山体土壤水分布特征及其影响因素——以东江流域为例

土壤水是流域水文及生态环境的重要因素,研究流域山体土壤水分布规律对防治土壤侵蚀、控制水土流失、恢复生态环境具有重要意义。选取广东省东江流域内具有不同覆被、地形、土壤特征的典型山体,利用TDR测定山体不同位置的土壤含水率,分析土壤水的空间分布规律及其影响因素。结果表明,山体不同坡位至上而下、所覆土壤垂向由上到下土壤粘性增加,土壤持水能力增强。地形及地表覆被变化是影响东江流域土壤水分分布的重要因素,植被覆盖稀少的山坡,土壤水分分布主要取决于山坡地形变化,呈现由山体上部向下部逐渐增加,随坡度的增加而减小;有植被覆盖的山体取决于植被覆盖程度,植被覆盖程度高的山坡表层土壤含水率大。研究成果为流域水土流失治理及生态环境保护提供重要参考依据。     

不同覆盖时期和方式对旱地马铃薯土壤水热条件和产量的影响

在大田条件下,以不同覆盖种植方式为处理,通过测定土壤含水量、耕层土壤温度、马铃薯生长指标和经济产量等,研究不同覆盖种植方式对旱地马铃薯土壤水热状况和产量的影响。结果表明:与传统耕作和垄沟全膜覆盖处理相比,垄膜沟草覆盖能显著提高马铃薯苗期0~25cm土壤温度3℃左右,降低盛花期至收获期0~25cm土壤温度2℃左右;其次,垄膜沟草覆盖显著提高播前0~30cm土层含水量,增加收获后0~100cm土层土壤含水量。垄膜沟草覆盖的株高、单株薯块重、大薯率、产量显著高于其它处理,且秋季覆盖的产量优于春季覆膜,故垄膜沟草秋季覆盖是适宜半干旱区旱作马铃薯的高产种植方式。     

秸秆覆盖对黑土区侵蚀沟植被恢复和固土的作用

[目的]评估东北黑土区秸秆覆盖技术对侵蚀沟的防护作用,旨在为该区侵蚀沟植被恢复、水土流失防治提供数据支撑。[方法]通过野外试验,观测了秸秆覆盖和无秸秆覆盖条件下侵蚀沟不同坡向土壤水热状况、苜蓿生长状况和水土流失状况的变化。[结果]①秸秆覆盖能够显著改善侵蚀沟土壤水热状况,即提高土壤水分含量,降低14:00土壤温度,阴坡秸秆覆盖提高土壤含水量1.8%～6.8%,阳坡秸秆覆盖提高土壤含水量1.1%～4.0%,阴坡秸秆覆盖降低14:00土温0.6～3.1℃,阳坡降低14:00土温0.9～3.6℃;②秸秆覆盖显著改善了侵蚀沟不同坡向苜蓿的生长及生物量积累状况,有利于侵蚀沟岸植被恢复;③秸秆覆盖可有效拦蓄径流、减少泥沙侵蚀量,全年平均保水率为57.34%,全年平均保沙率为67.60%。[结论]秸秆覆盖是一种有效的侵蚀沟治理措施,该技术的推广将有助于减缓黑土区水土流失,保障国家粮食全。     

耕作方式对土壤水动态变化及夏玉米产量的影响

一个连续２年的田间耕作试验在夏玉米生长期内完成,分析对比３种不同耕作方式对土壤水动态变化过程及对作物产量的影响。耕作扰动对土壤水动态变化的影响是明显的,夏玉米生长初期免耕下的表层土壤持有较高的水分,这归因于土壤非耕扰动、冬小麦残茬覆盖以及耕层土壤孔隙尺度分布的变化;另一方面,深松土壤受到耕作活动的强烈干扰,苗期耕层土壤蓄水明显小于传统耕作。耕作方式对土壤水差异的影响伴随着作物的生长发育过程显著减弱。深松耕作对作物根系生长发育状况及作物增产效果的作用是十分显见的。     

