洛川塬土壤水分特征及其对土地利用变化的响应

[目的]揭示洛川塬土壤水分特征及其对土地利用变化的响应,为优化黄土高原土地利用结构和土壤水分管理提供科学依据。[方法]测定农地、荒草地以及8,13,15,24,28和30a果龄的苹果园0—10m剖面的土壤水分,对比分析各样地的土壤含水率、土壤储水量及土壤干燥化特征。[结果](1)0—10m平均土壤水分含量:荒草地农地≈8a果园13a果园≈15a果园24a果园≈30a果园28a果园;≥24a果园土壤水分随深度增加逐渐减小,而其他样地的土壤水分随深度增加逐渐接近田间持水量。(2)以农地为参照,不同果园4—10m土壤水分减少量明显高于0—4m减少量,与农地的差异性随果龄增大而越发显著。(3)农地和荒草地转化为不同年限果园后出现水分亏缺现象,亏缺量占田间持水量的12%~46%。(4)24,28和30a果园分别出现轻度、中度和轻度干燥化现象。[结论]农地和荒草地转变成不同年限果园后,出现不同程度水分亏缺,并导致一定厚度的干层存在。     

黄土区长武塬土地利用变化对土壤水平衡的影响

[目的]揭示土地利用变化对土壤水平衡中各水文变量的影响,明确黄土区水循环演变机制,进而为相似研究提供技术支撑。[方法]以黄土区长武塬为研究区,采集农地、18 a和26 a苹果园下20 m土样,测定了土壤水及其稳定性和放射性同位素含量,分解量化了土壤水平衡中各分量,评估了其对土地利用变化的响应。[结果]以农地为基准,18 a和26 a苹果园土壤水储量减少7.3%～14.3%,深层渗漏量减少41.2%～80.0%,蒸散发量增加5.0%～9.6%。蒸散发中,蒸发量减小8.6%～17.2%,而蒸腾量增加了12.9%～25.4%。[结论]3种土地利用方式下土壤水含量存在显著差异,土壤水氧同位素剖面总体呈现先减小后稳定的变化趋势,农地条件下土壤水受到的蒸发最强。深根植物苹果树主要通过增加蒸腾耗水而减少其他水文变量的通量,显著影响水文过程。     

黄土高原塬区麦田土壤水分变化特征及其对降水的响应

利用对黄土高原塬区具有较好代表性的西峰站近18 a(1989~2006年)降水和土壤水分资料,研究麦田土壤水分的变化特征及其与不同尺度的标准化降水指数SPI的关系。结果表明:(1)4~6月份,是麦田深层土壤水分的失墒期,6月前后土壤干旱最严重;(2)7~10月是麦田深层土壤的增墒期,土壤水分与降水的显著相关深度逐渐向深层推移,10月底墒得到有效补充;(3)失墒期深层土壤水分对表层水分的滞后时间小于增墒期的,分别为1个月左右和2个月左右;(4)一个月尺度的降水对耕作层的影响是最大的,2~6个月尺度降水的影响深度主要在30~150 cm,大于6个月尺度的SPI影响深度在主要70~200 cm;(5)除了作物蒸腾影响,降水尺度越大,土壤水分受影响的深度越大。     

陇东黄土高原塬区冬小麦越冬期土壤水分损耗规律浅析

通过分析陇东塬区冬小麦越冬期土壤水分损耗,以及决定越冬土壤水分损耗的关键气象要素,指出在秋季降水充沛、土壤收墒充足、冬季气温偏高、降水明显偏少的年型,越冬期土壤水分损耗是不可忽视的,其中有一半年份,越冬期土壤水分损耗占冬小麦生长季节自然降水的10%～22%。尤其是入冬前土壤含水量充沛,而返青以后生长期降水相对较少的年份,越冬期麦田土壤水分损耗相当于返青到成熟期降水量的44%。     

