黄土坡地径流收集膜下自流出滴灌溉系统设计及其生态效益研究

黄土坡地径流收集及膜下自流出滴灌溉技术可有效地收集丰雨期地表径流,就地储存,旱季利用自然高差灌入集水袋,经自流管进行膜下自流灌溉,可有效地提高该区降水利用率,有效地解决黄土高原地形破碎、渠系难以浇灌的难题.造林试验表明,该技术可明显地提高20～70 cm土层含水量,可使刺槐、油松、枣树造林成活率分达到97.7%、91.4%、90.5%,比对照分别提高了57.0%、77.8%和69.4%;结合幼树根基覆膜技术,在栽植第2年即可使刺槐、油松、枣树之主径分别比对照提高26.9%、55.2%和49.6%,树冠投影面积分别比对照提高90.9%、74.2%和51.8%.同时可明显地降低坡地土壤侵蚀模数,在降雨387 mm的情况下,处理区径流发生量及土壤侵蚀模数分别较对照下降38.3%和102.7%.具有良好的生态效益和社会效益,在立地条件差、地形破碎的黄土丘陵沟壑区是一项投资少、效益高、简单易行的抗旱新技术,在我国西北同类型干旱地区有着较好的推广前景.     

抗旱保水袋性能及其在容器苗中的试验研究

为探讨抗旱保水袋在废弃采石场造林中的应用效果,通过室内试验和室外盆栽试验研究了抗旱保水袋性能及对容器苗生长的影响。结果表明:大袋保水袋的吸水速率和吸水倍数比小袋保水袋分别增加1.4倍、1.9倍,在蒸馏水溶液下的吸水速率和吸水倍数比自来水分别增加0.6倍、0.1倍;大袋保水袋的保水率大于小袋保水袋;保水袋能显著增加渣土土壤体积含水量,比对照高1.29倍,苗高平均比对照增加2.36cm,成活率平均比对照增加69.5%,出现死亡天数平均比对照推迟12d。结论得出,抗旱保水袋是干旱、半干旱及半湿润地区废弃采石场困难立地提高造林成活率并促进植被恢复的一种有效方法。     

六盘山林区土壤物理性质分布特征

研究了六盘山林区土壤物理性质分布特征及其与海拔和林型的关系,结果表明:六盘山林区阔叶林地土壤有机质和饱和导水率显著高于针叶林地,土壤容重显著低于针叶林地,阔叶林地0~10 cm和10~20 cm土层土壤有机质和饱和导水率分别比针叶林地高27.7%、21.2%和38.0%、42.2%,容重比针叶林地低13.8%和7.6%;高海拔处林地土壤有机质含量较高,容重较低;研究区土壤饱和导水率不受海拔影响,土壤水稳性团聚体分布不受林型和海拔的影响;阔叶林地0~20 cm土层土壤平均重量直径和几何平均直径平均值分别比针叶林地高3.46%和5.21%,但不受海拔影响,大团聚体数量与饱和导水率极显著正相关。研究表明六盘山林区阔叶林地土壤物理性状显著优于针叶林地,林地土壤结构的改良主要体现在大团聚体增加方面。     

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.     

吴起县退耕还林样地土壤粒径分布的单一和多重分形特征

利用马尔文2000激光粒度分析仪测定土壤粒级体积百分含量,并利用分形理论研究土壤颗粒组成的单一和多重分形特征,以说明陕西省黄土丘陵沟壑区退耕还林工程在减少土壤流失方面的作用。结果表明:荒地和林地土壤黏粒、粉粒体积分数和分形维数(D值)较梯田高,而砂粒体积分数较低。D与黏粒和粉粒体积分数极显著正相关,而与砂粒体积分数极显著负相关。土壤有机质含量与<0.05mm和0.05-1mm体积分数分别存在明显的正相关和负相关关系;与多重分形中的Dq(q≤0)和D1/D0不相关,与Dq(q≥1)显著负相关。林地和荒地土壤粒径分布的Rényi维数谱较梯田土壤的宽。退耕还林还草可使土壤细颗粒物质含量和分形维数增大。在该研究区,土壤细颗粒物质含量和单一分形维数可作为土壤物理性质改善的指标,而Rényi维数谱的相关指标还需进一步提取。     

