不同利用方式下红壤坡地土壤水分时空动态变化规律研究

利用连续3年土壤水分定位观测数据，研究了红壤坡地不同利用方式下土壤水分的时空动态变化规律。结果表明：土壤水分时空动态变化主要受降雨和植被类型的影响。土壤水分季节变化分为相对稳定期、消耗期和补给期三个时段；土壤剖面（0～90cm）水分含量从表层到深层表现为增长型，依据2003年土壤水分标准差和变异系数。将土壤剖面划分为活跃层、次活跃层和相对稳定层3个层次；土壤剖面水分变异系数随降雨量和土层深度的增加而减小，随植被根系的增长而变大。平水年，深根系区与浅根系区土壤水分变化差异表现在30cm深度以下，而丰水年其差异主要表现在土壤表层（0～30cm）；无论平水年还是丰水年，深根系区土壤水分变幅均比浅根系区大。     

农林复合经营模式对干热河谷退化坡地土壤水分参数的影响

土壤水分状况是制约金沙江干热河谷植被恢复和造林的主要因素,改善土壤水分性质是实现该区域生态恢复重建和农业持续发展的必然途径。长期的实验和示范结果显示等高植物篱模式是一种非常适合干旱河谷环境的有极大应用潜力的水土保持和肥力改善、退化生境重建和植被恢复的农林复合经营模式。经过实地研究和实验室分析,结果表明等高固氮植物篱模式0～30 cm和30～70 cm土层容重与对照分别在0.05和0.10水平差异显著,而对70 cm以下土壤无显著差异;0～30 cm土壤水总库容和有效库容分别比对照提高了5.5%和4 2.4%,30～70 cm土壤水总库容和有效库容分别提高了5.8%和32.6%;土壤饱和导水率、吸渗率和稳定入渗率比对照增大,同时比对照土壤提高低吸力段土壤比水容量和土壤饱和水含量,从而有效改善了坡地退化土壤的水分入渗性能和水分状况。     

等高固氮植物篱控制坡耕地地表径流的效果

在金沙江干旱河谷坡耕地上进行等高固氮植物篱试验结果表明 ,种植植物篱后 ,坡耕地上不论是　　　　单次降雨产生的径流还是累积地表径流量均显著降低 ,幅度为 2 6 %～ 6 0 %。同时 ,植物篱对控制暴雨产生的地表径流尤其有效 ,这对防治山区坡耕地由于暴雨产生水土流失很有意义。坡耕地径流的季节分布表明 ,在干旱河谷区 ,坡耕地径流主要产生于雨季中后期 ,与土壤侵蚀主要发生在雨季前期有所不同。     

干热河谷不同土地利用类型坡面土壤水分时空变异

为探究干热河谷区不同土地利用类型坡面土壤水分的时空变化规律,以元谋干热河谷老城小流域水土保持综合治理示范区内的银合欢人工林地、扭黄茅草丛地和坡耕地为研究对象,采用经典统计学和地统计学克里格插值相结合的分析方法,对3种土地类型坡面土壤水分的时间和空间异质性进行研究。结果表明:元谋干热河谷区土壤含水量较低(林地旱季7.56%,雨季12.80%;草地旱季8.05%,雨季12.66%;坡耕地旱季19.37%,雨季22.95%),雨季显著大于旱季。旱、雨季均表现为坡耕地草地林地,呈中等至强度变异(0.14~0.72之间);不同土地利用类型下各层土壤水分的自相关系数均由正向负转化的相同趋势,但拐点有所不同,且雨季大于旱季;不同土地利用类型下旱、雨季土壤水分的最佳拟合模型林地与草地相同(林地与草地旱雨季均为球状模型,坡耕地旱雨季为指数模型),均呈中等或强等空间相关性(0.05~0.39之间),且旱季大于雨季;同一土地类型下旱、雨季不同土层的土壤水分空间分布相似,不同土地利用类型下相同土层分布格局则不同。     

