湘北红壤坡地土壤水分特征及其水分运移

湘北红壤坡地土壤持水力强,有效水含量低(10％左右),含水量呈季节性变化(年变化可分为饱和、亏缺和补充3个时期);土壤结构性差,养分贫乏,原始生产力低,易产生降雨土壤侵蚀。湘北红壤坡地雨水自然资源化程度为降雨量的(46±2)％,农业利用中必须强化雨水资源化过程。坡地典型农业利用系统(旱季)地表/大气界面的水分传输表现为:植被构成是影响传输通量的第一要素;气温和界面水势是影响土/气界面水分传输的主导环境气象因子;辐射和空气饱和水气压差是影响叶/气界面水分传输的主导环境气象因子;在一定的土壤含水量范围内,土/气界面水分传输通量受表层土壤含水量控制。土壤水分变化影响能量平衡,土壤蒸发量与土壤表层水分含量之间有线性正相关;土壤水分除通过影响能量分配来影响植物蒸腾外,土壤水分还能通过影响叶片气孔导度来影响植物蒸腾速率。     

红壤坡地农业景观(旱季)地表界面水分传输研究——Ⅱ．叶面冠层一大气界面水分传输

定位观测红壤坡地典型作物系统叶面冠层 大气界面水分传输结果表明 ,叶面冠层 大气界面水汽传输通量大小取决于景观植物群落的构建 ,稳定群落叶面冠层 大气界面水汽传输通量有明显日变化规律 ,除受植物生理机制影响外 ,还明显受土壤水分和气象条件的影响。植株叶片蒸腾速率有明显日变化规律且呈单峰型曲线及多峰态势。净辐射、空气饱和水汽压差、气温、地表温度、风速对蒸腾的影响均达极显著水平 (正相关 ) ,其中净辐射、气温为主要影响因子。叶片气孔导度可反映叶片蒸腾速率 ,叶片气孔阻力日变化规律是植物对气象条件的响应 ,且受土壤水分状况强烈影响。改善作物生长环境 ,调节气孔行为 ,进而协调作物蒸腾作用和光合作用耗水制约 ,可调控叶面冠层 大气界面水分传输 ,提高作物水分利用效率     

农田水循环:地表-大气界面水分传输研究进展

对地表-大气界面水分传输影响因素做了简要概括，重点从液态水分消耗的速率和大气净得的水汽速率两个方面探讨了土壤-植物-大气系统（SPAC）界面过程中地表-大气界面水分传输的研究进展和各种研究方法的原理，优缺点，并探讨了今后的研究方向。     

黄土区退耕草地凋落物-土壤界面水分过程特征研究

为研究不同退耕年限草地下垫面层凋落物对土壤蒸发过程和表层土壤保水特征的影响,通过室内模拟试验,以黄土高原地区不同退耕年限草地凋落物质量为因子,依据野外退耕还草5a,15a,30a的草地凋落物覆盖特征,设3个凋落物处理水平,以裸地为对照,比较分析了不同草地枯落物特征对地表土壤界面的水分过程影响效应。研究结果表明:具有凋落物处理能够有效地延缓径流的产生,并能显著增加表层土壤持水量;凋落物持水量与凋落物质量呈显著线性正相关;在降雨后24h内,凋落物层抑制土壤蒸发作用比较明显;随着凋落物含量的增加,72h后表层土壤含水量显著提高。在黄土高原干旱半干旱地区,耕地退耕后凋落物的增加显著改善了地表土壤的持水能力,提高了表层土壤水分含量。     

祁连山水源涵养林水分传输规律研究

调研祁连山水源涵养林主要森林植被类型不同界面层水分传输的作用形式及其贡献值大小结果表明 ,大气降水通过林冠层、地被物层和土壤层时受各界面层不同形式作用而发生质量和能量的变化 ,最终稳定到达林地蓄存。森林植被各界面层的调理可显著减少水分无效损耗 ,改变水分能态使之趋于更稳定和更有序化。复层异龄混交结构的林分水分传输能力较强。地表径流特征可综合反映系统水分传输能力 ,祁连山主要森林植被类型产流趋势依次为高山灌木林 <灌木云杉林 <苔藓云杉林 <中低山灌木林。     

