底墒和补灌量对冬小麦产量和水分利用的影响

在大型半自动控制防雨池栽条件下,采用裂区设计,以不同底墒(350、450、650 mm)为主处理,生育期补灌量(0、56.3、78.1、100 mm)为副处理,研究了不同土壤底墒和补灌量对冬小麦产量、产量构成和水分利用的影响.结果表明,在不补灌条件下,0～200 cm土壤有效底墒最大利用率为42.6％～74.2％,其中...     

黑龙江省土壤湿度的气候响应及其与大豆产量的关系

利用黑龙江省32个农业气象站1980～2007年作物生长季的旬土壤湿度、月气温和月降水观测资料,采用统计分析方法,分析了研究区表层(0～30 cm)土壤湿度的时空变化特征及其对气温、降水量等气候变化的响应,建立了研究区大豆产量与土壤湿度的关系模型.结果表明:1980～2007年间,黑龙江省不同地区作物生长季表层土壤湿度...     

高寒针茅草原植物生长季土壤水分动态变化规律

利用1999～2007年青海省兴海县牧业气象观测站0～50 cm土壤水分观测资料分析了高寒针茅草原植物生长季土壤水分的年变化、月变化和旬际变化规律及垂直分布特征.结果表明:高寒针茅草原天然草地土壤水分年际变化振荡明显,呈多波动变化,与年降水量相关关系显著;植物生长季逐月土壤水分变化曲线基本呈"M"型分布,按土壤水分月变化曲线可分为春季缓慢增墒期、春夏快速增墒期、盛夏快速失墒期、秋季快速增墒期和秋末快速失墒期5个阶段;土壤水分在20～30 cm层最大,就其垂直变化而言,0～10 cm为多变层,10～50 cm为缓变层;根据植物根系对土壤水分利用情况将土层分为根系利用层和根系微利用层;土壤水分垂直剖面的季节变化按变异系数大小可分为两个阶段,土壤水分变异系数雨季(6～9月)大于干季.     

底墒对压砂地西瓜生长和产量的影响

通过田间试验研究了底墒差异对西瓜生长和产量以及水分利用效率的影响。结果表明:播前适宜的底墒(0~100 cm土层储水量在223~238 mm)可以促进西瓜主蔓长的生长、叶片的发生以及提高西瓜叶面积;播前底墒较丰时(0~100 cm土层储水量在283 mm),不利于西瓜前期的生长。与播前不灌水相比,播前灌水造墒处理不同程度地提高了地上部生物量和西瓜产量;其中播前灌水量达到70m3/667m2时,西瓜产量和瓜蔓重最大,分别为1 645 kg/667m2和25.4 kg/667m2,相比播前不灌水处理分别提高了30%和49%。西瓜水分利用效率随播前土壤储水量增加而降低。     

降水对沙地杨树人工林水分利用的影响

文中以107欧美杨(Populus×euramericanacv.”74/76”)人工林为研究对象,采用DELTA V Ad-vantage同位素比率质谱仪测定杨树茎木质部及各来源水δD、δ18O稳定性同位素值,结合自动气象站(HOBO)连续观测土壤含水量(SWC)、降雨量等环境和气象因子,利用同位素质量守恒多元分析方法,分析降水前后杨树林水分利用策略.结果表明:1)降水在转化为土壤水或地下水的过程中发生同位素富集.与降水前相比,雨后0cm ～ 80cm土层土壤水δD、δ18O值明显呈现出偏正,80cm ～120cm之间明显呈现出偏负.2)土层深度与降水前后土壤水δD和δ18O同位素间存在显著的二次多项式关系,R ＞0.8537.3)雨前杨树林主要利用120cm～180cm处深层土壤水,地下水的贡献率为20％;雨后第一天主要利用0cm～ 60cm、120cm～ 180cm处土壤水和雨水,而不利用地下水;雨后第三天与第一天相比降水的贡献率由31％下降为4％,而地下水的贡献率由0％上升为8％;雨后第五天120cm～180cm各土层土壤水在前四组来源水中贡献率分别为100％、99％、100％和88％,地下水的贡献率为18％.4)对于一般性降水,杨树林对其水分利用的衰减期为5d.     

天山北麓不同土地覆被下土壤有机碳垂直分布特征

利用全国第二次土壤普查数据,对天山北麓不同土地覆被类型下的土壤有机碳分布特征开展研究。结果表明：在0～100 cm土层天山北麓不同土地覆被类型的土壤碳密度差异显著,其均值处于3.65～35.73 kg·m^-2。不同土地覆被类型的土壤碳密度垂直分布差异明显,其中耕地表层(0～20 cm)土壤碳密度占其总量的32.2%,其相邻土层的土壤碳密度占其总量比例的差值较小,最大差值仅为8.1%;高山亚高山草甸、森林和隐域植被表层(0～20 cm)土壤碳密度占其总量的40%以上;荒漠植被、裸地和稀疏植被表层(0~20 cm)土壤碳密度占其总量的比例低于37%,其中裸地与稀疏植被最低,仅为25.4%,其相邻土层土壤碳密度占其总量比例的最大差值低于4.0%。     