滴灌条件下水土温度对覆砂土壤水热运移影响的数值模拟

为探究滴灌条件下水温与土温对覆砂土壤水热运移规律的影响,基于HYDRUS-2D构建了不同水土温度土壤水热运移数值模型,模拟分析了不同水土温度对覆砂土壤水分、温度动态变化的影响。结果表明:灌溉水温对土壤水热分布影响显著,随着温度升高,土壤湿润体内含水率减小,表现为35℃水温20℃水温5℃水温,灌溉水温对土壤剖面温度分布也有较大影响,表层0—15 cm范围内温度变化了5～10℃。相同水温条件下,随着土壤温度升高,土壤饱和导水率增大,湿润土体内体积含水率减小,表现为30℃土壤温度15℃土壤温度5℃土壤温度。滴灌水平和垂直湿润锋运移距离随温度升高而增大,湿润锋运移距离与时间符合幂函数F=at~b,决定系数R~2介于0.977 4～0.999 6,并建立了水平和垂直湿润锋运移距离与入渗时间和温度的关系模型。以期为西北干旱地区砂石覆盖生态农业的合理补灌提供理论指导。     

覆盖及水质对土壤水盐状况及油葵产量的影响

为了分析不同地面覆盖措施及灌溉水矿化度对土壤水盐分布特征及油葵产量影响,该文以无地面覆盖措施为对比,研究了秸秆覆盖和地膜覆盖条件下,采用不同矿化度微咸水进行灌溉时的土壤水盐分布情况以及油葵部分生理指标及产量特征。结果表明：无论是采用淡水还是微咸水灌溉,与无覆盖措施相比较,秸秆覆盖和地膜覆盖均能有效的减少棵间蒸发,起到蓄水保墒的作用,且能有效地降低油葵主根层土壤的积盐程度;地面覆盖措施不同,油葵主根层土壤含水率随灌溉水矿化度的变化而变化的规律不同;灌溉水矿化度相同时,采取地面覆盖措施处理的油葵产量普遍大于不覆盖处理。因而采用微咸水灌溉油葵时,结合以一定的地面覆盖措施是十分必要的。     

地面覆盖对盐渍土水热盐运动及作物生长的影响

利用田间小区试验研究了山东省莱州半干旱海水入侵地区不同覆盖措施对土壤水盐热运动及作物生长的影响,试验结果表明,①塑膜覆盖对盐渍土有很好的保温增温效果和一定的保水抑盐作用;②秸秆覆盖能拦蓄雨水、减少地面径流和地表蒸发,对盐渍土有非常明显的保持土壤水分、抑制地表返盐、促进降雨淋盐的作用,且其作用随覆盖厚度的增加而增强,③秸秆覆盖的隔热性及其对土壤热容量的提高,缓和了土壤温度的日变化;④5cm厚秸秆覆盖的土壤含盐量变化幅度较小,说明秸秆覆盖提高了土壤对盐分的缓冲性;⑤随着油葵的生长,增加了地面的植被覆盖度,削弱了覆盖措施对土壤水盐热运动的影响;⑥5cm秸秆覆盖下的油葵生长状况及其产量均优于其他处理。由此可见,秸秆覆盖是改良利用盐渍土非常有效的一项措施。     

东北大豆农田保护性耕作水热效应的Meta分析

摘要：基于公开发表文章中有关东北地区保护性耕作下大豆农田土壤温度和湿度数据，以传统耕作（CT）为对照，免耕（NT）、少耕（RT）、秸秆覆盖（SM）、免耕秸秆覆盖（NTSM）为处理，应用Meta分析方法定量评估保护性耕作措施对东北大豆农田土壤水热状况的影响程度。结果表明：与CT相比，保护性耕作总体上使东北大豆农田0-170cm土层的土壤体积含水量增加了9.2%，使浅层土壤（0-30cm）温度降低了8.2%；不同气候条件下4种保护性耕作措施均能提高土壤湿度；秸秆覆盖可以提高大豆整个生育时期土壤含水量，且在营养生长期对土壤水热的影响最大，土壤温度随秸秆覆盖量的增加而增加；保护性耕作措施降低土壤温度的幅度随着土壤黏粒减少而降低，提高土壤湿度的幅度随土壤深度增加而降低；免耕秸秆覆盖在不同土壤深度的蓄水保墒效果最明显，在0-20cm土层提高了32.9%的土壤湿度。综上，保护性耕作措施较传统耕作具有增湿降温效应，气温、降水、生育时期、秸秆覆盖量、土壤类型及土壤深度均对保护性耕作下大豆农田的土壤水热状况产生影响。     