东北北部黑土水分状况之研究--Ⅱ.黑土农业水分状况及水分循环

田间观测比较证实:耕地黑土的水分状况和农田水分循环过程不仅受气候因素所控制,同时也明显受作物种类不同所影响。因此,不同作物下黑土农田的水分状况,表现在土壤湿度水平、各水分时期出现时间、作物收获后残留土壤中的水量等方面均有明显区别。小麦地蒸发强度大,蒸发高峰出现早且具有最大的年总蒸发量;大豆、玉米等中耕作物蒸发强度弱,蒸发高峰出现晚且具有较小的年总蒸发量。因此,在同一年里小麦地土壤湿度通常要比大豆、玉米地低,残留在土壤中的水分因而也最少。     

区域蒸散和表层土壤含水量遥感模拟及影响因子

以甘肃省武威市为研究区域,应用灌溉前后两景Landsat TM-5卫星遥感数据,采用SEBAL模型进行了区域蒸散估算,综合应用归一化植被指数(NDVI)和地表温度(Ts),计算了该区域的条件植被温度指数(VTCI),并估算了表层土壤含水量(0～20 cm)。在获得区域净辐射通量、地表温度以及植被覆盖度空间分布的基础上,进一步对灌溉前后两景影像中日蒸散和表层土壤含水量的影响因素进行了分析。结果表明,区域蒸散和表层土壤含水量的遥感估算与地面同步观测值比较,能较好地反映研究区域的蒸散和地表含水量的空间变异特征。当土壤较干时,区域蒸散的空间分布变异较大,而表层土壤含水量的空间变异较小。在灌溉前后两景影像中,日蒸散与净辐射通量、地表温度和覆盖度之间都有极显著的相关性,决定系数均在0.90以上,而日蒸散量与表层土壤含水量的相关性以灌溉后较高。此外,表层土壤含水量与地表温度、覆盖度都呈显著的相关性,但比较而言,地表温度指数关系的离散性较小,相关系数也大。但地表温度、覆盖度与表层土壤含水量的相关性都依赖于土壤干湿程度,通常土壤越湿,相关性也越高。     

雷州半岛桉林—砖红壤水分动态变化特征研究

根据定位观测数据，对雷州半岛浅海沉积物发育的桉林地砖红壤水分状况及其动态变化进行了初步探讨。结果表明，受水分蒸发量大等因素的影响，0～100cm土层月均贮水量较低；主要受降雨分布的影响、土壤水分呈明显的季节性变化特征且季节性干旱时间较长，8～9月土壤水量最高，3月土壤贮水量最低；土壤水分在短期内可出现较大幅度的变化，表明土壤容易产生干旱；土壤水分的垂直梯度变化表现为增长型，在旱季的1～3月，表层（0～60cm土层）土壤水分变化较大，反映出分蒸散作用对表层含水量的影响较大；在雨季的7～8月土壤剖面水分变化较小，表明降雨土壤含水量的影响较大。如何减少干旱威胁，是桉树生产必须解决的重要课题。     

夏玉米农田SPAC系统水分传输势能及其变化规律研究

试验测定华北平原夏玉米农田SPAC系统不同界面的水势,并计算水流传输阻力结果表明,大气水势和叶水势均呈明显日变化,最大值出现在日出前;大气水势日变幅最大,土壤水势主要受土壤含水量的影响而日变化较平缓。夏玉米植株由下部至上部呈逐渐降低的水势梯度,水流在SPAC系统传输过程中不同界面间存在明显的水势梯度和较大的阻力,从叶片至大气的阻力远大于由土壤至叶片的传输阻力,证明从叶片至大气阻力对限制与调节作物水分散失强度和数量具有关键作用。     

