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。     

膜下滴灌棉田冻融期土壤水分盐分变化特征

通过分析2014年11月—2015年3月北疆地区膜下滴灌棉田冻融期土壤盐分、水分与温度变化,探讨了不同土层水热盐在冻融期的变化和耦合关系。结果表明:冻融期土壤表层和深层含水量较高,中间层含水量较低;土壤剖面盐分在0~80 cm呈现层状分布,浅层土壤发生盐分明显累积,土壤盐分变异系数20 cm土层为0.525、40 cm土层为0.257、80 cm土层为1.041。在冻融期,土壤水分盐分沿剖面分布发生明显变化;土水势梯度、土壤温度梯度是冻融期土壤水分盐分迁移的主要因素,土壤水热盐之间变化具有高度的耦合性。     

云南干热河谷旱坡地两种覆盖措施对土壤水分的影响

针对干热区气候特点,设置了旱坡地地表盖沙和覆膜两土壤水分处理方武,2003～2005年连续测定其土壤水分变化情况.在地面覆盖物作用下,耕作层40 cm以上土壤水分随降雨量和蒸发强度变化而变化,土层40 cm下土壤水分较稳定;土壤原本含水量的高低影响土壤水分的变化程度.盖膜、盖沙措施使土壤水分只在土壤表层40 cm内有不同程度增加.总体来说,盖膜增加最多,比CK多5%;其次是盖沙,比CK多2.612%.深层土壤水分总体趋势是随土壤深度增加而增加,增加幅度随深度增加不断减少.     

黄土丘陵沟壑区沟道造地土壤水分时空变异特征

基于Van Genuchten模型测定土壤水动力学参数,采用定点监测方法,在沟道中不同位置以及对照坡面进行土壤水分观测,分析了延安市典型治沟造地项目沟道造地土壤水分的时空变异特征,阐明治沟造地工程对沟道土壤水分的影响。结果表明：（1）土壤水力学参数在沟道土层深度为40 cm附近发生了显著改变,0~40 cm土层土壤容重1.12 ~1.25 g·cm^-3,导水率达到40 mm·min^-1以上,入渗能力强,同时饱和含水率较大,40 cm以下土层土壤容重在1.5 g·cm^-3左右,导水率在1.25~1.41 mm·min^-1之间,入渗速率明显减小;（2）沟道土壤水分显著大于对照坡面,其季节变化稍滞后于降水的季节变化,整个生长季在15.76%~21.91%间波动,高出对照坡面5%左右,垂直分布随土层深度的增加而增加,表层最低,为15.07%,160 cm土层最高,为22.84% ,深层土壤含水量优势更加显著;沟道土壤水分变异系数在0.131~0.234之间,相比较坡面,沟道表层以下土壤水分存在较强的空间异质性,100 cm以下土层变异系数在0.2左右,土壤水分变化活跃;（3）沟口土壤含水量显著高于沟头,土层深度40 cm以下的土壤含水量长期达到甚至超过田间持水量。通过治沟造地工程水分综合调控体系,沟道能够为作物生长提供水分充足的生境条件,提高水资源利用效率的同时改善农业生态环境。     

直插式根灌的土壤水分时空分布与节水效率

在塔里木河下游枣树生态经济林进行根灌试验,研究了直插式根灌条件下的土壤水分时空分布和节水效率。结果表明:(1)灌水过程中直插式根灌的土壤水分分布在0~100 cm土壤层,随灌溉时间增加,土壤含水量,0~20 cm土层呈波动变化,80~100 cm土层基本稳定,其余各土层呈S型增加;(2)不同时期1 m深土层平均土壤体积含水量最大值及达到最大值的时间,枣树生长初期为44.62%、7.5 h,花期为43.26%、12.5 h,幼果期为46.3%、15 h;(3)根灌过程中,各土层土壤含水量变异系数大小次序为80 cm20 cm40 cm60 cm100 cm;灌后土壤平均含水量,80、100 cm土层与其余各层之间差异显著,20、40、60 cm土层之间差异不显著,80 cm土层土壤含水量空间异质性最高;(4)三次试验后20 d内,0~100 cm土层的平均土壤体积含水量消退速率分别为0.21%·d~(-1)、0.19%·d~(-1)和0.17%·d~(-1),土壤体积含水量60 cm和100 cm土层消退速率稳定,40 cm土层呈先消退后增加的趋势,20 cm土层0~10 d迅速消退,80 cm土层11~20 d迅速消退;(5)直插式根灌的节水效率比地表滴灌高27.78%,水分利用效率分别比地表滴灌和漫灌高8.12%、52.46%。     

