黄土丘陵区油松、沙棘人工林土壤呼吸动态及其对土壤温度和水分的响应

作为陆地生态系统碳通量的重要组成部分,土壤呼吸在维持全球碳循环及碳平衡中具有重要作用.以黄土丘陵区油松、沙棘人工林为研究对象,于2015年6月至2016年5月,采用LI-8100土壤碳通量测量系统,分别观测二者的土壤呼吸(Rs)、5 cm土壤温度(T)和水分(W),分析2种人工林Rs的动态特征及其对T和W的响应.结果表明:1)季节尺度油松、沙棘人工林Rs夏季(6-8月)最高(2.31和2.89 μmolCO2/m2·s),冬季(12-2月)最低(0.60和0.65μmolCO2/m2·s),年均值分别为1.51和1.92 μmolCO2/m2·s,年呼吸总量分别为18.90和22.81tCO2/hm2·a,冬季呼吸量占年呼吸总量比例分别为14.67％和12.65％;日尺度最高值出现在10:00-16:00,最低值均出现在6:00.2)季节尺度2种林分Rs与T均呈显著指数关系(P＜0.01),与W则呈显著线性负相关(P＜0.01),且沙棘林全年尺度土壤呼吸Q10值(1.40)显著高于油松林(1.34,P＜0.01).3)日尺度上,油松、沙棘人工林W分别大于13％和12％时,T对Rs的解释量(R2)均有所提高.因此,在充分考虑温度和水分对土壤呼吸影响的同时,加强冬季土壤呼吸的观测,对未来气候变化条件下,区域碳循环估算模型的完善具有重要意义.     

保水剂混施用量对沙质土壤水分垂直入渗特性的影响

为了探明保水剂在不同混施用量下对沙质土壤水分入渗性能及变化过程的影响,通过室内积水入渗试验,比较分析了保水剂作用下土壤水分的入渗率、累积入渗量及湿润锋等的动态变化。结果表明：混施保水剂不同程度上减小了沙质土壤水分入渗率、累积入渗量和湿润锋运移距离。保水剂混施用量越多,入渗率的降低程度越大,累积入渗量和湿润锋运移距离越小。试验中,保水剂混施用量为0.75%和1.00%时,表层土壤含水率急剧增加;同时,由于保水剂较大的阻止入渗作用,使得8-14cm土层土壤含水率较低。混施用量0.5%时,8-14cm土层具有较高的土壤含水率。     

干旱胁迫下不同保水剂处理的水分动态研究

在有限水分条件下,对盆栽石楠苗木的生长率和存活期、叶片和土壤水分水势动态变化进行研究。结果表明:（1）保水剂能提高土壤田间持水量10.8%～93.2%;（2）在停止供水后,有保水剂处理的土壤含水量、水势下降缓慢,保水剂用量越大,效果越好;（3）苗木叶片相对含水量、叶片水势下降延迟,苗木的生长受到抑制的时间延后,保水剂用量越大,效果越好;（4）保水剂处理延长苗木的生存期3.5～38.5d。     

陕西省土壤温度和水分状况估算

土壤温度和水分状况是中国土壤系统分类的两个重要诊断特性。土壤的水热状况受近地表温度和降水的直接影响,可以通过气候因素来估算土壤水分和温度状况。以陕西省85个气象台站连续30年的地面气象数据为基础,采用地统计与纽荷模型(JNSM)相结合的方法研究了陕西省土壤温度和水分状况及其空间分布。结果表明,土壤温度状况表现为:秦岭山区及其以北为温性,汉江河谷地区及其以南为热性;土壤水分状况表现为:长城以北为干旱,陕北黄土高原地区和关中盆地为半干润,秦岭以南为湿润,常湿润仅在最南端镇巴县和镇坪县的小部分南部地区存在。     

