樟子松固沙林土壤水分动态对降雨入渗的响应

[目的]分析樟子松固沙林土壤水分动态对降雨入渗过程的响应,为深入研究沙地人工林土壤水分管理提供科学依据。[方法]采用Watchdog土壤水分自动监测系统测定了浑善达克沙地2个生长周期内沙地樟子松林和流动沙丘0—120cm土层水份含量的动态,并选择3种降雨事件探讨樟子松林土壤水分对降雨入渗的响应过程。[结果]在降雨量19.4mm时,樟子松林地降雨入渗到达20cm所需要时间为4h,而流动沙丘为5h;降雨量30.2mm时,樟子松林地降雨入渗到达40cm所需要时间为13h,而流动沙丘为9h;降雨量47.1mm时,樟子松林地降雨入渗到达80cm所需要时间为27h,而流动沙丘为24h。降雨19.4~47.1mm时樟子松林地降雨入渗深度可达80cm,而流动沙丘在降雨19.4mm时降雨入渗深度则超过80cm,降雨30.2mm或47.1mm时,降雨入渗深度则超过120cm。[结论]不同降雨事件对樟子松林不同土层降水入渗进程和降水入渗深度有明显影响。     

毛乌素沙地沙柳固定沙丘土壤水分对降雨的响应

为探讨半干旱区沙柳固定沙丘土壤水分对降雨的响应,采用AV-3665R型雨量计、ECH2O-5土壤水分传感器、土壤深层水量渗漏测试记录仪同步监测毛乌素沙地东北缘沙柳固定沙丘2013年降雨、0-200cm深度土壤体积含水量、200cm以下渗漏量,分析沙丘土壤水分变化、降雨入渗特征及降雨对土壤水的补给作用。结果表明:5-11月累计降雨399.4mm,其极显著影响0-200cm深度土壤水分变化(P0.01);且0-200cm深度土壤体积含水量较低[(4.26±0.23)%]时53.8mm(历时71h)降雨开始后310h,土壤体积含水量较高[(6.16±0.57)%]时88.6mm(历时62h)降雨开始后70h湿润锋到达200cm;试验期间降雨对土壤水有一定补给作用,其中(15.9±7.1)mm降雨蓄存在于0-200cm深度土壤中,占同期降雨的(4.0±1.8)%,200cm以下深层渗漏水量为3.1mm,占同期降雨的0.8%。     

毛乌素沙地杨柴灌木林土壤水分对不同降雨格局的响应

[目的]研究不同降雨格局下,土壤水分的动态变化特征,对判断群落结构的稳定性和为群落结构进行优化调控提供理论依据.[方法]选择毛乌素沙地典型飞播杨柴灌木林地不同深度土壤为研究对象,使用Watchdog自动水分监测系统连续监测不同深度土壤水分含量动态变化,研究不同降雨事件下10,30,50,70,90和110 cm土层水分...     

毛乌素沙地农田土壤水分动态特征研究

毛乌素沙地农业种植以春玉米为主,水资源短缺是制约当地农业发展的主要因素,研究农田土壤水分动态对指导当地农业生产具有重要意义。本研究以原位试验为主,通过对地下水、土壤含水率、土水势、灌溉降雨、蒸腾蒸发等数据的监测和分析,对毛乌素沙地春玉米生长过程中的土壤水分动态特征进行研究。结果表明:地下水与土壤水之间存在明显的水力联系,Pearson相关性分析发现,各深度土壤含水率与地下水埋深之间均呈显著相关,其中40~60 cm深处相关性最大,相关系数大于0.8;地下水位的下降降低了土壤含水率稳定层的位置,削弱了上下层土壤之间的水力联系,不利于土壤水分的保持;玉米需水量增加和地下水位下降均会导致土壤含水率在垂向剖面上的不规律变化增强。通过对土壤含水率和土水势监测数据的分析发现,在玉米从苗期至蜡熟期的生长过程中,土壤水分动态经历了弱—强—弱的变化过程,并且20 cm深土层是春玉米的主要吸水层,30~40 cm是相对干燥层,由于田间灌溉在春玉米发生水分胁迫时进行,因此可利用30 cm和40 cm深土层含水率判断玉米是否需要灌溉。受春玉米生理作用影响,当10 cm深处土水势值下降到低于-0.18 bar时会出现根系提水现象。本研究结果可以为毛乌素沙地地区的农田水分利用及水资源管理提供重要的理论依据和参考信息。     