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。     

大青山区阳坡油松人工林土壤水分特征研究

对大青山区阳坡30a油松人工林生长季土壤水分特征进行研究,根据2006年的观测数据分析,得出以下结果:1)油松人工林0~20cm层土壤水分季节动态与降雨量变化相似,7月份土壤含水量最高,后逐渐减小趋于平缓,20~60cm层随季节变化波动很小,基本呈现水平趋势;2)土壤水分在垂直分布上可分为土壤水分速变层、活跃层、相对稳定层;3)0~60cm土层范围内,土壤含水量随密度增加,呈下降趋势,但表层变化规律不显著。     

高寒沙区典型人工林土壤水分空间分布特征研究

揭示生长阶段以及土壤深度对于中间锦鸡儿(Caragana intermedia)人工林土壤水分分布的影响,对于解决植被的经营与巩固、重建与恢复等方面都具有重要意义。利用ECH2O土壤含水量监测系统对不同深度(10cm、20cm、30cm、40cm、60cm、90cm、120cm、150cm)不同生长阶段(3a、5a、16a、30a)中间锦鸡儿人工林土壤水分进行连续监测,检验土壤层次之间的差异显著性和相关性并进行空间插值,分析不同深度的土壤水分的分布状况。测定期间,3a、5a、16a、30a不同深度的VWC均值分别在15. 50-38. 25%、16. 00-42. 38%、15. 15-38. 09%、18. 28-42. 05%之间。四个不同生长阶段的人工林中,10cm和20cm表现为中等变异性,60cm以下深层土壤的VWC表现为弱变异性。不同深度的土壤水分都具有显著差异性和相关性。垂直分布上,土壤水分表现为增大-减小-再增大的总体趋势,各层深度都具有显著的差异性和相关性,且相关性随着距离的增大而减小。土壤水分的变异性随着深度的增加而减小,表层土壤一般表现为中等变异,深层土壤一般表现为弱变异性。3a的土壤水分在垂直方向上波动性最大,30a最小。水平空间上,土壤表层水分随着林龄的增加而增加,而土壤深层深度随着深度的增加而减小。     

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%。     

退化草原土壤理化性质空间异质性及其对土壤水分的影响

测定分析锡林郭勒盟正镶白旗额里图牧场退化草原草地生态系统0～120 cm土层土壤理化性质(质量含水量、容重、饱和含水率、电导率、pH和有机质),运用经典统计学和地统计学方法探讨其空间异质性及各理化性质对土壤水分的影响。结果表明:退化草原土壤呈弱碱性,电导率、容重和pH随土层加深而增大,而饱和含水率和有机质含量随土层加深而减小,由此可见土壤pH与有机质含量随土层加深呈相反规律,除容重和pH呈弱变异,其余土壤特性指标均呈中等变异,除80～120 cm土层外,其余土层土壤含水量变异系数随土壤含水量的增大而降低;本研究区各土层土壤含水量、有机质、pH表现出强烈的空间相关性,容重由随机性因素引起的变异程度最小,饱和含水率由结构性和随机性因素共同引起空间变异,影响本研究区土壤理化性质的因素较复杂;各土层土壤饱和含水率变程普遍较大,为13. 94～52. 77 km,较长距离其空间连续性较好,0～10 cm土层pH变程最大,有机质变程最小,而80～120 cm土层恰好相反; 0～10 cm和80～120 cm土层土壤质量含水量均与饱和含水率呈显著正相关,10～20 cm和80～120 cm土层土壤水分相对较大,土壤持水力较强,中间土层(20～80 cm)土壤含水量与有机质和pH存在显著相关关系。     

