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。     

晋陕峡谷河流阶地枣林土壤水分有效性及干燥化分析

选取晋陕峡谷河流阶地枣林土壤作为研究对象，采用土壤水分有效性指标A_w、土壤干燥化强度指数（SDI）等，定量研究河流阶地0~500 cm土层土壤水分有效性及干燥化的空间差异。结果表明：不同阶地土壤水分有效性A_w具有显著性差异（P<0.05），一级阶地（0.36）显著高于二级（0.08）和三级（0.14）阶地。不同深度土壤水分有效性差异为：0~200 cm土层土壤，除60~100 cm土层外，各层一级阶地显著高于二级、三级阶地（P<0.05）；110~300 cm、310~500 cm土层土壤水分有效性分别表现为一级阶地最低（最大值-0.06）和最高（最大值1.04）的水分状况(P<0.05)。对土壤水分有效性分级，一级阶地多处于无效水和富余水状态，二、三级阶地多处于难效水状态。200~500 cm土层土壤平均干燥化强度为：三级阶地（69.87%）>二级阶地（69.23%）>一级阶地（-24.78%）。综合考虑土壤水分相关指标及植被生长规律,河流三级阶地更适合枣树生长，而一级、二级阶地需加强灌溉管理，并增加适当的农艺措施才能满足枣树的正常生长发育条件。     

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。     

旱地苹果园环状深沟施肥综合效应初报

对旱地苹果园采用深沟施肥技术下的土壤物理性质、土壤水分、土壤养分和果树产量及生育状况进行了研究。结果表明:深沟施肥可明显改善果树生长的土壤环境,使40~80cm土层容重降低6.1%~16.0%,土壤孔隙度增加23.0%~41.5%,40~60cm土层有机质增加0.77g/kg,增幅达15.1%;40~80cm土层内,土壤有效氮比对照增加了11.4~15.8mg/kg,提高21.9%~28.3%,0~100cm有效磷增加31.3mg/kg,增幅41.3%;0~100cm平均土壤含水量旱季比对照果园高4.3%,雨季高3.9%。深沟施肥促进树体新梢生长,深松后吸收根的长度和体积分别是对照的2.7倍和1.8倍;苹果单株产量和经济效益提高幅度分别为20.8%和24.0%。说明深沟施肥是旱地果园土壤水肥管理的一个行之有效的模式,值得苹果园大力推广。     

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%。     

干旱季节渭北果园土壤水分时空变化特征

针对渭北旱塬干旱季节主要发生在春季到夏初,制约苹果早期生长发育的客观实际,对渭北旱塬苹果园和农田从3月初到5月底,0～100 cm土壤含水量时空变化进行了研究。结果表明:冬春季渭北果园土壤含水量明显高于农田,进入春季随着果树萌发并进入生长旺盛季节,果园土壤水分消耗较小麦农田更为明显,在0～100cm果园土壤耗水量显著,其中5月份0～60 cm土壤水分消耗更加明显。而农田土壤水分消耗层主要在0～30 cm。相对于农田而言,冬春季渭北果园土壤表现出极为明显的保墒性,有助于缓解春旱的威胁;而春季到夏初则表现为极为显著的土壤耗水性,土壤干燥化趋势明显,5月初为果园土壤水分管理的关键时期。     

黄土塬区土地利用方式对土壤主要理化性质的影响

通过对陕西长武4种典型土地利用方式下0~500 cm土层土壤主要理化性质分析,以明确土地利用方式对土壤理化性质的影响。结果表明：农田、果园土壤有机质、全氮含量显著高于荒地和刺槐林地,土壤粘粒含量与土壤容重呈显著负相关关系,与土壤饱和导水率呈显著正相关关系;农田0~100 cm土层土壤容重达1.44 g·cm^-3,显著高于同深度荒地（1.27 g·cm^-3）、果园（1.38 g·cm^-3）、刺槐林地（1.32 g·cm^-3）土层;400~500 cm土层土壤含水量为刺槐林地（86 g·kg^-1）<果园（113 g·kg^-1）<荒地（152 g·kg^-1）<农田（165 g·kg^-1）;果园和刺槐林地0~500 cm土层土壤平均饱和导水率分别为0.37、0.36 mm·min^-1,显著高于农田（0.25 mm·min^-1）和荒地（0.23 mm·min^-1）。退耕还林（草）导致土壤容重降低、饱和导水率增加,有助于降水入渗,但退耕后深层土壤有干燥化的倾向。     