新疆膜下滴灌棉田生育期地温变化规律

覆膜条件下地温将发生改变,为研究其变化规律,2008和2009年在新疆库尔勒市开展了棉花膜下滴灌田间试验,设置了不同灌溉处理和地表覆盖情况的试验小区,对土壤水热状况进行了监测和对比,结果表明：气象条件、土壤水分、地膜和棉株覆盖等因素综合影响棉花生育期地温分布规律,出苗期15 cm深度处膜下地温高于膜间1.6℃,蕾期和花铃期膜间地温逐渐超过膜下,吐絮期二者又趋于相等;土壤水分和温度存在耦合作用,土壤含水率高则热容量大,相应的温度变化幅度小,但在相同的含水率下,覆膜处理平均地温高于无膜处理。研究表明,膜下滴灌有效起到保温保墒作用,克服土壤高地温低含水率或低地温高含水率的矛盾,可为作物生长创造较好的土壤水热条件。     

蒸发条件下土壤水盐热运移的实验研究

土壤水盐热的耦合运移研究是土壤水盐运移理论研究的重要组成部分.在模拟蒸发条件下,通过室内土柱实验,对土壤水盐热的迁移做了初步研究.结果表明:地下水位的高低直接影响土壤剖面盐分和水分分布;本实验一直处于稳定蒸发状态,今后需进一步研究不同蒸发条件下土壤水盐热的运移规律.     

Effects of different mulching practices on the photosynthetic characteristics of hot pepper (Capsicum annuum L.) in a greenhouse in Northwest China

Mulching is considered a desirable management technology for improving and stabilizing agricultural crop production. The aim of the present study was to evaluate the effect of different mulching practices on hot pepper (Capsicum annuum L.) performance in terms of leaf photosynthetic capacity, photosynthetic light response (PLR) curves, and growth parameters, under greenhouse conditions. Consequently, field experiments were conducted during the 2011 and 2012 growing seasons in Northwest China using four types of mulching practices (without mulch; wheat straw mulch; plastic film mulch; and combined mulch with plastic film and wheat straw). The results showed that mulching increased the leaf net photosynthesis rate, stomatal conductance to water vapor, intercellular CO₂ concentration, water-use efficiency, and transpiration rate. Mulching significantly affected the PLR curves, and important parameters (such as the apparent quantum yield, maximum net photosynthetic rate, light compensation point, and light saturation point) were all improved under combined mulching conditions when compared with other mulching practices. Therefore, it is inferred that hot pepper leaf photosynthetic capacity and light-use efficiency were significantly improved under combined mulching, and thereby the combined mulching is recommended for hot pepper cultivation in greenhouses due to working well to facilitate soil condition (moisture and temperature), plant growth, and marketable photosynthetic characteristics.     

麦秸覆盖条件下土壤蒸发阻力及蒸发模拟

模拟覆盖条件下的土壤蒸发对于农田水管理具有重要的作用。该文分析了留茬和秸秆覆盖模式下影响土面蒸发的因素,提出了留茬覆盖模式下蒸发阻力和土面蒸发模型,基于试验数据确定了公式中的参数。主要结果和结论:当表层2 cm土壤含水率高于0.23 cm3/cm3(约60%田持)时,土面相对蒸发量(土面蒸发量与20 cm蒸发皿蒸发量比值)基本保持稳定;当表层2 cm土壤含水率在0.05~0.23 cm3/cm3之间时,土面相对蒸发量随土壤含水率的降低而线性减小。覆盖会明显降低土壤蒸发,覆盖阻力随秸秆覆盖量增加呈指数增长。当表层2 cm土壤含水率在0.05~0.23 cm3/cm3之间时,土壤表面阻力随土壤体积含水率降低而线性增加。验证结果显示建立的土面蒸发模型及相应阻力参数能较好的模拟覆盖条件下的土面蒸发量。     