宁夏南部半干旱黄土区3种土地利用类型的土壤水分时空变化特征

选择宁南黄土区贾新庄组的3种土地利用类型(川地农田、阴坡梯田、阳坡人工林),在2021年生长季使用土钻监测土壤含水量(SMC),同时利用自动气象站监测气象数据,分析土地利用、坡位、作物种类影响下的土壤水分时空变化特征。结果表明:3种土地利用类型的SMC大小为川地农田(16.32%)＞阴坡梯田(12.66%)＞阳坡人工林(10.82%);随着研究时段推进,SMC呈先降后升的变化,SMC与降水量存在较好的时间协同性,气温、太阳辐射、饱和水汽压差与阳坡人工林SMC显著相关;随土层深度增加,川地农田、阴坡梯田、阳坡人工林的SMC分别呈升高、降低、先降后升的变化,0—100 cm土层的土壤水分变异系数大于100—200 cm土层。SMC季节变化分为相对稳定期(4—5月)、消退期(6—8月)和恢复期(9—10月);SMC土层变化分为活跃层(0—40 cm)、相对活跃层(40—140 cm)、相对稳定层(140—200 cm)。土壤水分的补给时间滞后于降水,下层土壤水分补给滞后于上层土壤。阴坡梯田和阳坡人工林SMC随坡位降低均先降后升,最小值分别在坡上和中下坡位。土地利用、坡位差异、作物种类、气象因子均是影响SMC的因素;从SMC的变异程度看,各因子对SMC的作用大小依次为气象＞土地利用＞坡位＞作物种类。研究结果有利于指导半干旱黄土区的植被重建与生态产业发展,确定不同立地环境下的合理植被配置。     

黄土丘陵区不同土地利用类型下的深层土壤水分变化特征

人工林草地土壤干化问题正在日益严重的威胁着黄土高原人工植被建设成效。利用2013年5月—2014年11月的定位监测0—900cm深层土壤水分资料分析得出:(1)研究区四种不同土地利用类型剖面土壤水分均表现出上层波动剧烈,下层变化较小的特征。上层土壤含水量具有与明显的季节性波动变化特征,代表当年降水的入渗深度,枣林、苜蓿草地、杏林和农地降水入渗深度范围分别为0—240,0—180,0—200和0—120cm。(2)深层土壤含水量年内变化较小,枣林、苜蓿草地和杏林土壤水分在根系吸水作用下有微弱减少,农地作物对深层土壤水分利用有限,得到降水补给土壤水分有所增加。土地利用方式对深层土壤水环境的影响大小依次为苜蓿草地杏林枣林农地。(3)枣林、苜蓿草地和杏林深层土壤水分均存在一定的亏缺,苜蓿草地亏缺最为严重,平均亏缺度为67.7%,杏林和枣林平均亏缺度为55.4%和48.7%。深层土壤水分的变化规律能够反映长时段不同土地利用类型对土壤水分生态环境的深刻影响,对黄土高原植被的恢复、建设及评价具有重要意义。     

荒漠草原不同土地利用类型土壤水分对降水的响应

降水是荒漠草原生态系统重要的水分来源,也是不同时空尺度上各种生物过程的重要驱动因子。为了解荒漠草原土壤水分对降水的响应,以3种典型土地利用方式(天然草地、灌木地和沙地)为研究对象,研究荒漠草原降水事件对不同土地利用类型土壤水分的影响。结果表明：研究期内降水量以<5 mm的小降水事件为主,发生次数占总事件的72%;从降水强度来看,<10 mm/h的降水事件居多,达到86%。0～250 cm的平均土壤含水量以沙地最高,灌木林和天然草地的平均土壤含水量几乎相等,但天然草地平均土壤含水量的波动较大。3种土地利用类型下,表层(<10 cm)土壤含水量波动较大,深层(>80 cm)土壤含水量则相对稳定。与草地和灌木地相比,沙地湿润锋响应最快,入渗深度最大。在102.6 mm的降水量条件下,天然草地累计入渗量最大(7.36 mm),其次为沙地(3.47 mm),灌木林地入渗量最低(2.64 mm)。因此,从最大蓄存和有效利用降水资源的角度来看,荒漠草原生态恢复过程中构建草地是该区域可以选择的土地利用方式。     

