不同时间尺度胡杨液流速率与土壤因子的关系

为揭示土壤因子对胡杨液流的影响是否存在时间尺度差异，对库姆塔格沙漠东南部胡杨液流速率及20、50、100、150和200 cm土层的土壤含水量（soil water content，SWC）、土壤温度（soil temperature，Ts）进行持续 5个月的同步观测。结果表明，月尺度下，SWC_200cm是胡杨液流速率变化的主要影响因子，单独能解释94.9%的液流速率变化；日尺度下，Ts_200cm、SWC_50cm、SWC_20cm、SWC_200cm4个因子可以共同解释胡杨93.2%的液流速率变化，其中，Ts_200cm可以解释液流速率变化的90.3%，对胡杨液流速率影响最大；小时尺度下，Ts_200cm对胡杨液流的影响最大，可以解释液流速率变化的51.6%。随着时间尺度的扩大，对液流速率变化的影响因子由多变少，可靠性由小变大。由此表明，根据土壤含水量及土壤温度预测小时尺度胡杨液流速率需要较多的参数，且可靠性较小；而预测月尺度液流速率需要较少的参数，且可靠性较大。因此，预测月尺度胡杨液流速率更为合适。     

柽柳不同季节树干液流特征及其与土壤含水量及土壤温度的关系

为揭示库姆塔格沙漠东南部柽柳的水分传输过程,探究柽柳的耗水特性,本研究利用PS-TDP8树木茎流监测系统对柽柳的树干液流速率进行测定,分析土壤因子与液流速率在不同季节的差异。结果表明,夏季树干液流的启动时间最早,为7:20,峰值最大（6.93 cm·h^-1）,春季启动时间为7:40,峰值为6.46 cm·h^-1,秋季启动时间最晚,为8:40,峰值最小（4.22 cm·h^-1）。在日尺度上,春、夏、秋季柽柳树干液流速率与土壤含水量及土壤温度呈正相关,土壤温度分别单独能解释61.1%、65.6%、64.0%的树干液流变化,土壤含水量与土壤温度分别共同能解释73.4%、74.1%、76.9%的树干液流变化。在小时尺度上,春、夏、秋季树干液流与20、50 cm层土壤含水量及土壤温度呈显著负相关,50 cm层土壤温度是影响树干液流的主导因子。本研究建立了不同季节柽柳液流速率与土壤因子之间的回归方程,能够较好地解释不同季节树干液流速率变化,为柽柳树干液流速率预测与耗水量估算提供了很好的途径,明确了在不同季节通过土壤因子估算柽柳树干液流速率的可行性,可为制定水分管理措施提供参考。     

柽柳不同季节树干液流特征及其与土壤含水量及土壤温度的关系

为揭示库姆塔格沙漠东南部柽柳的水分传输过程,探究柽柳的耗水特性,本研究利用PS-TDP8树木茎流监测系统对柽柳的树干液流速率进行测定,分析土壤因子与液流速率在不同季节的差异。结果表明,夏季树干液流的启动时间最早,为7:20,峰值最大(6.93 cm·h~(-1)),春季启动时间为7:40,峰值为6.46 cm·h~(-1),秋季启动时间最晚,为8:40,峰值最小(4.22 cm·h~(-1))。在日尺度上,春、夏、秋季柽柳树干液流速率与土壤含水量及土壤温度呈正相关,土壤温度分别单独能解释61.1%、65.6%、64.0%的树干液流变化,土壤含水量与土壤温度分别共同能解释73.4%、74.1%、76.9%的树干液流变化。在小时尺度上,春、夏、秋季树干液流与20、50 cm层土壤含水量及土壤温度呈显著负相关,50 cm层土壤温度是影响树干液流的主导因子。本研究建立了不同季节柽柳液流速率与土壤因子之间的回归方程,能够较好地解释不同季节树干液流速率变化,为柽柳树干液流速率预测与耗水量估算提供了很好的途径,明确了在不同季节通过土壤因子估算柽柳树干液流速率的可行性,可为制定水分管理措施提供参考。     