等高植物篱模式下土壤物理性质变化与水土保持效果研究进展

等高植物篱模式就是在坡耕地上每隔4~8m的距离沿等高线将植物篱与作物种植带相间分布的一种农林复合经营模式,用于坡耕地的水土保持。已有的研究结果表明,等高植物篱技术用于坡耕地可有效地改善土壤物理性质和土壤水分状况,防治坡耕地水土流失效果显著,土壤水分的季节性再分配也有利于农作物的生长。但是该系统内植物篱和农作物相互之间的水分和养分关系有待深入研究。     

模拟降雨条件下草篱对坡地浅层土壤水分分布特征的影响

为明确草篱对坡地浅层土壤水分分布特征的影响,在北京地区采用模拟降雨的方法,分层采集不同坡位的土壤样品,研究了在草木樨和狼尾草2种等高草篱措施干预下,不同雨强(30,45 mm/h)和坡度(15%,20%)条件下坡地降水迁移分配以及水分在浅层土壤中的分布特征。结果表明,该地区雨季坡地降水具有明显的沿坡面水平移动特征,无草篱对照地表径流量占降雨量的12%~44%。采用等高草篱能促进降水向下迁移,增加壤中流,减少30%~70%的地表径流,但此作用有随坡度的增加而减弱的趋势。浅层土壤含水量随土层加深而降低,表层(0-5cm)显著高于5-10,10-15cm土层。草篱带内土壤含水量与对应坡位无草篱区域的含水量处于同一水平。雨强、草篱、坡度均对坡地降水的运移和分配规律有显著影响,草篱的重要性高于坡度,低于雨强,是减少坡耕地降水流失的关键因素,但大强度的降雨和较陡的坡度会削弱草篱的水土保持功能。     

栓皮栎林分枯落物对土壤-植物系统水分运动的影响

[目的]分析枯落物层对森林生态系统水分循环的作用。[方法]利用稳定同位素技术,测定了在旱季和雨季栓皮栎木质部水分以及枯落物层和不同土壤层水分的同位素特征。通过对比不同环境条件下(干旱期和降雨前后)枯落物层和土壤水分同位素组成的变化,并根据其与植物茎水分同位素特征的差异判断栓皮栎不同季节的水分利用来源。[结果]在旱季,随着干旱期的进行,对于平均枯落物层厚度,表层0—30cm土壤水分同位素特征由于蒸发分馏的影响逐渐变得富集,而对于因为特殊地形而造成的未分解枯落物层较厚的地方,则土壤水分同位素特征随着干旱期的进行几乎不发生变化;栓皮栎的水分来源主要集中在表层,随着干旱期的延长没有发生变化;在雨季,极端降雨后,土壤同位素特征表明枯落物截留降雨的效应明显,被枯落物截留的雨水以活塞流的形式继续向土壤入渗,栓皮栎的水分来源主要来自于表层0—10cm枯落物层(分解层)的土壤;土壤剖面水分同位素特征呈现的梯度变化与土壤层的结构有关。[结论]枯落物层的厚度,特别是未分解层,对土壤水分的同位素特征影响有差异;枯落物层的水文效应也间接改变了植物的水分利用。     

基于表层水分信息的胶东樱桃园深层土壤水分估算研究

在樱桃生长旺期,利用Trime土壤水分速测系统测定的果园土壤水分,建立了土壤水分随深度的变化曲线,以及利用表层水分进行深层水分的预测模型.结果表明,0~90 cm范围内土壤水分变异幅度较大,0~90 cm以下土壤水分变异系数明显降低.除个别经验关系预测精度较差外,0~50 cm范围内各层与50 cm以下深层水分间的拟合效果较好,其相对误差均在4.7%内.利用0~50 cm水分进行深层水分预测,相对误差小于1%的占34.7%,介于1~3%的占55.6%,与其它0~50 cm内各层的预测误差相比明显偏低.因而     