不同保水剂对土壤水分和氮素保持的比较研究

保水剂应用对土壤水肥利用效率具有重要影响。本文采用土柱模拟试验方法,以不施保水剂处理为对照,比较3种保水剂——聚丙烯酸盐类保水剂(A)、有机–无机复合保水剂(B)、腐植酸型多功能保水剂(C)对土壤水分和两种氮肥(尿素、硝酸铵)的保持效应,筛选保水剂与氮肥的合理施用配合。8次土壤淋溶结果表明:3种保水剂对土壤水分和两种氮肥都有保持作用,但差异明显。在保水方面,A、B保水剂土壤水分保持效果较好且保水效果相近,C保水剂相对较差;随浇水次数增加,3种保水剂的保水效果均有所降低。在保肥方面,C保水剂对两种氮素的保持效果显著优于对照,且对硝酸铵保持效果优于对尿素的保持效果;A保水剂对尿素的保持效果明显,但对硝酸铵的保持效果很小,淋溶8次后,甚至对氮素淋溶有促进作用;B保水剂对尿素的保持效果8次淋溶后与C保水剂相近,对硝酸铵的保持效果介于其他两种保水剂之间。此外,保水剂对土壤脲酶活性有一定影响,其变化与氮素转化有关;施用尿素的土壤中,保水剂对土壤脲酶活性的影响为B保水剂C保水剂A保水剂,而施用硝酸铵的土壤中为A保水剂B保水剂C保水剂。     

水土保持应用保水剂前景广阔

保水剂是功能性高分子材料，由于结构交联，网格所吸的水不能用简单物理方法挤出，故有良好的保水性（参见图1）。它所吸水分一则随土壤水势平衡释放出来，二则是植物根从中吸水。保水剂绝不同于一般吸水剂，其核心是反复吸放水和保水性。我司经过十年与民智的互动，不仅开发出多种规格的保水剂，还建立了不完全同于国外的实用工法。[第一段]     

保水剂施用方式对河套灌区土壤水热条件及玉米生长的影响

为了鉴别保水剂不同施用方式对土壤水分、土壤温度和玉米生长的影响,在内蒙古河套灌区以不施保水剂为对照,开展了沟施、混施、撒施、穴施的田间试验。结果表明,不同施用方式提高了土壤水分,特别是在干旱的抽雄吐丝期、灌浆期具有显著作用。幼苗期、三叶期不同施用方式的土壤温度上升缓慢,抑制了玉米幼苗的生长。拔节期到收获期不同施用方式促进了玉米生长,延长了玉米生长期,提高了玉米产量及生物量,提高了水分利用效率、水分产出率和灌溉水产出率。不同施用方式中,沟施的效果相对较好,撒施较差。研究表明,河套灌区玉米生产中施用保水剂应以沟施为主。     

可降解地膜的降解性能及对土壤温度、水分和玉米生长的影响

针对生产中使用普通农用塑料地膜导致农田土壤污染的现状,进行了不同厚度可降解(光、生物降解)地膜、普通地膜和露地栽培玉米对比试验,探讨可降解地膜的降解性能及对土壤水分、温度和玉米生长的影响。结果表明,0.005mm厚可降解地膜的降解速度及强度均优于0.008mm厚膜,二者在覆膜后90d分别达降解5级、4级水平,地膜质量损失率达55.48%、39.99%。两种可降解地膜对土壤水分、温度和玉米生长的影响与普通地膜相当,均使0～20、>20～40cm土壤水分含量、地表及地下10cm土壤温度明显高于露地对照,使玉米出苗率提高,生育进程加快,株高、叶面积和地上部干物质积累量增加;其中0.008mm厚膜覆盖玉米效果优于0.005mm厚膜。研究认为,以可降解地膜替代普通地膜应用于农业生产具有可行性。     

连续失水-复水中不同粒径保水剂对土壤结构和水分特性的影响

为明确土壤干湿交替环境下保水剂与土壤颗粒之间的作用方式及保水剂对土壤结构和水分有效性的影响.通过土柱模拟试验,研究连续失水—复水条件下,不同粒径(>0.85,0.6～0.85,0.30～0.45 mm)保水剂对土壤水分特性、土壤团聚体分布和结构稳定性的作用,以及保水剂—土壤混合体价键结构的微观变化特征.结果表明:第1次...     

保水剂对混剂土特性的影响

为了解保水剂施入土壤后对土壤性质的影响,促进保水剂在抗旱节水中的合理应用。在河北农业大学实验基地,对青海“绿宝”公司提供的3种剂型保水剂施入土壤后的混剂土进行土壤水分常数、密度、pH值、土壤膨胀率和土壤硬度等性能测定。结果表明：保水剂能显著提高土壤中的土壤水分常数和土壤孔隙度,但混剂土的土壤密度减小;保水剂能明显提高土壤的膨胀性能65％-170％;保水剂加入土壤后对土壤的pH值影响较小;在土壤大量失水后,保水剂能明显降低土壤坚实度,对照土壤的硬度是混剂土硬度的5．2—32．9倍。     