铜川市耀州区苹果林土壤水分状况研究

测定铜川市耀州区果地、果地～黄姜地和麦地不同类型土壤剖面含水量,研究其0～600 cm之间土壤含水量的变化情况.结果表明,耀州区正常降雨年份果地土层含水量从地表到地下呈现由低到高的变化,200～400 cm范围内出现了发育较弱的轻度干层;果地～黄姜地500 cm以上土壤水分得到了恢复,干层消失;500 cm以下土壤水分得到了补偿,但没有完全恢复.麦地100 cm以下土壤含水量没有明显变化,土层含水量正常.可见,轮作可以使土壤水分在一定范围内得到恢复.最后提出了土壤水分恢复的四点措施.     

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。     

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。     

不同种植模式下苹果园土壤氮磷养分的分布特征

为研究不同苹果种植模式下土壤养分变化情况,在陕西省千阳县2种不同种植模式(矮化和乔化种植)的苹果园区采集土样,通过测定0~100 cm土层土壤中的全氮、全磷和有效磷含量,分析和比较其土壤氮磷养分含量差异及剖面分布特征。结果表明：在0~100 cm深度的土层中,除全磷外,矮化苹果园土壤各养分含量显著低于乔化苹果园(P<0.05),矮化富士、嘎啦苹果园和乔化富士苹果园全氮含量分别为0.60、0.63、0.76 g·kg^-1,全磷含量分别为0.58、0.56、0.63 g·kg^-1,有效磷含量分别为6.98、3.48、51.00 mg·kg^-1;矮化苹果园全氮、全磷以及有效磷含量主要在0~10 cm的表层土壤中聚集显著(P<0.05);土壤养分含量与土层深度相关性显著(P<0.05),矮化苹果园和乔化苹果园土壤养分含量与土层深度的变化过程分别符合幂函数和对数函数的变化趋势。     

黄土高原苹果园不同集水阻渗技术调控下土壤水分、矿质氮含量变化

以黄土高原苹果园果树为研究对象,分析不同集水阻渗技术调控下土壤水分、矿质氮含量的变化,探索适宜旱区果园可持续发展的防渗聚水技术。结果表明:起垄覆膜处理(Ⅰ)、防渗层处理(Ⅱ)和起垄覆膜加防渗层处理(Ⅲ)均能增加0～300 cm土层土壤含水量,减少土壤硝态氮含量。处理Ⅲ总体效果最好,能够增加9.60%土壤含水量,减少57.15%土壤硝态氮含量;处理Ⅰ使0～200 cm土层土壤含水量均匀增加7.73%,硝态氮含量均匀减少60.08%;处理Ⅱ能够增加0～40 cm表层土壤7.37%的土壤含水量,减少40～200 cm中层土壤74.38%的硝态氮含量。研究表明,不同集水阻渗技术通过改变水分的时空分布、减少硝铵态氮的淋溶从而提高水肥利用效率,其中起垄覆膜加防渗层处理结合了起垄覆膜与人工防渗层两种技术的优点,能够有效调控土壤水分运动,减少硝态氮深层淋溶,是黄土高原改善土壤水肥状况、增加果园产量、使果业可持续发展的可行技术措施。     

陕西省新老苹果产区果园土壤硝态氮累积特性研究

以陕西省新、老果区（分别为洛川及礼泉）为研究对象，调查了两县各15个成龄果园的施肥现状，计算了果园氮素表观平衡，并测定了这15个果园的0~200 cm土壤剖面硝态氮含量，分析了树龄、施氮量与土壤剖面硝态氮累积量的关系。结果表明：新、老果区苹果园均过量施用氮肥，平均施氮量分别高达1 287±244 kg·hm^-2（洛川）和1 193±300 kg·hm^-2（礼泉），导致土壤中盈余了大量的氮素。新、老果区土壤0~200 cm硝态氮累积量分别达2 724 kg·hm^-2和5 226 kg·hm^-2, 老果区土壤剖面硝态氮累积量显著高于新果区。相关分析表明，果园土壤剖面累积的硝态氮与树龄和施氮量呈正相关，与树龄的相关系数为0.641，与洛川、礼泉果园施氮量的相关系数分别为0.402和0.306。因此，建议研究区域采取措施控制果园施氮量，减少果园土壤硝态氮累积带来的资源浪费及环境污染。     