高寒草甸典型小流域雨后土壤水分空间变异特征

利用地统计学的Kriging空间内插法研究寒区典型小流域雨后土壤水分空间变异及分布情况;分析了0～50 cm土壤层的平均土壤水分与剖面土壤水分的空间分布特征。结果表明：0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm和40～50 cm五层土壤水分和流域平均土壤水分最佳拟合模型为球状模型;在小流域尺度范围内,五层土壤水分具有中等空间变异性,其块金系数为43.7%、58.9%、53.0%、71.6%和68.1%,流域平均土壤水分的块金系数为38.4%,0～10 cm1、0～20 cm、20～30cm三层土壤水分相关度明显小于30～40 cm和40～50 cm两土层土壤水分,说明表层土壤水分受降雨因素干扰明显,而深层土壤含水量相关性比较稳定。通过分析,得出雨后流域土壤水分空间分布主要受水分入渗、地形、植被覆盖、海拔等因素的影响。利用半方差函数分析得出流域土壤水分的有效变程在938～1469 m之间,40～50 cm土层土壤水分变程最大,为1469 m;10～20 cm土层土壤水分变程最小为938 m。通过确定半方差函数、比较变量的空间变异性及空间变异程度,得出在小流域内土壤水分半方差函数模型总体上拟合效果较好。     

西峰黄土高原麦田土壤水分的垂直分布

利用西峰1989~2005年冬小麦生长期的土壤水分含量,分析了麦田土壤水分的旬月变化特征、垂直分布特征和土壤水分含量与降水量的关系,以及冬小麦生长期土壤总含水量与冬小麦产量间的关系。结果表明:西峰土壤水分含量具有明显的时间变化特征,8~11月与次年3~7月的实测土壤水分变化先增加再减少;垂直变化明显,0~40 cm为多变层,40~110为缓变层,110~200 cm为稳定层;垂直分布有明显的规律性,表现为旱季深层水分有向上传输的延迟,雨季水分有向下渗透的延迟;其年际变化振荡比较明显,呈多波动年际变化,冬小麦千粒重与生长期内土壤平均含水量呈正相关,相关系数为0.75,达到α=0.01置信度相关水平。     

基于GIS的黄土丘陵区土壤水库蓄水时空变异特征

以空间图形和数据库为基础,利用GIS将安塞县的土壤水分样点数据与地理数据结合起来,建立不同利用类型-土地类型-坡度分级的浮点型土壤含水率字段,对安塞县域尺度土壤水分制图及其定量化方法进行了研究和探讨;对安塞县不同土层土壤水分状态和分布进行了定量分析。结果表明：0～60 cm土层,雨季前,土壤水分基本处于极难效或难效状态;雨季后,土壤水分基本处于迟效或速效状态;土壤水分补偿率高。60～120 cm土层,雨季前,土壤水分主要为极难效水、难效水和迟效水;雨季后,土壤水分基本处于迟效和速效状态;土壤水分补偿率小于上层。120～200 cm土层,雨季前,土壤水分主要为极难效水、难效水和迟效水;雨季后,土壤水分基本处于难效水、迟效水和速效状态;土壤水分补偿率明显小于上层。200～300 cm土层,雨季前,土壤水分主要为极难效水和难效水;雨季后,土壤水分基本处于极难效和难效状态;土壤水分补偿率很小。300～500 cm土层,雨季前,土壤水分主要为极难效水、难效水和迟效水;雨季后,土壤水分基本处于极难效、难效状态和迟效状态;土壤水分基本不能得到补偿,处于基本稳定状态。     