两种农用高吸水树脂的制备工艺及其土壤保水效果

针对中国目前农用高吸水树脂的研制和应用相对落后的现状，通过自行设计的工艺流程合成了两种淀粉接枝型高吸水树脂(SA和SAM)，利用正交试验设计优化了反应条件。用红外光谱和扫描电镜对接枝共聚物进行了表征，光谱分析证实了接枝共聚物的存在，扫描电镜显示了其多孔网状结构。两种接枝产物在蒸馏水及0.9%氯化钠湿基水溶液中均表现出较高的吸水能力。土壤蒸发试验结果表明，两种吸水树脂能够显著抑制土壤表面的水分蒸发，抑制蒸发作用随着树脂施用量的增加而增强，三元吸水树脂SAM优于二元SA的抑制效果。     

土壤特性对保水剂吸水性能的影响

该文测试了保水剂与砂壤土、壤砂土、砂黏壤土1和砂黏壤土2四种土壤混合后的吸水倍率,研究了土壤特性对保水剂吸水性能的影响,混合时土壤为风干土,保水剂与土壤的混合比例为0.5%。结果表明：与对照相比,保水剂与土壤混合后明显降低了吸水倍率,且随着吸水时间加长,降低幅度增大。吸水10 min后,吸水倍率下降14.4%～58.0%,70 min后,下降41.8%～90.2%。研究认为：吸水初期,吸水倍率主要受土壤孔隙特性的影响,随着吸水时间的加长,土壤溶液中离子增多,对保水剂吸水倍率产生了影响。土壤溶液中离子量与黏粒含量有关,黏粒含量高,土壤溶液中离子量大,反之则小,保水剂在黏粒含量高的土壤中的吸水倍率较在黏粒含量低的土壤中低。与土壤混合还改变了保水剂的吸水规律,对照中,吸水倍率随着吸水时间加长而加大,达到最大后趋于稳定;而在土壤中,短时间内吸水倍率达到最大,随着吸水时间加长,吸水倍率逐渐下降。     

2种高分子保水材料对土壤持水能力的影响

采用离心机法,研究聚丙烯酸钠与聚丙烯酰胺2种高分子化合物在5种使用浓度（占干土质量0、0．01％、0．08％、0．2％与1％）的条件下对3种土壤（砂土、壤土、黏土）持水能力的影响。结果表明：3种土壤在0．01—1．5MPa水吸力时,持水能力随着2种高分子材料用量的增加而增加,砂土的作用效果较壤土、黏土更显著;2种高分子材料与土壤质量比控制在8／10000～2／1000范围内其作用效果较好,该用量条件下高分子吸持水分平均可释放83．7％供植物吸收利用。2种高分子材料对土壤持水能力的作用效果基本相同。     

保水剂对土壤水分垂直入渗特征的影响

为了探明保水剂对土壤水分入渗性能及变化过程的影响,该文通过室内积水入渗试验,比较分析了保水剂作用下土壤水分的入渗率、累积入渗量及湿润锋等的动态变化。结果表明：保水剂对入渗率的影响具有稳定性和一致性。上层混施（0～10 cm）和层施（5 cm）保水剂会限制土壤水分向下运移,30 min后累积入渗量分别比对照显著减少了17.3%～36.6%和5.5%～46.6%;而且随着保水剂用量增加,抑制效应增大。相比较而言,这种减缓入渗的程度在保水剂层施,且用量为0.1%时更为明显。下层（10～20 cm）混施和层施（10 cm和15 cm）保水剂对土壤水分入渗的抑制是有限的,约比对照降低了4.9%～11.9%;但当保水剂层施量为0.1%时,土壤水分入渗反而会随着入渗进程而增加,累积入渗量可达到对照的1.1倍。层施保水剂后,保水剂层及保水剂下层土壤含水率会普遍增加1.1～1.9倍。     

高分子保水剂在土壤水肥保持和污染治理中的应用进展

高分子保水剂(super absorbent polymer,SAP)是一种具有高吸水和保水能力的高分子聚合物,应用土壤具有水肥保持和土壤改良等多重效应,近年在农业生产、水土保持和污染治理中应用受到重视。该文通过作者多年研究积累和文献综合分析,回顾了高分子保水剂发展历程,提出其效应原理的理论体系,包括保水剂自身吸水、保水和释水原理,保水剂促进土壤改良和保持效应原理;保水剂提高肥料等农化产品利用效率原理;保水剂调节植物生理节水效应原理和固化土壤重金属效应原理。此外,文章对保水剂在农业水肥保持与高效利用、土壤重金属污染治理等方面的研究进展进行了系统分析,并根据其存在问题,指出加强新型产品研制及其应用基础研究,加快应用技术推广是保水剂发展的主要方向。     