不同时间尺度下黄土塬区19年生苹果树干液流速率与环境因子的关系

【目的】以黄土高原沟壑区的典型代表长武塬为研究区,通过环境因子估算19年生苹果树耗水速率在不同时间尺度上的可行性,以期为黄土塬区有限水资源条件下苹果发展的科学布局、合理制定果园管理措施、增强其生产能力提供理论依据。【方法】选取黄土塬区长武县19年生苹果林生态系统为研究对象,应用热扩散式茎流计（TDP）于2014年5-9月对苹果林内8株标准果树树干液流速率进行连续测定,并通过数据采集器CR1000（Campbell Scientific,UN）对数据进行采集分析,用位于距样地50 m处的自动气象观测站连续监测获取气象数据;分析不同时间尺度下19年生苹果树干液流速率与环境因子的关系,建立不同时间尺度下树干液流速率与环境因子的关系模型。【结果】小时尺度下,苹果树干液流速率与水汽压差相关关系最密切,且与太阳辐射、风速和地表温度均呈极显著相关关系,树干液流速率曲线呈明显的单峰曲线,逐步回归方程为：v=-11.683+2.3VPD+0.009Rs+0.55Ts+0.880Ws,相关系数为0.779。日尺度下,只有地表温度、水汽压差与苹果树干液流速率显著相关。逐步回归方程为：v=1.637+0.404Ts-3.097VPD,相关系数为0.771。月尺度下,19年生苹果树干液流速率整体表现为8月＞7月＞6月＞9月＞5月,进入逐步回归方程的仅有地表温度,逐步回归方程为：v=-3.524+0.509Ts,相关系数为0.981。时间尺度越大,与苹果树干液流速率相关的环境因子越少,但地表温度始终都是其主导因子,且相关系数随着时间尺度的增大而增大;风速只在小时尺度下与树干液流速率极显著相关。水汽压差在小时尺度下与树干液流速率极显著正相关,在日尺度下与树干液流速率极显著负相关;太阳辐射在3种尺度下与树干液流速率的相关关系不明确。3种尺度下的逐步回归方程,以月尺度下的相关系数最大。【结论】在较大的时间尺度上,通过对少量环境因子的监测便能推算整株植物甚至整个林分的耗水量;在较小时间尺度上,液流速率受较多环境因子影响,且对每个环境因子的分辨率较高。因此,用环境因子估算整株植物或整个林分耗水不能达到很高的精准度,还需采用直接测定的方法。     

不同时间尺度山杏树干液流密度对环境因子的响应

确定不同时间尺度树干液流的主要影响因子,对理解液流密度响应环境的驱动机制提供理论基础。以宁夏黄土丘陵区的山杏为对象,在生长季同步监测树干液流密度、气象要素、土壤环境等指标,分析时、日和月尺度树干液流对环境因子的响应关系。结果表明：1)日尺度上,树干液流与太阳辐射(R_s)、饱和水汽压差(V_PD)、气温(T_a)、相对湿度(R_H)、风速(W_a)、降雨量(P_re)、土壤水分(V_SM)、土壤温度(T_s)8个环境因子相关性极显著;时尺度上,树干液流与除W_a外的其他7个环境因子呈极显著相关;月尺度上,树干液流仅与V_SM、T_a呈极显著相关。2)从时尺度到日尺度,树干液流对V_PD和T_s的响应程度逐渐增强;从日尺度到月尺度,树干液流对R_s、V_PD、T_s的响应程...     