等高绿篱模式下红壤丘岗区浅沟坡面土壤水分时空分布

等高绿篱技术被认为是防治浅沟侵蚀的一种有效措施,然而,绿篱拦挡下浅沟坡面土壤水分的变化特征还不是很清楚。利用定位观测数据,探讨了绿篱拦挡下浅沟坡面土壤水分的时空变化。结果表明:在浅沟存在的坡面上,等高种植香根草显著影响了土壤水分时空分布特征。0-45cm土层土壤含水量垂直变化,香根草小区和裸地小区在雨季均呈逐渐减小趋势,在旱季呈逐渐增大趋势,且香根草小区各层土壤水分变异程度大于裸地;浅沟坡面土壤水分从坡顶向下,香根草小区变化总趋势是先减小后增大或持平,裸地小区呈先增大后减小再增大趋势;香根草种植增大了土壤水分沿坡面横向的变异度,但纵向坡位的影响仍较横向明显。     

干热河谷冲沟沟床土壤水分时空分异特征

为探究干热河谷冲沟沟床土壤水分时空分异特征,选取了元谋干热河谷1条典型冲沟,对其不同分段(沟头、上游、中游、下游)下10,20,30,40,60,100 cm土层的土壤水分开展定位监测。结果表明：(1)沟床不同分段各土层(除100 cm土层外)含水量整体变化趋势一致,均表现为明显的干湿季特征;湿季(5—10月)土壤水分相对较高(7.64%～28.91%),受降雨影响大;干季(11—次年4月)则长期处于较低水平(6.11%～11.97%)。(2)沟床土壤水分从沟头至下游沿程变化在干湿季有明显差异,湿季表现为先减小后增加,下游(17.36%)显著高于沟头(15.46%)和上游(12.19%);干季则是先减小后增加再减小,沟头(10.64%)显著高于上游(6.74%)和下游(9.10%)。不同土层深度上,浅层(10—20 cm)和深层(60—100 cm)土壤水分含量在干湿季均较高,水分最小值出现在30—60 cm土层,其中干季30 cm土层水分亏缺严重。(3)沟床土壤水分最高日期通常出现在7日内累积降雨达76.1 mm以上的年最大降雨月当月;最低日期通常出现在持续无降雨条件下,如干季末期,...     

黄土丘陵区水平梯田保水保土效益分析

水平梯田是防止水土流失的一种有效方式。在韭园沟流域的支沟——王茂沟流域分别选取梯田和坡耕地进行土壤采样,测定土壤含水量,结合¹³⁷Cs示踪,对比分析了梯田长期的保水保土效益。结果表明:梯田土壤水分变化分为土壤水分剧变层（0—20 cm）、土壤水分活跃层（20—30 cm）和土壤水分调节层（30 cm以下）;梯田不同深度土壤含水量均表现为内侧（第一级） > 中部 > 外侧（第五级）;坡向对梯田土壤水分的影响并不是十分显著;梯田0—20 cm土壤蓄水量高于坡耕地7.2%;0—40 cm平均土壤蓄水量高出坡耕地1.8 mm;研究流域坡耕地与梯田侵蚀程度分别属于极强度侵蚀和强度侵蚀,梯田平均水土保持效益为53%。建议在该地区修建梯田时,提高梯田的设计标准,对梯田田面、田埂认真维护,实现梯田长期的水土保持效益。     

垄沟耕作条件下滴灌冬小麦田间土壤水分的动态变化

试验在池栽条件下研究了滴灌与垄沟耕作条件下冬小麦田间土壤水分的动态变化。结果表明：滴灌对0～60cm土壤水分含量影响比较明显，由于受土壤蒸发和作物根系吸收水分的影响，0～30cm土壤水分含量在整个生育时期内变化最为剧烈，其次是30～60cm层次的土壤，90～120cm层次的土壤整个生育时期水分含量最为稳定。灌溉后土壤水分0～120cm土层中呈现“Z”型分布，且与垄作相比，灌溉对沟播处理各层次的影响更大。另外，通过对不同生育时期各个层次土壤水分含量的分析可以看出，冬小麦的灌浆期是其活跃的耗水期，其次是抽穗期。不灌溉处理的耗水深度主要集中在土壤下层，灌溉处理的耗水程度变化较复杂。与畦播处理相比较（见讨论部分），灌溉后沟播处理土壤水分上升最明显，垄作处理次之，畦播最小。灌溉一周后畦播土壤水分下降最快，垄作次之，沟播最小。而就灌溉后土壤水分运动而言，垄作与沟播处理快于畦播处理。     

