膜下滴灌棉田冻融期土壤水分盐分变化特征

通过分析2014年11月—2015年3月北疆地区膜下滴灌棉田冻融期土壤盐分、水分与温度变化,探讨了不同土层水热盐在冻融期的变化和耦合关系。结果表明:冻融期土壤表层和深层含水量较高,中间层含水量较低;土壤剖面盐分在0~80 cm呈现层状分布,浅层土壤发生盐分明显累积,土壤盐分变异系数20 cm土层为0.525、40 cm土层为0.257、80 cm土层为1.041。在冻融期,土壤水分盐分沿剖面分布发生明显变化;土水势梯度、土壤温度梯度是冻融期土壤水分盐分迁移的主要因素,土壤水热盐之间变化具有高度的耦合性。     

冻融期膜下滴灌棉田土壤温度盐分迁移特征

采用大田试验与室内分析相结合的方式研究了冻融期气温、土壤温度及盐分间的相互作用关系。结果表明:外界气温对冻融期土壤温度的影响随深度的增加而减弱;土壤消融前,地温随深度呈现递增趋势,土壤消融后,地温呈现随深度增大而减小的趋势;冻融期相邻两土层间地温在0.01的置信水平下保持极显著相关性,其决定系数均在0.8以上,且随深度的增加,各土层地温的相关性减弱;试验区土壤冻融期长达120 d左右,最大冻土深度约为80 cm,至3月上旬土壤完全解冻;整个冻融期可分为冻结带发育阶段、稳定冻结阶段及消融三个阶段,且此三阶段地温与土层深度间关系均可用公式精确拟合;冻融期土壤剖面盐分呈现随深度增加先增大后减小的趋势;处于冻结带中的土壤盐分保持0.3%以内的较低水平,属于非盐化土;80~120 cm深度存在稳定积盐层,且其盐分值基本表现出中度及重度盐化土的特征。     

冻融期膜下滴灌棉田水盐时空动态特征研究

利用经典统计学方法,分析了冻融期北疆地区常年滴灌棉田土壤水分、盐分时空动态变化特征。结果表明:在整个冻融期,裸地处理的含水率随时间变异性较覆膜处理大;在最大冻土深度(90 cm土层)附近,土壤盐分随时间变异剧烈,属于强变异性,变异系数高达1.1左右;在深度方向上,土壤含水率呈中等变异性,而土壤含盐率则呈强变异性;在整个冻融过程中,冻结带中盐分随时间和深度的变化幅度较小;冻融期土壤存在稳定盐分累积层,该累积层的深度在120 cm土层,且不受地表覆盖的干扰。覆膜对120 cm土层以下土壤盐分运移影响较小。     

季节性冻融期覆砂对太谷农田土壤含水率时空变化的影响

研究了冻融期砂层覆盖对剖面土壤含水率的影响。野外试验于2016年11月—2017年3月在山西省太谷均衡实验站进行,主要监测3种地表处理剖面0~100 cm土壤含水率,各处理分别为无覆盖（LD）、0.5~1.5 mm粒径（XS）和1.5~2.0 mm粒径砂层覆盖（CS）。结果表明：冻融期砂层覆盖及土壤水分冻融使得XS和CS处理土壤剖面出现两个水分高值区,即近地表（15.40%~21.79%）和剖面20~40 cm间（15.99%~19.94%）;砂层覆盖对近地表有储水效果,储水效果随土壤深度增加而逐渐减小。覆砂处理对地表处储水效果最佳,平均土壤含水量较LD处理高8.45%~10.94%。覆砂对剖面0~40 cm有明显的储水效果,平均土壤含水率较LD处理高1.56%~1.62%。 40 cm以下3种处理土壤含水率相差较小,平均土壤含水率差值为0.09%~0.40%;砂层覆盖储水效果还与砂层粒径有关,XS处理0~5 cm储水效果优于CS处理,其土壤含水率高于CS处理0.57%~2.39%;地表砂层覆盖可以平抑地表土壤含水率变化,覆砂处理地表土壤含水率变幅较LD处理低约4.42%。     

