中连川小流域土壤水分物理特征及其与地形条件的关系

在中连川流域从梁顶到沟底选取5个位置,按发生层采集土样,测定剖面土壤水分物理性状,分析了地形因素对这些性状的影响.结果表明,中连川流域土壤粗粉粒(0.05～0.02 mm)含量平均为47.9%,细粉粒(0.02～0.005 mm)含量平均为24.9%,＜0.01 mm物理性粘粒含量平均为28.0%.土壤剖面的物理特性因坡位呈现一定差异坡顶、坡面的土壤粗颗粒显著高于坡脚,而土壤细颗粒显著低于坡脚,致使土壤水分特性也呈相应变化.     

陕北丘陵沟壑区坡地不同耕作法综合效益研究

以在陕北丘陵沟壑区坡耕地不同耕作法试验7 a的资料为依据, 论述了不同耕作法的水分利用、土壤水分平衡及单位面积产量和水土保持等综合效益. 作物生长主要依赖生育期内自然降雨;作物耗水量与每年生育期降雨量及土壤供水量呈显著正相关,不同耕作法之间变化不大,作物主要利用0-120 cm土层内的水分.同一年内不同耕作法的综合效益从优到劣、由高到低的排列顺序为宽梯田＞窄梯田＞水平沟＞平播＞水平阶＞隔坡梯田.而水土保持效益排列顺序为:梯田＞水平沟＞隔坡梯田＞水平阶＞平播＞裸地. 认为坡耕地确实应尽快退耕还林还草,以加速陕北生态环境建设,推进农业结构的战略性调整.     

依边际分析法确定田间最优经济水量投入的唯一性准则

应用边际均等原理确定纯收益最大的田间水量投入的条件是水的价格 C_W 与产量的价格 C_Y 的比率等于边际产量 dy/dx,其中 x 只能唯一地限定为灌溉量。将 x 取为农田耗水量,用以求算所谓最优经济耗水量,是没有理论依据的。作物产量与灌溉定额间的相关程度取决于耗水量与灌溉量间关系的密切与否。     

作物水肥优化耦合区域的图形表达及其特征

用中国科学院安塞实验站田间试验数据,建立了水肥供应与玉米产量、耗水量的关系模型。以作物水分利用效率与产量为目标,得到了两类作物水肥优化耦合区域。在水肥坐标面上,取两种方向(与产量达到最大的点的连线的方向及产量曲面的梯度方向),得到的水分生产弹性系数等于1和等于0的点所形成的区域均呈椭圆形,分别称为第一类椭圆和第二类椭圆。第二类椭圆与第一类椭圆相比,短轴缩小,长轴没有变化。最大产量与最大水分利用效率处于长轴的两个端点上。由此椭圆,根据节肥要求等条件,得到了水肥优化耦合区域。可在此区域内决策水肥的优化投入.     

土地利用类型对黄土塬区深层土壤含水量的影响——以长武塬区为例

对长武塬区不同土地利用类型条件下深层土壤水分特征及其生态环境效应进行了研究。结果表明:各土地利用类型测定范围内土壤平均含水量总体上呈涝池裸地小麦地12年生果园20年生果园的趋势,其值分别为:21.41、19.71、18.55、17.92和17.84%、15.42和14.07%。在相同树龄条件下,12龄果园不同样点之间土壤剖面水分存在较大差异,耗水深度可达10-13m,耗水深度因果树生长差异而有所差别;而20龄果园不同样点间土壤含水量的差异较小,耗水影响深度可达19m,形成了深厚的生物利用型干层,限制了降水入渗补给地下水。裸地和涝池土壤含水量总体上高于其他土地利用类型下土壤含水量。裸地在丰水年或者较大规模集中连续降水情况下,降水有可能通过1360cm的深厚土层继续向下补给;涝池在积水后快速入渗补给地下水,之后经过近一年的较长时间再分布后,在土体内水势梯度作用下重新趋于相对平衡。     

黄土塬区冬小麦产量及水分利用效率对播前底墒变化与生育期差别供水的响应

【目的】通过黄土塬区播前底墒变化和生育期差别供水(降水+补充灌溉)对冬小麦产量、耗水量以及水分利用效率影响的田间试验,揭示该区域农田有限水资源高效利用的调控机制,明确现有措施下冬小麦旱作生产潜力可实现水平。【方法】划设田间试验小区,在夏闲期通过覆盖保水与生物耗水措施形成底墒差异的基础上,设计如下试验:(1)由不同底墒+生育期降水形成4个冬小麦全生育期无补灌处理,以分析冬小麦产量及水分利用效率对播前底墒变化的响应。其2 m土层底墒变化范围为350—550 mm。(2)相同底墒下不同生育期灌一水处理:在平均底墒约为500 mm下分别在拔节期、孕穗期和灌浆期补充灌溉40 mm,探讨冬小麦不同生育期对等量灌溉的响应差别。(3)高底墒542.3 mm与571.6 mm下分别进行灌2水与4水处理,形成冬小麦全生育期比较充分的供水条件,研究冬小麦在低水分胁迫下产量提升的可能程度及其水分利用效率特征。【结果】(1)在黄土塬区降水季节分布特征下,播前底墒对冬小麦产量具有决定性作用,产量随底墒线性增加。在做好夏闲期蓄水保墒的基础上,旱作冬小麦产量可达到充分供水情况下能够取得产量的88%—90%水平。(2)与2 m土层底墒为500 mm且生育期无补充灌溉的处理比较,供水增加同为40 mm时,表现为底墒增加处理的产量提高了11.8%,次之是在拔节期与孕穗期分别补灌的处理,但三者间产量无显著差异;播前底墒较高并在拔节期及孕穗期补充灌溉的处理冬小麦产量达到试验年份较高水平,且作物水分利用效率(WUE)也得到提高。(3)冬小麦产量与耗水量表现为Logistic曲线关系,随着耗水量的增大,产量提升速率表现为先快后慢,边际水分利用效率(MWUE)则持续降低,而WUE表现为上升、达到峰值和下降三个阶段,且WUE到达其最高值的耗水量小于产量到达其最高值的耗水量。【结论】黄土塬区气候条件下,播前底墒差别与生育期差别供水对冬小麦产量均有影响,由底墒或不同生育时期分别增加等量供水在总供水水平相同时其增产效应基本一致;采用Logistic曲线模型可以较好地模拟冬小麦产量与耗水量之间的关系,揭示产量、耗水量及WUE间的内在联系。     