秸秆覆盖对冀北山区夏玉米土壤呼吸的影响

【目的】揭示北方山区秸秆覆盖对旱作玉米田土壤呼吸的影响。【方法】以北方山区夏玉米田为研究对象,采用Li-8100土壤碳通量系统测定了无秸秆覆盖和秸秆覆盖2种条件下土壤呼吸速率的生长季变化特征,分析土壤呼吸速率与水热因子的关系。【结果】在玉米生长季内,土壤呼吸速率呈单峰型变化趋势;秸秆覆盖和无秸秆覆盖的土壤呼吸速率变化范围分别为0.88~2.80μmol/(m2·s)和0.71~1.78μmol/(m2·s),秸秆覆盖土壤呼吸速率显著高于无秸秆覆盖;土壤呼吸与10 cm深处的土壤温度呈显著的指数相关,秸秆覆盖和无秸秆覆盖的土壤温度可以分别解释土壤呼吸变化的82.5%和69.5%;基于土壤温度计算的敏感性指数Q10值为秸秆覆盖(2.94)无秸秆覆盖(2.18);土壤呼吸对土壤水分的响应符合一元二次函数模型,无秸秆覆盖和秸秆覆盖的土壤含水率可以解释土壤呼吸变化的88.8%和84.6%;水热双因子模型的拟合结果比单因子模型较差。【结论】秸秆覆盖显著增加了土壤CO2排放,土壤含水率能更好地解释土壤呼吸速率的变化,水热双因子的协同影响机制有待进一步研究。     

生长季刺槐树干液流昼夜变化特征及其对气象因子的响应

【目的】研究刺槐Robinia pseudoacacia生长季树干液流昼夜变化规律,探究气象因子对刺槐蒸腾的影响,为估算林木耗水和林分水资源管理提供理论依据。【方法】在山西省吉县蔡家川流域刺槐样地选择8株样树,于2021年5—9月采用热扩散探针(TDP)对样树树干液流进行连续观测,并同步监测太阳辐射、气温、土壤温度、风速、相对湿度等气象因子,并采用随机森林与逐步线性回归法分析气象因子对树干液流的影响。【结果】(1)生长季各月昼间树干液流速率从小到大依次为9月、5月、6月、8月、7月,昼间树干液流速率对整日树干液流速率的贡献率为88%～93%;夜间树干液流速率从小到大依为9月、5月、8月、7月、6月,夜间树干液流速率对整日液流速率的贡献率为7%～12%。(2)影响昼间树干液流速率的主导气象因子在各月基本一致,主要为太阳辐射和气温;影响夜间液流速率的主导气象因子在各月存在差异,5、6月主要为土壤温度、水汽压亏缺,7月主要为气温,8月主要为水汽压亏缺、相对湿度,9月主要为风速与水汽压亏缺。(3)采用随机森林回归法构建的各月昼夜树干液流速率模型拟合度优于逐步回归法。【结论】昼夜树干液流速率在各...     

辽西北半干旱区沙地樟子松树干液流变化特征及影响因素

为探究主要影响樟子松树干液流速率的环境因子在不同时间尺度(小时、日、月)上的变化,于2016年生长季(5～10月)采用热扩散式液流探针(FLGS-TDP)对辽西北樟子松人工林的树干液流速率以及林内多个环境因子进行同步连续监测。结果表明:樟子松的树干液流速率在小时尺度上均呈"几"字型变化趋势;在日变化尺度上树干液流速率呈现不规则的波动且波动程度差异明显,8月份和7月份波动范围较大,分别为94.14～1492.00g·h^-1和117.47～1151.278g·h^-1,5月份波动范围较小,为305.09～926.26g·h^-1;树干液流日累积量以6,7,8月份最大,10月份最小;在月尺度上的变化特征为整体先上升后下降,月平均树干液流速率为8月>7月>6月>5月>9月>10月,且树干液流月平均速率在6月份开始增大,8月份最高,为870.97g·h^-1,9月份开始降低,10月份最小,仅为216.44g·h^-1。随着时间尺度的变化,光合有效辐射平均值、空气温度...     