黄河包头段冻融期水体中PAHs的生态风险评价

选取黄河包头干流段为研究区域,于2012—2014年流凌期、封河期及融冰期采集水体样品,检测该河段水体中美国环保局优先控制的16种多环芳烃的残留含量,并利用实际监测数据对黄河包头段水体冻融过程中可能产生的潜在生态风险进行初步评价。结果表明：水体中共检测出11种PAHs,Σ11PAHs的总量为6.58~222.37ng·L-1,平均含量为61.48 ng·L-1,且冰封期含量最高,开河期含量最低。部分断面苯并[a]芘含量超出我国《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中规定限值。不同时期均以四环为主,其中荧蒽为最主要的污染物。水体中危害相对较高的为蒽、荧蒽及苯并[a]芘,其中蒽暴露浓度超过影响5.00%的水生生物的概率为83.92%。水体中Σ6PAH联合毒性均高出生态风险最大的蒽单独作用的毒性,甚至大于单体ΣPAH重叠面积之和,表现出显著的联合毒性效应。     

秋灌对冻融期土壤水盐热时空变化规律影响及灌水效果评价

为探究河套灌区秋灌条件下冻融期土壤水盐热变化规律及其灌水效果,采用田间试验的方法,对秋灌前至土壤冻融结束期间温度变化下水盐运移规律及玉米播种前的土壤水盐热条件进行了研究分析。结果表明:冻融期各层土壤温度在各时段具有相同的变化趋势,土壤温度的变化直接影响到水盐的运移过程;冻结期在温度梯度作用下非冻结区水分向冻结区运移使得冻结区土壤含水率增加,平均增幅4.02%~18.18%;进入消融期后上层土壤出现返浆现象,0~10 cm土壤含水率平均较冻结期增加11.54%~111.15%;随着温度的升高,在水势梯度的作用下盐随水向表层运移出现春季返盐现象;秋灌后土壤盐分被淋洗到作物根系层以下,但还存在于田间,所以冻结期随着水分的上移,根系层以下盐分又被带到上层土壤中,各土层含盐量平均增幅11.19%~50.19%;消融结束后下层土壤由于消融水下渗,盐分随之向下运移,20~100 cm土层含盐量平均降幅15.71%~44.95%,呈现脱盐趋势。研究表明秋灌灌水定额为1 500 m3·hm-2播前土壤水、盐、热状况较适宜于灌区玉米覆膜沟灌种植模式。     

基于pF meter传感器的土体冻融过程中基质势与未冻水量关系研究

基质势是驱动冻土中水分发生迁移的关键驱动力之一,但由于以往的技术限制,负温下土体的基质势难以被直接测量,冻土基质势相关问题成为冻土水热过程研究中的难题。利用可用于极端负温条件下的pF meter基质势传感器,针对青藏红黏土、兰州粉土以及张掖细砂这三种不同粒径级配的土体,分别从粒径大小和初始含水量的角度,通过室内试验,研究了土体冻结与融化过程中基质势、未冻水量以及温度三者之间动态变化的关系。结果表明:冻土中的冰晶体对基质势和未冻水量的影响类似于融土中的气体,而冰晶体的含量又与土体温度相关;由粒径级配决定的比表面积对冻土基质势存在着决定性的影响;此外,初始含水量的多少对冻土基质势也存在与融土类似的影响。研究成果揭示了负温冻土中未冻水的数量与能量状态随冻结与融化过程的变化关系,为研究冻土中水分在基质势驱动下的迁移过程提供了理论基础和试验支撑。     

重构土体土壤呼吸及其水热影响因子日变化特征

选取荒石滩地4种重构土体作为研究对象,应用土壤碳通量测量系统(LI-8100),对重构土体土壤呼吸和水热影响因子进行原位监测,分析了重构土体土壤呼吸的日变化情况。结果表明,4种重构土体土壤呼吸在观测期间的日变化均呈现单峰曲线,最低值出现在6∶00或20∶00,最高值出现在10∶00、12∶00或14∶00。4种重构土体土壤呼吸值在8月份和12月份分别达到试验观测期间最大值和最小值,其中,添加蛭石、页岩、沙和砒砂岩重构土体的最大值分别为9.88、10.47、14.94μmol·m^-2·s^-1和12.19μmol·m^-2·s^-1,最小值分别为0.11、0.08、0.10μmol·m^-2·s^-1和0.00μmol·m^-2·s^-1,4种重构土体日变化幅度的排序为添加沙>页岩>砒砂岩>蛭石。4种重构土体土壤温度(指数模型)、土壤体积含水量(二次曲线模型)单因素以及土壤温度和含水量双因素(幂-指数模型)均能...     