毛乌素沙地土壤水分的遥感监测

利用毛乌素沙地腹地——乌审旗1982-1993年间的AVHRR遥感数据、常规气象数据和土壤水分观测资料,建立基于条件温度植被指数的0～50 cm土壤水分遥感估算模型,并计算出0～50 cm土体各层土壤水分。结果表明:乌审旗多年平均土壤水分的变化量约为-3.47mm,逐年土壤水分变化量Δw在-118～82 mm之间。乌审旗土壤水分的年际变化不大,基本在±50 mm之间变动。除1986、1987、1991以及1993年外,其余年份乌审旗土壤水分变化量Δw都为正。乌审旗土壤水分的年内波动也不大,基本在±10 mm之间。通过误差分析可知,遥感反演土壤水分的平均绝对百分比误差为14.77%,均方差为77.54 mm。基于条件温度植被指数的土壤水分遥感估算模型是可行的。     

不同密度樟子松固沙林土壤水分特征

[目的]探讨樟子松固沙林合理栽植密度,为进一步深入分析樟子松固沙林水量动态平衡、衰退原因及林分稳定性评价提供参考。[方法]以科尔沁沙地南缘3种密度(400,600和800株/hm2)的33a樟子松固沙林为研究对象,连续监测了生长季降雨、0—200cm土壤含水量、200cm以下渗漏量,分析了3种密度下土壤水分特征及差异。[结果](1)3种密度下土壤水分时空变化趋势基本一致,0—30cm为降雨影响剧烈层,60cm以下受40mm降雨影响,降雨结束后均表现蒸渗型水分消退特征,之后转换为蒸散型;(2)0—200cm土壤体积含水量大小为:400株/hm2600株/hm2800株/hm2,且差异显著(p0.05);(3)200cm以下均有水分渗漏,其中800株/hm2最低,为0.4mm。[结论]丰水年3种密度林分基本能够维持水量平衡,但正常降水或极端降水年份会增加土壤蓄存水消耗,可能出现水分亏缺或衰退现象。建议生产中樟子松固沙林适宜密度应控制在400株/hm2左右。     

毛乌素沙地几种灌木生长季土壤水分动态特征

土壤水分是影响沙漠植物生长的主要因素之一,该文以毛乌素沙地3种灌木为研究对象,分析了其生长季土壤水分变化特点,并采用Brownl-Forsythe检验方法比较几种灌木覆盖下土壤表层(0-20 cm)水分含量与裸沙地的差异.结果表明:土壤水分的变化受到根系深度和降雨特征的影响较大.不同灌木地下30-50 cm处土壤水分含量波动明显,是由于根系吸水导致.2004年灌木地土壤含水量在8月最大,而2005年为7月底最大,是由于降雨特征不同导致.油蒿与裸沙地土壤表层含水量差异显著(sig=0.04<0.05),而沙地柏、杨柴与裸沙地土壤表层含水量差异不显著(Sig值分别为0.239和O.308,均大于0.05),即油蒿对保持沙地土壤表层水分含量效果显著.     

毛乌素沙地降雨入渗和蒸发特征

通过室内和野外模拟降雨的入渗和蒸发实验,研究不同降雨量条件下,沙地的最大入渗深度、入渗速率以及每天的蒸发量。结果表明：降雨量大小对沙地的入渗深度、入渗速率影响显著,并且不同下渗深度的水分在沙土中保存时间不同,1、2、5和10mm降雨分别在4．6、11和15d左右全部蒸发,而15mm以上的降雨由于稳定干沙层的抑制作用,除了一部分蒸发以外,还有部分水分保存在沙土中。同时由于沙区不同植被根系的垂直分布差异较大,所以,降雨量越大,入渗越深,越能被深根性植被所利用,且利用时间越长。     

