不同覆盖措施对减少枣林休眠期土壤水分损失的影响

针对黄土丘陵半干旱区林地土壤干化缺水严重的现象,利用2012-2015年3种覆盖措施下土壤水分定位实测数据,探讨和分析全年覆盖措施对枣林休眠期土壤水分损失的影响。结果表明:休眠期是枣林地土壤水分损失的重要时期,无覆盖枣林地土壤水分损失85.64~92.34 mm,是同期降雨量的2.12倍。当地枣林地土壤水分损失的土层深度基本在0~200 cm范围。在0~200 cm范围土壤垂直剖面上,休眠期3种覆盖措施下土壤水分损失均呈现随深度增加而均匀减少的规律。休眠期0~200 cm土层秸秆覆盖、地膜覆盖和石子覆盖土壤水分总损失量分别较裸地减少38.32、50.56、40.48 mm。覆盖措施可以促进休眠期土壤水分向深层运移。     

黄土丘陵区枣林地土壤水分时空变化研究

为探索枣树种植对黄土丘陵沟壑区土壤水分的影响,在陕西省米脂县,以5 a和15 a枣林地及14 a更新枣林地(与15 a枣林同年栽植,14 a时截枝截干更新)为研究对象,对枣林地土壤水分进行长期定位观测,分别研究了不同树龄枣林地的土壤水分差异、土壤水分与土壤质地关系、枣树耗水深度以及土壤干燥化问题。结果表明:1)不同树龄枣林地土壤水分存在显著差异,随树龄增加,枣树年耗水量增大,枣树耗水深度增加。2)枣林地枣树根系吸水影响范围内的土壤水分与粉粒含量呈显著正相关关系。3)不同树龄枣林地的耗水深度分别为5 a枣林地440 cm、14 a更新枣林地800 cm、15 a枣林地840 cm。4)5 a枣林地在根系吸水影响范围内出现了100 cm深的重度干燥化土层(土层深度为400~500 cm),14 a更新枣林地在根系吸水影响范围内出现了300 cm深的重度干燥化土层(土层深度为300~600 cm),15 a枣林地在根系吸水影响范围内分别出现了100 cm深的重度干燥化土层(土层深度为200~300 cm)和300 cm深的极度干燥化土层(土层深度为300~600 cm)。枣林地土壤水分状况与树龄、土壤质地相关,截干更新具有减少耗水的作用。研究结果可为今后半干旱山地枣林可持续经营及防治林地土壤干层研究提供一定理论依据。     

半干旱黄土丘陵区植物休眠期覆盖对土壤水热变化的影响

通过对半干旱黄土丘陵区植物休眠期内不同地膜覆盖下土壤水分与温度的野外试验观测,研究覆膜下土壤水分运移规律与温度变化差异。于2014年10月—2015年4月在西北农林科技大学米脂试验站远志山同一水平阶地上,观测裸地(CK)与透明薄膜覆盖(TF)2种处理下0—400cm深度内土壤水分与裸地(CK)与透明薄膜覆盖(TF)、黑色薄膜覆盖(BF)3种处理下0—50cm(15,30,50cm)深度内土壤温度。结果表明:在植物休眠期,0—400cm土壤储水量TF较CK高51.9%,差异显著(p0.05);0—20cm土壤储水量变幅最大,20—60cm的土壤储水量由上层54.9%降至26.3%;在典型晴天,非冻结阶段CK、TF与BF处理最值温差区间为2.25~2.7℃,3.45~3.5℃,1.5~1.8℃,而在冻结阶段为1.65,2.1,1.2℃,土壤冻结时覆膜保温效应不显著;覆膜保温深度可达15cm,BF处理保温效果优于TF处理。总体来看,在植物休眠期覆膜可以提高0—20cm深度范围的土壤含水量和土壤温度,减少土壤水分损失并促进水分向深层入渗,BF处理较TF处理更加有利于增温与稳定温度变化。     