干旱荒漠区排矸场不同覆盖类型对土壤水分蒸发的影响

[目的] 在水分匮乏的干旱荒漠区煤矿废弃地植被恢复过程中,研究不同边坡覆盖模式对土壤水分蒸发的影响,为干旱荒漠区矿区废弃地生态恢复模式优化与完善植被恢复技术提供科学依据。[方法] 以中国西北干旱荒漠区煤炭基地废弃地——排矸场为研究对象,研究不同覆盖类型排矸场边坡土壤水分蒸发和表层土壤水分的变化。试验设置了草帘、生态毯和液态地膜3种覆盖类型,以无覆盖为对照。[结果] 干旱荒漠区煤矿排矸场边坡表层土壤含水量基本呈随着坡位降低而增加的变化规律;蒸发试验进行初期各覆盖处理的土壤日蒸发量较大,随着时间推移日蒸发量逐渐降低,草帘覆盖下的平均土壤日蒸发量最低,与无覆盖处理之间的变化差异达到显著水平（p<0.05）;3种覆盖与无覆盖处理下的土壤水分累积蒸发量在排矸场边坡的不同坡位均表现出逐步上升的规律,无覆盖措施的土壤累积蒸发量增加较明显,草帘覆盖、液膜覆盖和生态毯覆盖措施下的土壤累积蒸发量分别比无覆盖措施减少了38.4%,24.2%和20.6%,坡面覆盖处理的土壤累积蒸发过程符合线性函数关系。[结论] 在草帘、生态毯和液态地膜3种覆盖类型中,草帘覆盖下的土壤含水量较高,草帘是减少边坡表层土壤水分蒸发量最为适合的覆盖措施。     

黄土丘陵区典型草地演替中植物群落特征与土壤储水量关系

[目的]阐明草地植被演替过程中植被生产力、植物多样性等生态学特征与土壤储水量的关系,为探明黄土高原地区植被恢复的生态环境效应提供一定的科学依据。[方法]采用时空互代的方法对宁夏回族自治区固原市云雾山保护区自然恢复3,8,13,46,66,89a的样地进行取样,分析0—100cm土层土壤储水量的分布及其与地上地下植物生物量、物种多样性的关系。[结果]随着草地演替的进行,植被群落盖度、生物量和物种多样性指数在恢复13a之前显著增加,之后渐趋稳定;土壤含水量逐渐增加,容重逐渐降低。植被群落演替对0—40cm土层土壤储水量没有显著影响,但演替后期对40cm以下土层水分有明显消耗。植被群落生物量及物种多样性指标与表层0—10cm水分呈显著正相关。[结论]草地演替过程中,植被群落生物量和物种多样性的增加与表层土壤储水能力的提升密切相关,但深层根系生物量的增加对下层土壤储水的消耗也逐渐增大。     

过程降雨入渗土壤深度的推算方法

大气降水经植被层的截留损失后降落入流域土壤表面,将在土壤界面发生水分的分配和转化,部分水分将会通过土壤孔隙入渗,部分水分会在土壤表面蒸发,其余水分将沿坡面流动汇集形成地表径流。对于一次降水过程来说,降水期间地表水汽含量近于饱和,同时降水历时一般较短,因此土壤表面蒸发量可以忽略不计。本文以2009年2月7-9日河南省118个站点实际观测资料为基础,根据观测降雨前、后土壤含水量,确定由于降雨引起的土壤含水量变化深度,即降雨渗透深度,得到一组降雨量与渗透雨量数据系列,利用实验资料建立降雨与渗透深度相关关系计算区域降雨渗透量;就降水地土壤中的渗透过程和渗透深度作以分析探讨,为各地湿土层厚度分析、农业生产、防汛抗旱与预测提供科学依据。     

不同温度下紫色土与黄壤的水分持续性耗散特征

[目的]研究温度对紫色土和黄壤耕地表土水分耗散的影响,为紫色土区田间土壤水分管理提供依据。[方法]采集紫色土和黄壤耕地表层土壤,分别在20℃,30℃和40℃下恒温观测土壤水分耗散过程,并计算不同时段的蒸发量和蒸发速率、平均蒸发速率、累积蒸发量等指标。[结果]①紫色土和黄壤的水分时段蒸发量、时段蒸发速率、平均蒸发速率及累积蒸发量均表现为:40℃30℃20℃,但仅在土壤水分蒸发量递增阶段存在显著差异(p0.05)。②3种温度条件下,紫色土和黄壤时段蒸发量、时段蒸发速率、平均蒸发速率均呈先增后减趋势,最终趋于稳定。相比而言,紫色土累积蒸发量均小于黄壤,且差值随着时间的推移而增大。③紫色土和黄壤水分累积蒸发量整体呈先快速变化后缓慢变化趋势。[结论]紫色土和黄壤水分耗散过程受温度影响较大,在相同温度下也存在差异,尤其是在高含水率阶段较为明显。     