花棒根际土壤微生物研究

在花棒林内,对不同林龄(5a、10a、20a)、不同深度的根际与非根际微生物的种类、数量进行了研究,结果表明有明显差异:在数量方面细菌占绝对优势(52.92%),放线菌次之(33.33%),真菌最少(13.75%)。在种类方面根际微生物的种类大于非根际。不同深度的土壤微生物数量也存在一定差异;变化为:细菌为0～10cm>20～30cm>10～20cm>30～40cm;真菌为0～10cm>10～20cm>20～30cm>30～40cm;放线菌为0～10cm>30～40cm>10～20cm>20～30cm。随着林龄的增加细菌数量减少;真菌数量呈上升趋势;放线菌表现为5a和10a大致相当,20a最少。     

0～50 cm与0～100 cm土层土壤湿度的转换关系研究

对郑州、南阳2个测点多年来0～100cm土壤湿度、降水(灌溉)及作物发育期资料进行了分析。结果表明,按土壤湿度随时间的变化规律,可将其划分为秋季缓慢下降期、冬季相对稳定期、春季迅速下降期和夏季增墒期4个时段。对0～50cm与0～100cm土层土壤湿度进行回归分析,当前期降水量在10mm以下时,用直线或二次曲线拟合效果良好;当前期降水(灌溉)量大于10mm时,0～50cm与0～100cm土壤湿度之比与前期降水(灌溉)量呈双曲线或二次曲线关系,拟合曲线考虑降水(灌溉)时回归效果有所提高。同一土壤类型、不同时段,或同一时段、不同的土壤类型,拟合的方程不同,反映出不同层次土壤湿度关系的复杂性。     

不同质地土壤玉米出苗适宜墒情研究

通过室内盆栽试验,研究不同质地土壤、不同底墒(即初始含水量,下同)、不同底墒增加量下玉米的出苗率,分别就砂土、壤土和黏土三种质地给出了底墒、底墒增加量和出苗率之间的回归方程,并通过方程计算得出三种质地土壤在不同底墒的条件下,达到80%的出苗率所需的底墒增加量。     

淹水条件下改良剂对苏打盐化草甸土的洗盐效应

为明确改良剂在苏打盐化草甸土不同深度土层的改良效果,采用室内淋溶土柱的试验方法,设置S0、S1、S2、S3、S4和S5(每个土柱横截面积0.0113 m~2)分别施用改良剂0.00、0.01、0.05、0.10、0.50 g和1.00 g,折合成公顷用量分别为0.0、8.9、44.3、88.5、442.5 kg·hm~(-2)和885.1 kg·hm~(-2))6个处理,分析淹水条件下不同改良剂用量对苏打盐化草甸土的洗盐效应。结果表明,与未施改良剂处理(S0)相比,S3、S4和S5处理显著降低不同土层(0～30cm)土壤容重(降幅3.88%～8.87%)、增加土壤孔隙度(增幅3.82%～9.38%)、降低土壤pH值(降幅2.36%～8.05%);S2、S3、S4和S5处理显著提高20～40 cm土壤水分入渗量,增幅55.9%～294.6%(P0.05);施用改良剂处理交换性Na~+含量在0～10 cm和10～20 cm土层显著降低,降幅4.84%～56.5%(P0.05),20～30 cm和30～40 cm土层中增幅1.09%～17.1%;S3、S4和S5处理0～10 cm土层电导率显著降低,降幅49.0%～60.4%(P0.05),20～40 cm土层显著增加,增幅3.68%～19.8%(P0.05);S2、S3、S4、S5处理10～20 cm土层碳酸根含量显著降低,降幅5.98%～23.4%(P0.05),S3、S4、S5处理0～30 cm土层碳酸氢根含量降幅1.49%～18.0%;S2、S3、S4和S5处理显著提高0～30 cm≥0.25 mm水稳性团聚体,增幅达16.4%～161.7%(P0.05);S3、S4和S5处理0～30 cm土层MWD显著增加,增幅达5.78%～161.7%(P0.05)。针对本次供试土壤盐渍化程度,综合改良效果及改良剂施用量,改良剂适宜用量为每个土柱0.10 g(88.5 kg·hm~(-2))(S3处理),可达到最优淋洗效果。     

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。     

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。     

耕作方式对黑土耕层孔隙分布和水分特征的影响

为探索耕作方式对黑土孔隙度分布和土壤水分特征的影响,以2010年吉林省德惠市中层黑土上进行了9年的田间定位试验小区土壤为研究对象,对免耕和秋翻两种耕作处理下耕层土壤孔隙度和土壤水分特征曲线进行分析。结果表明不同耕作处理对黑土孔隙度影响较大。与秋翻相比,免耕减小了土壤总孔隙度,增大了0～5cm和20～30cm10%～16%的>100μm大孔隙,减小了耕层5～20cm的100～30μm次大孔隙,两种处理不同深度的中孔隙和微孔隙数量相近。不同耕作方式对土壤水分特征的影响存在较大差异,免耕0～5cm和20～30cm的持水能力高于秋翻,而5～20cm表现出相反的变化趋势。实施免耕后,改变了土壤孔隙分布和持水性能,对土壤通气透水和作物根系发育具有重要作用。     