不同间伐强度对杉木人工林土壤呼吸速率的短期影响

【目的】比较不同间伐强度下杉木Cunninghamia lanceolata人工林土壤呼吸速率,解释影响土壤呼吸速率的主要因子,为森林经营及碳汇管理提供科学依据。【方法】采用随机区组设计,设置对照(间伐0%)、中度间伐(间伐45%)、重度间伐(间伐70%) 3种间伐处理,采用静态箱-气象色谱法对杉木人工林土壤呼吸速率进行短期原位监测。【结果】间伐显著增加了杉木林土壤呼吸速率(P<0.05),与对照相比,中度和重度间伐的土壤呼吸速率分别增加了23.30%和44.94%。土壤呼吸速率与5 cm土壤温度呈显著指数相关,而与土壤含水量无关。不同间伐处理下,土壤呼吸温度敏感性系数(Q₁₀)为1.77～2.16,对照处理下Q₁₀最高,间伐降低了杉木林土壤呼吸的温度敏感性。杉木人工林土壤呼吸速率与土壤水溶性有机碳、微生物生物量碳和易氧化有机碳呈显著正相关(P<0.01)。【结论】间伐初期,间伐对杉木林土壤呼吸速率有促进作用,且随着间伐强度的增加而增加。土壤温度是土壤呼吸速率变化的主要影响因子,土壤活性有机碳是重要因子。图3表5参44     

膜下滴灌连作棉田土壤有机碳及其活性变化分析

【目的】研究不同连作年限膜下滴灌棉田土壤有机碳变化特征,为连作棉田有机碳储量估算、固碳潜力分析提供支撑。【方法】采用田间调查、取样测定方法,分析不同连作年限下(L₅、L₁₂、L₁₇、CK)0~40 cm土层土壤有机碳含量、易氧化有机碳、有机碳密度、土壤容重及碳库活度和碳库管理指数变化。【结果】随连作年限的延长,棉田土壤有机碳含量在时间尺度上表现为先增后降,连作1~5a时土壤总有机碳增加,连作5~17 a时总有机碳显著下降;在空间尺度上,有机碳含量表层0~20 cm大于20~40 cm土层含量;不同连作棉田土壤易氧化有机碳和土壤有机碳密度也表现出与总有机碳相同的变化趋势。随种植年限增加各土层土壤容重变化趋势总体为逐渐增大,L₁₇＞L₁₂＞L₅＞CK在空间尺度上,土壤容重随土层深度增加逐渐增大。在时间和空间尺度上,土壤碳库活度均表现为逐渐减小。【结论】长期膜下滴灌,短期连作可以提高土壤总有机碳、易氧化有机碳含量,随着连作年限延长,土壤有机碳和活性有机碳含量均显著下降,土壤碳库管理指数下降,土壤质量降低,土壤肥力受影响。     

‘寒富’苹果树茎流特征及其对环境因子的响应

【目的】果树蒸腾规律集中体现在其茎流特征上,研究东北地区‘寒富’苹果Malus pumila Mill（‘Hanfu’）树蒸腾耗水规律,为制定适宜的灌溉制度提供理论依据。【方法】采用热扩散式茎流计（TDP）于2017年5—10月连续监测‘寒富’苹果树幼果期至落叶期的茎流速率,用果园内自动气象站获取气象数据;分析‘寒富’苹果树茎流特征及其与环境因子间的关系,建立树干茎流速率与环境因子的关系模型。【结果】‘寒富’苹果树单日茎流速率呈现昼高夜低的单峰“几”字型变化,夜间茎流速率变化稳定,零点到日出的时间段内茎流速率变化平缓且接近于0,日落后到次日零点的时间段内仍然保持较高的茎流速率水平。果树生长周期中,茎流启动时间和下降时间较集中,到达峰值的时间较分散。夜间茎流量占比为10月>9月>5月>6月>8月>7月,10月夜间茎流量占比达到33.69%,7月夜间茎流量占比仅为4.57%。瞬时尺度下环境因子与‘寒富’果树茎流相关性程度大小为：太阳辐射>大气温度>风速>水汽压差>相对湿度>30 cm土层温度;‘寒富’苹果树茎流速率和各环境因子的多元回归方程为：V=6.441+0.012Rn+1.874T–0.577Ts,_5cm+1.915Ws–9.766VPD–0.362RH,方程的相关系数R ²为0.842。茎流与10 cm土层含水率在日尺度下显著正相关,相关性系数为0.521,与其他土层含水率相关性不显著。 【结论】东北冷凉地区‘寒富’苹果树在6—9月蒸腾量较大,蒸腾受太阳辐射、风速等环境因子影响程度高,应注意在果实膨大期,尤其7、8月及时补充灌水,灌水时间宜避开太阳辐射最强的时间段,选在日出前或在日落后,以减少蒸发造成的水分损耗。     