应用岩棉材料提高丘陵区经济林土壤水分保蓄能力

为缓解无灌溉丘陵区土壤季节性干旱问题,以岩棉为供试材料,通过室内模拟结合野外林地试验,研究了岩棉对不同质地土壤的增水潜力、岩棉水分扩散能力、岩棉材料对不同坡位土壤水分保蓄能力以及对山核桃林地土壤水分保蓄和油菜生长的影响,以期探索出一种新型实用的土壤水分保蓄技术。室内模拟试验结果表明,供试岩棉最大容积持水量为64.64%;分析了岩棉应用于松砂土、砂壤土、中壤土和轻粘土等4种不同质地土壤的保水潜力,土壤最大容积有效含水量分别增加54.02%、50.67%、41.41%和50.31%。将吸水饱和岩棉埋入风干土壤中,水分在垂直和水平方向均有扩散作用,并在一定时间内达到相对稳定状态。距岩棉垂直方向和水平方向5 cm处最高土壤含水量分别为27.89%和20.67%,10 cm处土壤最高含水量分别为13.13%和13.00%,由此建议,岩棉埋设位置距离根系不宜太远。林地试验表明,岩棉对红豆杉林地不同坡位土壤均能充分发挥水分保蓄作用,持续晴天无雨时,红豆杉林地上、下坡位土壤含水量顺序为岩棉附近>岩棉地植物根附近>无岩棉地(对照)。久旱和雨后山核桃林地岩棉附近土壤含水量比无岩棉地分别提高29...     

黄土丘陵沟壑区不同土地类型的土壤水分特性

在黄土丘陵沟壑区燕沟流域,于2002～2006年定位监测不同类型土地不同坡位、坡向的土壤含水量,对土壤含水量的动态变化进行了系统分析.结果表明:不同土地类型的土壤含水量差异明显,坝地最高,平均19.83%,川台地次之,平均17.21%,梯田平均16.34%,坡地最低,平均15.04%,土壤含水量与年降雨量呈正相关,相关系数为0.68;土壤含水量月变化动态呈现"单谷"曲线,7月份最低;不同坡位的土壤含水量变化趋势为随坡位升高,土壤水分含量递减;不同坡向的土壤含水量变化趋势为阴坡>阳坡.     

根障对农田林网内土壤水分和小麦产量的影响

在农田林网内四侧林带附近分别采用不同类型的根障,阻断树木根系侵入农田,减少树木与作物间的水肥竞争。在林带与小麦竞争激烈的小麦灌浆期测定灌溉后10 d、15 d和20 d的农田表层20 cm的土壤体积含水量,并结合小麦的产量得到根障对农田防护林系统的影响。结果表明,根障对四侧林带附近土壤含水量的影响不同。灌溉后20 d内林网土壤体积含水量整体分布:林网南侧>林网东侧>林网西侧>林网北侧,根障区>无根障区。根障能够提高林带附近1.0 H内土壤体积含水量0.78%～2.33%,增加小麦产量1.05%～12.06%,使减产区由1.0 H减少到0.5 H范围内。根障仅能减小胁地影响,但不能完全消除竞争。结合土壤水分和小麦产量得出根障离林带越近效果越好。     