冻融作用对黄河源区曲流河岸土体抗剪特性的影响

河岸带土体的抗剪性能直接影响河岸稳定性,冻融作用对高寒草甸土体的结构和抗剪力学特性的影响直接关系到黄河源区河岸的崩退频率和横向迁移。为探究冻融作用下,黄河源区曲流河岸带含根土体抗剪强度指标的变化规律及其产生机制,通过室内重塑土冻融直剪试验,开展不同含根量和冻融循环次数对土体抗剪强度指标的影响研究。结果表明：（1）植物根系能显著增强土体黏聚力,且随根系含量增加,黏聚力增幅可达2.7%～77.9%;内摩擦角随含根量变化不明显;（2）冻融循环具有削弱土体黏聚力的作用,尤其冻融循环初期。3次冻融循环条件下,黏聚力下降最大,下降幅度达19.0%;随着冻融循环次数增加,其变化基本趋于稳定,内摩擦角则随冻融循环次数增加呈现略微增大的趋势;冻融作用对含根土体抗剪强度指标的影响较素土小,在同等冻融次数条件下,含根试样黏聚力降低幅度较素土试样小。（3）草甸植物根系能够在一定程度阻隔土体温差变化,减缓土体黏聚力下降幅度,且随含根量增加而增强,含根量达到11%时,其对土体黏聚力的削弱作用较素土小4.2%～27.7%。因此,黄河源区河岸带应加强保护滨河草甸植被,最大限度发挥根系增强河岸稳定性作用,保护河流生态。     

黄河上游高寒区河流水温变化特征及影响因素研究

探讨河流天然水温时空变化特征及其影响因素,为未来水资源规划和河流生态系统健康提供科学依据。基于黄河上游鄂陵湖～循化水文站河段各水文站1958-2008年水温资料,采用线性趋势分析和标准化距平分析,研究了该河段河道天然水温的时空变化特征;选取与水温同步系列的4个气象站1959-1997年气象资料,采用非线性Mann-Kendall检验方法分析其变化趋势,并对气温、降雨等水温变化敏感因素进行线性相关分析。结果表明:1)研究河段年内水温分布发生明显变化主要集中于暖季的5-10月份,黄河沿下游三站河道水温年际间均呈现较为明显增温趋势,但唐乃亥站下游两站河道水温却呈现降温趋势,开发河段水温变化的人为扰动影响远大于自然环境;2)天然河流的热异质性受气象、河流条件以及所处地理环境等因素影响,其中以降水和气温影响较大。     

辽西地区春播期土壤湿度变化特征及气象影响因子分析

利用1981—2011年辽西地区土壤相对湿度、降水和气温资料,对该区土壤湿度和降水变化特征及二者关系进行分析。结果表明：土壤湿度具有明显干化趋势,同期降水不是唯一影响因子;春播期土壤湿度与前秋降水正相关,深层相关系数为0.69,与底墒显著正相关,相关系数最高可达0.84,如此显著的正相关是由于北方特有的封冻雨,秋季降水封冻在土壤里,到第二年春季,气温升高,解冻返浆,土壤变得湿润;5月土壤湿度与同期降水呈正相关,浅 层相关系数为0.67,与气温呈负相关,深层相关系数为-0.58。     