土壤侵蚀对紫色土坡耕地耕层物理及力学特性的影响

【目的】紫色土坡耕地是南方丘陵区农业生产重要的耕地资源,其耕层土壤退化主要为物理退化。为了探讨土壤侵蚀对紫色土坡耕地耕层物理特性及力学特性退化的影响,在耕层土壤退化分级的基础上,定量分析了不同侵蚀程度下紫色土坡耕地耕层物理、力学特性及土壤退化指数的变化特征。【方法】采用铲土侵蚀模拟试验方法,以未侵蚀地块为对照组(CK),对比分析了侵蚀5 cm(S-5)、10 cm(S-10)、15 cm(S-15)、20 cm(S-20)条件下紫色土坡耕地耕层土壤渗透性、土壤力学特性及土壤退化指数变化特征,对坡耕地耕层物理、力学特性的退化程度进行了定量分析。【结果】(1)紫色土坡耕地不同侵蚀程度下耕层土壤渗透性为CK>S-5>S-10>S-15>S-20,土壤初始入渗率、稳定入渗率、平均入渗率、饱和导水率随着侵蚀程度加剧而降低,S-20土壤渗透性能最差;不同侵蚀程度下紫色土坡耕地均表现为0—20 cm土层的土壤渗透性指标高于20—40 cm土层的。(2)紫色土坡耕地不同侵蚀程度耕层土壤力学性质为CK相似文献   

交替沟灌玉米灌浆期茎流影响因子敏感性分析与模型适用性研究

【目的】应用人工神经网络对不同处理玉米茎流进行精准预测,为推算玉米蒸腾耗水量以及制定合理的灌水方案提供新思路。【方法】试验研究对象为夏玉米,品种为西农985。试验设置3个处理,分别为交替沟灌高水处理（alternate furrow irrigation,AFI1）、交替沟灌低水处理（alternate furrow irrigation,AFI2）和常规沟灌处理（conventional furrow irrigation,CFI）。AFI1、AFI2每次灌水量为CFI灌水量的2/3和1/2。利用通径系数与互信息分析不同处理的影响因素与玉米茎流相关关系,基于人工神经网络理论建立了玉米茎流速率估算模型,以主成分回归模型为对比,对两个模型预测精度和稳定性进行评价。【结果】（1）不同处理对环境因子的响应有所差异,影响CFI、AFI1玉米茎流的主要因素是气象因子,影响AFI2处理玉米茎流的主要因素是土壤水分;（2）不同土层含水量对各处理茎流的影响也有所不同,研究发现10-20 cm和20-30 cm土层含水量与玉米茎流相关程度最高。利用不确定性分析法进一步分析得出,常规处理与高水处理水平下,与茎液流变化关系最密切的土壤含水层为20-30 cm,其次是10-20 cm,低水处理水平下,最敏感的土层为10-20 cm,其次是20-30 cm;（3）根据模型误差分析与模型不确定性分析,神经网络模型RMSE、d-factor值较小,R²值达到了0.9以上,说明神经网络模型预测精度更高,模型更稳定。【结论】与传统方法相比,人工神经网络模型可以快速准确地对茎流进行预测,对指导玉米灌溉具有重要的指导意义。     

