科尔沁地区不同类型沙地土壤饱和导水率特征分析

土壤饱和导水率反映了土壤的入渗性质,是研究水分在土壤中运动规律的重要水力参数。利用Guelph入渗仪测量了科尔沁地区樟子松林、灌木林和草地0-20cm、20-40cm和40-60cm三个不同土层深度的土壤饱和导水率,分析了这三种类型沙地土壤饱和导水率的差异及其随土层深度的变化特征。结果表明:1)平均土壤饱和导水率樟子松林较大,草地次之,而灌木林较小,它们的平均取值在0.63～12.50mm/min范围内;随土层深度增加,樟子松林土壤饱和导水率逐渐增大,而草地的逐渐减少,灌木林的随土层深度变化不大;2)樟子松林和灌木林土壤饱和导水率与容重显著负相关;灌木林和草地土壤饱和导水率与细沙百分含量显著负相关,而与中沙百分含量显著正相关;樟子松林和草地土壤饱和导水率与粗沙百分含量显著正相关。     

保护性耕作对黄土高原旱地表土容重和水分入渗的影响

通过在陇中黄土高原半干旱区进行保护性耕作的定位研究,探讨了保护性耕作对土壤容重以及渗透性能的影响。结果表明:与传统耕作(T)、免耕无覆盖(NT)、传统耕作结合秸秆还田(TS)相比,试验的前2～3a免耕覆盖(NTS)使得土壤容重增大,而后保持稳定状态不再持续增加。通过对渗吸率、宏观毛管长度、有效孔径以及饱和导水率等指标的比较发现,免耕覆盖(NTS)对土壤的渗透性能有显著的改善作用。     

关中农田土壤剖面的主要物理性状研究

为了探明现代长期集约化生产和耕作管理模式下土壤物理状态的变化特征,对关中地区农田0～60 cm剖面范围内的土壤物理特性进行了研究。结果显示：(1) 土壤剖面容重呈现先增大后减小的变化趋势,表层0～10 cm土壤容重最小,为1.34 g·cm^-3,20～40 cm土层容重高达1.67 g·cm^-3,达到了制约根系延伸的极限容重;(2) 土壤紧实度随着剖面深度增加逐渐增大,0～15 cm、15～25 cm、25～45 cm土层范围内的平均值分别为482 kPa、1 647 kPa、2 268 kPa;(3) 土壤饱和导水率随着土层深度增加而逐渐减小,其中0～10 cm土层的饱和导水率最高,平均为0.968 mm·min^-1,且各土层之间的差异达到显著水平。研究表明只有0～10 cm土层土壤结构性较好,而10 cm以下土壤的物理状态具有明显的退化趋势,制约着作物根系的延伸、气体交换和水分的入渗,应予以足够的重视。     

保护性耕作对黄土高原旱地地表土壤理化性状的影响

在5种保护性耕作法与传统耕作法连续4a的田间对比试验研究的基础上,对比分析了不同耕作措施对黄土高原旱地表层土壤理化性状的影响,结果表明：免耕秸秆覆盖与其它处理相比,具有降低表层土壤容重、增加土壤总孔隙度、提高土壤饱和导水率、提高土壤有机质的作用,可作为保水保肥、改良土壤的耕作措施,在黄土旱地大力推广。     

不同土地利用方式下盘式吸渗仪测定土壤导水率方法比较

为了对比分析土地利用方式计算导水率方法适用性,利用盘式吸渗仪在林地、农地、苜蓿地进行了不同盘径和负压下土壤吸渗试验,并利用不同公式计算了土壤导水率。结果表明,有机质含量和容重较大的林地以及人为因素影响较大的农地,采用稳态流方法计算导水率比较合适,而对于土质较为均一的苜蓿地来说,采用瞬态流计算会省时省力,并得到较好的结果。因此,不同的土地利用方式应该采用不同的计算方法。     

