延安丘陵沟壑区坡面果园土壤水库特征

测定了坡面果园土壤水库特征曲线;借助黄土高原丘陵沟壑区坡面果园土壤水分长期定位观测,分析了坡面果园土壤水库的调节深度受坡向影响,其中阴坡调节深度大于阳坡;土壤水库来水受土壤入渗的影响,耗水受蒸发的影响,表现出一定的季节性。     

陕北黄土区陡坡坡面因子对土壤水分的影响

为加快黄土高原植被恢复和植被构建速度,在研究陕北黄土区吴起县坡度、坡向分布特征的前提下,分别选取阴坡、半阴坡、半阳坡、阳坡的陡坡,每个坡向选取4个坡度级(35°,45°,55°,65°),分别分析其0~100 cm土层深度的土壤水分并进行聚类分析.结果显示:研究区内坡度在35°以上陡坡占当地总面积的39.00%左右;且阴向坡面积52.65%多于阳向坡47.35%;研究区内0~100 cm土层深度的土壤含水量随着土层深度的增加呈现增加趋势,且趋势越来越平缓;坡度越大,土壤含水量的垂直变化越强烈,阴坡坡度与陡坡土壤含水量的相关性最为显著;坡向因子主要影响坡面整体水分状况,而对陡坡土壤水分垂直空间分布规律影响较小;坡度、坡向和成坡时间因子对坡面土壤含水量的影响主要集中在0~40 cm土层深度内,对较深层土壤含水量影响作用较小;系统聚类分析结果同样显示,土壤含水量较为活跃的层次主要集中在0~40 cm土层深度内,阳坡35°坡面活跃层可达90 cm左右.     

黄土高原坡面刺槐林土壤水分有效性分析

通过定位观测并引入土壤水分有效性标准,对黄土高原刺槐林不同地理位置、不同坡向和不同时期土壤储水量进行了分析,结果表明,由南向北,土壤储水量有效性递减,刺槐林0~600 cm土壤水分的有效性淳化和延安表现为中效,延安为轻度亏缺;米脂表现为难效,为中度亏缺。在不同坡向间阴坡土壤水分的有效性最高,阳坡最低,半阴坡和半阳坡介于二者之间;在1~8月份土壤水分的有效性逐渐降低,9~12月土壤水分得到恢复,有效性提高。     

沙漠水渠两侧不同坡向人工固沙区土壤水分空间变异特征

在古尔班通古特沙漠中部引水渠两侧人工固沙区的阳坡和阴坡各选择一个样地(30 m×30 m),均匀划分为36个5 m×5 m的小样方,测定了各小样方中心10、30和50 cm层的土壤体积含水量,采用半方差分析和克里格插值法对比研究了土壤含水量的空间变异特征。结果表明,2样地6层土壤含水量均呈正态或近似正态分布,均属中等变异(0.157～0.335)。无论阳坡或阴坡,下层土壤含水量均显著高于上层。除表层外,同一层次下阴坡的土壤含水量显著高于阳坡。半方差分析表明,6层土壤含水量空间变异最优模型均为指数模型;阳坡10 cm层、阴坡10和30 cm层的土壤含水量具有强烈的空间相关性,但变程较小(2.34～5.77 m);余下3个变量具有中等空间相关性,变程较大(21.90～53.02 m)。空间差值分析表明,阳坡3个土层的含水量均呈坡下低、坡上高的格局,阴坡50 cm层也具有同样趋势;而阴坡10 cm和30 cm层含水量无明显规律,呈斑块状分布。阴坡较高的土壤含水量孕育了较丰富的草本植物,但草本植物的异质性分布可能也影响了阴坡浅层(10～30 cm)土壤含水量的空间分布格局。     

