黄土高原半干旱偏旱区苜蓿-粮食轮作土壤水分恢复效应

该文测定和分析了黄土高原半干旱偏旱区不同生长年限苜蓿草地以及轮作不同年限粮食作物后0～1000 cm深层土壤水分变化规律.结果表明:随着苜蓿生长年限的延长,苜蓿草地土壤干层厚度逐渐增加,3年生苜蓿草地土壤干层深度达到760 cm,6、7、10年生苜蓿草地土壤干层深度均超过1000 cm,6年生苜蓿地1000～1500 cm土层仍为干燥层,土壤平均湿度为9.68%;采用草粮轮作能明显减小苜蓿草地干层的厚度和范围,0～1000 cm土壤水分较10年生苜蓿草地都有不同程度的恢复,轮作2、6、8、12和18 a粮田平均土壤水分恢复速率25.2 mm/a,年均累积恢复土层厚度123.1 cm,0～300 cm土层水分恢复程度较高,且轮作年限愈长,土壤水分恢复效果越好,轮作18 a粮食作物后0～660 cm土层土壤水分恢复量达到了531.1 mm;苜蓿草地适宜翻耕年限为5～6 a,且6年生苜蓿草地0～1000 cm土壤水分恢复到当地土壤稳定湿度值需要23.8 a,该地区适宜的苜蓿-粮食轮作模式为"5～6年生苜蓿→24年粮食作物".     

西安地区不同植被下土壤含水量及水分恢复研究

通过大量土壤样品采集和室内水分测定，对西安地区极端降水前后不同植被下0～6m土壤水分含量及其水分恢复进行了研究。结果表明，西安地区杨树林、法国梧桐林和中国梧桐林下大约1．5～4m深度范围内土壤含水量分别为9．3％，9．0％和9．7％，土壤干层已存在，干层厚度约2．5m。麦地和草地下0～6m未出现土壤干层。丰水年极端降水后土壤干层消失，水分得到很好的恢复，原来的土壤干层所在层位恢复后的水分含量明显高予其上部和下部。发育弱的土壤干层并未影响到人工林的正常生长，说明在西安或与西安地区类似降雨量的黄土高原其他地区，种植高大的乔木林是可行的，但应避免更为严重的土壤干层出现。     

黄土高原南部人工植被作用下的土壤水分研究

在大量野外调查和室内测定的基础上,研究了黄土高原南部地区丰水年前后不同人工植被下0～6m土壤水分含量。研究表明,年均降雨量600mm左右的正常年份,该区内杨树林、法国梧桐林和中国梧桐林下1.5～4m土层平均含水量约为90g/kg左右,发育了弱的土壤干化层,4～6m土层平均含水量约为120g/kg,水分状况优于上部土层。麦地和草地下0～6m水分状况良好,未出现土壤干化现象。丰水年充足的降水后所有林木下土壤干层消失,水分得到很好的恢复,说明该区并未形成永久性土壤干层,这为该区人工植被的良好生长提供了必要的条件。但目前加速发展的生态建设及经济林业仍会给该区土壤水分良性循环带来威胁,因此应加强人工植被下土壤水分的长期观测,合理引种、适当栽培,在收益的同时保证生态环境的可持续发展。     

黄土高原地区苜蓿生产力动态及其土壤水分消耗规律

为了解不同生长年限苜蓿生产力及土壤水分的变化特征，该文系统研究了黄土高原地区3年、4年、6年、8年、12年、18年及26年生紫花苜蓿生产力动态及土壤水分的消耗规律。结果表明：不同生长年限苜蓿鲜草产量存在极显著差异。苜蓿草地土壤水分呈现规律性的变化：随土层深度的增加，土壤含水率增加，300cm土层以下，土壤含水率变化趋势平缓。苜蓿生长超过18年，上层土壤水分开始恢复，但深层土壤通体干化，水分难以恢复。苜蓿水分利用效率随生长年限的延长而降低。研究表明在黄土高原半湿润区紫花苜蓿适宜的生长年限为8年，第6年为苜蓿的生长高峰期。     

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。     

晋西北黄土丘陵区人工林地土壤水分亏缺评价

[目的]定量评价半干旱黄土丘陵区人工林地土壤水分亏缺现象,为科学指导该区域合理配置植被和生态恢复建设提供理论依据。[方法]以地处晋西北的五寨县为目标研究区域,通过构建土壤水分亏缺定量评价模型,对柠条林(Caragana korshinskii)、小叶杨林(Populus simonii)、油松林(Pinus tabuliformis)土壤水分相对亏缺指数和样地土壤水分相对亏缺指数进行计算。[结果]3种人工林地均有不同程度的土壤水分相对亏缺现象,小叶杨林和柠条林在0—200cm有轻微土壤水分亏缺,小叶杨林在200—600cm深度内没有土壤水分亏缺,柠条林在200cm深度以下土壤水分亏缺值随土层深度增加而升高;油松林在0—200cm土层深度内,土壤水分亏缺严重,在200cm深度以下土壤水分亏缺值随土层深度增加而有所降低;3种林地的样地土壤水分相对亏缺指数分别为0.16,-0.12和0.31,油松林的土壤水分亏缺程度高于另外2种林地;3种人工林地均有不同程度的干层分布,以轻度和中度干层为主,油松林在浅层土壤有重度土壤干层发育。[结论]晋西北黄土丘陵区3种人工林地中,油松林土壤水分亏缺最为严重。     