压砂地土壤导水特性空间格局及影响因子

采用10 m×10 m网格布点的方式对宁夏压砂田0~10 cm和10~20 cm深度下土壤饱和导水率(Ks)及其相关因素的空间变异规律进行研究。经典统计结果表明:2个采样深度下土壤容重、总孔隙度和毛管孔隙度表现为弱变异,饱和含水量和土壤有机质含量表现为中等变异;0~10 cm深度下K_s表现为中等变异,10~20 cm深度下K_s表现为强变异;10~20 cm深度下土壤各种性质的平均值均大于0~10 cm深度。Pearson相关性分析可知,影响K_s的主要因素是毛管孔隙度,其次为容重、总孔隙度、饱和含水量和有机质含量。地统计结果表明,0~10 cm深度下K_s表现为纯块金效应,主要受随机性因素的影响,10~20 cm深度下K_s主要受结构性因素的影响;在2个采样深度下容重主要受随机因素的影响。从空间分布图可以看出,2个采样深度下K_s和容重存在高度的负相关关系,与饱和含水量、总孔隙度和毛管孔隙度存在高度的正相关关系。     

玉米和小麦幼苗根系导水率的测定与分析

采用压力室法测定了玉米和小麦苗期的根系导水率,并对升压法和降压法进行了比较。玉米苗期根系导水率测定结果表明,根系水流速率(Jv)随压力增加而增加,当静水压力△P<0.8 MPa时,降压法测得的水流速率显著大于升压法,△P为0.8~1.2 MPa时两者的测定结果基本相同,表明降压法测得的Jv与升压法的Jv之间的数值变化随△P压力改变有一个临界点。先升压再降压或降压后再升压过程比较发现,后一过程的Jv总是大于前一过程,说明压力诱导可能改变水分传导的方式。在0~2.0 MPa压力范围中,对玉米水培和小麦土培试验的降压法测定中,Jv都会出现一个平台,表明其导水过程存在着特定的传导机制。     

黄土高原藓结皮覆盖土壤导水性能和水流特征

生物结皮具有特殊的水文物理性质,为探究其对土壤水分渗透性和水流特征的影响,以黄土高原风沙土和黄绵土上3种典型地表覆盖类型(裸地、藓结皮、藓结皮-草本植物混合)为对象,采用环刀法和染色示踪法对其导水性质与水流特征进行探究。结果表明:藓结皮对2种土壤类型0~5 cm土层土壤理化性质影响较大,与裸地相比土壤容重降低了9.85%~10.00%,土壤黏粒含量增加了1.01~1.29倍,表层有机质含量提高了2.73~3.02倍;藓结皮使0~5 cm土层土壤饱和导水率降低了61.32%~88.89%,而在5~10 cm土层饱和导水率则有明显上升。另外,由于草本植物的影响,藓结皮-草本植物0~5 cm土层与藓结皮土壤相比土壤饱和导水率提高了1.32~6.43倍;黄绵土藓结皮与藓结皮-草本植物的染色面积比均高于裸地,且水分下渗深度增加了10 cm,而风沙土藓结皮与风沙土裸地的染色面积比差异不明显。综上所述,藓结皮和藓结皮-草本植物的存在改变了表层土壤水分渗透性以及水流运动特征和水分下渗深度,影响着黄土高原土壤水分保持和生态恢复。     

温度、土壤含水量和埋蛹深度对柑橘大实蝇羽化的影响

为揭示环境因子对柑橘大实蝇成虫羽化的影响,采用三元一次正交组合设计分析,分别建立了成虫羽化出土率、存活率、始见日以及羽化历期与温度、土壤含水量和埋蛹深度及其互作关系的回归方程。在4个方程中温度的偏回归系数最高,分别为19.37、22.14、15.88和9.63,且均为负相关;土壤含水量主要影响成虫的羽化出土率和存活率,其偏回归系数分别为6.92和12.02,呈负相关关系;埋蛹深度对成虫羽化出土率和存活率有一定影响,其偏回归系数分别为2.86和1.39,呈正相关关系;因子间互作主要影响成虫的存活率,其中温度×土壤含水量互作是其单因子作用的叠加,而温度×埋蛹深度以及土壤含水量×埋蛹深度的互作在一定程度上抵消了温度和土壤含水量对成虫存活率的影响。     