黄土塬区土壤水分分布特征及其对不同土地利用方式的响应

该文就陕西省长武黄土塬区主要土地利用方式下0～20 m土壤剖面水分分布特征及其与土壤质地的关系进行了调查与分析,以期服务于土地利用方式的优化配置及区域水文水资源研究。结果表明,黄土剖面古土壤层物理黏粒含量较黄土层高约2%～6%,质地较重;0～20 m剖面田间持水率和萎蔫湿度分别为(21.39±0.13)%和(8.06±0.45)%。黄土深层土壤水分分布特征与黄土-古土壤序列有关,一般情况下,一层黄土和一层古土壤构成一次湿度高低起伏,并有随深度增加湿度变大的趋势。荒草地、18年苹果园地、8年生及23年生苜蓿草地0～20 m土层平均湿度分别为18.89%、15.45%、14.77%和10.59%,连作高产小麦地0～13 m土层平均湿度为18.74%。高产麦田和荒草地3 m以下土层没有发生干燥化现象;18年苹果园地在10 m以上土层发生了中度和轻度为主的土壤干燥化现象;8年苜蓿草地在10 m以上土层发生了重度、中度和轻度的土壤干燥化现象,其中重度干燥化现象出现在4 m以上土层;而23年苜蓿在整个20 m土层都发生了重度和中度的土壤干燥化现象,其中重度干燥化现象出现在17 m以上土层。可以看出,高耗水型人工林草因水分负平衡所导致土壤干燥化,随年限增加渐进地向深层土层发展,这在苜蓿草地上表现的更为突出。     

黄土丘陵缓坡风沙区不同土地利用类型土壤水分变化特征

为研究黄土丘陵缓坡风沙区不同土地利用类型下的土壤水分变化规律,采用时域反射仪TDR在山西省五寨县分别对玉米农地、柠条林地、苜蓿草地0-100 cm土层进行连续3年的土壤水分观测,掌握不同土地利用类型土壤含水量的季节变化规律和垂直分布特征。结果表明:(1)农林草地土壤水分随时间的变化曲线基本呈M形分布,三者季节变化规律相似,但土壤含水量差异达到极显著水平(P<0.01),表现为苜蓿草地>柠条林地>玉米农地;(2)玉米农地与柠条林地土壤含水量随土层深度的增加呈S形分布,苜蓿草地的变化趋势与两者完全相反,玉米农地仅土壤表层0-20 cm含水量与降水存在显著相关性,柠条林地和苜蓿草地0-60 cm土壤含水量均与降水显著相关;(3)土壤含水量具有明显的垂直分布特征,在0-100 cm土层层中,随着土层深度的增加,玉米农地CV先逐渐降低后保持稳定,柠条林地CV始终持续降低,苜蓿草地CV先呈现波动变化后明显降低,三者整体表现为表层土壤含水量变异系数大于深层;(4)0-100 cm范围内,玉米农地的土壤层自上而下依次可划分为速变层、活跃层2个层次,柠条林地和苜蓿草地的土壤层划分为速变层、活跃层和次活跃层3个层次。本研究结果表明林地和草地在涵养土壤水分方面优于农田,林地和草地为黄土丘陵缓坡风沙区适宜的土地利用方式,为该区域土壤水分管理及水土资源的合理开发利用提供理论依据。     

黄土高原藉河流域径流对气候和土地利用变化的响应

[目的]揭示黄土高原区中尺度流域径流对气候和土地利用变化的响应规律,为合理解决流域水资源利用和实现水资源的可持续管理提供理论支撑。[方法]以黄土高原藉河流域为研究对象,采用Mann-Kendall检验、距平累积曲线、双累积曲线以及分离评判法等方法进行研究。[结果](1)1962—2010年藉河流域年降雨呈下降趋势,但下降趋势不显著(p0.05);流域年径流深呈显著下降趋势(p0.001),且在1985年发生减少突变;(2)坡耕地面积减少,梯田面积增加是研究时段内流域土地利用变化的最明显特征。[结论]研究时段内土地利用变化是藉河流域径流量减少的主要驱动因素,影响贡献率为90.2%,而气候变化影响较小,贡献率仅为9.8%。     