毛乌素沙地农田土壤水分的时空变化格局

水分因子是直接关系毛乌素沙地农田生态系统产出稳定及提升的关键因子。对沙地农田土壤水分时空变化格局进行了试验研究,结果表明,在地表有植被覆盖时,地表土壤水分的散失途径增加,尤其是后期植被的蒸腾散失对农田土壤水分的影响较大,但土壤水分含量散失较为平缓;裸露的地表则恰好相反,但随着地表干沙层的加厚,地表土壤水分散失防护的效应越来越明显,后期土壤深层水分得到了一定恢复;受干沙层的防护,有植被覆盖的土壤水分消耗量大于裸地,裸地的无效地表蒸发也不容忽视。在沙漠化地区土地上进行农业生产和植被恢复时,应加强地表覆盖,增加土壤水分储量,为沙漠化地区农业增产和植被恢复提供良好的水分供给。探明沙地农田土壤水分的运移规律,还可以为相似逆境地区农业生产高效用水和管水提供可靠的理论依据。     

毛乌素沙地不同沙丘土壤水分的时空变异

在毛乌素沙地，其主要地貌为各种大小不一的流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘。沙丘高度一般在5～10m之间，大小因沙丘类型不同而不同，地形起伏不大。不同沙丘类型以及沙地微地形对沙地土壤水分运动影响很大。固定程度不同的沙丘，植被的生长状况不同，对水分的消耗不同，使不同类型沙丘的土壤水分存在明显的差异，从而造成景观异质性变大。     

毛乌素沙地采煤塌陷区土壤水分空间变异研究

探讨毛乌素沙地采煤塌陷区土壤水分空间分布及变异特征,为矿区生态恢复提供理论依据。通过线性取样方式,采用经典统计与地统计学方法,研究了塌陷区及非塌陷区(对照)沙丘典型位置0—100cm范围内土壤水分空间分布特征及变异规律。结果表明:非塌陷区(对照)沙丘典型位置纵横向各层次的土壤水分变化,其概率曲线分布均为正态分布,符合毛乌素沙地常规沙丘土壤水分时空变化特征,而采煤塌陷2年后,其纵横向各层次土壤水分的变异程度差异较大,土壤水分流失严重,比对照沙丘减小了近10%~30%,标准差变化在0.54~1.05,比非塌陷区(对照)增大了52.08%,正负偏离程度大于1的概率超过50%,变异系数变化在0.14~0.28,比非塌陷区(对照)增加80%;采煤塌陷后各层次土壤水分均值、标准差、方差及变异系数都有很大变化,尤其对中层(30—70cm)的土壤水分影响最大,而对表层(0—20cm)和下层(80—100cm)土壤水分影响不明显。采煤塌陷区纵横向各层次土壤水分离散程度大大提高,增强了土壤水分的空间变异。     

毛乌素沙地长柄扁桃林地土壤水分时间稳定性

为揭示毛乌素沙地人工林土壤水分时间稳定性特征,于2018年3月—2019年10月利用CNC503DR型中子仪对毛乌素沙地东南缘固定沙丘长柄扁桃林地中30个测点的0～300 cm剖面土壤含水量连续测定,运用经典统计学和时间稳定性分析方法,研究不同深度土层土壤水分时空变异和时间稳定性特征.结果表明:1)监测期间,各土层土壤...     

毛乌素沙地樟子松和油松人工林光合生理特性

利用Li-6400便携式气体分析系统,在自然条件下对毛乌素沙地腹地樟子松和油松人工林生长季叶片气体交换、水分利用效率及相关环境因子进行测定,同时探讨了影响樟子松、油松光合速率的内外因素。结果表明:生长季内毛乌素地区油松和樟子松的光合速率、蒸腾速率都表现出一定的日变化规律,都呈单峰型变化曲线;6月、7月、8月针叶树水分利用效率曲线呈下降趋势,上午时段的水分利用效率明显高于下午时段的水分利用效率。5月和9月针叶树水分利用效率日变化呈"W"型曲线,樟子松水分利用效率生长季均值为3.63μmolCO2/mmolH2O,油松水分利用效率生长季均值为3.22μmolCO2/mmolH2O,樟子松的水分利用效率始终高于油松。樟子松的净光合速率主要受光合有效辐射、气孔导度和胞间CO2浓度的影响,限制油松净光合速率的主要因子是光合有效辐射PAR和气孔导度。     