黄土高原地区玉米双垄全膜覆盖沟播栽培技术土壤水温条件及其产量效应

田间比较玉米双垄全膜覆盖沟播栽培技术新型覆膜方式(SL)与其他覆膜方式———条膜起垄覆盖(TL),条膜平铺覆盖(TP),全膜平铺覆盖(QP)以及不覆膜(CK)在土壤含水量,土壤温度及玉米产量三个方面差别。分析结果显示:新型覆膜方式SL在作物苗期和成株期的表层土壤含水量最高,地表蒸发量较小,集水效果最好;在苗期的表层地温高于其他处理,超出对照6.1℃。各处理玉米产量从高到低次序为SLQPTLTPCK。其中SL比QP增加21.9%,比TL增加64.8%,比TP增加32.1%,较CK提高了1045%。SL的经济收益是QP的1.2倍,TL的1.7倍,TP的1.3倍,CK的10.2倍。双垄全膜覆盖沟播栽培技术是黄土高原半干旱区一项有效的增产和提高农民经济收入的措施。     

保护性耕作对黄土高原春玉米田土壤理化特性的影响

为了探索黄土高原春玉米区保护性耕作农田土壤理化特性变化,测定分析了保护性耕作处理第二年春玉米生长不同时期农田土壤容重、水分和养分变化.结果表明,保护性耕作处理在玉米生长前期0～10 cm土壤容重呈下降趋势且小于传统耕作,但后期增加幅度较大;与传统耕作相比保护性耕作能显著增加玉米生长前期表层0～60 cm和后期100～200 cm土壤含水量 ,有较好保水、蓄水作用;保护性耕作下表层0～20 cm土壤养分指标除全磷外,均表现为稳定升高趋势,且能有效提高土壤全钾和速效钾含量;土壤有机质、全氮、速效氮、速效磷含量低于传统耕作,但变异系数较小.     

Solute transport characteristics of a deep soil profile in the Loess Plateau,China

Understanding solute transport behaviors of deep soil profile in the Loess Plateau is helpful for ecological construction and agricultural production improvement. In this study, solute transport processes of a deep soil profile were measured by a conservative tracer experiment using 25 undisturbed soil cores(20 cm long and 7 cm diameter for each) continuously sampled from the surface downward to the depth of 500 cm in the Loess Plateau of China. The solute transport breakthrough curves(BTCs) were analyzed in terms of the convection-dispersion equation(CDE) and the mobile-immobile model(MIM). Average pore-water velocity and dispersion coefficient(or effective dispersion coefficient) were calculated using the CDE and MIM. Basic soil properties and water infiltration parameters were also determined to explore their influence on the solute transport parameters. Both pore-water velocity and dispersion coefficient(or effective dispersion coefficient) generally decreased with increasing depth, and the dispersivity fluctuated along the soil profile. There was a good linear correlation between log-transformed pore-water velocity and dispersion coefficient, with a slope of about 1.0 and an average dispersivity of 0.25 for the entire soil profile. Generally speaking, the soil was more homogeneous along the soil profile. Our results also show that hydrodynamic dispersion is the dominant mechanism of solute transport of loess soils in the study area.     

黄土高原土壤水分环境评价初步研究

结合植被调查,建立土壤水分研究移动实验室,分析了黄土高原土壤水分环境研究中一些指标的通用性不足问题,以最大吸湿量作为土壤有效水下限,创造性地提出"土壤有效湿度"概念并进行了模型检验,依据该指标建立土壤水分环境评价分级标准并对榆林附近土壤水分环境进行了评价。结果表明:榆林附近土壤水分环境存在类似于延安附近的空间突变现象。实际应用表明,土壤有效湿度指标及其分级标准可以作为黄土高原土壤水分环境评价的初步方案并有望在其它地区推广;结论认为,黄土高原土壤水分环境的空间突变现象具有重要自然地理意义,有深入研究必要。     

