乌兰布和沙漠流动沙地土壤水分动态、土壤水势特征的研究

通过对乌兰布和沙漠流动沙地土壤水分动态的研究表明:沙土含水量的时空变化与降雨季节和降雨量有密切关系。100mm左右的降雨量对沙地和丘间地的影响深度主要在60cm左右,因此0-60cm土层为土壤水分受降雨影响的活跃层;通过对土壤含水量与土壤水势的关系研究表明:在相同土壤含水量下沙土水分对植物的有效性远大于粘土;通过降雨量对沙地贮水量影响的研究表明:只有38%左右的降雨量增加了土壤贮水量,其余62%被蒸散。     

黄土高原半干旱区降雨入渗试验研究

黄土高原地区地下水资源缺乏,降雨是土壤水的唯一补给来源。为研究降雨补给地下水过程,在黄土丘陵半干旱区的米脂试验站,对野外10 m土柱土壤水分进行了定位观测,分析自然降雨下土壤水分入渗深度和补给量。结果表明:自动监测显示单次降雨量为5.2 mm(小雨)时,11 h后入渗达到最大深度0.3 m,此深度以下几乎没有变化;单次降雨量为15.8 mm(中雨)时,4 d内影响深度可达0.6 m;单次降雨量为33.6 mm(大雨)时,8 d内1.2 m处土壤含水量增长明显,1.4 m以下没有变化。水分循环主要在0.8 m以内的蒸发带,该层土壤水分易被蒸发,0.8 m以下随着深度增加,土体含水率变化逐渐滞后,增幅逐渐减小。受多种因素影响,入渗过程持续时间不一。覆盖处理观测期土壤水分补给量显示:覆膜石子树枝裸地,补给量与降雨量呈线性关系,覆膜补给量上升最大。     

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。     

黄土丘陵沟壑区不同土地类型的土壤水分特性

在黄土丘陵沟壑区燕沟流域,于2002～2006年定位监测不同类型土地不同坡位、坡向的土壤含水量,对土壤含水量的动态变化进行了系统分析.结果表明:不同土地类型的土壤含水量差异明显,坝地最高,平均19.83%,川台地次之,平均17.21%,梯田平均16.34%,坡地最低,平均15.04%,土壤含水量与年降雨量呈正相关,相关系数为0.68;土壤含水量月变化动态呈现"单谷"曲线,7月份最低;不同坡位的土壤含水量变化趋势为随坡位升高,土壤水分含量递减;不同坡向的土壤含水量变化趋势为阴坡>阳坡.     

压实新土体水分动态研究

新土体是资源化利用矿化垃圾和采矿、采石场弃渣石配置而成的工矿企业污染场地植被修复生长基质.为了提高新土体的持水能力,解除弃渣场、尾矿库等困难立地条件下土壤水分对植物存活、生长的制约,本试验对新土体进行不同程度的机械压实,对10 ～ 100cm的土壤含水量进行为期2年的观测,在不同的时间尺度上分析土壤水分动态变化特征.研究结果表明:1)压实显著提高新土体含水量和持水能力.2)由于持水能力增加,重度压实区月平均含水量峰值滞后于月降水量峰值,对照及轻度压实区月平均含水量峰值与月降水量峰值时间一致.3)轻度压实区不同深度的土壤月平均含水量与降水量具有非线性相关关系,重度压实区下层含水量与降水量相关性不显著.4)雨季新土体含水量由雨前含水量和降雨量决定,决定系数为0.657 ～0.861.随着压实度增加,雨前含水量和降雨量的影响增加.5)随着土壤深度增加,土壤含水量的波动幅度下降,60 ～ 100cm土层在观测期间仅接受过1次降雨补给.     