沟覆盖材料对垄沟集雨种植土壤水分和玉米根系分布的影响

为寻求半干旱地区垄沟集雨环保沟覆盖材料,探究垄沟集雨种植增产机理,在半干旱黄土高原区通过大田试验,以传统平作为对照,研究不同沟覆盖方式(无覆盖、生物可降解地膜覆盖和秸秆覆盖)对土壤含水量、玉米根干重、根长、根表面积和根体积的影响。结果表明:垄沟集雨种植沟中的土壤含水量、玉米根干重、根长、根表面积和根体积明显大于垄中;与平作相比,无覆盖、生物可降解地膜覆盖和秸秆覆盖耕层沟中作物生育期平均土壤含水量分别增加6.9%、10.6%和9.3%,垄中平均土壤含水量分别降低13.8%、10.9%和5.6%;玉米总根干重(沟中+垄中)分别降低15.9%、6.1%和16.8%,总根长分别增加37.6%、43.7%和34.8%,总根表面积分别增加10.5%、33.6%和15.0%。无覆盖和秸秆覆盖玉米总根体积分别降低34.5%和16.3%,生物可降解地膜覆盖玉米总根体积增加13.2%。与传统平作相比,垄沟集雨种植增加土壤水分、玉米根长和根表面积,降低玉米根干重。在不同沟覆盖方式中,生物可降解地膜覆盖具有较高土壤含水量、根长、根表面积和根体积。     

直插式根灌的土壤水分时空分布与节水效率

在塔里木河下游枣树生态经济林进行根灌试验,研究了直插式根灌条件下的土壤水分时空分布和节水效率。结果表明:(1)灌水过程中直插式根灌的土壤水分分布在0~100 cm土壤层,随灌溉时间增加,土壤含水量,0~20 cm土层呈波动变化,80~100 cm土层基本稳定,其余各土层呈S型增加;(2)不同时期1 m深土层平均土壤体积含水量最大值及达到最大值的时间,枣树生长初期为44.62%、7.5 h,花期为43.26%、12.5 h,幼果期为46.3%、15 h;(3)根灌过程中,各土层土壤含水量变异系数大小次序为80 cm20 cm40 cm60 cm100 cm;灌后土壤平均含水量,80、100 cm土层与其余各层之间差异显著,20、40、60 cm土层之间差异不显著,80 cm土层土壤含水量空间异质性最高;(4)三次试验后20 d内,0~100 cm土层的平均土壤体积含水量消退速率分别为0.21%·d~(-1)、0.19%·d~(-1)和0.17%·d~(-1),土壤体积含水量60 cm和100 cm土层消退速率稳定,40 cm土层呈先消退后增加的趋势,20 cm土层0~10 d迅速消退,80 cm土层11~20 d迅速消退;(5)直插式根灌的节水效率比地表滴灌高27.78%,水分利用效率分别比地表滴灌和漫灌高8.12%、52.46%。     

Imazaquin mobility in tropical soils in relation to soil moisture and rainfall timing

Summary This research studied the influence of soil type, soil moisture and incubation time before rain on the mobility of imazaquin in two highly weathered tropical soils, named clay and sandy clay. The soils were packed in glass columns and treated at three different moisture contents. Then, the applied imazaquin (150 g a.i. ha⁻¹) was incubated for 0, 1 and 30 d before rainfall simulation began. Leaching was significantly higher in the sandy clay soil, when imazaquin was applied to moist samples and rainfall occurred soon after application (in this case, 73.4% of applied imazaquin was leached). Leaching was always low in the clay soil (in all cases, <1.8% of applied imazaquin was leached). In addition, imazaquin leaching potential was overestimated by the low K _d value (1.24 L kg⁻¹) measured for the clay soil using batch equilibration data. For this soil, the vacuum displacement method also failed to predict leaching (in this case, 28.9% of applied imazaquin was leached). Consequently, batch equilibration and vacuum displacement methods cannot be used to predict leaching of anionic organic molecules, such as imazaquin, in fine-textured tropical soils. Moreover, soil type and weather patterns or irrigation timing must be considered before imazaquin application to avoid environmental or carry-over problems and to achieve maximum effectiveness of the herbicide.     