毛乌素沙地小叶杨人工林土壤水分物理特性研究

小叶杨(Populus simoniiCar·r)是我国西北干旱地区常见的乡土树种之一,具有耐旱、耐寒、耐瘠薄的特点,并具有适应性广、生长优良、寿命长、可改善土壤等特性[1]。但是,在半干旱地区小叶杨林却生长缓慢,发育不良,能否成林是多年争论的焦点[2,3]。目前,黄土丘陵区小叶杨人工林生长的研究较多,表明地形、坡位、造林方式和土壤水分条件等因子对小叶杨的生长有显著影响[4],小叶杨人工林土壤水分严重匮乏等(1)。在毛乌素沙地,小叶杨也是人工植被恢复常选用的乡土树种之一,但在不同立地条件下,树种的选择、栽植方法、配置方式等方面缺少科学依据,营造的各种防护林和固沙林存在着许多问题。对于这一地区不     

降雨对柠条锦鸡儿固沙林土壤水分动态变化特征的影响

为探讨半干旱区柠条锦鸡儿林沙丘土壤水分对降雨的响应,采用WatchDog土壤水分传感器、HOBO U30小型自动气象站同步监测毛乌素沙地人工柠条锦鸡儿林0—110 cm层土壤含水量与2019年降水量,分析了沙丘土壤含水量动态变化与降雨入渗特征。结果表明:2019年5月1日—9月15日期间,柠条锦鸡儿林沙丘不同土层水分含量变化受降雨量、累计降雨以及降雨入渗效应等综合因素的影响。其中0—50 cm层土壤含水量对降雨的响应较敏感,累计降雨46 mm可对110 cm层土壤水分进行补给;降雨量5 mm时,湿润深度5 cm,降雨量10 mm左右时,湿润深度30 cm,降雨量20 mm左右时湿润深度30—50 cm,降雨量30 mm时,湿润深度50 cm,降雨量50 mm时湿润深度可达110 cm土层,说明降雨对柠条锦鸡儿林沙丘水分状况有补给作用,但是对90 cm以下土层水分状况的补给能力有限;当降雨量基本相等时,降雨强度与土壤初始含水量对入渗深度及进程有明显影响,即降雨强度越大,土壤初始含水量越高,降雨入渗深度越深,入渗历时越短。     

毛乌素沙地植被物候变化及其对气候变化的响应

[目的]分析植被物候时空变化特征及其对气候变化的响应,为区域荒漠化土地治理以及退化生态环境的恢复重建工作提供理论依据。[方法]以毛乌素沙地为研究区,基于2000—2019年的MODIS NDVI数据,采用双逻辑函数法拟合植被生长曲线,利用动态阈值法提取植被生长开始日期(SOS)、生长季结束日期(EOS)和生长季长度(GSL)3个物候参数,利用Theil-Sen Median和Mann-Kendall方法对物候进行趋势分析,并利用相关性分析及F检验方法研究物候与气候的关系。[结果](1) SOS呈提前趋势,平均提前0.7 d/a, EOS变化趋势不明显,GSL呈延长趋势,平均延长0.65 d/a。(2)SOS的多年均值主要集中在一年中的第90—140 d,在空间上由东到西逐渐推迟,EOS的多年均值主要集中在第300—330 d,空间上由南向北逐渐提前,GSL多年均值集中在第180—250 d,空间上由东到西逐渐缩短。(3)植被SOS与春季累计降水量、3—4月降水量呈负相关的区域面积分别为90.81%,83.85%和61.70%,与春季季前平均温度、3—4月平均温度呈负相关的区域面积为58...     

毛乌素沙地不同林龄沙柳表层土壤水分空间异质性

利用经典统计学与地统计学相结合的方法对毛乌素沙地不同林龄沙柳表层土壤（0-20 cm）水分空间异质性进行研究。结果表明,随着林龄的增长,表层土壤水分含量有增加的趋势,增加幅度为5.46%-6.60%;不同林龄沙柳表层土壤之间水分含量差异极显著（p〈0.01）。变异函数分析显示,2-4年的沙柳林中,随着林龄的增长,使得基台值和空间结构比增大,沙柳表层土壤水分含量具有高度的空间异质性,其空间异质性以空间自相关部分为主,从占总空间异质性的63%增大到87%;各向异性分析也表明,在空间上不同林龄表层土壤水分具有明显的各向异性;其空间格局有明显的差异,2年生沙柳林表层土壤水分含量的分数维较低,4年生沙柳林的分数维最大,斑块形状复杂程度增大,表层土壤水分空间分布趋于离散。     