陇东旱塬地表覆盖方式对苹果生育后期叶片质量及根际土壤微环境的影响

为探明陇东旱塬区不同覆盖方式对苹果生育后期叶片质量、根际生态环境的影响，以16 a生，连续6 a覆盖的盛果期“长富2号”苹果树为试材，设清耕（CK)、覆膜、麦草覆盖、覆黑膜+麦草（膜+草）等4个处理，调查叶片养分、活性氧代谢功能，测定0～100 cm内不同深度土层土壤水分、容重、有机质等，对根际土壤微生物数量及土壤酶活性进行分析。结果表明：麦草覆盖处理可有效提高苹果叶片叶绿素与淀粉含量，增幅分别为CK的2.79%、29.09%；根系集中分布层（20～40 cm）土壤水分、有机质含量增高，分别为CK的102.93%,135.96%；土壤容重仅为CK的96.32%，并有效提高各土层土壤酶活性，特别提高土壤表层（0～20 cm）酶活性，脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶、蔗糖酶活性为CK的157.14%、218.5%、118.02%、193.21%，可有效提高土壤中微生物总量,为CK的134.19%，其中细菌与真菌的数量增高，放线菌的数量降低；根系活力与土壤水分、孔隙度、微生物含量及脲酶、蔗糖酶等呈极显著正相关，与土壤容重、过氧化氢酶呈极显著负相关。覆膜与膜+草处理对叶片及土壤环境改善效果较差。综合分析根际土壤理化性状及土壤酶、微生物空间分布特征等，认为麦草覆盖处理是陇东旱塬区苹果园适宜的地表覆盖方式。     

渭北果园土壤有机质及酶活性研究

为了探讨渭北果园土壤生物质量演化趋势,分析制约地区苹果可持续发展的土壤因素,在渭北旱塬果区选择了<10 a、10~20 a、>20 a园龄段苹果园各3个,选用农田土壤作为对照,研究0~100 cm范围内土壤有机质、过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶活性的变化趋势。结果表明,随着果树种植年限的增加,果园土壤有机质含量仅在表层0~20 cm有不同程度地累积趋势,且在>20 a果园累积较为明显;20~40 cm土层处有机质呈现在植果初期递减,20 a后逐渐增加的趋势;果园土壤3种酶活性变化差异主要体现在0~40 cm土层范围,过氧化氢酶活性在0~40 cm呈现递减趋势,且在0~100 cm土层显著高于农田土壤;脲酶活性在0~40 cm有不同程度递增过程,碱性磷酸酶活性在0~40 cm也呈现出相对增高的态势。相关性分析表明土壤有机质与3种酶之间存在着极显著相关。由此得出,渭北地区果树对土壤生物质量的影响主要体现在0~40 cm范围,果园土壤过氧化氢酶活性显著递减和表层土壤脲酶活性增加可能会对苹果树生长产生一定影响。     

覆盖处理苹果细根分布与土壤物理性状响应关系研究

以12年生红富士苹果树为试材,研究黄土高原旱塬区不同覆盖措施(覆膜、覆草、覆沙)对苹果细根(直径≤2 mm)及土壤性状的影响。结果表明:地表覆盖可有效降低土壤容重,增大土壤含水量及孔隙度,增加细根数量,增大根系吸收水肥效率。覆膜处理细根水平分布范围与清耕(CK)相似,在距干0~90 cm范围内,垂直密集分布最大深度由CK的60 cm提升至40 cm,36.05%的细根分布在0~20 cm土壤表层。与CK相比,覆草、覆沙处理的细根水平分布范围由90 cm扩展至120 cm,垂直均匀分布整个土壤剖面,利于树体对深层土壤水肥的吸收利用。土壤物理性状与细根根长、表面积、根长密度呈极显著相关,覆膜处理中根径与比根长也与土壤物理性状表现出相关性。综合分析根系分布与土壤物理性状,覆草处理是陇东旱塬区苹果园较为适宜的地表覆盖模式。