晋西黄土区主要造林树种耗水量测算与分析

依据水量平衡原理,采用盆栽试验分别测算了晋西黄土区主要造林树种侧柏、刺槐、杏树和梨树在其生长季(4～10月)成熟单株树木的耗水量,并根据林地土壤水分动态及土壤水分特征曲线标定的各树种无效水界值,分析了各树种土壤水分供耗特点及其有效性.结果表明:①2002贫水年生长季降水量430.7 mm,试验树种同期耗水量约为430～470 mm,树木供耗失衡;2003丰水年降水量870.2 mm,耗水量约为450～510 mm,但降雨分配不均,5月和10月树木供耗也略有失衡.②不同树种年内土壤含水量变化趋势相近,而同月耗水量差异较大,同一树种不同月耗水量差异也较大,丰水年各试验地土壤水分状况要好于贫水年.③侧柏、刺槐、杏树和梨树无效水界值为8.0%,8.4%,9.4%和10.9%,侧柏较其它树种利用水分能力最强.贫水年林外单株树木土壤含水量在一段时间内低于对应树种的无效水界值,影响树木正常生长.单株树木依靠冬季和次年春季降水补充,生长季初期都能恢复到速效水水平.     

荒漠结皮对土壤水分状况的影响

本研究针对鄂尔多斯沙地生物结皮进行调查 ,利用人工喷水模拟降雨分析结皮对土壤入渗性能的影响。研究表明 :生物结皮能显著地降低土壤水分的入渗速率。在去掉结皮时 ,表层下 5 cm处的土壤含水量在 1 0分钟时即开始显著增加 ,而有结皮时 ,此处的含水量则在 1 5分钟时才开始显著增加。利用圆盘入渗仪测定有结皮和无结皮条件下的土壤饱和导水率表明 :固定沙丘间地有生物结皮的土壤饱和导水率范围是 :2 9.1 0 - 82 .2 1 mm/ h;半固定沙丘有微弱结皮时饱和导水率为 1 43.5 4 - 2 30 .2 5 ;去掉结皮后土壤的饱和导水率可显著上升数倍 ,无结皮的流沙的饱和导水率最高。     

Spatial distribution of water-active soil layer along the south-north transect in the Loess Plateau of China

Soil water is an important compositionof water recyclein the soil-plant-atmosphere continuum. However, intense water exchange between soil-plant and soil-atmosphereinterfacesonly occurs in a certain layer of the soil profile. For deep insight into wateractive layer (WAL, defined as the soil layer with a coefficient of variation in soil water content>10% in a given time domain)inthe Loess Plateau of China,we measuredsoil water content (SWC)in the 0.0-5.0 m soil profile from 86 sampling sites along an approximately 860-kmlong south-north transect during the period 2013-2016. Moreover, a datasetcontainedfourclimatic factors (mean annual precipitation, mean annual evaporation, annual mean temperature and mean annual dryness index) andfivelocalfactors (altitude, slope gradient, land use, clay content and soil organic carbon)ofeachsampling sitewasobtained.Inthisstudy, three WAL indices (WAL-T (the thickness of WAL), WAL-CV (the mean coefficient of variation in SWC within WAL) and WAL-SWC (themean SWC within WAL)) were used to evaluate the characteristics of WAL. The results showed that with increasing latitude, WAL-T and WAL-CV increased firstly and then decreased. WAL-SWC showed an oppositedistribution pattern along the south-north transect compared with WAL-T and WAL-CV. Average WAL-T of the transect was 2.0 m, suggesting intense soil water exchange in the0.0-2.0 m soil layer in the study area. Soil water exchange was deeper and more intense in the middle region than in the southern and northern regions, with the values of WAL-CV and WAL-Tbeing27.3% and 4.3 m in the middle region, respectively. Both climatic (10.1%) and local (4.9%) factors influenced the indices of WAL, with climatic factors having a more dominant effect.Compared with multiple linear regressions, pedotransfer functions (PTFs) from artificial neural network can better estimate theWAL indices. PTFs developed byartificial neural network respectivelyexplained 86%, 81% and 64% of the total variations in WAL-T, WAL-SWC andWAL-CV. Knowledge of WAL iscrucial for understanding the regional water budgetandevaluatingthe stable soil water reserve, regional water characteristics and eco-hydrological processes in the Loess Plateau of China.     

黄土高原土壤水分与植被生产力的关系

土壤水分生态条件的恶化愈来愈成为黄土高原植被建设和生态环境建设的限制因素，我们在对黄土高原土壤水分生态因素分析的基础上，探讨了黄土高原土壤水分的季节性变化、土壤剖面水分变化、区域水分变异规律，分析了土壤水分与植被生产力间的相互关系，并提出了改善黄土高原土壤水分生态环境、提高植被生产力的调控技术。