黄土塬区农田土壤温度变化特征研究

根据长武农业生态试验站深剖面土壤水热观测场2011年的观测资料,分析了农田土壤温度日变化、季节变化特征及其与休闲地土壤温度的差异。结果表明:农田0—20 cm（冬季0—10 cm）土层土壤温度呈正弦曲线趋势变化;垂直剖面上,土层越深,土壤温度的日振幅越小;土壤日最高和最低温度出现的时间越晚。土壤温度的日振幅,春季最大,夏秋次之,冬季最小;土壤日最高和最低温度出现的时间春、夏季较早,秋季次之,冬季较晚。典型晴天的土壤温度的日变化曲线较典型阴天的平滑且土壤温度的日振幅较大。就季节变化而言,农田与休闲地土壤温度的季节变化趋势一致,但是农田0—70 cm土层的月平均最高温度出现的时间较休闲地有所滞后;农田0—110 cm间各土层的月平均最高温度低于休闲地0.6~1.5℃,月平均最低温度低于休闲地0.2~1.1℃。7—8月农田土壤日平均温度显著低于休闲地,而降雨会明显降低农田与休闲地的土壤温度差异。     

黄土高原地区水土流失对土地利用和降水变化的响应

[目的] 为阐明不同降雨类型下各土地利用类型产流产沙规律,评估不同降雨类型下各土地利用类型的减流减沙效益。[方法] 基于黄土高原地区自然降雨条件下31个径流场连续2年(2015—2016年)的径流量和土壤流失量监测数据,探讨不同土地利用类型(农地、撂荒地、人工草地、自然草地、灌丛地、人工林地)的产流产沙特征,明确不同降雨类型下各土地利用类型的减流减沙效率。[结果] 年降雨尺度下撂荒地径流量与土壤流失量最大(30 mm, 86 t/hm²),人工林地最小(8 mm, 24 t/hm²),其他土地利用类型无显著差异。次降雨尺度下,通过聚类分析根据降雨历时、30 min最大降雨强度和降雨强度将120场降雨分为3个降雨类型。降雨类型Ⅰ:降雨历时适中(749 min),降雨量适中(35.4 mm),降雨强度适中(16.9 mm/h);降雨类型Ⅱ:降雨历时短(222 min),降雨量适中(25.2 mm),降雨强度大(23.8 mm/h);降雨类型Ⅲ:降雨历时长(1 451 min),降雨量大(40.6 mm),降雨强度低(11.5 mm/h),发现径流系数在3种降雨类型下表现为Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ,土壤流失量表现为Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ。降雨类型Ⅰ灌丛地产生的径流系数显著高于其他土地利用类型,达到17.7%,是人工林地的2.36倍;降雨类型Ⅱ下各土地利用类型径流系数无显著差异,平均径流系数为19.9%;降雨类型Ⅲ撂荒地、人工草地、自然草地与农地的径流系数(平均14.3%)显著高于灌丛地与人工林地(平均9.0%);农地、人工草地、灌丛地和人工林地在降雨类型Ⅱ产生的土壤流失量(3.94,0.87,1.06,1.08 t/hm²)＞降雨类型Ⅰ(1.60,0.60,0.59,0.63 t/hm²)＞降雨类型Ⅲ(0.09,0.20,0.06,0.04 t/hm²)。[结论] 在黄土高原地区,中低雨强的中长历时降雨条件下人工林地是有效控制水土流失的首选,在短历时强降雨条件下灌丛地与草地水土保持效果较好。     

黄土丘陵区土壤水资源与土地利用的耦合研究

依据延安燕沟流域一条支沟的26个定位监测点4～10月的土壤水分连续监测资料,结合土地利用现状、土壤容重、坡度、坡位等因素对土壤水分的影响,给出了流域内的农坡地、梯田、坝地、乔木、灌木、草地、鱼鳞坑、水平阶等8类土地利用下0～4 m的逐月土壤水分、土壤储水量。在Arcview环境下统计了流域0～1 m,1～2 m,2～3m,3～4 m及0～4 m不同层次土壤水资源量的月动态变化。同时,通过对土地利用演变的情景模拟,探索了农林草地利用格局发生变化后土壤水资源量随之变化的响应程度,进而提出了该区合理利用土地与生态治理的对策。     

