民勤绿洲灌区表层土壤盐分空间变异性研究

土壤盐渍化是干旱半干旱区土地退化的主要原因之一,揭示土壤盐渍化程度与空间分布特征是区域盐渍化防治与治理的重要依据。文中以民勤灌区表层土壤盐分数据为基础,结合经典统计学与地统计学方法,研究该区土壤全盐及盐基离子的空间变异特征和分布规律。结果表明:该区表层土壤总体上偏碱性,阳离子以Na~+为主,阴离子以SO_4~(2-)为主,Cl~-和HCO_3~-离子呈中等变异性,而全盐和K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)离子则呈强变异性。全盐和各盐分离子均表现出强烈的空间相关性,空间自相关距离为4.62-11.13km,表明全盐及各离子在空间自相关范围内具有很大的相似性。Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)和Cl~-离子与全盐的空间分布具有较高的一致性,低值区集中在灌区西南部和北部中心地区,高值区主要分布于灌区中部、北部偏东和偏西的一些区域。     

沙质海滩海水连续灌溉对芦荟生长发育的影响

海南海涂沙滩(非耕地)库拉索芦荟从苗期至叶片采摘期连续3 a的海水小区灌溉试验结果表明:①不同生长发育期海水灌溉对芦荟地上部产量影响不同,2000年11月至2003年3月(苗期),10%、25%海水两处理地上部产量(干物质,下同)同淡水灌溉处理(CK,下同)没有显著差异,从50%海水处理开始,随着海水比例的增加,库拉索芦荟地上部产量显著下降;随着灌溉时间的延长,至芦荟叶片采收期(2004年5月),10%、25%、50%三个处理与CK比地上部产量没有显著差异,而从75%海水处理起,其地上部产量开始显著下降。②海水灌溉芦荟幼苗始期(2000年11月初至2001年1月底),与CK比较,所有比例的海水处理芦荟根的生长量(干重,下同)均显著下降,随着灌溉时间的延长(至2003年3月),从75%海水灌溉处理起,其根生长量开始显著下降,而且25%海水处理芦荟根的生长量显著高于CK,至2004年5月的叶片采收期,75%、100%比例海水处理芦荟根的生长量显著低于CK,而其它处理与CK没有差异。③土壤各层次含盐量在2000年11月至2003年3月的灌溉处理期间内,无规律性的变化,而至2004年5月,无论是耕层土,还是底层土,随着海水比例的增加,盐分含量呈显著增加的趋势。但即使全海水灌溉,土壤含盐量仍在0.2%以下。④土壤各灌溉处理速效磷变化差异不显著,总体上速效磷水平较低;海水灌溉显著提高了耕层土的速效钾含量,而CK处理中,耕层土速效钾含量在20 mg/kg以下。     

新疆南部农田裸地土壤呼吸变化特征

于2012-06-28-2013-01-08在新疆焉耆盆地设置农田裸土桶装培养试验,采用动态密闭气室法(Li-8100,USA),监测地表温度和土壤呼吸地表通量的日变化和季节变化.试验包括3个处理:原土、含1.25％和2.5％玉米秸秆的混合土.结果表明:①土壤呼吸速率日变化特征均呈单峰型曲线,最高值出现在12:00-16:00,最低值在5:00-7:00.②土壤呼吸速率季节变化特征为:夏季最大,冬季最小.其中,在夏季有2个峰值:出现在7月中下旬和8月中下旬.通过相关性分析发现:3个处理土壤呼吸速率与地表温度的相关性在夏季均不显著(P＞0.05),在秋季均呈极显著相关(R2＞0.90,P＜0.01),在冬季均呈显著相关(R2 ＞0.40,P＜0.05).夏季和冬季的土壤呼吸温度敏感性(用Q10值表示)分别为1.21 ～1.52和1.65 ～2.25.     