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。     

黄丘区典型灌木和荒草地土壤含水量变化对降雨的响应

为了研究不同土地利用方式下土壤水分的变化特征及其对降雨的响应,以黄丘区辛店沟流域坡面径流小区灌木和荒草地为研究对象,利用多探头土壤水分监测仪对研究对象0—50 cm土层土壤水分进行了连续定位观测,对不同下垫面下土壤水分的变化特征进行了系统的分析和研究。结果表明:(1)不同土地利用方式土壤水分表现出明显的季节变化特征,观测期内荒草地的平均土壤含水量为0.099,大于灌木地0.091,荒草地的土壤含水量总体要高于灌木地。(2)不同土地利用方式土壤含水量垂直变化趋势相似,总体上随着土层深度的增加而减少,具有明显的垂直变异性,灌木地对深层土壤含水量的消耗比荒草地多。(3)土壤含水量在垂直方向上对降雨的响应程度随着土层深度的增加而减小,灌木地和荒草地垂直方向上0—30 cm土层与30—50 cm土层对降雨响应表现为相反的规律。研究认为相比荒草地,灌木地土壤水分消耗更严重,且深层土壤水分受降雨补给有限,易引发土壤干层。     

季节性干旱区紫色土坡耕地土壤水分对降雨的响应

以金沙江下游季节性干旱区紫色土坡耕地为研究对象,使用PR2/6土壤剖面水分测定仪和翻斗式雨量计对雨季0—100 cm土层的土壤含水量和降雨量进行连续观测,分析雨季紫色土土壤水分对降雨的响应。结果表明：每月平均土壤含水量之间存在显著差异,0—20 cm土壤含水率表现为9月 > 8月≈7月 > 6月,在整个雨季呈累加上升趋势。降雨量大小是影响土壤水分补给深度的决定因素。小雨（6.4 mm）只对10 cm土层土壤水分产生影响,平均提高12.35%;中雨（23 mm）对30 cm以上土层土壤水分产生影响,10,20,30 cm分别提高21.16%,17.77%,8.22%;大雨（49 mm）和暴雨（112 mm）均可影响60 cm以上土层土壤水分,49 mm提高7.18%~31.12%,112 mm提高34.12%~49.18%。0—40 cm土壤含水量增加量与降雨量和降雨历时在0.01水平上显著相关;0—20 cm土层土壤含水量增加量与前期干旱天数在0.05水平上显著负相关;30—40 cm土层土壤含水量增加量与3天前期累积降雨量呈显著相关。紫色土超过70%的土壤水分存储在60,100 cm土层中,分别占土壤总储水量的15.82%和58.39%。不同土层土壤储水量对降雨的响应规律不同,雨季初期6月0—30 cm表层土壤储水量变化最大,此时60—100 cm深层土壤储水量较为稳定,而7—9月深层土壤储水量变化幅度大于表层土壤。     

滴灌密植枣林细根及土壤水分分布特征

为明确黄土丘陵区滴灌密植枣林（Ziziphus jujube Mill.)细根（直径＜2 mm）及土壤水分的空间分布特征,以无滴灌稀植枣林为对照,利用根钻法（洛阳铲）分别获得12 a生密植枣林地0～5.4 m和12 a生稀植枣林地0～10.4 m土层的细根干重密度,及0～10.4 m的土壤水分。结果表明：枣林细根干重密度随土层深度的增加而减少,50%以上的细根集中分布在0～0.8 m的土层中,该土层为根系密集层。密植枣林的细根干重密度较稀植枣林高,而细根最大分布深度却相反,密植枣林细根最大分布深度为5 m,稀植枣林为10 m。密植枣林土壤水分低值区的土层达3.0 m,稀植枣林延伸到4.6 m。该研究表明滴灌密植对枣林根系分布及土壤水分有显著影响,滴灌可减短枣林细根最大分布深度,滴灌条件下密植枣林整体根系较浅,有利于减轻深层土壤水分消耗。     