保水剂对滴灌土壤湿润体影响的室内实验研究

利用室内模拟实验，在均质土槽中埋设TDR时域反射仪自动检测滴灌条件下土壤水分，并采用suffer软件绘制水分等势图，研究了层施保水剂条件下点源交汇入渗及蒸发过程中土壤水分运动规律。结果表明：受保水剂的影响，入渗过程中，保水剂层土壤含水率迅速增大到23.60％，且大于0～20 cm和30～60 cm层土壤含水率；蒸发过程中，各层土壤含水率都在减少，在110 d时，0～20 cm土层的含水率为3.5％，30～60 cm土层的含水率为4.5％，但20～30 cm层土壤的含水率却为12.5％。因此，作物根系层施用保水剂可以起到蓄水保墒的作用。     

不同时间尺度反坡台阶红壤坡耕地土壤水分动态变化规律

为研究反坡台阶对红壤坡耕地土壤水分不同时间尺度变化以及土壤干湿变化的影响,在2016—2017年对布设反坡台阶坡耕地和原状坡耕地0～100 cm深度土壤水分状况进行了持续监测,计算了土壤相对含水率和增墒率。结果表明,反坡台阶对土壤水分的增加作用在枯水年更为显著(P0.05)。坡耕地旱季各土层土壤含水率变化相对不明显,基本上呈现出随着土层深度逐渐增加的规律;7月、9月和11月则呈现出明显的S状的规律;坡耕地布设反坡台阶后,各个时段各个土层土壤含水率均有了明显的提高,尤其是在5月土壤补水期和11月土壤失水期对土壤水分的增加效果更加明显。坡耕地土壤逐日含水率变异程度随着土层深度增加而逐渐减小;反坡台阶处理坡耕地和原状坡耕地5、20和40cm处土壤逐日含水率与降雨量呈现极显著的相关关系(P0.01),60cm处土壤逐日含水率与降雨量达显著相关(P0.05),而80、100 cm深度土壤逐日含水率与降雨量之间相关关系不显著。反坡台阶对坡耕地5、20、40、60、80、100 cm处土壤平均增墒率分别达到15.22%、15.25%、16.91%、15.60%、16.50%和16.17%,而其对不同深度土壤增墒率在年内均呈现出不同的变化规律。坡耕地布设反坡台阶,显著增加了土壤含水率,增加了土壤湿润期的持续时间,并且能显著提高坡耕地降雨利用率,这对于解决坡耕地的生态水文型干旱问题,提高山区坡耕地农业生产力具有重要意义。     

半干旱黄土丘陵区雨季土壤水分动态分析

降水是半干旱黄土丘陵区土壤水分的主要来源,雨季又是该区域降水发生的主要时期,因此对该区域雨季土壤水分进行研究具有一定意义。通过对半干旱黄土丘陵区雨季土壤含水量实施定位监测,对比分析雨季降雨量与近5年不同植被类型土壤含水量的关系,得到如下结论:(1)不同植被类型在雨季的土壤含水量主要受雨季以及雨季前一个月降雨量的影响;(2)雨季各个植被类型30~70 cm的土壤水分含量均较低;(3)干旱年雨季土壤含水量的变异性较普通年份和湿润年份高;表层土壤含水量变异系数最小,土层越深变异系数越高。对不同植被类型下雨季降雨与土壤水分相关关系的研究,旨在为今后该区域退耕地营林造林中的植被选取、低效林改造以及植被恢复重建提供理论依据。