毛乌素沙地南缘灌丛沙丘土壤水分与粒度特征研究

土壤水分与土壤粒度是影响灌丛沙丘植被与沙丘演变的重要因子.通过对毛乌素沙地南缘典型灌丛沙丘土壤粒度以及4月、7月的土壤水分的测定.揭示了沙丘各部位土层土壤含水量的时空变化特征与粒度分布规律:由于是降雨1 h后采样,丘间地与丘顶0-10 cm土层7月土壤含水量均随深度变化骤减.丘间地自表层至70 cm深度范围的土层,受植被、降雨、太阳辐射等外界环境因子影响较大.丘顶四月表层被灌木老枝覆盖,从一定程度上抑制丘顶0-30 cm土层土壤水分的蒸发,同时增加粗糙度,降低下垫面起沙起尘率,从而为维持水分平衡、防沙治沙提供手段;30-80 cm间的土层7月土壤含水量较4月土壤含水量丰富,是由于7月正值雨季,雨水下渗土壤含水量较高.风况、植被条件、沙面活动程度决定各部位土壤含水量的变化幅度,根系分布与植被决定沙丘土壤水分的动态变化与拐点出现的土层深度.迎风坡、丘顶、背风坡、丘间地沉积物粒度特征相似,均以细砂为主,垂直结构中细砂、极细砂含量较高,其次为粉砂.黏土、中砂、粗砂、极粗砂含量随土层深度的增加变化不大,极细砂、细砂含量随土层深度增加变化起伏较大.     

毛乌素沙地南缘臭柏群落土壤水分空间分布特征

为对臭柏群落土壤水分空间分布特征进行初步研究,以毛乌素南缘神木大保当镇臭柏(Sabina vulgaris Ant.)群落为研究对象,选取10个样地利用环刀进行土壤取样,通过土壤烘干法测出土壤含水量与蓄水量并进行分析。结果表明:(1)在坡位影响下,各样地间的土壤含水量存在显著性差异(P0.05),含水量和蓄水量整体分别表现为沙丘下部沙丘中部丘间低地沙脊,沙丘中部沙丘下部丘间低地沙脊;(2)在坡向影响下,各样地的土壤含水量存在显著性差异(P0.05),含水量和蓄水量均表现为背风坡迎风坡;(3)在林内外植被影响下,各样地的土壤含水量存在显著性差异(P0.05),含水量和蓄水量均表现为草地臭柏沙地。表明臭柏群落对土壤水分空间分布有一定的影响。     

毛乌素沙地樟子松人工林恢复过程中土壤粒径演变特征

[目的]研究土壤颗粒分形维数与樟子松人工林恢复时间的关系,为评价毛乌素沙地植被恢复对土壤颗粒特征的影响提供数据支撑。[方法]以自然荒草地为对照,选择不同恢复年限樟子松人工林土壤为研究对象,分析了不同林龄樟子松林下土壤基本理化性质、颗粒粒径含量和分形维数,开展毛乌素沙地樟子松人工林恢复过程中土壤粒径演变特征研究。[结果] 3种不同林龄樟子松土壤中细砂粒含量最多,极粗砂粒含量最少,并且随着土层深度的增加细砂粒含量和粗砂粒含量呈增加的趋势,而黏粒含量、粉粒含量以及极细砂粒含量呈现减少的趋势。随着土层深度的增加土壤中全氮、全磷、有机质以及土壤含水率均呈现减小的趋势。不同林龄下樟子松土壤颗粒分形维数范围为2.27～2.71,均值大小顺序表现为50 a>60 a>40 a>CK;全氮含量和土壤含水率的均值大小顺序均表现为60 a>50 a>CK>40 a;全磷含量和有机质含量的均值大小顺序均表现为60 a>50 a>40 a>CK。全氮、全磷和土壤有机质含量与分形维数间呈正相关关系,相关系数分别为0.391,0.418,0.522。[结论]樟子...