宁夏不同农业生态区土壤养分时空变化特征

根据宁夏耕地土壤监测结果,分析了不同农业生态区土壤氮磷钾养分含量的时空变化特征。结果表明,在1970～2000年的30a里,土壤全氮、全磷和全钾含量没有发生显著变化,而土壤碱解氮和有效磷含量呈较显著或显著增长态势,土壤速效钾含量在山区没有明显增减,而在灌区近15a呈明显下降态势。从两个地区比较来看,土壤氮磷钾养分含量总体上都是灌区高于山区,其中地区间差异最大的是土壤有效磷含量,具有极显著差异的是全氮、碱解氮和有效磷含量,全钾和速效钾含量在地区间存在较显著或显著差异,全磷量在地区间没有显著差异。从地区内变异系数来看,除土壤全钾外,其他都是山区显著大于灌区,山区变异系数的大小依次为全氮>有效磷>速效钾>碱解氮>全磷>全钾,灌区变异系数的大小依次为碱解氮>有效磷>速效钾>全氮>全磷>全钾。不论山区还是灌区,土壤全钾量的变异系数都是最小。     

黄河三角洲农田灌溉前后土壤盐分时空变异特征研究

分别采用传统统计学和地统计学方法,定量分析了灌溉前、后黄河三角洲田块尺度下不同深度土层含盐量的空间变异性并分析空间分布特征。结果表明:除灌溉前0～10cm土层土壤含盐量呈强变异性外,其余各土层含盐量均表现为中等变异强度;灌溉前土壤盐分主要积聚在0～ 10 cm和40～60cm土层,灌溉后主要积聚在40～60 cm土层;灌溉使得0～10 cm和10 ～ 20 cm土层土壤含盐量降低,脱盐效果较好;除灌溉后0～10 cm土层的土壤盐分含量呈现弱空间相关性之外,其它土层均呈现强空间相关性;灌溉后与灌溉前相比,除40～60cm层土壤含盐量外,其余各土层土壤含盐量明显降低、土壤含盐量的等值线密集程度减弱、空间分布趋势明显变平缓;灌溉前各土层土壤含盐量高值区均分布在试验区中部偏北,而低值区则分布在试验区西北角,灌溉后除0～ 10cm土层土壤含盐量高值中心分布在试验区中北部外,其余各土层均分布在试验田块的中南部或中部,而低值中心的空间分布规律相似,主要分布在试验田的北部。     

退化沙质草场群落特征及功能群多样性的空间变异性

科尔沁沙地退化沙质草场植被丰富度、盖度可很好地拟合为球状模型,都具有明显的空间结构特征.在所研究区域内,盖度变异幅度明显高于丰富度,但在变程范围内植被丰富度空间变异性强,盖度的空间变异性弱、依赖性强.群落特征、物种和各功能群多样性的空间自相关范围在5.00～38.15 m范围内变化,表现出随着距离的增大空间变异性增强的趋势,但超过其变程后半方差函数值基本稳定在一个极限值附近.沙质草场群落中一、二年生草本、灌木、中旱生植物和旱生植物功能群多样性空间变异性较弱,由随机因素引起的异质性所占的比重较大,且主要表现在5 m以下的尺度范围内.优势种一、二年生草本和旱生植物多样性的变化不仅影响到群落多样性的变化,而且对草场群落及其生态系统的稳定和生态功能的发挥具有重要影响.     

放牧与封育对沙质草地植被特征及其空间变异性的影响

采用经典统计和地统计学的方法,定量分析了放牧与封育沙质草地植被盖度、丰富度、平均高度、密度和Shannon-Wiener指数的变化及其对植被空间结构特征的影响。结果表明:封育沙质草地植被盖度、平均高度和Shannon-Wiener指数显著大于放牧草地(P<0.01),但两者丰富度变化不显著(P>0.05)。封育草地与放牧草地植被盖度、丰富度和Shannon-Wiener指数的变异系数分别为14.3%,24.4%,13.5%和17.8%,25.7%,21.7%,前者小于后者。在本研究尺度上,封育沙质草地植被盖度以及封育与放牧草地植被密度的空间变异规律均能较好地拟合成球状模型,封育沙质草地植被丰富度和Shannon-Wiener指数以及放牧草地植被盖度、丰富度和Shannon-Wie-ner指数的空间变异规律均能较好地拟合成指数模型。封育与放牧草地植被盖度、丰富度、密度和Shannon-Wiener指数的空间自相关度C/(Co C)分别为70.7%,56.5%,51.0%,68.7%和50.1%,73.3%,70.0%,68.9%,表明封育与放牧草地各变量均具有中等的空间相关性。封育草地所有变量半方差函数值均小于放牧草地。封育草地和放牧草地的植被盖度、丰富度、Shannon-Wiener指数变程分别是36.73 m,85.02 m,161.91 m和24.98 m,5.64 m,51.78m,前者大于后者。放牧草地植被的空间变异性强、破碎化程度高,封育草地植被的空间依赖性强、变异性弱。     

伊犁河谷盐渍化区土壤盐分离子的空间变异特征

利用地统计学,结合地理信息系统(GIS),在面积约为400 km2的伊犁河谷典型研究区总共布设了土壤取样点60个,测定土壤表层(0～20 cm)总盐分及其组成(Ca2+、Mg2+、K+、Na+、SO42-、Cl-、CO32-、HCO3-)的空间变异性规律.结果表明:总盐分,Ca2+,HCO3-为正态分布,其余盐分离子符...     