黄土塬区氮磷配施对冬小麦光合作用、产量形成及水分利用的影响

在黄土高塬沟壑区,研究了不同施肥条件对冬小麦各个生育期的叶面积指数、光合作用、干物质积累、产量形成以及水分利用的影响,结果表明:与对照相比,施肥后小麦叶面积指数和光合速率都显著提高,同化作用增强,平均产量提高了47.6%,水分利用效率提高了24.6%。不同的肥料配施对冬小麦的干物质积累、产量以及水分利用效率的影响顺序基本一致,即高氮高磷>高氮低磷>低氮低磷>低氮高磷,但方差分析表明,在这种氮磷配施方案中起作用的主要是氮肥,磷肥的贡献不大,且二者并没有产生明显的交互作用。     

黄土塬区氮磷配施对冬小麦光合作用、产量形成及水分利用的影响

在黄土高塬沟壑区,研究了不同施肥条件对冬小麦各个生育期的叶面积指数、光合作用、干物质积累、产量形成以及水分利用的影响,结果表明：与对照相比,施肥后小麦叶面积指数和光合速率都显著提高,同化作用增强,平均产量提高了47.6%,水分利用效率提高了24.6%。不同的肥料配施对冬小麦的干物质积累、产量以及水分利用效率的影响顺序基本一致,即高氮高磷〉高氮低磷〉低氮低磷〉低氮高磷,但方差分析表明,在这种氮磷配施方案中起作用的主要是氮肥,磷肥的贡献不大,且二者并没有产生明显的交互作用。     

土地利用格局对半干旱黄土区土壤水分的影响

半干旱黄土区不同土地利用的土壤水分效应是农业生产、植被恢复和土地合理利用的重要依据.通过对孙家岔流域不同土地利用格局实测土壤水分资料分析,结果表明,梯田区阴坡的土壤含水率高于阳坡;梁峁顶区封闭荒地不同累积深度的土壤含水率均高于农地;缓坡区(＜15°)农地土壤平均含水率高于荒地;灌木林地表层(0-80 cm)土壤含水率高于荒地,而较深层(80-180 cm)低于荒坡;松树林地平均土壤含水率高于杏树林地.说明在半干旱黄土区,梯田的保水效益最好;杏树林相对于松树林耗水量更大,不适宜在无灌溉条件的半干旱黄土区大面积种植;柠条灌木林改善地表土壤水分状况的效应明显,并且能充分利用较深层的土壤水分;缓坡区种植农作物比荒地更有助于土壤水分的改善.     

比利时中部黄土区Ganspoel流域土地利用变化研究

通过航空像片解译,在地理信息系统的支撑下,分析了比利时中部黄土区Ｇａｎｓｐｏｅｌ流域的土地利用变化,土地利用面积的变化和转移概率矩阵模型被用来研究土地利用的时空变化,土地利用变化图彼输出。研究结果显示,从４０年代到８０年代,研究区域草地增加,农田面积减少,森林面积从１９４７年到１９６９年增加,从１９６９年到１９８６年减少。从１９４７年到１９６９年,研究区域４９％的面积土地利用发生了变化;从１９６９年到１９８６年,３６％的面积发生了变化。在研究时段内,景观更趋破碎化,土地利用的变化已引起了侵蚀和生态过程的变化。     

黄土丘陵区不同土地利用方式对土壤水分及地上生物量的影响

[目的]研究不同土地利用方式下的土壤水分状况及其与植被群落特征的关系,为黄土丘陵区的植被恢复和重建提供理论依据。[方法]采用野外调查的方法和数理统计分析方法开展研究。[结果]纸坊沟流域主要植被类型的地上干生物量为310.0~10 036.2g/m2,平均地上干生物量由大到小依次为:林地灌木地农田人工草地天然草地。地上鲜生物量与株高存在极显著的正相关关系(R2=0.967 4,p0.01)。不同土地利用方式0—100cm土层土壤含水量较高,且土壤水分变异较大;100cm以下土壤含水量相对稳定,坝地玉米和梯田玉米的极易效水量分别为221.73和221.99mm;柠条和刺槐的土壤含水量最低,土壤水分类型为难效水,分别为311.44和333.09mm;其他6种土地利用方式的土壤水分为中效易效水。[结论]黄土丘陵区人工林灌植被的种植导致深层土壤水分的大量消耗,不利于该区植被恢复和建设的可持续发展。