青海湖东沙地不同植被恢复措施下土壤水分变化特征

土壤水分是沙地植被格局和过程改变的主要驱动力,也是干旱半干旱区植物生长最大的限制因子。沙漠地区的土壤水分表现出明显的空间异质性。以高寒半干旱沙地青海湖东沙地为研究区,以栽植人工固沙植物(小叶杨、樟子松、沙棘和乌柳)的沙丘和自然固定沙丘(沙蒿为优势种)作为研究样地,探讨不同固沙植物影响下的沙丘不同地貌部位土壤水分变化特征。结果表明:(1)土壤水分的季节变化受降水、植被蒸腾作用和地表蒸发的共同影响,不同物种的分布模式具有差异性,但都表现为7月的土壤含水量最高。(2)同一植物在不同地貌部位的土壤含水量具有差异性,小叶杨在迎风坡最高,樟子松、沙棘和乌柳在背风坡最高,而沙蒿在丘顶最高,但只有乌柳的土壤含水量在沙丘地貌部位间的差异明显(P<0.05)。不同植物在同一地貌部位的土壤含水量也具有差异性,迎风坡樟子松的土壤含水量最小,只有1.81%,而沙蒿的土壤含水量能达到3.48%。丘顶处乌柳的土壤含水量仅为1.82%,而沙蒿可达3.58%。背风坡处的土壤含水量相差不大,乌柳最大为3.41%。(3)土壤水分随着土层深度的变化模式不同,土壤含水量整体表现为10~20 cm处最高。不同植物的土壤水分的垂直分布具有差异性,小叶杨和樟子松下方的土壤含水量随着土层深度的增加而降低,沙棘和沙蒿表现为120 cm土层深度内无明显变化,而乌柳下方的土壤含水量随着土层深度的变化在各地貌部位不同,具体表现为迎风坡无明显变化、丘顶降低和背风坡增加的趋势。土壤水分在高寒半干旱沙地不同植被恢复措施下的分布除受到降水、土壤分布、物种类型、植物根系分布的影响之外,还与沙丘微地貌形态具有一定的相关性。     

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.     

延安新区生态林建设对土壤理化性质的影响

树木定植可以影响土壤理化性质。为明确延安新区不同树种人工生态林对土壤理化性质的影响状况,为合理造林提供依据,以延安新区荒地土壤为对照,研究了人工生态林(松树、柏树)对土壤理化性质,包括含水量、p H值、有机质、铵态氮和硝态氮含量的影响。结果表明:人工林增加了土壤含水量,且随着土壤深度的增加,土壤含水量变化总体呈现出增加的趋势。土壤的p H值总体上是呈弱碱性,松树定植土壤p H值呈现降低趋势,柏树和荒地土壤p H值在不同土层中变化较大。土壤有机质的含量随深度增加呈递减的趋势,不同土层中呈现荒地柏树松树。荒地土壤铵态氮在不同土层中变化不大,柏树土壤中0~15 cm随深度的增加而增加,15~20 cm略有下降;松树土壤在0~10 cm土层基本相同,10~15 cm有所下降,15~20 cm略微上升。硝态氮在不同类型利用方式下变化不一,造成这种差异可能与树种有关。     

半湿润气候区土壤水分对冬小麦叶绿素值的影响

利用天水地区2007～2010年的冬小麦叶绿素含量(SPAD值)和土壤含水量实际观测资料,分析了土壤水分含量和SPAD值在冬小麦生育期内的动态变化过程,研究了冬小麦叶片SPAD值与不同深度土层土壤水分含量的关系,以及SPAD值与冬小麦生长量、产量构成要素和地段实产的关系。结果表明:(1)在冬小麦生育期内土壤含水量呈现减小趋势,叶片SPAD值则经历了一个先升高后降低的过程,浅层土壤含水量更易受降水的影响而升高;(2)土壤水分含量对冬小麦叶片SPAD值的影响主要集中开花期至乳熟期,土壤水分含量高的年份叶片SPAD值较高,反之则较低;(3)中浅层土壤水分含量与10d后冬小麦叶片SPAD值有显著的正相关性;(4)冬小麦叶片SPAD值与部分生长量和产量构成要素存在相关关系,但是与地段实际产量关系较弱。     

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%。     

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。     

四川中部丘陵地区不同种植模式下旱地土壤水分变化规律

利用定位观测数据，对四川中部丘陵地区不同种植模式下旱地土壤水分变化规律进行了初步研究。结果表明，各种植模式土壤水分的季节变化具有明显差别，依据其变化特征可划分为3种类型；垂直梯度变化基本表现为增长型，标准差和变异系数可用于对其变化特征的描述和层次划分，据此划分出了速变层（0cm～20cm）和弱变层（20cm～50cm）2个差异明显的土壤水分垂直变化层。最后依据土壤水分的高效利用，对该区旱地种植模式的优化进行了探讨。     