花岗片麻岩山区土壤水分特征研究

以河北平山县岗南镇低山丘陵区为研究对象,分析不同土层、坡位及坡向的土壤水分特征。结果表明:土壤水分渗透速率随着时间的延长逐渐降低,最后达到稳渗。土壤质地大部分为多砾质,土壤总孔隙度在37.53%~48.12%之间,阳坡绝大部分是毛管孔隙。不同坡位>0.25 mm土壤团聚体含量,坡下明显高于坡上,不同坡向>0.25 mm的团聚体呈现:半阴坡>阴坡>阳坡,且随土层加深含量增加。土壤容重,阴坡>阳坡>半阴坡。土壤蓄水能力,阴坡优于阳坡;20~40 cm的中层土壤蓄水能力优于其它土层。     

华北土石山区土壤水分动态研究

通过对华北土石山区阴坡油松林、阴坡裸地和阳坡侧柏栎类混交林土壤水分研究可知,阴坡光照时间和强度较阳坡小,相应的林地蒸发散减少,有利于林地的蓄水,增加土壤的含水量。不同月份含水量的变化规律是一致的,阴坡油松林地>阴坡裸地>阳坡侧柏栎类混交林地;试验地的土壤含水量在生长季内总的变化趋势和降雨的趋势一致,都是先上升后下降,8月份达到最大;阳坡针阔混交林和油松林的土壤垂直变化规律基本一致,表层0~40 cm的土壤含水量差别不大,主要是7月份的土壤含水量变化比较大。从土壤含水量的最大值与最小值的差距可以看出,阳坡针阔混交林土壤含水量的差距最大为27.75%,变化最剧烈,阴坡油松林林地土壤含水量的差距最小,为13.07%,含水量变化不明显。年内与平均值的差距是裸地最大,阳坡针阔混交林林地最小。     

基于CoupModel的黄土丘陵沟壑区荒草地水分平衡模拟

应用土壤-植被-大气系统水热传输模型CoupModel,在野外定位观测试验的基础上对陕北黄土丘陵沟壑区阴、阳坡荒草地SVAT系统水分传输进行了模拟.结果表明,土壤含水率和土壤温度模拟值与实测值有较高的一致性;阳坡荒草地的土壤蒸发量较阴坡高,阳坡荒草地植被蒸腾量低于阴坡荒草地,说明阴、阳坡荒草地在大气-土壤界面和植被-土壤界面水分交换差异明显;干旱年大气降水主要消耗于土壤蒸发和植被蒸腾,蒸散量超过了同期降水量,输入草地系统的降水满足不了水分的支出,土壤水库处于负补偿状态.丰水年,试验地约有20％降水储存于土壤中,系统的水分收入大于支出.黄土丘陵沟壑区阳坡和阴坡是水热条件不同的立地类型,阳坡用于土壤蒸发的水分较多,土壤储水量低,因此阳坡植被配置应当考虑盖度较高、可以降低土壤蒸发的植被类型.     

果园节水抗旱小技巧

1.覆盖保墒 用草对果园地面覆盖,可防止水分大量蒸发,提高土壤含水量40%以上。稻草、麦草、杂草、绿肥等皆可作覆盖物,厚度以7～10厘米为宜,幼龄果园适当厚些,成龄封行园酌情薄些;阳坡园厚覆,阴坡园薄覆;覆盖最佳时间在伏旱到来之前,抢在雨前将果园土壤全     

压砂地土壤盐分、土壤水分及坡向对西瓜产量的影响

通过田间调查及取样的方法,研究了宁夏环香山地区土壤盐分本底值、土壤水分及坡地坡向对压砂地西瓜产量的影响,并采用独立样本T-检验的统计方法对数据进行了分析,以期为不同压砂地西瓜生产力评价提供参考依据。研究结果表明:在种植管理相同前提下,土壤盐分含量高压砂地西瓜产量比盐分含量低的增加了50.4%;土壤水分含量高压砂地的西瓜产量比土壤水分含量低增加了12.6%;旱地阴坡土壤含水率显著大于阳坡(P0.05),但阴坡的西瓜产量在数值上高于阳坡,差异不显著。压砂措施具有良好的压盐作用,表现为压砂地0~80cm土壤盐分含量随深度增加而逐渐增大。     