灌溉方式对土壤水分运动参数的影响

通过实测和拟合的方法研究了不同灌溉方式对土壤饱和导水率及非饱和土壤水分运动参数的影响。结果表明:膜下滴灌明显改善了土壤导水性能,0-10 cm各土层土壤饱和导水率明显高于地面漫灌,并且两种灌溉方式下土壤饱和导水率都高于裸盐地;不同灌溉方式下,相同含水率所对应的非饱和导水率及非饱和扩散率均不同,0-100 cm各土层都表现为膜下滴灌>地面漫灌>裸盐地。膜下滴灌对土壤水分运动参数的影响,并不是由土壤质地、容重、温度、盐分等因素作用而引起,可能是由于膜下滴灌改变了土壤的团粒结构或土壤中盐分的离子组成而造成的。     

晋西黄土丘陵沟壑区人工林下草本植物生物多样性研究

以长武王东沟小流域径流小区为试验点,研究了于黄土高原高塬沟壑区坡面表层土壤水分特征,分析了降雨量、植被覆盖度对地表土壤水分的影响,旨在为该区植被恢复和水土流失治理提供科学的理论依据。研究结果表明,0—30cm土层土壤含水量呈现中等变异。15°阳坡土壤含水量小于35°半阳坡土壤含水量。土壤水分的变化趋势与降雨量的变化趋势基本一致,0—10cm土层土壤含水量与降雨量具有良好的同步性,而10—20cm土层和20—30cm土层土壤含水量的同步性较差。植被覆盖度越高,其土壤平均含水量就越高,植被覆盖度达到40%时,中坡和下坡的剖面各层土壤含水量随深度增加而减少的趋势更加明显。土壤平均含水量从坡顶到坡底逐渐增加。0—30cm土层土壤含水量随深度增加而减少。     

左云县店湾镇春季不同植被条件下土壤含水量研究

为了研究左云县店湾镇春季不同植被条件下0—600 cm深度范围内土壤垂直剖面水分变化特征,分别对该区乔木（白榆和小叶杨）林地、灌木（柠条和沙棘）林地和草地5种不同植被条件下土壤水分进行了研究。结果表明:研究区不同植被条件下土壤剖面含水量变化规律不同。左云县矿区春季各土层平均含水量草地最高,柠条林地次之,白榆林地最少。其中草地各土层平均含水量比柠条林地高0.3%,比白榆林地高3.8%。该区各植被条件下土壤水分主要呈难效水状态。且各植被条件下土壤在200—400 cm深度范围内都存在干层,有轻度干层、中度干层和重度干层发育。该区水循环主要是地表水循环,地下水循环基本不存在,形成了土壤—植物—大气的水分循环模式,属于异常水分循环类型。     

六盘山华北落叶松人工林地土壤水分动态研究

利用平衡式张力计和时域反射仪(TDR)定位监测方法,研究了六盘山山地华北落叶松人工林地土壤水分动态规律.结果表明:研究时段内,华北落叶松林内土壤水分时间动态变化可划分为土壤水分的相对湿润期、持续消耗期和快速恢复期;依据水分利用特征可将垂直土层划分为土壤水分的微弱利用层(0-20 cm)、利用层(20-60cm)和水分调节层(60 cm以下).华北落叶松林内0-60 cm各土层土壤蓄水量与太阳辐射、大气温度、VPD和液流通量均呈极显著相关(P<0.01),对各因子进行多元逐步回归分析,得到0-60 cm各土层土壤蓄水量与气象因子间的多元线性回归方程.     

陕西省延川县孙家塬经济林土壤水分和水分平衡

对陕西省延川县孙家塬枣树林和苹果林4m深度土层水分的变化进行了研究,并对土壤水分有效性、土壤干层及其水循环等方面进行了分析。结果表明,枣树林地含水量平均为10.6%,还有4.5%的土壤水资源可以利用。苹果林地4m深度范围内平均含水量为7.4%,2.0—4.0m深度范围内土壤水资源基本耗尽。苹果林地土壤含水量自上向下呈现高—低—高分层变化特点,枣树林地土壤水分剖面垂向分层不明显。枣树林地和苹果林地土壤水分基本都呈难效水状态,但枣树林土壤水分接近中效水,土壤水分对苹果林生长具有严重的抑制作用,对枣树林的生长基本没有抑制作用。枣树林地2.0—4.0m深度范围仅有轻度干层发育,苹果林地土层2.0—4.0m深度范围有轻度干层、中度干层和重度干层发育。苹果林地和枣树林地土壤干层切断了深层水分与上层的联系。水循环主要表现为地表水循环,基本不存在地下水循环,形成了土壤—植物—大气的水分循环模式,属于异常水分循环类型。干层长期发展会导致该区地下水位的持续下降和地下水资源减少。该区土壤水分条件更适于发展枣树经济林。     