民勤湖区表层土壤养分的空间异质性

利用地统计学方法研究了民勤绿洲湖区表层土壤养分碱解氮、速效磷和速效钾的空间异质性.结果表明:绿洲、过渡带和荒漠三种景观下表层土壤中氮磷钾含量都呈现出“丰氮、富钾、贫磷”的特征;碱解氮与速效磷的变异系数在绿洲区最小,荒漠区最大,而速效钾在荒漠区最小,过渡带最大,但都属于中等变异;从绿洲到荒漠,碱解氮、速效磷呈U型分布特征,而速效钾为倒U型分布特征.碱解氮的最佳拟合模型为Exponential,速效磷为PentaspHerical,速效钾为Tetrasherical;氮和磷的富集区位于绿洲区,而速效钾在过渡带上出现富集中心.土壤的养分元素含量除了与成土母质的元素有关外,人类活动的影响也是非常重要的因素.     

不同强度放牧后沙质草场土壤微生物的分布特征

本文通过对科尔沁沙质草场不同强度放牧后围栏封育过程中表层(0-5cm)和亚表层(5-15cm)土壤微生物及土壤因子的研究表明:不同放牧强度围栏内,土壤微生物总数表现出:轻牧区>中牧区>对照区>重牧区>自由放牧区,11年的围栏封育不能使不同放牧强度下的沙质草场恢复到相同水平;亚表层土壤的细菌、真菌和放线菌数量、pH、电导率和含水量均大于表层土壤。轻牧和中牧有利于微生物各类群的生长繁殖,过度放牧会抑制微生物的活动,一直自由放牧则会严重破坏沙质草场表层土壤,使其微生物数量和土壤含水量减少,土壤碱性增强。     

生物炭一次性施入对灌耕风沙土土壤性质及玉米产量的影响

以新疆主要低产土壤灌耕风沙土为研究对象,通过2015—2018年的田间定位试验,研究了生物炭不同添加量(0、22.5、67.5、112.5、225.0 t·hm~(-2))对土壤性质及玉米产量的影响。结果表明:生物炭于2011年一次性施入后,可明显降低土壤的容重,与初始土壤容重1.48 g·cm~(-3)相比,8 a后土壤容重降低至1.18～1.24 g·cm~(-3);施用生物炭后可以明显增加土壤中全氮、有机质及速效钾的含量,对土壤碱解氮的含量影响不明显,与对照相比,8 a后全氮、有机质及速效钾含量分别增加了14.42%～49.43%、22.02%～74.25%、1.27%～18.64%;随着定位试验的延续,一次性施用生物炭6 a后,土壤增碳、钾效应达到最大,随后逐年减弱,67.5 t·hm~(-2)的生物炭施用量最适宜;施用生物炭可以明显提高玉米产量,提高了9.4%～35.5%。     

塔里木灌区棉田蒸散与棵间蒸发变化规律

为了给塔里木灌区棉花合理灌溉提供科学理论依据,根据新疆阿克苏农田生态系统国家野外科学观测研究站监测的地面沟灌棉田土壤水分、降水量、灌水量等资料,采用水量平衡原理计算了棉田蒸散量,采用自制的Micro-Lysimeters测定了棉田棵间蒸发,分析了棉田蒸散和棵间蒸发的变化规律及其影响因子,结果表明,棉田蒸散强度与棵间蒸发强度从苗期、蕾期、花铃期逐渐增大,到花铃期达到最大,吐絮期、收获期逐渐减小;棵间蒸发占棉田蒸散量的比例从苗期、蕾期、花铃期逐渐减小,到花铃期达到最小,吐絮期、收获期又逐渐增大,棉花生育期内棵间蒸发占蒸散量的比例为16.49％.棉花相对棵间蒸发强度与表层土壤含水量关系密切,随着表层土壤含水量的增大相对棵间蒸发强度增强.     