黄河三角洲农田灌溉前后土壤盐分时空变异特征研究

分别采用传统统计学和地统计学方法,定量分析了灌溉前、后黄河三角洲田块尺度下不同深度土层含盐量的空间变异性并分析空间分布特征。结果表明:除灌溉前0～10cm土层土壤含盐量呈强变异性外,其余各土层含盐量均表现为中等变异强度;灌溉前土壤盐分主要积聚在0～ 10 cm和40～60cm土层,灌溉后主要积聚在40～60 cm土层;灌溉使得0～10 cm和10 ～ 20 cm土层土壤含盐量降低,脱盐效果较好;除灌溉后0～10 cm土层的土壤盐分含量呈现弱空间相关性之外,其它土层均呈现强空间相关性;灌溉后与灌溉前相比,除40～60cm层土壤含盐量外,其余各土层土壤含盐量明显降低、土壤含盐量的等值线密集程度减弱、空间分布趋势明显变平缓;灌溉前各土层土壤含盐量高值区均分布在试验区中部偏北,而低值区则分布在试验区西北角,灌溉后除0～ 10cm土层土壤含盐量高值中心分布在试验区中北部外,其余各土层均分布在试验田块的中南部或中部,而低值中心的空间分布规律相似,主要分布在试验田的北部。     

甘肃河西地区不同储水灌溉和生育期灌溉农田水分特征分析

对甘肃河西地区不同储水灌溉和生育期灌溉农田水分特征进行了试验研究.结果表明:在河西地区,冬季储水灌溉定额为180 mm的处理,其生育期剖面的土壤水分较多地分布在140～160 cm,且土壤含水量达到30%以上,容易发生深层渗漏;较小的储水灌溉定额,土壤水分主要分布在0～100 cm范围内,不会引起土壤剖面水分的深层渗漏.冬季储水灌溉定额愈大,春播前农田无效土壤蒸发也愈大.冬季储水灌溉定额相同,生育期灌溉定额大的处理其剖面含水量高,且分布愈深,深层土壤的水分渗漏也愈大.总的灌水定额相同,冬季储水灌溉和生育期灌溉比较,生育期灌溉定额较大的处理,剖面水分的分布主要集中在0～100 cm的土层内,没有出现易发生深层渗漏较高的水分分布.在小麦生育期,总的灌溉定额相同的条件下,冬季储水灌溉定额大的处理,0～200 cm土壤水分有亏缺,冬季储水灌溉定额大或生育期灌溉定额大,农田腾发量也愈大.适中的储水灌溉定额,不仅有利于作物的生长,还有利于灌溉水分利用效率的提高.     

间歇组合灌溉对中度盐化土壤水盐运移规律的影响研究

为了探究合理的微咸水农田灌溉模式,以中度盐化土壤为研究对象,在室内进行一维垂直积水入渗试验,研究不同咸淡水组合次序和间歇时间条件下土壤水盐运移规律,并对土壤盐分分布指标进行评价。结果表明:(1)间歇组合灌溉模式下各土层的土壤含水率均大于淡水直接灌溉,且与微咸水直接灌溉差异较小;先咸后淡土壤含水率变异系数介于9.24～16.62之间,相对于先淡后咸(11.54～20.88),土壤含水率分布更均匀。(2)在同一土层深度处,间歇组合灌溉模式下的土壤含盐量均小于微咸水直接灌溉,与淡水灌溉差异较小;在0～20 cm土层,先淡后咸土壤含盐量大于先咸后淡,而在20～55 cm土层,先咸后淡大于先淡后咸。(3)对土壤盐分评价指标进行分析表明,先咸后淡含盐量峰值大于先淡后咸;先淡后咸脱盐率平均值大于先咸后淡;在间歇组合灌溉模式下,脱盐区深度介于47.97～51.63 cm、达标脱盐区深度介于46.6～50.7之间,均超过了0～45 cm作物根系密度较大的土层;脱盐率平均值(0.36～0.543)、含盐量峰值(3.741～5.967)均高于微咸水直接灌溉,间歇组合灌溉更有利于为作物提供良好的生长环境。     