神府矿区采煤塌陷裂隙对坡面土壤水分及植被生长状况的影响

[目的]探究采煤塌陷裂隙(塌陷发生2a之后)对坡面土壤水分和植被影响的过程与特征,为采煤塌陷区域植被恢复与生态环境重建提供理论支持。[方法]通过对神府矿区采煤塌陷产生的裂隙两侧的土壤容重,土壤水分以及植被状况进行调查分析开展研究。[结果](1)采煤塌陷裂隙的出现会导致周边土壤松动,致使土壤容重降低。(2)在裂隙走向与坡向呈直角或接近直角的情况下,裂隙的出现阻隔了正常的坡面径流,裂隙下方由于接受径流变少而导致水分状况变差,裂隙对于坡面土壤水分的影响大约在裂隙下方3m的范围内;在裂隙两壁处,由于裂隙而出现新的表土面,该处的蒸发效应强烈,裂隙坡面的土壤含水量低于无裂隙坡面(3)裂隙坡面植被的地上生物量较无裂隙坡面低,且越远离裂隙,地上生物量恢复程度越高。[结论]在不考虑其他因素的影响下,裂隙的出现会使裂隙处以及下部坡面水分状况变差,进而会对植被生长产生抑制作用。     

干旱高温胁迫对小麦生长及木聚糖含量的影响

选取两个水分处理(拔节期开始,95%和40%田间持水量)、两个温度水平(孕穗期开始,昼/夜温度分别为25℃/15℃和35℃/25℃)和两个春小麦品种(Superb和AC Crystal)在温室条件下进行试验,分析了小麦不同生育期生长及开花期叶片气体交换参数和成熟期产量及木聚糖含量的变化。结果表明:高温处理下Superb成熟时间比适温处理下提前20天,AC Crystal提前21天;孕穗期高温干旱两种胁迫均显著降低了小麦的株高,并且两种因子结合后产生的作用最强,其中,Superb的株高降低了16.7%,AC Crystal降低了30.6%;两个小麦品种生育后期以AC Crystal的分蘖数较多,孕穗期温度水分适宜条件下AC Crystal分蘖数比Superb高18.7%,但其对温度敏感性较强。高温干旱显著降低了叶片气体交换参数的值,Superb在干旱高温条件下Pn比其在温度水分适宜条件下降低了68.9%。高温增加了小麦籽粒木聚糖的含量,特别是水溶性木聚糖(WEAX),干旱环境下高温处理使得Superb的WEAX升高了49%;木聚糖含量与叶片各气体交换指标参数和产量之间呈显著的负相关关系。     

长武塬区地下水位动态特征分析

依据长武塬区1975~2005年间地下水位4个不同长度时间序列监测资料,对塬区不同地段地下水位多年动态变化进行系统研究。距离塬心较近位置监测井551#和552#的地下水季节变幅分别达0.26 m和0.29 m,受降水补给明显;多年动态监测均呈先稳定后下降的趋势,受年降水量先增后减和地下水开采量逐渐增加的影响;距离塬心较远的监测井554#和555#水位季节变化较小,年际变化也各异,受降水垂直补给影响较小,与地下水埋藏较深、塬面破碎有关。针对塬区地下水变化特点,为保护有限地下水,应该加强地下水资源统一管理,限制地下水的开采量,"以补定采";同时,合理规划,增加地下水补给量,从而实现塬区地下水有效持续利用。     

长期连续种植苜蓿草地地上部分生物量与土壤水分的空间差异性

基于苜蓿长期连续种植定位试验,研究了不同施肥与采样位置差异对苜蓿草地地上部分生物量和土壤水分的影响。苜蓿长期连续种植19年后,施肥对苜蓿地上部分生物量的影响不显著;试验样地内呈由外及内植株高度逐渐下降、地上部分生物量积累逐渐减小的“生物漏斗”现象,距样地中心位置不同引起的差异远远超过施肥处理引起的差异。中下层土壤水分也呈类似的漏斗状分布。相关分析表明,苜蓿地上部分生物量与1 m以下土壤水分含量呈显著相关,表明在长期连续种植条件下下层土壤水分状况是决定苜蓿草地生长状况的主要因素。