关中农田土壤物理状态与分析

针对关中农田土壤通气、透水能力下降,抗不良环境能力减弱,生产成本逐年递增的实际问题,以关中11个县区农田土壤为研究对象,以土壤耕作层厚度、容重及团聚体特征为指标,开展了现代利用强度及土壤管理模式下农田土壤物理状态及其退化特征研究。结果表明:关中地区土壤发生学层次厚度尽管很厚,但受下层土体紧实化的影响,农田土壤耕作层普遍浅薄,疏松良好的土壤耕作层厚度变化在5~21 cm。调查范围内耕作层厚度在20 cm左右的仅占18%,10~15 cm之间的占64%,10 cm占18%左右。关中地区农田0~20 cm耕层土壤容重变化在1.04~1.34 g·cm~(-3),平均容重为1.21 g·cm~(-3),属于良好物理状态;而20~40 cm土壤容重变化在1.46~1.70 g·cm~(-3)之间,平均容重为1.58 g·cm~(-3),属于很紧实土壤状态。约36%的农田在20~40 cm处容重达到或超过了1.60 g·cm~(-3)的极限容重值。用干、湿筛技术测定的土壤团聚体的组成,关中农田1~5 mm的"(质量)优势团聚体"、团聚体的几何均重直径(GMD)、标准化平均当量直径(NMWD)以及土壤结构系数(Kctp)均显示,耕作层土壤团聚状态处于良好级别,其下层64%的土壤团聚状态较差,关中农田土壤团聚体水稳定性差,各地土壤团聚体状态以及稳定性差别明显。结论:关中地区农田土壤耕层变浅薄,是因为20~40 cm土层紧实化程度增大和犁底层上移与变厚所致;20~40土壤容重已经增大到极限值;0~20 cm土壤团聚体状态良好,但稳定性不强是引起其下层土壤紧实化的重要原因。关中农田土壤亚表层紧实化问题普遍,有愈加严重的发展态势。从空间上紧实化土层具有很强的隐蔽性,难以被人们所觉察,属于隐型土壤物理退化特征,不可小觑。     

粉垄耕作深度对旱区土壤关键物理性质的影响

针对旱区土壤板结严重和耕层深度变浅等问题，于2021年在宁夏暖泉农场开展大田试验，以传统旋耕为对照(CK),设置不同粉垄耕作深度30 cm(FL30)、40 cm(FL40)、50 cm(FL50)和60 cm(FL60),探究粉垄耕作对玉米田土壤关键物理性质的影响。结果表明：与传统旋耕相比，粉垄耕作能够有效降低土壤容重且提高土壤孔隙度，FL50处理表层土壤(0～20 cm)容重降低11.55%、孔隙度提升12.17%,FL40处理中层土壤(20～40 cm)容重降低8.57%、孔隙度提升9.14%,FL60处理深层土壤(40～60 cm)容重降低11.61%、孔隙度提升12.75%;粉垄耕作对玉米各生育期土壤蓄水量具有显著影响，FL40处理土壤蓄水量提升24.86%,土壤机械稳定性团聚体数量(0.25～5 mm)提高9.63%;较传统旋耕，粉垄耕作可达到疏松土壤与提高土壤蓄水保墒能力的效果，粉垄耕作通过改善玉米的生长条件和土壤环境提高了籽粒产量，其中FL60、FL50、FL30处理分别较CK处理增产57.14%、15.48%、8.79%。研究成果可为改善旱区土壤多年板结及水土资源可持...     

大青山不同植被土壤物理特征及有效水的研究

在2007年,本文采用环刀法和烘干恒重法对大青山不同植被类型土壤物理特性和旱、雨季土壤含水量进行了研究。结果表明:林地土壤物理特性明显好于荒草坡,白桦天然次生林要好于人工林;土壤旱雨季的含水量的变化与各时期内土壤有效水的排序有很大的不同,旱季土壤含水量大小排序为落叶松人工林、白桦天然次生林、灌木林、油松人工林、荒草坡,而土壤水分的有效性排序为落叶松人工林、荒草坡、白桦天然次生林、油松人工林、灌木林。在雨季的时候有林地的贮水能力要好于荒草坡和灌木林,雨季土壤含水量于其土壤理化性质排序一致,并且有显著的相关性,在土壤有效水和含水量方面降雨对油松和荒草坡的水分变化影响最大。     

