农牧交错带缓坡丘陵土壤水分空间分布特征--以内蒙古后山为例

通过对内蒙古农牧交错带缓坡丘陵区不同部位和深度处土壤水分的观测和分析 ,发现 :农牧交错带缓坡丘陵的土壤水分分布受坡度、坡向、坡位、植被类型等因素的影响 ,表现出一定的空间变异特性。在坡度为 3°～4°的缓坡丘陵上 ,土壤水分以阳坡 (南坡 )为最高 ,阴坡 (北坡 )次之 ,顶部最低。不同部位因贮水量不同造成植物生物量存在差异 ,顶部的生物量小于南北坡的生物量。同时发现 ,不同部位土壤中有干土层出现 ,不同季节干层深浅不同。     

基于熵权法的黄土丘陵区贺庄沟流域土壤水分分析

该研究首次将熵权法应用于分析坡度、坡向、坡位及土地利用类型对土壤水分权重的影响,通过对黄土丘陵区贺庄沟流域土壤水分各影响因子在不同土层深度下的权重分析,描述各影响因子对土壤水分的影响程度。结果表明:在土壤水分速变微利用层(0-20 cm),各因子的影响程度依次为:坡度>坡位>坡向>土地利用类型,坡向和土地利用类型的影响相差不大;在活跃利用层(20-60 cm),依次为:土地利用类型>坡位>坡度>坡向;在次活跃层(60-200 cm),依次为:坡位>坡度>土地利用类型>坡向,从而为小流域恢复生态建设等提供科学的理论依据。     

林分立地和林种对土壤水分的影响

坡向和坡位对林地土壤水分有一定影响.林分相同时,阴坡林地的土壤水分含量高于阳坡. 阴坡河北杨林、柠条灌木林和沙棘灌木林的土壤水分含量分别比阳坡高约2.53%～3.20%,0.7 7%～1.01%和2.35%.坡向和林分相同时,坡下部林地的土壤水分含量相当于、略高于或明显高于坡上部和中部.阴向峁坡下部柠条灌木林的土壤水分含量与峁顶、峁坡上部和中部无明显差异;东坡和西北坡下部油松林的土壤水分含量比坡上部仅分别高0.95%, 1.46%(4月)与1.28%,0.35%(6月);沟坡下部沙棘灌木林的土壤含水量则分别比沟坡上部和中部高14.79%和7.27%(5月)与9.21%和5.42%(11月).林种对土壤水分亦有一定影响. 在相同降水量区域,5个不同林种之间的土壤水分含量差值为0.58%～2.77%;选择适当的造林树种和密度可以改善林地土壤水分状况.     

六道沟流域典型坡面不同土地利用方式下土壤水分动态变化研究

以黄土高原水蚀风蚀交错带六道沟小流域典型坡面为研究对象,分析了雨季不同土地利用方式下土壤水分的动态变化。研究结果表明:雨季不同土地利用方式下不同测定时期土壤储水量的变异程度为退耕苜蓿地>荒地>退耕林地>农田,均为弱变异;土壤含水量在垂直剖面方向均存在显著差异,随土层深度的增加都呈现出减小趋势,且变异程度为荒地>退耕林地>退耕苜蓿地>农田;沿坡长方向从坡顶到坡脚土壤含水量和生物量的变化呈波浪状,且生物量波峰基本与土壤水分波谷相对应,这说明较高的植被生产力消耗较多的土壤水分。     

晋西黄土区土壤水分时空分布规律

通过对山西省吉县蔡家川小流域坡面25个样点土壤水分的测定（烘干法）,采用地统计学方法研究了晋西黄土区坡面土壤水分时空变异规律。研究结果表明,理论变异函数模型很好地反映了晋西黄土区坡面土壤水分的空间结构特性。不同坡向的土壤水分具有强烈和中等的空间自相关,这意味着土壤水分在坡面尺度上具有明显的空间自相关。这一点也可以从分维数的大小得到验证。通过运用地统计学方法对土壤水分的分布进行分析,为研究晋西黄土区土壤水分时空分布规律提出了新的研究思路。     