不同覆膜开孔率下土壤水分和潜水蒸发的模拟研究

为研究蒸发阶段不同覆膜开孔条件下土壤水分运动,在室内进行蒸发模拟试验的基础上,采用HYDRUS-1D模型对不同覆膜开孔率和大气蒸发能力条件下土壤剖面含水率和潜水蒸发量动态变化进行了模拟,并与实测资料进行比较。结果表明:土壤剖面含水率同时受大气蒸发能力和覆膜开孔率的共同作用,随覆膜开孔率和大气蒸发能力的增加,土壤剖面含水率减小,且上层土壤含水率差异比下层土壤明显;覆膜开孔率和大气蒸发能力一定时,土壤剖面含水率在蒸发初期有所增加,蒸发后期基本保持稳定;覆膜对潜水蒸发的阻滞作用明显,但开孔率增加到一定数值时,表层盐分的影响大于覆膜的影响,使土壤含水率增大,累积蒸发量减小。经实测数据验证,模型精度较好,表明HYDRUS-1D模型用于不同覆膜开孔率下的土壤水分运动模拟是可行的。     

条带覆盖免耕下吉林南部玉米行间土壤水分和温度的时空动态

  【目的】  覆盖免耕能够减缓土壤侵蚀,提升土壤有机质含量,但在我国东北黑土区,可能会引起春季土温较低,影响玉米生长。因此,研究条带覆盖免耕(NT-SRC)技术模式下玉米行间土壤水分和温度的时空分布规律,为科学应用NT-SRC技术提供理论支撑。  【方法】  玉米田间试验于2018年在吉林省南部进行,采用田间条带覆盖免耕技术模式。玉米采用宽窄行栽培,宽行行距为100 cm,秸秆全覆盖;窄行行距为40 cm,无覆盖,为玉米播种带。选择玉米行间进行原位连续监测,监测点包括玉米株下(0位点),宽行距植株10、20、30和50 cm (简称为10、20、30、50位点),窄行距植株10和20 cm (简称为–10和–20位点),每个位点土壤水分和温度监测探头埋藏5、10和20 cm 3个深度,自动连续监测土壤温度和含水量。  【结果】  1) NT-SRC管理下,玉米行间含水量在空间分布上呈现宽行>株下>窄行,其中含水量50位点处最高,–10位点处最低;不同监测点土壤含水量在时间尺度上的稳定性为 –10<–20<10<0<20和30<50 位点;土壤水分在玉米生育期内的稳定性表现为苗期>成熟期>拔节期和吐丝灌浆期。2)与窄行相比,宽行在水分较低的拔节期和吐丝灌浆期能够分别提高土壤储水量13.1% 和11.1%。3)宽窄行的行间温度差异主要表现在苗期和拔节期,土壤温度由窄行20 cm处至宽行50 cm处依次降低。相较于宽行,苗期窄行的日均温提高1℃～2℃。  【结论】  在吉林南部地区免耕配合带状秸秆覆盖模式下,秸秆覆盖使宽行的土壤含水量和储水量在全生育期高于窄行,且土壤含水量更加稳定。无覆盖窄行提升了苗期和拔节期苗带土壤温度,对吐丝灌浆期和成熟期行间温度分布几乎无影响,缓解了吉林南部黑土区全覆盖免耕管理下玉米生长过程中的水热矛盾。     

华北集约农区马铃薯地膜覆盖安全期的探讨

作物地膜覆盖安全期指某一作物在某一区域要求地膜覆盖的最佳天数,也就是地膜覆盖农田土面能保持膜面完整的日数,在此日数之前地膜应该保持基本完整,维持增温保墒等功能,此日数之后,这些功能基本消失。华北集约农区水分条件基本能满足马铃薯生长的需求,因此,生产中主要根据该区域自然条件和作物对温度需求的特点适期揭膜。为确定华北集约农区马铃薯种植的最佳揭膜时间,在青岛市以露地种植为对照（T1）,分别设置了播种后覆膜30d（T2）、60d（T3）、75d（T4）、90d（T5）4个中途揭膜和全生育期覆膜不揭（T6）共6个处理,观测田间10cm土层土壤温度以及马铃薯生育期、出苗率及产量等指标。结果发现：与露地（T1）相比,地膜覆盖（T2、T3、T4、T5和T6）可以促使研究区马铃薯提前5d出苗,且出苗率得到提高;全生育期覆膜（T6）通过提高地温从而促进马铃薯的生长发育,在马铃薯播种-出苗期,全生育期覆膜（T6）处理较露地（T1）10cm土层土壤日平均温度提高1.1℃,10cm土层地积温增加66.1℃·d。不同揭膜时间的试验结果显示,在播种后60d揭膜处理中,马铃薯田10cm土层的地积温较高,为1795.6℃·d。此外,在马铃薯播种60d内地膜覆盖可以显著提高马铃薯田10cm土层地温日较差,播种60d后揭膜对10cm土层地温日较差影响不大。研究结果显示马铃薯产量与地膜覆盖和揭膜时间密切相关,对照露地种植（T1）产量最低,为40.3thm⁻²;60d揭膜（T3）最高,为45.7thm⁻²,较露地种植（T1）增产13.4%;75d揭膜（T4）较高,较露地种植（T1）增产10.4%。综合看,在该地区马铃薯生产中覆膜后60～75d进行揭膜最合适,即该地区马铃薯地膜覆盖安全期为60～75d。     