宁夏引黄灌区盐化土壤微生物区系及其指示意义

为了有效防治土壤盐渍化的进一步发展,采用平板稀释法和常规土壤化学性质测定方法,对宁夏惠农不同程度盐渍化土壤微生物区系及其动态变化,土壤化学性质、养分含量及其与土壤微生物的相关关系进行了研究。结果表明：在盐渍化土壤区域,随着盐渍化程度的增加,土壤pH和碱化度以轻度盐渍化土壤最高,且20～40 cm土层高于0～20 cm。不同程度盐渍化土壤养分含量、细菌、真菌和放线菌数量均表现为随着盐渍化程度的加重,而呈现逐渐降低的趋势,即轻度＞中度＞重度,且0～20 cm土层显著高于20～40 cm。细菌、真菌和放线菌数量在不同采样时间上表现为6月＞8月＞9月。土壤微生物区系与土壤养分含量之间相关关系明显,细菌、真菌、放线菌数量除与土壤全钾含量之间没有达到显著水平外,与土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷、速效钾含量之间均达到显著或极显著正相关关系（P<0.05或P<0.01）。因此,土壤微生物区系可以作为评价盐化土壤质量恢复及演变过程的生物指标。     

Interactive effects of soil temperature and moisture on soil N mineralization in a Stipa krylovii grassland in Inner Mongolia,China

Determining soil N mineralization response to soil temperature and moisture changes is challenging in the field due to complicated effects from other factors. In the laboratory, N mineralization is highly dependent on temperature, moisture and sample size. In this study, a laboratory incubation experiment was carefully designed and conducted under controlled conditions to examine the effects of soil temperature and moisture on soil N mineralization using soil samples obtained from the Stipa krylovii grassland in Inner Mongolia, China. Five temperature(i.e. 9°C, 14°C, 22°C, 30°C and 40°C) and five moisture levels(i.e. 20%, 40%, 60%, 80% and 100% WHC, where WHC is the soil water holding capacity) were included in a full-factorial design. During the 71-day incubation period, microbial biomass carbon(MBC), ammonium nitrogen(NH4 +-N) and nitrate nitrogen(NO3--N) were measured approximately every 18 days; soil basal respiration for qCO2 index was measured once every 2 days(once a week near the end of the incubation period). The results showed that the mineral N production and net N mineralization rates were positively correlated with temperature; the strongest correlation was observed for temperatures between 30°C and 40°C. The relationships between moisture levels and both the mineral N production and net N mineralization rates were quadratic. The interaction between soil temperature and moisture was significant on N mineralization, i.e. increasing temperatures(moisture) enhanced the sensitivity of N mineralization to moisture(temperature). Our results also showed a positive correlation between the net nitrification rate and temperature, while the correlation between the NH4 +-N content and temperature was insignificant. The net nitrification rate was negatively correlated with high NH4 +-N contents at 80%–100% WHC, suggesting an active denitrification in moist conditions. Moreover, qCO2 index was positively correlated with temperature, especially at 80% WHC. With a low net nitrification rate and high soil basal respiration rate, it was likely that the denitrification concealed the microbial gross mineralization activity; therefore, active soil N mineralization occurred in 60%–80% WHC conditions.     

保护地土壤盐分积累及其离子组成对土壤pH值的影响

在沈阳市于洪地区采集保护地土壤样品,测定土壤盐分含量、离子组成和土壤pH值,研究保护地土壤盐分积累及其与土壤pH值变化的关系.结果表明:(1) 保护地土壤的盐分含量和电导率均明显高于露地土壤,露地土壤平均盐分含量为0.29 g/kg,改为保护地10年左右土壤的平均含盐量上升至1.56 g/kg,相应的电导率(EC)值达到0.53 mS/cm,已超过作物的生育障碍临界点(EC>0.50 mS/cm);(2) 保护地土壤酸化趋势明显,建成保护地栽培蔬菜6年,土壤pH值从6.5降低至5.5以下,超过了蔬菜出现生理障碍的临界土壤pH值(5.52),保护地土壤酸化与土壤的次生盐渍化已成为限制当地保护地生产可持续发展的重要因素;(3) 保护地土壤NO3-、SO42-、Cl-和Ca2+、Mg2+、K+、Na+等盐基离子含量均较露地土壤大大增加,但HCO3-低于露地土壤或与露地土壤持平,NO3-、SO42-数量与土壤pH值下降关系密切,Ca2+、Na+在全盐中的相对比例下降也是导致土壤pH值下降的重要原因.     