黄土高原人工林对区域深层土壤水环境的影响

通过对典型黄土区 1 0m土层土壤水分的分析表明 :黄土高原土壤深层具有丰富的土壤水资源 ,3～ 1 0m土层内土壤水资源从南部的 1 0 86.8mm逐渐降低到北部的 5 2 4.1mm ,各地土壤水资源量约相当于当地多年平均降水量的 2倍。在 1 0m土壤水分剖面内 ,随土层深度的变化土壤含水量具有波动性和相对稳定性的特征。以荒坡地或低产农田为对照 ,通过对比分析发现 ,黄土高原目前主要的造林树种可利用 9～ 1 0m以下土层的土壤水资源。在黄土高原半干旱气候背景下 ,人工林植被的耗水主要使黄土区中北部地区 3～ 8m土层土壤含水量降低到长期接近或低于凋萎湿度 ,形成难以恢复的深厚土壤干层。人工林大量耗水形成的难以恢复的土壤干层是黄土高原特殊的生态水文现象 ,是目前区域人工植被生态系统不稳定性的体现。同时表明 ,黄土高原营造的人工林尚不能达到涵养水源之功能。     

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%。     

黄土高原沟壑区塬面苹果园土壤水分特征分析

为了解长期种植果树对黄土高原沟壑区土壤水分的影响,对不同种植年限的塬面果园土壤水分特征进行了分析。结果表明:黄土沟壑区塬面果园土壤水分含量普遍低于80%田间持水量,水分较亏缺。0~10 m果园土壤平均含水量与3 m以下各层含水量均呈极显著相关关系,与2~3 m层含水量呈显著相关关系,与0~2 m层次的土壤含水量相关性不显著。土壤水分含量随种植年限的增加呈现先降低后又略有恢复的趋势,但水分恢复量不大。土壤水分波动性及其亏缺量随种植年限的增加呈现先增加后减小的抛物线型变化趋势。果树根系所吸收利用的土壤水分的深度,随着种植年限的增加而增深。在果树的主要生命周期内,其吸收利用的土壤水分最大深度可达8 m上下,耗水量最大时期为盛果中期(种植15年左右)。     

西安附近丰水年秋季苹果林地土壤水分恢复研究

通过对西安市附近曲江池村丰水年春季和秋季15龄苹果林地土壤含水量的测定,以及不同季度该地土壤含水量的对比,研究了苹果林地0～6m土层间土壤含水量的变化与土壤干层的恢复问题。研究结果显示,春季西安市南郊苹果林地2～4m土层含水量为8%～10%,表明该地有弱的干层发育;丰水年秋季西安南郊苹果林地2～4m土层含水量在23%以上,远高于春季该层位的土壤含水量,说明该地区的土壤干层己经消失。分析得出,在降水丰富的年份,发育较弱的土壤干层水分不仅可以得到恢复,且恢复的深度可达5m,恢复速度也很快。     

黄土高原沟壑区不同种植系统土壤水分消耗和恢复

黄土高原的土壤干燥化是影响粮食生产可持续发展的关键因素之一,研究土壤干层形成和恢复对该地区粮食生产的可持续发展具有重要意义。该文通过对长期定位观测数据的分析,探讨了不同种植体系和降水年型对土壤水分消耗和恢复的影响。结果表明：与裸地相比,玉米地土壤水分减少最多的月份大多出现在8月或9月,小麦地主要出现在5、6、7月3个月,苜蓿地主要出现在6月或8月;1985－1990年的6 a间,玉米、小麦和苜蓿地生育期内0～2 m土层土壤水分相对裸地平均分别减少了32.52、60.27和86.47 mm。旱作玉米地的土壤水分在平水年型可以得到完全恢复;旱作小麦地在丰水年型或者遇到强降雨的月份土壤水分在0～3 m范围内可以得到恢复,但较难恢复到试验初期的土壤水分。旱作苜蓿地0～3 m范围的土层在降雨较多的年份能够得到一定程度的恢复,6～10 m的土壤水分很难恢复。     

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。     

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。     

苜蓿生产力动态及其水分生态环境效应

根据长期田间试验实测数据 ,分析了苜蓿人工草地鲜草产量水平 ,产量随生长年限的变化 ,以及产草量和降水量的关系 ;苜蓿对肥料的敏感性较低 ,但肥料有延长苜蓿经济性生长年限的功能 ;水量平衡法计算苜蓿耗水量时 ,土层计算深度具有重要意义。当采用2m和 1 0m两种不同计算深度时 ,所得耗水量差值巨大 ,特别是在揭露水分生态环境演变趋势上 ,会得到不同结论。 1 0m测深研究结果表明 ,在黄土高原 ,苜蓿草地年蒸散量大于年降水量 ,根系吸水层达 1 0m以下 ,多年连续种植会导致土壤干燥化 ,形成生物性土壤下伏干层 ,从而对陆地水分循环路径发生影响。据此提出黄土高原草地生产要改高产目标为适度生产力目标 ,以减缓或阻止下伏干层的形成 ,并提出了相应的农业技术措施。     