南疆沙区成龄红枣水肥一体化滴灌的水肥适宜用量

为了研究南疆沙区漫灌改滴灌水肥管理对红枣产量及品质的影响,该文运用二元回归分析及归一化方法,以当地9 a成龄枣树为对象,寻求同时满足高效高产的水肥灌溉制度。以常规漫灌(CK:1 100 mm、900 kg/hm~2)为对照,设灌水和施肥(N∶P_2O_5∶K_2O=2∶1∶1.5)双因素进行小区试验,3个滴灌灌水量(W1:45%CK,W2:65%CK,W3:85%CK,100%)和3个施肥水平(F1:45%CK,F2:65%CK,F3:85%CK)。结果表明:灌水对红枣花期、膨大期土壤养分(全N、速效P、速效K)和灌溉水利用效率(iWUE)达到显著性水平(P0.05),施肥对红枣花期、膨大期土壤养分、肥料偏生产力(PFP)达到显著性水平(P0.05),水肥耦合效应对全生育期土壤养分、产量及品质指标均达到显著水平(P0.05);滴灌条件下W2F3处理产量最高,与CK无显著性差异(P0.05),iWUE、PFP分别在W1F3、W3F1处理最高,总糖、维生素C、总酸分别在W3F1、W3F3、W3F1处理最高,与W2F3无显著性差异(P0.05),对于净收益而言,W3F2与CK具有显著性差异(P0.05),相比于CK提高1.95%。通过对建立的滴灌水肥投入与红枣产量和品质关系模型分析,认为研究区滴灌红枣适宜的水肥投入范围分别为651～806 mm和708～810 kg/hm~2,其中N(311～345 kg/hm~2),P_2O_5(156～178 kg/hm~2),K_2O(233～267 kg/hm~2),研究结果可做为当地红枣滴灌节水、节肥的最佳水肥供应模式。     

基于HYDRUS-1D模型的河套灌区典型夹砂层耕地水分利用分析

为研究夹砂层耕地水分利用规律,以河套灌区典型夹砂层土壤耕地为研究对象,利用在春玉米生育期田间监测数据,应用土壤水分运动数值模型,探究对夹砂层土壤田间蒸散发、作物耗水及深层土壤水分的补给与深层渗漏规律。选择2种土壤的夹砂层埋深梯度S1（40～95 cm）、S2（60～110 cm）,设置了3个灌水水平W1（252.5 mm）、W2（315.85 mm）、W3（378.75 mm）开展田间试验,同不含夹砂层处理B作对照,并应用HYDRUS-1D模型模拟春玉米生育期田间蒸散发,土壤水分深层渗漏及地下水补给耕层水量与根系吸水量,与不含夹砂层处理对比分析夹砂层对田间水分利用影响。结果表明：随着砂层埋深增加,棵间蒸发损失减小,叶面蒸腾水量增加;不含夹砂层处理玉米田间毛管向上补给水量较浅埋砂层与深埋砂层处理分别大57.01%、118.53%,灌水量为315.85 mm时含夹砂层处理的土壤水分深层渗漏最小;玉米生育期内根系吸水量随砂层埋深的增加而减少,不含夹砂层处理根系吸水量最大。浅埋砂层与深埋砂层处理分别为蒸散量的55.51%、61.31%,不含夹砂层处理为66.69%;暂时性亏缺水量从大到小依次为：S2、S1、B,水分从大到小依次为：B、S2、S1。综合考虑夹砂层土壤水分迁移、作物水分利用规律,建议在夹砂层耕地春玉米灌溉根据砂层分布因地制宜定灌溉制度,当夹砂层埋深在40～110 cm范围时,推荐春玉米在生育期灌溉定额为315.85 mm。该研究结果可为河套灌区含有夹砂层农田灌溉制度的制定提供理论指导。     