滴灌与沟灌马铃薯覆膜效应研究

田间对照试验研究薄膜覆盖对滴灌土壤水分分布与消散过程及滴灌和沟灌马铃薯生长的影响结果表明 ,马铃薯生长前期覆膜能明显减少表层土壤蒸发 ,并使表层土壤维持较高的含水量。马铃薯生长中后期蒸腾作用占主导地位 ,覆膜对减少表层土壤蒸发作用较小。气温较高时覆膜对马铃薯生长产生明显抑制作用     

The effect of mulching and tillage on the water and temperature regimes of a loess soil: Experimental findings and modeling

Crop residues and tillage are being advocated for their potential effectiveness to modify the soil hydrothermal regime. This study was carried out to quantify the effect of straw mulching and rotary hoeing on the soil water and thermal regimes of a loess soil. The field experiment consisted of four treatments: (1) no mulching and no rotary hoeing as control, (2) rotary hoeing, (3) wheat straw mulching, and (4) wheat straw mulching with rotary hoeing. During the study period from 5 August to 20 September 2002, soil water content and pressure head were measured daily at five soil depths (0.05, 0.15, 0.30, 0.45 and 0.60 m). Soil temperatures were measured at hourly resolution at three depths (0.05, 0.15 and 0.30 m). Mulching decreased soil water loss on an average by 0.39 mm d⁻¹ and rotary hoeing increased water loss on an average by 0.12 mm d⁻¹ as compared to control. Volumetric soil water contents at pF 1, 1.8 and 2.5 up to 30 cm depth were highest (0.418, 0.390, and 0.360 m³ m⁻³, respectively) with the application of wheat straw mulch and lowest (0.393, 0.363, and 0.333 m³ m⁻³, respectively) with the rotary hoeing. Soil thermal conductivity measured at pF 1, 1.8, 2.5, 3, and 3.7 decreased with increasing suctions in all the treatments. However, the tillage and mulching did not affect the soil thermal conductivity. Further, compared with the control, mulching reduced average soil temperatures by 0.74, 0.66, 0.58 °C at 0.05, 0.15, and 0.30 m, respectively, during the study period. The rotary hoeing tillage slightly increased the average soil temperature by 0.21 °C at 0.05 m depth compared to control. The tillage effect did not transmit to deeper depths. The numerical model Hydrus-1D was used to simulate the water and temperature regimes of the treatments. Simulations with hydraulic parameters derived from laboratory measurements did not yield satisfactory results. Only when the hydraulic parameters were optimized by the inverse method, simulations performed well. The largest deviations were observed in the wheat straw mulching treatment. Simulations were further improved by adjusting the potential evaporation rate from the measured data which was achieved by linking the inversion code UCODE to the Hydrus-1D. Soil temperatures at 0.05 and 0.15 m in all the treatments were modeled well, yielding root mean square errors between 0.3 and 1.7 °C. As for soil water, the largest temperature deviations were found for the mulching treatment. All simulations underestimated soil temperatures at 0.30 m. In conclusion, crop residue can be utilized as mulching to improve the soil hydrothermal regime and the Hydrus-1D model can be used as a tool for analyzing water and heat transport processes and for estimating hydraulic transport parameters under field conditions.     