农业生产活动对黄土高原丘陵沟壑区坡地土壤水分动态的影响

通过在坡度为20°耕地和荒草坡面对降水、土壤水密集观测,结合模拟降雨实验,从降雨入渗、蒸散发等过程分析讨论了影响黄土高原丘陵沟壑区坡地土壤水分动态的主要因素。结果表明:1)降雨入渗量△S主要受控于雨强和降雨量,坡耕地的入渗量随着雨强增加而衰减的速度快于荒坡,坡耕地有利于中等雨强大雨的下渗,雨强增大时两坡面的降雨转化率逐渐接近,且植被的再分配作用凸显,甚至使短历时暴雨时坡耕地的入渗速度低于荒坡,长历时的大、暴雨或连续降雨利于深层入渗,坡面耕作或在裸地上种植冰草后降雨转化率增约50%;2)7月～10月上旬为土壤水补给期,土壤水分在枯水年及平水年处于负平衡,在丰水年获得补给,最终以蒸散发消耗;3)荒地主要耗水层在20cm,耕地土壤水分活跃层及作物主要耗水层延伸至30cm。总体上,农作物增大蒸散发量、增加土壤水分利用深度,农业生产活动对减少降雨径流、增加土壤水资源量、强化水分小循环有重要作用。     

黄土丘陵区多次降雨补充下草灌地土壤水分空间变化规律

利用黄土丘陵区燕沟流域42场模拟降雨下土壤水分观测数据,研究2种坡度的草地、灌木地在不同经营方式(原状地、刈割地、翻耕地)下的土壤水分对模拟降雨的响应。结果表明:(1)在5次降雨补充下,依据土壤水分的标准差和变异系数,0~100 cm土壤水分受土地经营方式影响表现为:原状草灌地土壤水分可划分为活跃层、次活跃层和相对稳定层;刈割地全剖面为相对稳定层,翻耕地可分为活跃层和相对稳定层。(2)单次降雨事件则随降雨量增加,各经营方式下的水分活跃层逐渐变薄或消失,次活跃层变厚,而相对稳定层变薄,整个土壤剖面水分变化趋于一致。(3)对于受高强度降雨补充后的土壤水分变异性分层,建议采用更加灵敏的土壤水分标准差和变异系数判别标准:活跃层,标准差大于1.4%,变异系数大于12%;次活跃层,标准差1.4%~0.9%,变异系数12%~8%;相对稳定层,标准差小于0.9%,变异系数小于8%。(4)坡度越小土壤水分含量越高,坡度对草灌木地、刈割地的影响较翻耕地显著,且对50~100 cm土层水分影响远大于对表层0~50cm的影响。总之,降雨后土壤水分0~100 cm土层不断增加,且剖面土壤水分逐渐一致,土地经营方式、坡度因素对土壤水分变化强度和在不同深度土层中的表现有显著影响。     

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。     

宁夏盐池沙地不同密度人工柠条林土壤水分时空变化分析

对宁夏盐池退化沙地不同密度的人工柠条林地的土壤水分时空特征进行分析。结果表明:1)林下土壤体积含水量随着深度的增加呈先增大后降低的趋势,在垂直剖面上可分为土壤水分速变层(0-20cm)、活跃层(20-80cm)、相对稳定层(80-100cm);2)土壤水分季节动态变化可划分为:积累期(4-5月);消耗期(6-9月);稳定期(10月至次年4月)3个时期;3)土壤体积含水量随人工林密度增加呈下降趋势,2490丛/hm2和1665丛/hm2可作为该区人工柠条林调控密度的参考依据。     

毛乌素沙地油蒿群落毛细根分布特点及与土壤水分的关系

采用根钻法对三块不同密度油蒿群落样地的细根分布进行了调查研究,以2mm为粗、细根的划分标准,同时使用土壤水分速测仪测量土壤的容积含水率,研究结果表明:不同密度群落样地细根垂直分布规律基本一致,群落细根分布深度为1m左右,且随土壤深度的增加细根生物量逐渐减少,细根根量最大值出现在表层,在0~20 cm范围内集中分布,约占总根量的一半左右。群落密度不同,细根根量各异。土壤水分对植物细根根量的影响程度要高于群落密度对其的影响。土壤水分的含量和分布决定植物细根根量的大小和分布。