压砂地土壤导水特性空间格局及影响因子

采用10 m×10 m网格布点的方式对宁夏压砂田0~10 cm和10~20 cm深度下土壤饱和导水率(Ks)及其相关因素的空间变异规律进行研究。经典统计结果表明:2个采样深度下土壤容重、总孔隙度和毛管孔隙度表现为弱变异,饱和含水量和土壤有机质含量表现为中等变异;0~10 cm深度下K_s表现为中等变异,10~20 cm深度下K_s表现为强变异;10~20 cm深度下土壤各种性质的平均值均大于0~10 cm深度。Pearson相关性分析可知,影响K_s的主要因素是毛管孔隙度,其次为容重、总孔隙度、饱和含水量和有机质含量。地统计结果表明,0~10 cm深度下K_s表现为纯块金效应,主要受随机性因素的影响,10~20 cm深度下K_s主要受结构性因素的影响;在2个采样深度下容重主要受随机因素的影响。从空间分布图可以看出,2个采样深度下K_s和容重存在高度的负相关关系,与饱和含水量、总孔隙度和毛管孔隙度存在高度的正相关关系。     

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。     

不同覆草量苹果园土壤水温效应及对树体生长的影响

将麦草覆盖应用于果园,研究不同覆盖用量22 000 kg·hm-2(T1)、33 000 kg·hm-2(T2)、44 000 kg·hm-2(T3)和清耕(CK)在整个生长期对19年生长富2号苹果园0~100 cm土壤水分、5~25 cm土壤温度、树体生长量及果实品质的影响。结果表明:在旱情较重的4—7月,3种覆草处理的平均含水量随覆草量的增加而增大,其中T2和T3处理极显著(P0.01)高于CK,高出8.98%~27.09%;且3种覆草处理0~20、20~40 cm土层的含水量极显著(P0.01)高于CK,高出9.36%~73.77%;4—8月3种覆草处理的各深度地温低于CK,4—6月份极显著(P0.01)低于CK,低出2.11℃~8.02℃;相反,9—11月份高于CK。覆草处理5~20 cm深度土温日变幅极显著(P0.01)低于CK,低出0.39℃~3.63℃。果实单果重和产量以T2处理最高,3种覆草处理每公顷产量较CK极显著(P0.01)提高,高出10.70%~20.83%;产量水分利用效率覆草处理较CK极显著(P0.01)增高,高出9.87%~20.87%。覆草对树体生长量、枝类比例影响不大。综合各种效应及投入产出比,陇东黄土高原苹果园覆草量以22 000~33 000 kg·hm-2较经济适宜。     

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。     

土壤吸附作用对土壤水分有效性的影响

围绕土壤结皮生物是否可以对夜间土壤吸附水输入产生响应展开研究。假定-1.5 MPa作为土壤水分有效性的临界值,通过观测降水后清晨和午后0~3 cm土壤含水量,分析土壤水分的有效性和空间异质性;并利用连续记录气象数据,建立表层土壤含水量与水汽压饱和差数量关系。结果表明:土壤吸附作用提高了土壤水分对土壤结皮生物的有效性,并延长了土壤结皮生物对降水脉冲的响应时段。在古尔班通古特沙漠东南部的不同部位,凝结吸附作用对沙面水分条件影响很大(特别是干旱季节),水分条件由好到坏依次为:沙垄西坡面、沙垄垄顶、沙垄东坡面和垄间低地。     

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。     

Improving soil heat and moisture forecasting for arid and semi-arid regions: A comparative study of four mathematical algorithms

Mathematical modeling is extensively used for ecohydrological processes because it facilitates data acquisition. However, modeling of soil moisture and heat remains challenging in dry ecosystems. In this study, we examined the performance of four models in simulating hydrological processes in a semi-arid mountain grassland (SMG), and in shrubland forming a transitional zone between the desert and an oasis (desert–oasis ecotone; DOE) in northwestern China. We used precipitation, air temperature, humidity, atmospheric pressure, and other meteorological variables to estimate moisture and temperature at different soil depths. Four methods were used to test model performance, including partial least squares (PLS) regression, stepwise multiple linear regression (SMR), back-propagation artificial neural network (BPANN), and neural network time series. Our results showed that BPANN had the best prediction accuracy and supplied a robust modeling framework capable of capturing nonlinear environmental processes by improving the stability of the weight-learning process. Soil depth in SMG for which model performance was optimized was 20?cm for PLS and SMR. Additionally, artificial neural networks (ANNs) have a remarkable applicability compared to other algorithms for increased accuracy in time-series predictions; however, they could not depict soil moisture or temperature dynamics at 160?cm depth in SMG, and at 10?cm depth in DOE. Using conventional meteorological data as primary predictors, and avoiding the complexity of distributed hydrological models can be helpful in developing a regional capacity for soil moisture and heat forecasting.