黄土高原丘陵沟壑区小流域坡面土壤水分分布特征

为探明黄土高原丘陵沟壑区小流域坡面土壤水分分布状况,选取延安市一典型小流域黄土坡面设置定位观测试验,采用Trime-PICO TDR进行土壤水分观测,并分析坡面土壤水分的时空变化特征。结果表明:坡面土壤水分含量随着坡位的下降,呈逐渐增大趋势,且在湿润期增加明显,下坡位土壤水分含量比上坡位大5.33%;在季节上的差异表现为在干旱期土壤表层水分差异较大,湿润期整个土壤剖面上土壤水分含量差异均较大;在植物主要生长期(5-10月),坡面土壤水分含量呈现出增加-减少-增加-减少的循环波动趋势,且其波动程度随着坡位的下降而增大;随着土壤深度的增加,土壤水分含量的变异性减小,其中0~20 cm土层含水量的变异性最大,可达到38.1%,140~160 cm土层含水量的变异性最小,为2.9%。     

覆膜和降雨强度对玉米耗水过程及土壤水分入渗的影响

【目的】研究农田作物生长过程中,覆膜和降雨特征等因素对玉米耗水过程和土壤入渗产生影响。【方法】根据北京地区典型年降雨量设计和模拟春玉米生育期降雨过程,利用群集式测坑和挡雨棚及附设人工降雨装置,开展了不同地表覆盖条件下降雨强度对玉米耗水及水分利用效率的影响研究。降雨强度包括小雨强0.5 mm/min和大雨强1.5 mm/min,覆盖和种植条件包括膜下滴灌(MDI)、地面滴灌(SDI)和对照无作物种植(NP)。【结果】①MDI处理水分利用效率较SDI处理高13.5%。与SDI处理相比,MDI处理作物耗水量减小了40.6 mm,覆膜主要提高20～60 cm土层储水量。②大雨强条件下土壤深层渗漏量增多了3.4%～15.6%;降雨和灌溉对土壤水分影响深度主要为0～150 cm土层,相对于SDI处理,MDI和NP处理土壤储水量大大增加。③小雨强时表层0～20cm土壤入渗NP处理最快,大雨强时MDI处理入渗最快。作物根区40 cm深度处,小雨强时MDI处理的土壤水分最快达到峰值,而大雨强时NP处理最快达到峰值。60 cm深度处不同覆盖条件下在2种雨强时土壤水分变化速率一致,达到峰值速率表现为NP处理>MDI处理>SDI处理。【结论】覆膜具有较好的节水增产效应;降雨强度越大,土壤水分下渗越快;相同降雨量时小雨强降雨更有利于土壤水存储。不同的降雨强度对土壤水分入渗和再分布影响不同。研究结果可为雨水资源的合理利用从而提高农田水分利用效率提供理论依据。     

喀斯特地区黄壤土壤水库蓄存能力及分形估算

以重庆市黔江区喀斯特地区3种典型黄壤为研究对象,分析了其土壤水库蓄存能力,通过构建2种土壤粒径分形模型对3种土壤的土壤水库蓄存能力做了推导预测。结果表明,喀斯特地区黄壤土壤水库蓄存能力受到土壤密度、有机质、土壤颗粒和土层厚度的共同作用;以土粒粒径与颗粒数量关系求得的土壤分形维数(D1),以及以土粒粒径与颗粒质量关系求得的土壤分形维数(D2),可以用来推求喀斯特地区黄壤的田间持水率和萎蔫系数;利用土壤粒径分布进行的土壤水库蓄存能力预测,萎蔫系数的预测情况较田间持水率较差,这也造成了无效水库容与有效水库容预测精度比贮水库容和通透库容的预测低。     