滴灌和覆盖条件下山地苹果园土壤蒸发的空间分布

减少土壤蒸发是提高果园水分利用效率的重要途径,覆盖是减少土壤蒸发的有效方式。在黄土高原山地苹果园4个土壤干湿循环周期中,设置3个灌水水平,即高水(85%θ_f)、中水(70%θ_f)和不灌水;2种覆盖方式,即园艺地布覆盖和不覆盖。各处理中根据与果树种植行的间距在水平方向设置3个空间点位(点位A,120 cm;点位B,60 cm;点位C,0 cm),研究滴灌与覆盖下果园土壤蒸发的空间分布并分析点位、气象因素和土壤水分情况对土壤蒸发的影响。研究表明：高水和中水处理下,土壤蒸发在空间上呈“单峰型”曲线分布,不灌水处理下水平方向上3个点位的土壤蒸发差异不显著。园艺地布覆盖可有效抑制土壤蒸发。在中水水平下,园艺地布覆盖显著增大了距果树行60 cm点位的土壤水分,土壤蒸发量减少5.26%～27.75%。偏相关分析表明,园艺地布覆盖减弱了点位和环境因素对土壤蒸发的影响,增大了土壤水分对土壤蒸发的影响。本研究推荐处理组合为园艺地布覆盖+中水。     

陕北毛乌素沙地土壤水分时空变异规律研究

对陕北毛乌素沙地流动、固定、半固定沙丘的土壤水分进行的长期动态观测结果表明,含水量排序为流动沙丘(8.47%)＞半固定沙丘(8.40%)＞固定沙丘(8.39%).沙地含水量随土壤深度的变化存在着分布上的差异,随着深度的增加呈现先增加再减少的趋势,在0～60 cm土层,流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘土壤水分含量分别为8.08%、8.00%和8.03%,差异不显著;在60～200 cm土层,流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘土壤水分含量分别为8.65%、8.57%和8.53%,差异显著(P>0.05),其中60～140 cm层,流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘土壤水分含量分别为8.76%、8.62%和8.54%,差异极显著(P>0.01).固定沙丘、半固定沙丘大部分背风面的土壤含水量高于迎风面的含水量,但在流动沙丘上迎风面的土壤含水量却明显比背风面的高.在沙丘的不同部位含水量也存在差异,土壤含水量坡顶部＜坡中部＜坡底部,在沙丘下部的丘间土壤含水量明显高于丘顶部.另外,沙地水分还受季节变化的影响,具有明显的季节变异性.     

膜下滴灌前后表层土壤水分空间变异性

以2 m×2 m的网格布点,采用经典统计学和地统计学结合的方法研究了一次灌溉前后膜下滴灌棉田的表层土壤体积含水量的空间变异性特征。结果表明:(1)灌溉前后表层土壤含水量变异系数(CV)分别为28.7%和21.8%,均表现出中等变异特性,颗粒分布能为灌溉前后表层土壤含水量的变异系数变化提供参考。(2)灌溉前后表层土壤含水量的半方差函数均可用高斯模型很好地描述(R20.9),对应的空间异质比(C0/(C0+C))分别为0.201和0.324,表现出强烈和中等的空间依赖性;灌溉后,表层土壤含水量空间自相关性减小,4.373 m可作为该研究区域的参考取样步长。(3)灌溉前后表层土壤含水量的Moran’s I随滞后距离变化的趋势大体一致,且灌前表层土壤含水量的自相关性较灌后显著。(4)Kriging插值结果表明,灌溉前后含水量空间分布较相似,表现出显著的变异性,且灌后含水量分布较灌前复杂。     

Effects of biochar on water movement characteristics in sandy soil under drip irrigation

