦生长期间土壤水分、硝态氮和铵态氮含量时空变化的影响.结果表明:与常规相比,覆膜和覆草均显著增加了0～5、5～10和10～20cm土层水分含量,而施用氮肥却是0～20 cm各土层水分含量均有所降低.不同栽培模式对土壤贮水量的影响园作物各生育时期的不同而不同,返青期覆膜和覆草模式土壤贮水量显著高于常规对照,拔节期覆草模武土壤贮水量显著高于覆膜模式,灌浆期各模式之同土壤贮水量的差异未达显著水平.冬小麦生长期间不同处理的土壤铵态氮含量均较低,时空变化较小;而不同处理的土壤硝态氮含量的时空变化较大,其含量的时空变化与施氮量、栽培模武和不同时期有密切关系.增加氮肥用量明显提高0～20 cm土层硝态氮含量和矿质氮的累积量,随着生长时期的推进,土壤硝态氮含量降低明显.0～100 cm土层中硝态氮的累积量为覆草＞常规＞覆膜.     

不同降雨历时梯田和坡耕地的土壤水分入渗特征

以黄土高原丘陵沟壑第三副区庄浪县为例,研究不同降雨历时条件下坡耕地和水平梯田土壤(黄绵土)水分入渗变化特征,应用Hydrus-1D模型对不同降雨条件下的土壤水分入渗进行定量模拟研究。结果表明:(1)与实测数据相比,Hydrus-1D模型模拟降雨后土壤水分的运移较合理。(2)地表层(0~40 cm)土壤含水量变异系数(CV)呈中等变异,即5 d的时间内梯田和坡耕地地表层的土壤含水量变化大,随着土层深度的增加变异系数减小,呈弱变异性。(3)在1.45 mm/min降雨强度下,在23 min时拔节期的小麦坡耕地产生径流,水平梯田在整个过程中没有产生径流。(4)降雨历时为10 min时,在土层深度为0~15 cm,梯田土壤含水量比坡耕地多0.13%~1.65%,在土层深度为30~200 cm,梯田和坡地都没有下渗。降雨历时为20min、30min时,在土层深度为0~20 cm,梯田的土壤含水量比坡耕地的分别多0.05%~2.22%、0.01%~2%。     

蔬菜日光温室栽培条件下土壤养分累积特性研究

测定了陕西杨凌示范区不同日光温室栽培土壤剖面的养分含量及变化。结果表明,日光温室土壤有机质、硝态氮、有效磷和速效钾含量呈现显著累积趋势,其中以0~20 cm土层有机质、0~40 cm土层有效磷和速效钾以及0~200 cm土层硝态氮累积量尤为突出。蔬菜生长过程中温室土壤剖面中铵态氮含量的变化相对较小,而硝态氮含量呈逐渐降低趋势。蔬菜收获后土壤剖面(0~200 cm)硝态氮残留量在707~1 161 kg/hm2之间,平均达954kg/hm2,明显高于农田土壤。温室栽培条件下土壤电导率明显高于农田土壤,以土壤表层尤为突出。土壤硝态氮、有效磷和速效钾与土壤电导率之间的关系均达显著水平,其中硝态氮含量与土壤电导率间的关系最为密切,说明过量施用肥料特别是氮肥,是引起土壤盐分累积的主要原因。     

塔克拉玛干沙漠腹地人工绿地风沙土的理化性质研究

在极端干旱的塔克拉玛干沙漠腹地 ,利用地下咸水灌溉建立人工绿地后 ,绿地土壤理化性质与流沙相比 ,变化很大。本文通过分析测定 ,结果表明 :绿地土壤细粒含量增加 :比重、容重降低 ,孔隙度 ,饱和含水量增加 ;在 5 0 cm剖面内盐分含量降低 ,但表层高于下层 ,p H增高 ,养分含量增加 ,肥力提高。不同植被类型和利用方式的绿地土壤理化性质有差异     

黄土旱塬区农田施肥、产量与土壤深层干燥化的关系研究

施肥作为稳定作物高产的关键措施之一,同时也会加强对土壤水分的耗损。于2007年小麦播种前测定了长期施肥的试验田0~300 cm土壤剖面水分含量。结果表明,不同施肥处理播前小麦地土壤在1 m深度范围内含水量变化很小,贮水量的极差值为14.7 mm;土壤水分的变化主要集中在100~300 cm土层,贮水量极差值为130.1 mm,且土层深度100~260 cm处出现土壤深层干燥化现象,并随肥料用量增加干燥化程度趋于严重;260 cm以下土壤含水量逐渐上升。氮磷肥配施土壤干层含水量显著高于单施氮肥,单施氮肥显著高于单施磷肥和不施肥,而不施肥和单施磷肥土壤干层含水量差异不显著。从产量角度看,小麦产量与干层水分含量呈线形显著负相关。当产量小于1 354 kg/hm2,土壤无干层;当产量在1 355~2 406 kg/hm2之间,土壤干层属于轻度干燥化;当产量在2 407~3 458 kg/hm2范围内,土壤干层属于中度干燥化。     