利用HYDRUS-2D模拟膜下滴灌玉米农田深层土壤水分动态与根系吸水

河套灌区农田地下水埋深普遍较浅且年内波动较大,明确不同膜下滴灌条件下深层土壤水分对根区的补给作用及作物根系吸水的响应差异有利于膜下滴灌技术的完善和推广。本研究开展了连续2 a(2017—2018年)的春玉米田间试验,设置3个膜下滴灌灌溉水平,分别控制土壤基质势下限为-10 kPa(S1)、-30 kPa(S3)和-50 kPa(S5)。利用HYDRUS-2D模型模拟0～120 cm深度土壤含水量、根层下边界(100 cm深度处)水分通量和作物根系吸水速率。结果表明,经过率定后的HYDRUS-2D模型对0～120 cm深度土壤含水量模拟结果的根均方差(RMSE)和决定系数(R~2)分别为0.039～0.042 cm~3·cm~(-3)和0.78～0.73,模拟结果可靠。膜下滴灌农田100 cm和120 cm深度处土壤含水量较高且处理间差异不大,说明不同滴灌条件对于100 cm以下深层土壤含水量影响较小;但不同处理显著影响根区下边界的水分通量和根系吸水速率。基质势下限控制水平越低,深层土壤水分对于根区的补给量(毛管上升)越大,S1、S3、S5生育期内累积补给量在31.9～49.6 mm之间。S5处理根系吸水速率较低,根系吸水受到显著抑制,从而造成作物生长指标和产量显著低于S1和S3处理(P0.05);而S1和S3之间籽粒产量差异不显著。综上,在本研究所设置的3个滴灌处理中,S3生育期内灌溉定额为240～300 mm,既较S1显著减少灌水量、提高水分利用效率,又具有较好的根系活力,有效利用深层土壤水分,因此建议该地区春玉米膜下滴灌的灌水下限为-30 kPa。     

水分对不同栽培年限日光温室土壤氮矿化的影响

采用室内短期（84 d）好气培养法评价了不同水分供应水平下（田间持水量的60%、80%及100%，分别用60FC、80FC和100FC表示）陕西杨凌地区不同栽培年限（种植前、种植第二年及种植第三年）日光温室土壤（0~20 cm及20~40 cm土层）氮素矿化特性。结果表明：随着日光温室栽培年限的延长，0~20 cm土层累积净矿化氮量显著增加，且随栽培年限的增加，20~40 cm 土层氮矿化势呈增加的趋势；土壤水分含量由60FC增加到80FC，土壤累积矿化氮量呈增加趋势，但当含水量达到100FC时，土壤累积矿化氮量降低。回归分析结果表明，土壤有机质含量每增加1 g·kg^-1, 60FC、80FC、100FC土壤含水量条件下土壤氮矿化势分别增加 1.62、1.88 mg·kg^-1和1.57 mg·kg^-1;土壤全氮含量每增加1 g·kg^-1，土壤氮矿化势分别增加28.93、33.42 mg·kg^-1和27.82 mg·kg^-1。因此，建议日光温室蔬菜栽培中应综合考虑温室年限及灌溉量对土壤氮素矿化过程的影响。     

微孔渗灌环形布设对灵武长枣土壤水分分布及产量的影响

以6 a生灵武长枣为研究对象,设置微孔渗灌不同埋设深度D10(10 cm)、D20(20 cm)、D30(30 cm)和铺设半径R30(30 cm)、R40(40 cm)、R50(50 cm)的2因素3水平试验,分析了微孔渗灌不同环形布设方式对灵武长枣土壤水分分布、产量及水分利用效率的影响。结果表明:随着微孔渗灌埋深的增加,土壤含水率最大分布范围和湿润锋均向下移动,土壤含水率垂直方向最大分布范围可达到10～55 cm。随着微孔渗灌铺设半径的增大,土壤含水率最大分布范围和湿润锋均向外移动,并且各处理的最大湿润区域土壤含水率值均在20%以上。R40D20处理下枣树的枣吊长度、每吊开花数、每吊坐果数、坐果率、单果重、单株结果数、产量、水分利用效率均最大,分别为31.24 cm、66朵、39个、59.70%、19.20 g、444个、7 666.82 kg·hm~(-2)、2.83 kg·m~(-3),并且均与其他处理存在显著差异(p0.05)。因此,微孔渗灌埋深为20 cm、铺设半径为40 cm是灵武长枣最佳的铺设方式。     