Biochar addition can improve the physical and hydraulic characteristics of sandy soil. This study investigated the effects of biochar on water holding capacity and water movement in sandy soil under drip irrigation. By indoor simulation experiments, the effects of biochar application at five levels (0%, 1%, 2%, 4%and 6%) on the soil water retention curve, infiltration characteristics of drip irrigation and water distribution were tested and analyzed. The results showed thatbiochar addition rate was positively correlated with water holding capacity of sandy soil and soil available water. Within the same infiltration time, with an increasing amount of added biochar, the diffusion distance of the horizontal wetting front (HWF) tended to decrease, but the infiltration distance of vertical wetting front (VWF) initially declined and then rose. The features of wetted bodies changed from "broad-shallow" to "narrow-deep" type. The relationship between the transport distance of HWF and VWF and the infiltration time was described by a power function. At the same distance from the point source, the larger was the amount of added biochar, the higher was the soil water content. Biochar had a great influence on the water content of the layer with biochar (0-200mm) and had some effects at 200-250mm without biochar; but had less influence on the soil water content deeper than 250mm. For the application rate of biochar of 4%, most water was retained within 0-250mm soil layer. However, when biochar application amount was high (6%), it would be helpful for water infiltration. During the improvement of sandy soil, biochar application rate of 4% in the plow layer had the best effect.     

生物炭对灌耕风沙土土壤性质及玉米产量的影响

针对灌耕风沙土养分贫瘠,保水保肥性能差等突出问题,采用田间微区定位试验,研究不同施用量生物炭对灌耕风沙土土壤性质及玉米产量的影响。试验设置5个处理:(1)不施炭(CK);(2) 22.5 t·hm-2生物炭(1%BC);(3) 67.5 t·hm-2生物炭(3%BC);(4) 112.5 t·hm-2生物炭(5%BC);(5) 225.0 t·hm-2生物炭(10%BC)。五年定位试验结果表明:与对照相比,施用生物炭能显著降低灌耕风沙土土壤容重降低了2.8%～12.6%;生物炭施用显著增加灌耕风沙土土壤全氮、有机质、速效钾及阳离子代换量含量,分别增加了7.9%～28.6%、47.2%～148.3%、8.9%～29.6%、6.7～19.8%;生物炭施用玉米产量提高了10.2%～42.1%。研究表明,施用生物炭能有效改善灌耕风沙土的土壤质地和养分状况,提高灌耕风沙土土壤肥力,增加作物产量。     

宁夏银北灌区灌淤土营养元素空间变异性研究

规则网格取样,传统统计学和地统计学方法分别进行资料分析,研究宁夏银北灌区灌淤土耕层土壤有机质和速效Ca、Mg、N、K、P、S含量分布特征及其空间变异性。结果表明,研究区土壤有机质、氨态N和速效K、P含量普遍较低,低于临界值的比例分别为100%、11.8%和22.7%,而Ca、Mg和S含量处于较高水平;速效Ca的变异系数最大为131.13%,其它元素变异系数32.97%~77.45%。利用球型模型对各元素的实验半变异函数进行拟合,结果表明,速效N在田间尺度的空间自相关性表现为纯块金效应,说明其空间变异性主要受灌溉、作物类型、施肥等随机因素影响。而有机质、Ca、Mg、K、S具有较强的空间结构,块金效应在1.6%~20%之间。由于速效P含量的预测值和测量值在0.01水平未达到显著相关,仅用普通克里格插值法绘制了土壤速效Ca、Mg、K、S含量分布图,以直观地反映其空间变异性。     

甘肃省灌漠土土壤养分空间变异特征

结合传统统计与地质统计学方法对甘肃省河西地区武威灌漠土有机质、NH4 -N、有效P及K的空间变异性进行了分析。结果表明:所测定的四种土壤养分含量具有较大的空间变异,变异系数在20.299%～53.812%之间,土壤NH4 -N及有效P含量的变异较大,变异系数分别为53.812%及51.347%;土壤K和有机质的变异系数分别为43.155%和20.299%。地质统计学分析表明该区域土壤P、K有效含量具有强烈的空间相关性,其块金值/基台值[C0/(C0 C)]分别为8.031%和0.560%;土壤NH4 -N及有机质具有中等程度的空间相关性,[C0/(C0 C)]分别为39.111%和32.351%。土壤有机质、NH4 -N、速效P及K等含量的最大相关距在129～2354m之间,其中土壤有效N含量的最大相关距最长(2354m),有机质含量次之(981m),K含量最短(129m)。土壤OM及NH4 -N的分形维数分别为1.891和1.912,土壤有效P及K的分形维数均为1.984。随机因素如种植制度、施肥方式等耕作措施对土壤有机质及氮的影响较大,而对土壤磷、钾的影响较小。该土壤性质的克立格插值结果显示出一定的空间相似性,显示地质统计学方法可用于分析土壤肥力在空间上的变异。