科尔沁沙地人工植被对土壤水分异质性的影响

选择植被状况基本相同而坡位不同的样地 ,坡向和坡度基本相同而植被类型不同的沙丘背风坡 (东南坡 )样线及沙丘上部样地 ,在生长期调查其土壤水分状况 ,探讨植被类型、坡位对沙地土壤水分状况及水分格局的影响。结果表明 :沙丘背风坡 (东南坡 )人工植被土壤水分状况按差巴嘎蒿、杨树、樟子松的次序依次变差。以 0 5m为间隔取样分析表明沿沙丘下部到沙丘上部土壤水分状况有下降趋势。在水平格局上 ,樟子松林地土壤水分状况在0～ 8m ,杨树林地在 0～ 4m ,流动沙地在 0～ 9m的尺度上近似同质 ,随着空间距离的增加 ,异质性加强 ;差巴嘎蒿土壤水分状况在 0～ 4m的范围内异质性较高 ,4m以上近似同质。在垂直格局上 ,流沙在 0～ 60cm ,樟子松在 0～ 80cm ,差巴嘎蒿在 0～ 1 2 0cm的尺度上异质性很强 ,大于该尺度近似同质 ,而杨树林地在 0～ 30 0cm的范围内均有较强的异质性。无论水平格局或垂直格局 ,人工植被的建立增强了沙地土壤水分的异质性     

晋西黄土区基于地形因子的土壤水分分异规律研究

以山西省吉县蔡家川小流域典型梁峁坡面为研究对象,在研究区共布设313个土壤水分监测点,用TDR测定土壤(0~30cm,30~60cm)水分,经克立格(kriging)插值得到了研究区土壤水分分布图,并与基于数字高程模型(DEM)提取的研究区域坡向、坡度、高程3个地形因子分布图叠加,生成土壤水分与地形因子相对应的数据库,用以分析坡面尺度地形因子对土壤水分的影响情况及基于地形因子的土壤水分分异规律。通过主成分分析得出:地形因子对土壤水分影响的次序依次为坡向>高程>坡度。通过对坡向和坡度聚类分析得出:影响土壤水分分异的坡向可分为两类,即292.5°~360°(0°)~112.5°(阴坡),112.5°~292.5°(阳坡);影响土壤水分分异的坡度分为:5°~20°,20°~35°两类。依据坡度和坡向的分类结果,分别拟合土壤水分和地形因子的函数关系,求出不同坡度、坡向土壤水分的关系系数:若假定坡度为5°~20°、坡向为阴坡时,土壤水分关系系数为1,则坡度为5°~20°、坡向为时阳坡时土壤水分关系系数为0.99,坡度20°~35°、坡向为阴坡时土壤水分关系系数是0.82,坡度20°~35°、坡向为阳坡时土壤水分关系系数为0.8。     

黄土高原沟壑区小流域土壤水分空间分布特征

以长武王东沟小流域为研究对象 ,研究了黄土高原沟壑区小流域的土壤水分分布特征。结果表明 :在王东沟小流域内 ,土壤剖面中 0— 2 m的土层经过一个雨季之后 ,土壤水分得到了部分的恢复 ;2 m以下土层 ,由于没有水分补给 ,相对比较干燥。该流域内农地的土壤贮水量高于草地 ,草地高于果园地 ,林地的土壤贮水量最低。而在同一地理位置 ,土壤的水分分布又受坡度、坡向、坡位、植被类型、植被密度和生物量的影响 ,表现出一定的空间变异特性     