基于van Genuchten模型的渭北苹果园土壤水分能量特征分析

针对渭北地区干旱缺水,果树生长发育受限的客观实际,开展了苹果树生育期0～150 cm土壤水吸力动态变化规律研究。依据渭北果园土壤剖面构型,将离心机法与水汽平衡法相结合,按照发生学土层,逐层测定了供试土壤水分特征曲线,并用van Genuchten模型拟合。基于该模型,将在幼龄果园、老龄果园以及农田定期逐层监测的土壤水分含量转化为土壤水吸力,以农田为对照,评价植果条件下土壤水分的胁迫状况。结果表明,van Genuchten模型能很好地拟合渭北果园耕层、农田耕层、黑垆土层及黄土母质层的水分特征曲线,拟合精度均达0.96以上。渭北地区农田受干旱胁迫较严重,3月中旬－7月初,0～100 cm土层均处于水吸力高于3.98的重度胁迫状态;受植被冠层覆盖及果树生育期的影响,干旱对果树的胁迫程度较农田小,对老龄果园胁迫程度比对幼龄果园的大,幼龄果园在3月中旬－5月初、5月底－7月初仅0～20 cm土层为高水吸力区,直至6月中旬－7月中旬高水吸力区才延伸到40～70 cm土层;老龄果园在3月中旬－4月底的0～40 cm土层、5月底－7月中旬的30～100 cm土层和7月中旬－8月底的0～20 cm土层为高水吸力区。可得出,渭北不同园龄苹果园在不同生育期的不同深度土层会间歇性地出现高水吸力的土壤水分胁迫区,但相对于农田而言,果园受到的干旱胁迫相对较轻,渭北地区植果有助于缓解干旱胁迫。     

黄土丘陵区深层干化土壤中节水型修剪枣树生长及耗水

黄土丘陵区人工林地深层土壤干层是否影响后续植物的生长是众多学者关心的热点。该文在砍伐23 a生旱作山地苹果园地后休闲4 a又栽植枣树,连续3 a观测干化土壤中枣树的生长及土壤水分变化,研究采用节水型修剪的再植枣林的生长及耗水情况。结果表明,前期23 a生苹果园地已使0~1 000 cm深土壤干化,休闲4 a后0~300 cm土层水分得到恢复,300~500 cm范围为中度偏重亏缺,500~700 cm为中度亏缺,700~1 000 cm为轻度亏缺;3龄枣树时开始采取节水型修剪,0~300 cm土层有效水分被消耗34.97%,至4龄时0~300 cm范围内前期恢复的土壤水分已消耗殆尽;在此情况下采取节水型修剪的枣树仍可保持良好生长,产量及其水分利用效率均高于相同水分条件下的常规修剪枣树,产量可达正常水分条件下枣树的1.39倍以上,产量水分利用效率可达1.52倍以上。研究结果证明节水型修剪是半干旱区深层干化土壤中枣树克服雨量不足和土壤水分亏缺的一条有效途径。     