黄土高原苹果树生育期树干液流特征及其影响因子研究

为探究黄土高原半干旱区苹果树生育期液流特征及其与影响因子之间的关系,于2018年果树生育期利用热扩散式液流探针(TDP)对‘秦冠’苹果树(Malus pumila M. cv Qinguan)液流进行了连续观测,同步测定了果园土壤水分、苹果树叶面积指数、大气温度、大气湿度、太阳辐射和风速等指标,并计算空气水汽压差。结果表明：苹果树在萌芽开花期、幼果期、果实膨大期及果实成熟期的平均液流速率分别为0.85、1.34、1.53、0.82 mm·d^-1,果实膨大期液流速率较高。液流速率具有明显的昼夜波动性,不同生育时期夜间液流量约占总液流量的11.54%～19.22%。茎流计测定的苹果树生育期总液流量为264.14 mm,其中夜间累计液流量为35.60 mm。全生育期内苹果树的液流速率与太阳净辐射、大气温度、水汽压差和叶面积指数均呈极显著正相关关系,与风速和大气湿度呈负相关关系。萌芽开花期、幼果期及果实成熟期,水汽压差是影响果树液流速率的关键因子;而在果实膨大期,太阳净辐射是影响果树液流速率的关键因子。果树液流速率与0～20 cm土层土壤含水量相关性不显著,与20～160...     

晋西黄土区林地坡面土壤水分异质性研究

经过多年观测,研究了晋西黄土区林地坡面土壤水分异质性的变化规律,通过不同数学方法分析土壤水分与环境因子的关联,探讨坡面尺度上的土壤水分空间异质性的影响因子。结果表明,晋西黄土区林地坡面土壤含水量呈现出明显的剖面与时间变化规律;土壤平均含水量在100cm以内,从表层开始随着土层深度的增加而减少,变异系数也相应减小;土壤含水量与前期降雨呈现出显著的线性关系;变异系数在降雨后迅速减小,并随着干旱天数的增加而增加。通过灰色关联与多元回归分析得出在坡面尺度上土壤水分是地形因子、植被因子等多重因子共同作用的结果,对于不同土层土壤水分来说,影响因素所起的作用也不相同。在坡面尺度上气象因子对土壤水分的空间异质性影响不大。     

不同栽培模式对大麦生育期间土壤水分及产量的影响

通过大田试验分析了全膜覆土穴播、垄作沟灌及平作条播栽培模式对大麦的土壤水分时空动态、产量及其水分利用效率的影响。结果表明,全膜穴播处理极有利于大麦的早期出苗及营养生长。但垄作沟灌栽培处理有利于促进大麦生殖生长。全膜穴播处理产量较垄作沟灌和平作条播处理分别增产10.9%和15.31%,并且WUE分别高10.69%和11.09%,说明全膜穴播栽培处理增加了大麦土壤的可利用水分,提高了产量和WUE。     

甘肃省河东春小麦全生育期降水异常特征分析

利用甘肃省河东31个测站1958～2001年历年春小麦全生育期（3～7月）的总降水量资料，通过EOF、REOF及Mahat小波分析等方法，对甘肃河东主要雨养农业区春小麦全生育期降水异常的空间特征、时间变化进行了分析研究。结果表明，甘肃河东春小麦全生育期降水的主要空间异常型表现为一致的多雨或少雨型；降水异常区域大致可分为4个区，既甘肃中部区、陇东区、陇南区和甘肃南部区；降水主要表现为13～14年、3年左右和6～8年的周期振荡。     

香日德-柴达木河流域土壤湿度时空变化特征及其影响因素

土壤湿度作为生态环境的关键因子,是土壤监测和生态环境变化的重要指标.本研究基于MOD11A2 LST和MOD13A2 NDVI数据,通过温度干旱植被指数TVDI(Temperature Vegetation Dryness Index)、相关性分析和区域统计分析等数理统计分析方法对香日德-柴达木河流域植被生长季的土壤湿...     

黄河源区现代沙漠化过程影响因素定量分析

以青海玛多县为例,通过数学模型和因子分析法对黄河源区现代沙漠化过程的影响因素进行了定量分析.基于对该区的实际调查,认为年平均相对湿度、年均气温、年降水量、年均风速、总人口、牲畜数量和工业总产值可能是影响该区沙漠化的因素.1976-1994年期间,研究区沙漠化总面积呈迅速扩展趋势,沙漠化程度呈加重趋势.研究表明:研究区沙...