东北黑土漫岗区春耕期土壤水分空间变异及地形影响

土壤水分存在强空间变异特征,在多重尺度上受地形、土壤、土地利用、植被等因素综合影响,是农业生产和耕作的关键要素。为了揭示东北黑土漫岗区春耕期农田土壤水分空间变异特征及分析地形因子对其影响,以赵光农场为研究对象,利用Sentinel-1数据反演的土壤水分和DEM数据,采用半方差函数、集成推进树算法(ABT)等方法分析了春耕期土壤水分的空间变异及地形因子(坡度、坡向、坡位、高程、地形湿度指数)对土壤水分空间异质性的相对影响,并系统分析了土壤水分在不同坡位、坡度和坡向的变化特征。结果表明:研究区2018年4月24日处于春耕时期黑土漫岗区的土壤质量含水量分布在25%～37%; 地块内部变异系数为5.81%,相邻地块间变异系数为4.16%; 针对整个农场尺度土壤水分空间变异的有效变程为3 000 m,地块尺度上有效变程为300 m。土壤水分分布与地形湿度指数呈显著正相关,与坡度、坡向、高程、坡位呈显著负相关; 坡位、坡度、坡向是影响土壤水分空间变异的主控因子,其累计相对解释率超过了70%,其中坡位占36.28%。研究结果有助于了解东北黑土漫岗区春耕期农田土壤水分空间分异规律及影响机制,对黑土漫岗区土壤水分管理、春耕春播期农机科学调度、保障粮食安全具有重要意义。     

晋西黄土残塬沟壑区塬坡坡面土壤水分特征研究

对黄土残塬沟壑区塬坡坡面土壤水分规律的研究结果表明:整地方式对坡面土壤含水率有较大影响,采取整地坡面的土壤含水率明显高于同等条件下没有采取整地措施的自然草坡;坡度与坡向对坡面土壤含水率亦有较大影响,相同下垫面条件下,坡度小的阴坡土壤含水率要远大于坡度大的阳坡的土壤含水率;就整地、坡度、坡向三者对坡面土壤含水率的影响程度来看,坡向影响最大,其次为坡度和整地方式。     

黄土高原丘陵区不同植被恢复方式下土壤水分特征——以桥子沟流域为例

为研究黄土高原丘陵沟壑区不同植被恢复方式下的土壤水分特征,以天水典型对比小流域——桥子西沟(自然恢复的荒草地)和桥子东沟(人工恢复的刺槐林地)为例,基于2流域5-8月0～ 100 cm深度土壤质量含水量和氢氧同位素浓度,定量分析不同植被恢复方式下降水和坡向对土壤水分影响.结果表明:以刺槐林地为主的流域土壤含水量低于以荒草地为主的流域(16.72％)约3.70％,对降水量的响应较弱,各土层含水量变异系数较高.土壤水分存在临界变化深度,刺槐林地为主的流域在10 cm以下含水量趋于稳定,最大蒸发深度为55 cm,荒草地为主的流域在30 cm以下含水量开始增加,最大蒸发深度为30 cm.两流域含水量均遵循阴坡＞半阴坡＞半阳坡,δo18的分布不符合这一规律.以刺槐林地为主的流域含水量随坡向变化较小,而以荒草地为主的流域受坡向影响较大,坡向对土壤水分的影响受植被因子的制约.以自然恢复荒草地为主的恢复方式可以较好的增加土壤水库蓄水量,有利于流域生态的可持续发展.     

陇东黄土高原苜蓿草地土壤水分消耗及水分生态效应（英）

黄土高原地区土壤干化导致林草植被大面积衰退,研究苜蓿草地土壤水分消耗规律对该区农业持续发展及生态环境恢复具有重要的理论意义。该文研究了黄土高原地区不同生长年限苜蓿草地1 000 cm土层土壤水分的变化特征及其对土壤水分生态环境的影响。结果表明：在0～1 000 cm土层,4年、6年生苜蓿草地土壤水分条件最好;12年、18年、26年生苜蓿草地土壤水分条件最差。在黄土高原地区,苜蓿地土壤干层出现的区域及发生的程度不同。4年、6年、8年生苜蓿草地,对土壤水分生态环境不会产生不利影响;12年、18年、26年生苜蓿草地,对土壤水分生态环境产生深刻负面影响。研究表明在陇东黄土高原地区苜蓿生长6 a后,应实施粮草轮作,以恢复土壤水分,持续提高土地生产力水平。     