不同类型地膜覆盖对玉米农田水热状况及产量的影响

为提高我国北方旱地作物的水分利用效率,探索可降解类型地膜的应用前景,在山西省农科院东阳试验基地,于2015年和2016年连续定点定位设置普通地膜、渗水地膜、生物降解地膜、光降解地膜4种不同类型地膜覆盖模式,以不铺膜为对照,研究不同类型地膜覆盖模式对农田水热效应和玉米产量的影响。研究结果表明:4种覆膜处理下的土壤温度在生育前期土表处分别较不铺膜处理高3.1~5.9℃;渗水地膜和生物降解地膜处理的水分利用效率显著高于其他处理(P0.05),光降解地膜和普通地膜处理次之,不铺膜对照处理最低,渗水地膜、光降解地膜、生物降解地膜、普通地膜处理的水分利用效率分别较对照高11.0、5.9、12.8、5.4 kg/(mm·hm~2)。产量方面,与对照相比较,渗水地膜、光降解地膜、生物降解地膜、普通地膜处理2015年的增产率分别为20.3%、0.1%、15.4%、8.8%;2016年的增产率分别达到44.8%、36.1%、53.6%、31.6%,表现为生物降解地膜渗水地膜普通地膜光降解地膜。地膜增温保墒作用下,处理之间的增产效果与水分利用效率变化协同,其中生物降解地膜能够显著提高玉米的水分利用效率及产量,在未来可替代普通地膜推荐应用到旱地玉米中,同时达到缓解农田残膜污染的效果。     

深松条件下不同地表覆盖对马铃薯产量及水分利用效率的影响

水分不足是限制旱区作物生长的主要因素,覆盖耕作能够改善土壤的微环境,从而显著提高作物的产量和水分利用效率。为探讨深松结合地表覆盖对土壤物理性状、马铃薯生长、产量及水分利用效率的影响,2013-2015年在宁南旱区采用深松覆盖秸秆、深松覆盖地膜、深松不覆盖3种覆盖耕作模式,以传统耕作不覆盖为对照,对土壤体积质量、团聚体、水分、马铃薯产量和水分利用效率等方面的影响进行了研究。结果表明,与传统耕作相比,深松结合地表覆盖可有效降低耕层土壤体积质量,改善土壤孔隙状况,以深松覆盖秸秆处理效果最佳,深松覆盖秸秆处理0~40 cm平均土壤体积质量较传统耕作降低17.1%。与传统耕作相比,深松覆盖地膜和深松覆盖秸秆处理可使0~40 cm土层0.25 mm机械稳定性团聚体数量显著增加30.7%和17.4%。深松结合不同覆盖方式能有效改善马铃薯生育期0~200 cm土层土壤水分状况,深松覆盖地膜对作物生育前期土壤水分保蓄效果较好,深松覆盖秸秆对生育中后期土壤水分状况的改善效果最佳。深松结合不同覆盖方式下马铃薯植株株高、茎粗及地上部生物量均显著高于传统耕作。作物生育前期以深松覆盖地膜处理效果最佳,中后期以深松覆盖秸秆处理促进作用明显。深松结合地表覆盖能明显提高马铃薯的产量和水分利用效率,深松覆秸秆处理的马铃薯产量、商品薯率和水分利用效率分别较传统耕作处理平均提高37.3%、93.3%和41.2%。通过两年试验研究,在宁南旱区采用深松结合地表覆盖措施具有良好的蓄水保墒效果,对马铃薯生长有利,以深松覆盖秸秆处理的增产和提高水分利用效率效果最为显著。     

初始湿度对覆膜开孔蒸发水盐运移的影响

为了解初始含水率(湿度)变化对覆膜开孔蒸发的盐分与蒸发量的定量关系,通过不同湿度土壤的室内蒸发实验,研究了覆膜开孔率影响下土壤水分和盐分的运动特征.结果表明,初始含水率越大,不同覆膜条件下累积蒸发量越大,单位膜孔面积累积蒸发量(E_R)随开孔率增大而急剧减小.不同初始湿度的ER与覆膜开孔率的关系可用乘幂表示;表土返盐量随覆膜开孔率的增大而逐渐增加;不同含水率土壤的盐分浓度削面分布趋势一致,含水率越大,表层盐分浓度越大,含水率较小的土壤.盐分浓度在表层最大.在盐分含量最低点附近达到最小值,表层以下4-13cm的盐分浓度均小于初始值;不同覆膜开孔率条件下不同含水率土体剖面盐分浓度与垂直位置之间可用幂函数表示.研究表明,初始湿度对土壤水盐运动的影响存在定性特征,而覆膜开孔率对水盐运动的影响有定量关系可循.