短期增温下青藏高原多年冻土区植物生长季土壤水分的动态变化

以青藏高原腹地典型高寒草甸植被类型为研究对象，采用红外灯加热的方法模拟全球增温，并利用水分探头，于2012年植物生长季（5—9月）获取0~100 cm不同土层深度土壤水分含量数据，并分析其对增温的响应。结果表明：① 短期增温对高寒草甸土壤水分含量有提高作用，但增幅并不显著（P>0.05），平均提高2.85%。② 土壤水分含量随土层深度的增加呈现先减少后增加的趋势，在10~20 cm土层深度处降为最低值13.8%，在60~100 cm土层深度附近达到了20.57%的最高值；对照组5个月10~20 cm土层深度的土壤水分含量显著低于其他土层，而增温组0~20 cm土层深度的土壤含水量显著低于其他土层深度，表明增温对表层（0~10 cm）的土壤含水量影响较大，对深层土壤含水量的影响则较小，而且短期增温不会对土壤水分的垂直分布趋势产生影响。③ 土壤水分含量随时间的变化，在5—8月呈上升趋势，表明在青藏高原北麓河地区植物生长季，8月是其土壤水分含量最充足的月份，到了9月土壤中含水量开始降低，但5个土层深度降幅均不明显；增温组土壤水分含量随时间的变化趋势与对照组基本一致。     

黄土高原地区人工林营造——混交林模式生态效益研究

为探讨不同类型人工林对土壤理化性质的改良能力,以兰州市南北两山5种典型林分类型(侧柏林、新疆杨林、刺槐林、侧柏刺槐混交林、新疆杨刺槐混交林)为研究对象,对0～80 cm土层的土壤理化性质进行了研究。结果表明:(1)不同林分类型混交林土壤容重、持水量、孔隙度、土壤含水量、渗透速率均好于纯林;两种混交林和侧柏林土壤pH低于刺槐林和新疆杨林;混交林土壤有机质、全氮、无机氮、全磷大于纯林;全钾、速效钾在不同林分类型之间差异不显著。(2)在0～80 cm土层范围内,各林分类型随着土壤深度的增加,土壤容重逐渐增加;土壤持水量、孔隙度逐渐降低;土壤含水量、土壤pH均在土层间无显著差异;土壤有机质、全氮、无机氮、速效磷、速效钾随土壤深度的增加逐渐降低,有表聚效应;全磷和全钾在土层间差异不显著。(3)土壤理化性质相关性分析发现:土壤有机质与土壤全氮、无机氮、全磷、持水量、孔隙度均呈极显著正相关,与土壤容重呈极显著负相关;土壤容重与土壤持水量、孔隙度均呈极显著负相关。混交林较纯林在改善土壤理化性质方面有更好的效果,建议该区域在今后人工林营造中以混交林为主,在现有纯林的抚育管理中可考虑将其改造为混交林。     

孙家岔流域坡面不同土地利用的土壤水分变化分析

以甘肃省兰州市孙家岔流域为研究对象,采用1982—1983年和2011年土壤水分实测资料,分析该流域坡面防护区不同土地利用土壤水分的年内、年际变化特征。结果表明,在黄土丘陵区小流域内,农坡和荒坡土壤水分的年内动态变化具有相同的规律,但农坡年内平均含水量要高于荒地。流域内降雨量的多少以及时空分配是土壤水分变化趋势的主要影响因子。土壤水分的变异程度随降雨量和土层深度的增加而减小,土壤深度在1.20~1.40 m内含水量受季节气候动态变化影响显著,土壤深度超过1.60 m内含水量在相同年度具有一定的时间稳定性。土质较好的荒地,选择适宜的农作物(如洋芋),可提高缓坡区(5°~15°)降水资源的有效利用率。     

三江平原典型草甸小叶章湿地土壤水分扩散率研究

运用水平土柱入渗法模拟研究了三江平原典型草甸小叶章湿地土壤的水分扩散过程以及水分扩散率与土壤含水量之间的关系。结果表明:草甸沼泽土各土层的含水量与Boltzmann常数分别符合不同的关系曲线,且差异主要与粘粒含量和基质势有关;各土层的Bo-ltzmann常数自表层向下依次降低,且差异达到极显著水平(p<0.01);草甸沼泽土各土层的水分扩散率存在较大差异,0-20cm土层最高,30-40cm土层最低;草甸沼泽土与盐碱化沼泽土、人工湿地水稻土的水分扩散率存在显著差异,原因与不同类型土壤各土层的理化性质及理化过程有关;草甸沼泽土各土层的水分扩散率随土壤含水量的增加均呈指数增长曲线变化,且表层土壤的增长曲线相对较陡。