黄土丘陵区影响土壤水分的非气候因子之定量标征

土壤前期含水量是影响土壤侵蚀模拟与预测的重要因素之一,许多研究关注了气候(降雨等)条件对土壤前期含水量的影响。选择黄土丘陵区桑塔小流域,通过野外定点观测,分析了非气候因子(土地利用、坡度、坡向、坡位)对土壤水分的影响,提出了各因子对土壤水分的影响系数和计算方法,建立了研究区5—10月各月土壤水分模拟方程。主要结果:(1)研究区土壤水分平均含量在5—10月期间均表现为先下降后升高的趋势,在8月份达到最低。不同土地利用类型土壤水分含量由大到小的顺序依次为:梯田>坡耕地>荒草地>果园>刺槐林>柠条林。(2)依据坡度、坡向、坡位、土地利用类型对土壤水分的影响,采用标准化处理,计算出了影响土壤水分的土地利用系数、坡向系数和相对坡位系数。(3)以土壤含水量为因变量,以坡度和经过标准化处理得到的影响土壤水分的土地利用系数、坡向系数、相对坡位系数为自变量,进行回归分析,得到5—10月各月的土壤水分模拟方程,其决定系数R2为0.54～0.64,F统计量P值均远远小于0.05显著水平,可用于同类区域的土壤水分模拟。     

生物质炭对旱作农田土壤持水特性的影响

为确定添加生物质炭对旱作农田土壤持水特性的影响,在隆中黄土高原典型旱作农田区设置相关定位试验,对不同生物质炭输入水平的土壤容重、土壤孔隙度、土壤水分常数及土壤水分特征曲线进行测定。结果表明,生物质炭的添加能够减小土壤容重,增加土壤孔隙度。随着生物质炭输入水平的增加,土壤容重的减小及土壤孔隙度的增加幅度加大。生物质炭达到50t/hm~2时土壤结构变化最为明显,0—5,5—10,10—30cm土层中土壤容重相比对照分别减小7.01%,9.91%,16.60%,土壤毛管孔隙度分别增加19.47%,21.02%,29.94%;并且生物质炭的施入可以增加土壤饱和含水量、土壤田间持水量、土壤有效水分含量。随着生物质炭输入水平的不断加大,各水分常数呈现出上升趋势,但当生物质炭输入水平达到40t/hm~2后涨幅空间开始减小。说明生物质炭的添加能够提高旱作农田的持水性能,但输入水平达到40t/hm~2后,土壤持水性能趋于稳定。     

黄土丘陵沟壑区自然恢复坡面植物根系的分布特征

采用土钻法研究了黄土丘陵沟壑区自然恢复坡面土壤根系的分布特征及土壤养分含量与土壤水分含量对根系分布的影响。结果表明:根系的分布因坡向、侵蚀带、土层深度、植被类型等的不同而异。阳坡根系总生物量高于半阴坡,但差异不显著;沟谷地根系总生物量及≤1mm根系生物量与沟间地各侵蚀带存在显著性差异;随着土层深度的增加,根系生物量减小;不同植被类型及其盖度对根系生物量有很大影响。不同坡向、各侵蚀带、不同土层中各径级根系生物量的总体趋势是≤1mm根系生物量最大,1～2mm次之,2～3mm和>3mm根系生物量较小,且≤1mm根系生物量与2～3mm和>3mm根系生物量间存在显著差异。根系生物量与土壤养分(除全磷)总体为中度正相关,与土壤水分分布不一致。因此,根系分布不仅与植物自身特性有关,还受土壤环境的影响。     

钙结石含量对土壤水分蒸发影响的模拟试验

通过在土柱中人工模拟黄土高原北部含钙结石土壤,在土壤总水分一致的情况下研究了钙结石含量对土壤水分蒸发过程的影响,以期为黄土高原特定土壤类型中土壤水平衡的计算和模拟提供试验依据。研究结果表明：不同钙结石质量分数（钙结石质量/（钙结石质量+土壤质量））的土壤水分累积蒸发在最初的7 d内差别不大,随后表现出一定的差异;试验期间不同处理的蒸发率差异很小。土壤水分蒸发量随钙结石质量分数的增加而降低,当钙结石质量分数为0.5时,土壤水分蒸发降低8 mm,占到土壤总水分的10%。土壤水分蒸发与钙结石含量之间的负相关关系与钙结石含量增加所导致的土壤含水率降低有关。钙结石对土壤水分蒸发的作用效果与钙结石吸水性、钙结石含量以及水分在钙结石和土壤之间的分配有关。     