陕北丘陵区陡坡柠条林地与荒坡土壤水分变化研究

通过定点土壤水分测定与对比分析，研究了陕北丘陵区陡坡柠条林地与荒坡的土壤水分亏缺状况，年际年内动态变化规律，干燥化特征及其自然降水的补偿能力。结果表明，柠条林地与荒坡0-10m土层贮水量仅相当于田间持水量的26．2％～41．2％。荒坡地0-10m土层贮水量相当于田间持水量的39．8％～41．2％。土壤贮水量的分布是阳坡〈半阳坡〈阴坡，上坡位〈下坡位。年际间土壤水分的变异程度随土壤深度的增加而减弱，土壤贮水量的变化主要发生在2m以上土层内。土壤贮水量具有明显的季节变化特征，但滞后于降雨量变化。生长季内，柠条地与荒坡的土壤平均贮水量之间差异显著，土壤越深，其含水量变化程度越小。两种利用方式的土壤剖面都产生了不同程度的干化层。相比而言，柠条林地深层土壤干燥化强度明显大于荒坡地。丰水年柠条林雨水补偿深度仅为1．0m，荒坡也仅为1．2m。柠条林丰水年的雨水补偿深度比干旱年可增加60cm以上，5m土层贮水增量增加3倍以上。     

基于GIS的安塞县土壤水分制图及其数量分析

 以空间图形和数据库为基础,利用GIS安塞县的土壤水分样点数据与地理数据结合起来,建立不同利用类型土地类型坡度分级的浮点型土壤含水率字段,对安塞县域尺度土壤水分制图及其定量化方法进行研究和探讨,对安塞县不同土层土壤水分状态和分布进行定量分析。结果表明:从土壤水分结构看,安塞县土壤水分总体上处于较低水平,0～500 cm土层平均土壤含水量在含水量为8.6%～10.8%的分布面积占到总土地面积的75.34%,在含水量<6.4%和6.4%～8.6%的分布面积占到总土地面积的19.36%,其中含水率<6.4%的土壤干层面积占到总土地面积的9.23%,其在上层分布面积大于下层,分布在一般（≥10.8%）以上水平的面积仅占总土地面积的5.31%。安塞县每2的土壤水库蓄水量在0～120cm土层仅有0.060.07 m3,而其他土层都在0.15m3以下。说明安塞县土壤水分环境极差,土壤水库的调节作用对于林木生长极其有限,大面积植树造林超越了安塞县土壤水库的供水和调水能力,是不适宜的;因此,在以适地适树原则适应土壤水分环境的同时,应加强土壤水分环境的改善。     

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。     

施肥水平对冬小麦田土壤水分影响的模拟

在模拟精度验证基础上,应用WinEPIC模型模拟研究了黄土高原长武早塬地1957～2001年期间不同肥力水平下连作冬小麦田的土壤干燥化效应.结果表明:4种肥力处理下连作冬小麦逐月土壤有效含水量均呈现波动性降低趋势,平均每年分别减少8.6、8.6、11.1和13.7 mm,无肥和低肥与中肥和高肥处理间土壤有效含水量差异十分显著,但无肥和低肥处理间无明显差异;在模拟初期出现了土壤湿度逐年降低、土壤干层逐年加厚的干燥化过程,在连作第5～8年以后均出现了稳定的土壤干层,无肥和低肥处理土壤干层均分布于2～3 m土层,中肥和高肥肥处理分别分布于2～4 m和2～5 m土层,随肥力和作物产量水平的提高,土壤干层厚度增厚;4种肥力处理麦田生产年度耗水量接近且呈现波动性缓慢降低趋势,但前1～4年中肥和高肥处理麦田共计较无肥处理麦田多耗水91和203 mm,长武旱塬地麦田土壤水分承载力为1.422～2.405 t/hm2,相应的肥力水平为N45～90 kg/hm2和P 15～30 kg/hm2.     

塔里木河下游土壤特性及荒漠化程度研究

通过对塔河下游土壤理化性质的分析,结果表明塔河下游土壤除全磷外,有机质等指标存在垂直分布差异,出现显著差异的土层深度为50 cm。在0~15 cm范围,距离河道不同距离处土壤含水量无显著差异,自15cm深度开始,距河道50m处土壤各土层含水量与距河道距离为300,500 m处含水量有显著差异,而距河道距离为300 m与500 m处土壤含水量之间则无显著差异。在0~50 cm土层,塔河下游土壤全氮(y)与有机质(x)之间的最佳模型为线性模型,方程为y=0.0278 0.05x(R2=0.9524),在50~170 cm土层,二者之间关系为:y=0.0659e0.3126x(R2=0.904)。依据土壤质量不同,塔河下游基本可分为上段和下段,上段土壤养分含量相对较高。塔河下游地区上层土壤(0~50 cm)50年来养分损失严重,有机质含量下降显著,土壤pH值升高,土壤荒漠化程度严重。