黄淮海北片麦田微喷灌水量对土壤贮水耗水及水分利用效率的影响

为有效应对灌溉水资源短缺,明确麦田微喷灌水量的土壤贮水耗水特征,在山西临汾盆地采用大区对比方法,开展了微喷灌水量对土壤贮水耗水及水分利用效率影响的研究。结果表明:返青期、拔节期、灌浆期及成熟期0—100,0—200,100—200cm土层土壤贮水量基本呈现随微喷灌水量的增加而提高,微喷灌水量150mm与75mm、150mm与0mm、75mm与0mm处理间返青期至成熟期0—200cm土层贮水量均存在显著性差异;播前至成熟期阶段0—100,0—200,100—200cm土层的土壤耗水量呈现随灌水量的增加而减小,其中浅层(0—100cm)耗水量所占0—200cm耗水量比例各处理均大于深层(100—200cm)耗水量所占0—200cm耗水量比例,随灌水量的增加浅层(0—100cm)耗水所占比例提高,而深层(100—200cm)耗水所占比例则降低,不同微喷灌水量0—100,100—200cm土层在不同生育阶段的耗水量与该阶段的初始贮水量均分别呈正相关和负相关;在微喷灌水量0～150mm范围内,水分利用效率和产量均随微喷灌水量的增加而提高,当灌水量达525mm时,产量虽有增加但水分利用效率下降,而灌溉水利用效率则表现为随灌水量的上升而下降。研究结果可为水资源短缺对小麦生产系统的影响提供理论依据和技术支撑。     

农田-防护林-荒漠复合系统土壤水盐运移规律及耦合模型建立

为探讨节水灌溉条件下干旱内陆区不同景观单元土壤水盐动态规律及水盐通量变化特征,以新疆三工河流域绿洲-荒漠过渡带典型景观格局农田-防护林-荒漠为研究对象,利用2018年4月—9月连续定位观测数据资料,分析各景观单元作物生育期(4月1日—6月28日)和非生育期(6月29日—9月15日)土壤水盐动态规律及其变异性、土壤水盐通量变化特征及影响因素,构建农田-防护林-荒漠复合系统BP神经网络土壤水盐耦合模型,并对所建模型参数敏感性及应用可行性进行探讨。结果表明,各景观单元作物生育期和非生育期土壤含水率、电导率均具有较明显的垂直分层、水平递变和季节波动特征;按变异性可划分为3个典型土层:活跃层(0～40 cm)、次活跃层(40～140 cm)和相对稳定层(140cm);距防护林越近,农田土壤含水率和电导率分别呈降低和升高趋势,荒漠均呈升高趋势;单次降水和灌溉事件后各景观单元各典型土层土壤含水率和电导率随时间分别均呈负指数函数和三次函数变化趋势。土壤控制体(单位面积深140 cm土柱)内,生育期农田和防护林均为向下水分通量,非生育期均为向上水分通量,荒漠两时期均为向下水分通量;农田和防护林土壤贮水量与土壤积盐量随地下水位下降、蒸散发量增大均呈递减趋势;荒漠土壤水盐通量对各因素及其交互效应响应较微弱;生育期最后1次充分灌溉的淋洗作用可使该系统土壤积盐量趋于平衡状态。拓扑结构为32-36-6的BP神经网络土壤水盐耦合模型具有较高的模拟精度;灌溉和地下水位是影响该系统土壤水盐动态的关键因素。研究结果可为节水灌溉条件下绿洲-荒漠共生系统寻求生产和生态之间的平衡机制提供理论依据。     

脱硫石膏施用下宁夏龟裂碱土水盐运移特征

通过室内土柱淋洗试验,开展了脱硫石膏施用下不同淋洗水量对宁夏龟裂碱土水盐运移影响的研究,结果表明：脱硫石膏施用下龟裂碱土随着入渗时间的增加,湿润锋深度和累积入渗水量呈先急剧增加再缓慢增加的趋势;0~20 cm土层土壤pH值、碱化度和全盐量均有较大幅度的降低;连续淋洗条件下,最大脱盐深度位于40~60 cm土层;0~40 cm土层,随入渗水量的增加土壤脱盐率缓慢增加,其中0~20 cm土层处理1到处理4土壤脱盐率分别为79.72％、89.88％、91.93％和92.22％;随淋洗水量的增加,0~20 cm土层主要盐分离子易于溶脱的顺序为Mg2＋>Cl－>SO2－4>Na＋> HCO3－, Mg2＋溶脱率最大,可达到100％,20~40 cm土层主要盐分离子易于溶脱的顺序为Na＋>Cl－>Mg2＋, Na＋溶脱率最大,可达到91.42％, HCO3－和SO2－4含量则先增加后降低,0~40 cm土层Na＋、 Cl－、 Mg2＋随淋洗水量的增加淋洗效果更为明显。