坡面土地利用格局变化的水土保持效应

为探明黄土坡面土地利用格局变化的水土保持效应,通过模拟野外坡面土地利用格局,在小区内采用柠条林、坡耕地（豆地）和苜蓿地3种土地利用方式进行空间配置形成不同土地利用格局坡面小区,测定各小区表层0～6 cm土壤水分和土壤体积质量的时空分布特征,并于2007－2008年连续监测各小区产流产沙特性,分析坡面土地利用格局变化的减流减沙效应。Kriging插值结果表明,柠条林、坡耕地（豆地）和苜蓿地3种植被类型混合利用坡面（从坡顶至坡底）小区（包括柠条-豆地-苜蓿小区、苜蓿-豆地-柠条小区、柠条-苜蓿-豆地小区、豆地-苜蓿-柠条小区）土壤表层水分和土壤体积质量呈明显的斑块镶嵌格局,与土地利用结构一致,易于形成径流侵蚀的自我调控系统。相对于单一利用的坡耕地小区,各混合利用格局可以对坡面径流侵蚀有效拦截。其中柠条-豆地-苜蓿小区的年侵蚀模数最低,2年的减蚀率分别达到98%和94%。构建合理的土地利用镶嵌格局是控制水土流失的重要措施之一。     

黄土高原土壤风蚀区甘草灌溉试验

为探讨黄土高原土壤风蚀区甘草生长需水的最适规律,在干旱条件下采用控制灌溉制度方法进行了非充分灌溉试验研究。在不同生育时期对株高、干物质量、叶面积指数（LAI）、叶片的净光合速率和蒸腾速率以及土壤含水率进行动态测定。结果显示,各处理的甘草随着生育期的变化生理性状差异显著,灌水定额在900 m3/hm2且灌4次水的甘草具有植株高、叶面积指数（LAI）大、光合作用强和生物量大等特征。研究成果对提高黄土高原土壤风蚀区植被覆盖度、土壤抗蚀能力的增强具有重要的意义。     

贵州坡耕地三种种植模式的水土保持效果对比研究

通过研究紫花苜蓿—玉米间作、作物分带轮作和玉米单作3种种植模式下地表覆盖度和表层土壤含水量月变化,年均土壤和养分流失量以及产量等,比较不同模式的水土保持效果。结果表明:紫花苜蓿—玉米间作与分带轮作模式可保持坡耕地全年覆盖,并在整个雨季保持较高的覆盖度。紫花苜蓿根系发达,增加了0—20cm耕层土壤中的根量,增强了土壤的渗透能力,保护了生物多样性,可减少地表径流39.3%,减少土壤侵蚀59.3%;分带轮作可减少地表径流10.4%,减少土壤侵蚀21.3%;两种模式都提高了雨季前和雨季耕层土壤中的水分,减少了水土流失引起的有机质流失29.9%～52.4%,全N流失26.7%～54.9,全钾流失27.3%～70.9%,缓效钾流失21.4%～58.9%,提高玉米产量33.0%～35.9%;紫花苜蓿—玉米间作还可收获紫花苜蓿干草13 664kg/hm2,复合产量是农民习惯的4.1倍;分带轮作可收获大豆、红薯、油菜等,复合产量为12 492kg/hm2,是农民习惯的2.7倍。     

黄土区杏-苜蓿复合系统的土壤水分环境及效益研究

 为治理坡地水土流失,对黄土丘陵区退耕坡地杏苜蓿复合系统的土壤水分生态环境及其效益进行研究。结果表明:树盘内0～60cm土层的水分、养分状况,明显好于单植杏;幼树根系集中分布区的土壤水分状况,也优于单植杏,但120cm左右深处产生了明显的土壤干层;杏与苜蓿的间作间距大于120cm后,0～100cm土层的含水量趋于稳定,但明显低于对照,适宜的间作间距应大于120cm;在退耕坡地采用杏苜蓿覆盖措施,幼林枝稍生长发育加快,栽植后7年内,杏平均较单植杏纯收入增加79875元/hm2。年平均侵蚀量仅为3.06t/hm2,较单植杏下降53.85%。