荒漠草原土壤健康评价

文中以西鄂尔多斯自然保护区东部的荒漠草原棕钙土为研究对象,通过野外调查与室内分析,从与土壤健康有关的物理、化学、生物学指标中筛选出具有代表性和敏感性的评价指标,建立了土壤健康评价体系,并采用模糊综合评价法对不同退化程度荒漠草原土壤的健康状况进行了分析,主要研究结果如下:1)根据植被数据的分析结果把研究区划分为未退化、轻度、中度、重度四个退化等级;2)通过主成分分析法筛选出对放牧较敏感的8个荒漠草原土壤健康评价的指标;3)用模糊数学方法对荒漠草原土壤健康状况进行综合评价,未退化区土壤差异性健康综合系数为1,轻度退化区为0.9079,中度退化区为0.6789,重度退化区为0.5949。健康土壤评价系数为(l-0.90),亚健康土壤评价系数为(0.89-0.65)和不健康土壤评价系数为(0.64-0)。未退化区、轻度退化区土壤为健康土壤,中度退化区土壤为亚健康土壤,而重度退化区土壤为不健康土壤。     

耕作方式对黑土耕层孔隙分布和水分特征的影响

为探索耕作方式对黑土孔隙度分布和土壤水分特征的影响,以2010年吉林省德惠市中层黑土上进行了9年的田间定位试验小区土壤为研究对象,对免耕和秋翻两种耕作处理下耕层土壤孔隙度和土壤水分特征曲线进行分析。结果表明不同耕作处理对黑土孔隙度影响较大。与秋翻相比,免耕减小了土壤总孔隙度,增大了0～5cm和20～30cm10%～16%的>100μm大孔隙,减小了耕层5～20cm的100～30μm次大孔隙,两种处理不同深度的中孔隙和微孔隙数量相近。不同耕作方式对土壤水分特征的影响存在较大差异,免耕0～5cm和20～30cm的持水能力高于秋翻,而5～20cm表现出相反的变化趋势。实施免耕后,改变了土壤孔隙分布和持水性能,对土壤通气透水和作物根系发育具有重要作用。     

Variation of soil physical-chemical characteristics in salt-affected soil in the Qarhan Salt Lake,Qaidam Basin

Soil salinization has adverse effects on the soil physical-chemical characteristics.However,little is known about the changes in soil salt ion concentrations and other soil physical-chemical characteristics within the Qarhan Salt Lake and at different soil depths in the surrounding areas.Here,we selected five sampling sites(S1,S2,S3,S4,and S5)alongside the Qarhan Salt Lake and in the Xidatan segment of the Kunlun Mountains to investigate the relationship among soil salt ion concentrations,soil physical-chemical characteristics,and environmental variables in April 2019.The results indicated that most sites had strongly saline and very strongly saline conditions.The main salt ions present in the soil were Na⁺,K⁺,and Cl^-.Soil nutrients and soil microbial biomass(SMB)were significantly affected by the salinity(P<0.05).Moreover,soil salt ions(Na⁺,K⁺,Ca2+,Mg²⁺,Cl^-,CO₃^2-,SO₄^2-,and HCO₃^-)were positively correlated with electrical conductivity(EC)and soil water content(SWC),but negatively related to altitude and soil depth.Unlike soil salt ions,soil nutrients and SMB were positively correlated with altitude,but negatively related to EC and SWC.Moreover,soil nutrients and SMB were negatively correlated with soil salt ions.In conclusion,soil nutrients and SMB were mainly influenced by salinity,and were related to altitude,soil depth,and SWC in the areas from the Qarhan Salt Lake to the Xidatan segment.These results imply that the soil quality(mainly evaluated by soil physical-chemical characteristics)is mainly influenced by soil salt ions in the areas surrounding the Qarhan Salt Lake.Our results provide an accurate prediction of how the soil salt ions,soil nutrients,and SMB respond to the changes along a salt gradient.The underlying mechanisms controlling the soil salt ion distribution,soil nutrients,and SMB in an extremely arid desert climate playa should be studied in greater detail in the future.