自然及管理因素对伊犁河谷草地土壤水分动态的影响

[目的]研究自然及管理因素下草地土壤水分变化特征,为退化草地的生态恢复提供科学参考。[方法]通过定点监测12个坡面小区,利用TDR水分测定仪及其探头测定灰钙土和棕红土两种退化草地坡面表层0—10 cm的土壤含水量,采用数据对比分析和统计分析相结合的方法,分析降雨、气温、坡位等自然因素和灌溉、土壤管理因素对坡面表层土壤水分动态变化的影响。[结果]降雨和气温对表层土壤含水量的变化有显著性影响,不同降雨量对表层土壤含水量的影响不同;坡位对草地坡面表层土壤含水量没有显著性影响;棕红土持水性强,表层土壤含水量高于灰钙土;各管理措施中,水平沟处理能够在降雨后最大化的增大表层土壤含水量,枯草覆盖处理能显著减缓降雨后表层土壤含水量的下降速率。不同集雨补灌方式下,表层土壤含水量差异不明显,但集雨补灌措施可以在短时内提高表层土壤含水量。[结论]表层土壤水分主要受降雨、管理等因素的控制,能够通过人为管理调控土壤水分,从而达到植被恢复的目的。     

辽西凤凰山自然保护区生态系统水分界面研究

为研究水分在不同生态系统中各界面的空间变化情况,以辽西山地朝阳市凤凰山省级自然保护区为对象,选择辽东栎林、油松林、黄榆林、椴树林等生态系统类型为研究对象,研究水分在植物根系界面与枯落物界面的空间分布及在土壤各剖面层界面的蓄积量及其空间分布及变异性.采用环刀法对研究地区的土壤容重、质量含水率、体积含水率等水分特征做了调查,研究本地区不同群落内水分在土壤-植被系统内的变化规律,土壤水分在水平方向和垂直方向、不同坡位以及在不同林型之间土壤-水分界面上的变化规律并采用地统计学等方法对不同生态系统土壤水分的空间异质性及其分布进行了分析.     

黄土高原水蚀风蚀区坡地土壤水分季节变化及水分利用效率

通过建立径流小区对黄土高原水蚀风蚀交错区3种典型植被措施下水量平衡进行定位观测研究,分析3种植被措施对土壤水分的季节变化与水分利用效率的影响。结果表明,整个生长季节内3种植被措施下土壤表层5cm温度显著低于空气温度;土壤表层0-6cm水分季节性波动受到降雨的强烈影响。3种植被措施对剖面土壤水分季节变化产生显著影响,5-7月份为土壤水分消耗期,8-10月份为土壤水分补偿期。土壤垂直剖面含水量从表层到深层表现为先增加后减小再增加的趋势。3种植被措施对相同地形部位土壤水分所造成的差异不同,同一植被的土壤水分在不同地形部位也有差异。坡耕地(当年种植绿豆)径流系数为0.238,显著高于撂荒地与苜蓿地。3种植被措施下生物产量、水分利用效率均达到显著差异水平(p<0.05)。紫花苜蓿水分利用效率分别是绿豆、绿豆籽粒水分利用效率的1.9倍和8.3倍。坡耕地退耕还草或者建设人工植被等措施增强了对径流的拦蓄作用,具有较好的水土保持效应,同时提高了植物水分利用效率。     