黄土区人工林地土壤水分对气候特征的响应

选取南小河沟流域油松、刺槐、侧柏人工林地覆盖为研究对象,对2003—2012年作物生长季土壤含水率进行连续观测,利用Duncan法对比分析土壤含水率在不同年份、月份、深度的差异性,同时研究不同人工林地土壤含水率与标准化降水蒸散指数（SPEI）、温度、降水量之间的响应特征.结果表明：土壤水分随着土层深度的增加而逐渐降低,并长期维持在较为稳定的范围内,3种树种在不同深度差异性上体现出不同,油松林地体现在20,60 cm,呈现3个等级变化趋势,〖JP2〗刺槐林地的差异性表现为0~20 cm与40~100 cm,侧柏林地的不同土层含水率在40 cm深度时出现了差异;土壤含水率与气温、降水量、SPEI的相关性随土壤深度的增加而变弱,其中与气温呈负相关,与降水量、SPEI为正相关,并且温度、降水量和SPEI对刺槐林地土壤含水率影响最大.     

东北平原棕壤土区合理耕层耕作模式与配套机具研究

目前,土地沙漠化面积增大,传统耕作机械田间作业频繁,增加了土壤坚实度,使土壤容重增加,造成了土壤的板结,犁底层加厚上移,影响作物产量、制约了农业生产的可持续发展。针对东北平原棕壤土区辽宁省铁岭县的实际情况,结合联合整地、深松、深松联合整地及免耕播种4种耕作模式,与当地农作物种植合作社合作,对4种模式的土壤理化性质进行测试。在距地表5、10、15cm土壤深度时,深松模式土壤温度高于联合耕整地模式1.6、1.5、1.1℃;免耕播种比联合耕整地模式的土壤温度分别高了2.8、2.2、1.9℃。土壤含水率方面,免耕播种含水率最高,在垄台、向阳面、向阴面分别比联合耕整地模式高6.9%、12.2%、15.2%;在土壤容重与土壤紧实度方面,深松模式在深度10~30cm范围内土壤容重低于未深松模式0.3g/cm3。根据土壤理化特性,运用线性规划方法对现有配套机具进行优化配备,并对配备后进行效益分析,得出深松覆盖模式的收益最高,达到1.29万元/hm~2;其次是免耕播种模式,达到1.25万元/hm~2;深松联合整地模式与联合整地模式分别为0.90万元/hm~2和0.74万元/hm~2。同时,提出了一种适合当地土壤性质的耕作模式与合理配套机具。     

Micro-catchment water harvesting potential of an arid environment

Micro-catchment water harvesting (MCWH) requires development of small structures across mild land slopes, which capture overland flow and store it in soil profile for subsequent plant uses. Water availability to plants depends on the micro-catchment runoff yield and water storage capacity of both the plant basin and the soil profile in the plant root zone. This study assessed the MCWH potential of a Mediterranean arid environment by using runoff micro-catchment and soil water balance approaches. Average annual rainfall and evapotranspiration of the studied environment were estimated as 111 and 1671 mm, respectively. This environment hardly supports vegetation without supplementary water. During the study period, the annual rain was 158 mm in year 2004/2005, 45 mm in year 2005/2006 and 127 mm in year 2006/2007. About 5000 MCWH basins were developed for shrub raising on a land slope between 2 and 5% by using three different techniques. Runoff at the outlets of 26 micro-catchments with catchment areas between 13 and 50 m² was measured. Also the runoff was indirectly assessed for another 40 micro-catchments by using soil water balance in the micro-catchments and the plant basins. Results show that runoff yield varied between 5 and 187 m³ ha⁻¹ for various rainfall events. It was between 5 and 85% of the incidental rainfall with an average value of 30%. The rainfall threshold for runoff generation was estimated about 4 mm. Overall; the soil water balance approach predicted 38-57% less water than micro-catchment runoff approach. This difference was due to the reason that the micro-catchment runoff approach accounted for entire event runoff in the tanks; thus showed a maximum water harvesting potential of the micro-catchments. Soil water balance approach estimated water storage in soil profile and did not incorporate water losses through spillage from plant basins and deep percolation. Therefore, this method depicted water storage capacity of the plant basins and the root zone soil profile. The different between maximum water harvesting potential and soil-water storage capacity is surplus runoff that can be better utilized through appropriate MCWH planning.     