内蒙古荒漠草原降水有效性分析——基于苏尼特右旗过程降水量的监测

研究选取内蒙古苏尼特右旗，通过分析2015年5月至2016年12月日降水数据和同期不同深度土壤（0~10 cm，10~20 cm，20~30 cm，30~40 cm和40~50 cm）含水量日连续观测数据，探讨降水事件对荒漠草原土壤含水量的影响。结果表明:① 降水量对表层土壤（0~10 cm，10~20 cm）含水量影响最剧烈，且2层土壤含水量与降水量存在显著的正相关关系，其余3层土壤含水量对降水事件响应不显著。②0~10 cm、10~20 cm土壤层的最小有效降水量分别为6.4 mm和8.33 mm。③ 结合最小有效降水量进一步推导0~10 cm及10~20 cm土壤层的有效降水转化率发现，0~10 cm土壤最大有效降水转化率可达到95%，但是大部分都是在70%左右；10~20 cm最大有效降水转化率可达90%，但是大部分都是在50%左右。     

Effects of warming and clipping on plant and soil properties of an alpine meadow in the Qinghai-Tibetan Plateau,China

Climate warming and livestock grazing are known to have great influences on alpine ecosystems like those of the Qinghai-Tibetan Plateau(QTP) in China. However, it is lacking of studies on the effects of warming and grazing on plant and soil properties in these alpine ecosystems. In this study, we reported the related research from manipulative experiment in 2010–2012 in the QTP. The aim of this study was to investigate the individual and combined effects of warming and clipping on plant and soil properties in the alpine meadow ecosystem. Infrared radiators were used to simulate climate warming starting in July 2010, while clipping was performed once in October 2011 to simulate the local livestock grazing. The experiment was designed as a randomized block consisting of five replications and four treatments: control(CK), warming(W), clipping(C) and warming+clipping combination(WC). The plant and soil properties were investigated in the growing season of the alpine meadow in 2012. The results showed that W and WC treatments significantly decreased relative humidity at 20-cm height above ground as well as significantly increases air temperature at the same height, surface temperature, and soil temperature at the depth of 0–30 cm. However, the C treatment did not significantly decrease soil moisture and soil temperature at the depth of 0–60 cm. Relative to CK, vegetation height and species number increased significantly in W and WC treatment, respectively, while vegetation aboveground biomass decreased significantly in C treatment in the early growing season. However, vegetation cover, species diversity, belowground biomass and soil properties at the depth of 0–30 cm did not differ significantly in W, C and WC treatments. Soil moisture increased at the depth of 40–100 cm in W and WC treatments, while belowground biomass, soil activated carbon, organic carbon and total nitrogen increased in the 30–50 cm soil layer in W, C and WC treatments. Although the initial responses of plant and soil properties to experimental warming and clipping were slow and weak, the drought induced by the downward shift of soil moisture in the upper soil layers may induce plant belowground biomass to transfer to the deeper soil layers. This movement would modify the distributions of soil activated carbon, organic carbon and total nitrogen. However, long-term data collection is needed to further explain this interesting phenomenon.     

民勤绿洲不同年限退耕地土壤养分变化及其相关性分析

以石羊河下游的典型区—民勤退耕地为研究对象,对石羊河下游地区不同恢复年限退耕地土壤养分变化情况及其养分与退耕时间之间相关性进行分析,结果表明:1土壤中N肥含量随退耕年限的增加呈波动式上升趋势,但在同一年限退耕地中随土层的加深而逐渐减小,退耕后1~10 a,N含量变化的幅度较小;15~30 a,N含量变化的幅度相对较大;50 a后,趋于稳定;P含量在各个演替阶段土壤层次上均呈A(0~10 cm)B(10~20 cm)C(20~30 cm)D(30~40 cm)规律性分布,退耕后1~10 a,A、B两层P含量的差异较大,C、D两层受退耕时间的影响较小;15~50 a间,A、B、C、D四个土层P含量变化的幅度相对较小;K的含量表现出和P同样的规律性;有机质含量在退耕后1~7 a间变化幅度较大,10~50 a间变化幅度较小。1~5 a间,A、B、C、D四层含量变化呈逐层递减的趋势;7~50 a间,A层变化较大,B、C、D三层趋于稳定。2养分与退耕年限相关性分析表明:退耕1 a,速效磷、有机质含量与退耕时间呈显著负相关;5~10 a间,各养分与退耕时间均呈显著正相关且差异不显著;15~20 a间,各养分与退耕时间之间存在显著差异,30~50 a间,速效钾、速效磷、有机质含量与退耕时间差异不显著,50 a时差异显著。