插入式地下滴灌对土壤入渗和水盐分布的影响

【目的】研究插入式地下滴灌对盐碱土壤入渗与水盐分布的影响。【方法】采用室内土柱试验,以阿拉尔灌区春季返盐的盐碱土土壤为研究对象,比较分析不同滴头流量与滴头埋深,对土壤湿润峰运移和湿润体内部水分及盐分的影响规律。【结果】相同入渗时间和滴头流量条件下,地下滴灌比地表滴灌湿润峰深度、湿润面积、湿润体内土壤平均含水量和脱盐深度增加。与CK处理相比较,T₁处理土壤湿润峰深度和土壤湿润面积分别增加20.89%和18.01%;T₂处理土壤湿润峰深度和土壤湿润面积分别增加45.78%和19.06%。T₁和T₂处理土壤湿润体内含水量平均值分别增加2.48%和1.37%。土壤脱盐深度由10 cm增加至25 cm。增加滴头埋深和流量,能够增加土壤持水效率,T₁～T₄处理0～25 cm土层土壤持水效率分别为2.56%、3.82%、9.81%和13.35%。滴头流量较小,随滴头埋深增加,土壤盐分表聚。T₂处理0～5 cm土层深度土壤积盐率为67.98%。若增加...     

有机肥替代20%化肥处理对滴灌春小麦产量及土壤养分的影响

【目的】研究有机肥替代20%化肥对土壤养分含量及春小麦产量的影响,为干旱区绿洲小麦减施化肥培肥地力提供科学依据。【方法】采用连续2年大田试验。设置不施肥处理(T₁),常规施肥处理(T₂)以及有机肥替代20%化肥处理(T₃)3个处理。【结果】有机肥替代20%化肥处理与农户常规施肥处理均能增加小麦产量、提高土壤速效养分含量以及有机质含量,有机肥替代处理会在减少化肥施用的同时达到与农户常规施化肥一样的效果,且土壤各养分的增加效果随种植年限的增加而极显著。【结论】有机肥替代20%化肥比常规施肥更能显著的提高土壤养分含量,有机替代处理的小麦产量较常规施肥处理略有增加但差异不显著。     

氮肥减施对滴灌棉田NH3挥发及棉花养分吸收和产量的影响

【目的】 研究氮肥减施对滴灌棉田NH₃挥发及养分利用和产量的影响。【方法】 采用田间试验,设置5个处理:(1)对照(不施氮肥,CK),(2)常规化肥(习惯施氮300 kg/hm²,T₃₀₀),(3)常规化肥减氮20%(240 kg/hm²,T₂₄₀),(4)酸性液体肥减氮20%(240 kg/hm²,L₂₄₀),(5)酸性液体肥减氮35%(200 kg/hm²,L₂₀₀)。【结果】 减氮处理(T₂₄₀、L₂₄₀、L₂₀₀)土壤NH₃挥发损失较T₃₀₀处理分别降低31.1%、73.4%、78.8%。在同一减氮水平下,L₂₄₀处理NH₃挥发累积量较T₂₄₀处理降低61.4%。T₂₄₀和L₂₄₀处理氮素吸收量显著优于T₃₀₀处理,较T₃₀₀处理分别增加了9.1%和12.6%。L₂₄₀处理棉花磷素吸收量最高,较其它处理提高了11.7%~17.7%。T₂₄₀和L₂₄₀处理棉花产量显著高于T₃₀₀处理,分别增加9.6%和12.6%。与T₃₀₀处理相比,各减氮处理均可提高棉花氮肥利用率,其中氮肥表观利用率增加20.1%~24.9%。【结论】 酸性液体肥减氮20%显著降低滴灌棉田土壤NH₃挥发损失,促进棉花氮磷素养分吸收,提高棉花产量和氮肥利用率。