高寒草甸非生长季土壤表层水汽传输阻抗的变化特征和水热驱动

土壤表层水汽传输阻抗是估算区域蒸散的关键参数之一,但其与土壤水热参数的数量关系的研究在高寒系统中十分薄弱。利用涡度相关系统观测的2014/2015年度高寒草甸非植被生长季(11月-翌年4月)的土壤蒸发数据,基于Penman-Monteith方程反推得出非生长季土壤表层阻抗的昼(9:00-18:00)变化特征,并研究其与土壤5cm温度和土壤5cm含水量的关系。结果表明,非生长季土壤表层阻抗表现出单峰型日变化特征,其最大值一般出现在15:00前后。逐时土壤表层阻抗与土壤5cm温度呈极显著幂函数阈值关系(R2=0.38,P0.01,N=115),即土壤温度为–4.25℃时土壤表层阻抗最大;与土壤5cm含水量呈极显著指数负相关(R2=0.12,P0.01,N=115)。非生长季逐日土壤表层阻抗的变化无明显季节规律,与土壤5cm温度(R2=0.69,P0.01,N=10)和土壤5cm含水量(R2=0.27,P0.01,N=10)均表现为极显著指数负相关。相关分析表明,非生长季土壤蒸发主要受太阳总辐射(R20.50,P0.01)的控制。研究结果表明土壤温度而非土壤含水量主导着高寒草甸非生长季土壤表层阻抗的变化。     

石灰岩弃渣与农田土复配土壤水分蒸发及覆盖物保水性能

探究矿山废弃地弃渣与农田土复配后土壤的水分蒸发特性,以及覆盖物添加对水分蒸发的影响,对矿山恢复中土壤水分管理和改善具有实际意义。以石灰岩矿山废弃地现场的弃渣和附近农田土为复配材料,设置0∶10(T1),3∶7(T2),5∶5(T3),7∶3(T4),10∶0(T5)体积比例,在野外条件下采用土柱法模拟土壤水分蒸发过程,探究复配比例对土壤水分蒸发的影响以及不同覆盖物的保水性能。结果表明：(1)试验前和试验后表层复配土壤含水量均表现为T1>T2>T3>T4>T5,蒸发中期的逐日蒸发量和蒸发结束的累计蒸发量均随弃渣体积比例增加呈极显著降低趋势,不同复配土壤在蒸发前期和蒸发后期的逐日蒸发量没有显著性差异。(2)气象因子中,温度、风速对土壤水分蒸发的影响大于太阳辐射,相对湿度的影响不显著。土壤物理性质中,除毛管孔隙度和非毛管孔隙度与土壤水分蒸发达极显著相关外,其他因子均达显著水平。(3)裸土地添加覆盖物均能降低水分蒸发,根据蒸发量和蒸发速度分析得出,砾石覆盖(直径2～4 cm、厚度5 cm)效果最佳。(4)石灰岩矿山废弃地土壤重构最佳保水搭配方案为弃渣∶农田土以3∶7体积...     

有植被土壤潜水蒸发的模型研究

在农业生产上,潜水蒸发的水分可以补给作物根层土壤,供作物吸收利用。在地下水矿化度较高的地区,随着潜水水分的蒸发,盐分也随之向上运动,并积聚于土壤表层。如果积盐达到一定程度,将影响作物的正常生长。深入研究潜水蒸发的机理、潜水蒸发量的大小、变化规律及有植被土壤潜水蒸发的模型等,用该拟合公式可以估算辽宁省中部地区不同土质的月潜水蒸发系数,进而估算潜水蒸发量。有植被土壤潜水蒸发的模型的研究,对水资源评价、盐碱地治理、水利建设和指导农业生产等都具有十分重要的意义。     

贵州省喀斯特峡谷花椒林地土壤水分特征研究

以贵州省花江喀斯特峡谷花椒林地土壤水分全年的动态变化特征为研究对象，分析了土壤含水量与土壤结构、植被间的关系以及不同土壤层次水分动态变化规律，划分出了土壤水分垂直变动带。研究结果表明，表土层土壤蓄水能力大于底土层，土壤实际含水量表现为林地高于休闲地，土壤深层高于表层。表层水分变化最快，影响因素为大气降水与棵间蒸发。中间层次之，主要受蒸腾作用及水分垂直运动特征影响，底层最慢，其持水量受土壤结构的影响。土壤水分垂直变动带划分结果为：0-20cm为强烈变动带，20-50cm为过渡带，50cm以下为稳定带。