黄土高原丘陵沟壑区果园土壤水分动态

通过对飞马河流域坡面果园土壤水分连续4年的监测,采用时间序列小趋势分析法,分析了坡面果园土壤水分动态.结果表明:坡面果园0～200 cm土壤水分储量为314.71 mm,低于坡面土壤水分储量28.8 %;果园土壤水分储量年变化表现为1～5月耗水,9～12月土壤水储量得到恢复;各层土壤水分储量变化幅度表现为表层大于下层,下层土壤水分的消耗具有明显滞后性,同时下层土壤水分的补充与消耗受上层土壤水分储量影响.     

Soil water recharge in a semi-arid temperate climate of the Central U.S. Great Plains

The amount of soil water at the beginning of the growing season has a large impact on crop yields in rainfed agriculture, especially in semi-arid regions and in years with below-average rainfall in more humid climates. Robust algorithms are needed to estimate soil water storage before planting to aid crop management decisions. The main objectives of this paper are to investigate soil water recharge during the non-growing season (October 20 to May 1) in a semi-arid, temperate ecosystem in south-central Nebraska (USA) and to evaluate empirical models to estimate soil water content at the beginning of the summer-crop growing season. A database of soil water content measurements collected over 5 years at nine locations in south-central Nebraska was used to estimate available water-holding limits in the soil profile and to determine the change in available soil water during the non-growing season. Regression analysis was performed to analyze the relationship among soil water recharge, residual soil water (i.e., soil water content at the end of the previous growing season), total precipitation, and available water-holding capacity (AWHC) in the root zone to 1.5 m. Precipitation storage efficiency (PSE) was calculated as the quotient of soil water recharge and total non-growing season precipitation. Predictive models to estimate soil water content at the beginning of summer-crop growing season were derived from these analyses. A large portion of the variation in soil water recharge was explained by residual soil water and precipitation. PSE averaged 28% across site-years; low PSE values were associated with high residual soil water and/or low AWHC. Two predictive models (linear and linear-plateau) that used residual soil water, total precipitation, and AWHC as independent variables explained 75-80% of the variation in the measured soil water content at the beginning of the summer-crop growing season. These empirical models represent a new tool to estimate soil water content by planting date of summer crops. Site-management conditions such as residue amount and its architecture, tillage system, soil texture, and terrain slope are not currently accounted for in these models and would likely improve predictive capacity.     

不同栽植方式下杂交中稻分蘖期田间适宜蓄水深度研究

【目的】湖北平原湖区6—7月降雨较多,因此,需合理利用降雨资源,确定雨后田间适宜蓄水深度。【方法】结合湖北平原湖区生产实际,针对中稻机插秧和直播2种播种方式,在中稻分蘖期进行了不同蓄水深度(4、8、12和16cm)测坑试验。【结果】当模拟机插稻蓄水深度4 cm、直播稻蓄水深度8 cm时,水稻叶片的光合速率最高,10～20 cm土层的根系干质量最大,产量最高;对模拟机插稻,蓄水深度8、12、16 cm的处理,产量较4 cm处理分别降低3.75%、9.49%和11.97%;对直播稻,蓄水深度4、12、16 cm的处理,其产量较8 cm处理分别降低5.03%、12.87%和16.45%。【结论】在本试验所研究的蓄水深度下,模拟机插稻与直播稻在分蘖期适宜的蓄水深度分别为4 cm和8 cm。当遭遇大暴雨导致农田排水不畅时,在允许水稻减产12%左右的情况下,分蘖期机插稻蓄水上限为16 cm,直播稻蓄水上限为12 cm。