保水剂对苹果节水及灌溉制度的影响研究

该文通过对保水剂在苹果灌溉上的试验研究，分析了保水剂对苹果园灌溉的影响。试验中采用中子仪观测土壤水分的动态变化，通过对不同用量保水剂小区的土壤水分观测，结合果树土壤水分灌溉底线来指导灌溉。结果表明：施用保水剂后水分利用效率提高，施用量200 g/棵是本试验的最优水平，每公顷节水900 m³，同时对保水剂下的果树灌溉制度进行了研究，提出了不同降雨年型的灌溉制度。     

保水剂对土壤持水性能影响的模拟研究

通过室内模拟试验,利用正交回归设计研究了丙烯酸盐类保水剂对土壤持水性能的影响,并推导出土壤有效水含量与土壤质地、保水剂粒径及其使用剂量关系的数学模型。结果表明：土壤质地、保水剂用量对土壤有效水含量的影响达到极显著水平,而保水剂粒径对土壤有效水含量的影响不显著。保水剂颗粒与土壤质地、与保水剂用量成负效应,保水剂用量与土壤质地成正效应。这一数学模型可以用于指导该类保水剂在生产的使用。     

施用保水剂对生菜生长发育的影响

通过在盆栽生菜中施用3种保水剂,研究保水剂对土壤淋溶情况及生菜生长发育的影响。结果表明,(1)在模拟干旱和非干旱两种情况下,与对照相比,施用3种保水剂都显著降低了淋溶液体积及电导率值,起到显著的保水、保肥效果;(2)施用保水剂显著提高了生菜叶片的叶绿素含量(SPAD值),增加了植株地上部鲜重;(3)施用保水剂的生菜叶片明显比对照鲜绿,说明保水剂处理能够提高生菜的商品性状;(4)与对照相比,施入保水剂后的生菜根系明显变细变长,对照的根系较短粗;(5)自制保水剂层施与混施相比,两次淋溶情况、SPAD值及增产效果都为层施优于混施,初步推断保水剂层施效果较好。施用保水剂既能使生菜增产、提高商品性状,又能降低淋溶损失、减少环境危害,是一种值得推广的农业栽培管理方法。     

畦灌配施保水剂改善杨树林下土壤物理性状提高微生物活性

为指导杨树人工林节水灌溉和增产,通过大田试验,比较研究常规畦灌(720 m3/hm2)、常规畦灌量60%、常规畦灌量30%、60%常规畦灌量配施保水剂和30%常规畦灌量配施保水剂等处理对杨树林下土壤容重、微生物量碳和氮、微生物活性及生长的影响。结果表明:同常规畦灌相比,60%常规畦灌量配施保水剂处理明显降低了土壤容重,且显著增加了土壤总孔隙度和毛管孔隙度,其土壤容重分别较常规畦灌、常规畦灌量60%、常规畦灌量30%和30%常规畦灌量配施保水剂处理下降6.62%、11.19%、16.45%和7.97%;显著提高了土壤微生物量碳、氮含量,并明显增强了土壤微生物呼吸作用,其微生物呼吸速率较常规畦灌、常规畦灌量60%、常规畦灌量30%和30%常规畦灌量配施保水剂处理分别高出13.89%、24.24%、41.38%和12.33%;同时,60%常规畦灌量配施保水剂处理还降低了代谢熵,与其他4种处理相比其下降幅度分别为5.96%、8.84%、11.72%和4.78%。此外,该处理的材积生长率达到最大值,并显著大于其他处理(P0.05)。与60%常规畦灌量配施保水剂相比,30%常规畦灌量配施保水剂处理对林下土壤及材积的作用效果较小。相关分析表明,材积生长率与毛管孔隙度、代谢熵有极显著相关关系(P0.01),与土壤容重、微生物量碳和氮、微生物呼吸有显著相关关系(P0.05)。综合分析认为,适宜的节水灌溉措施(常规畦灌量60%与保水剂组合)有利于改善杨树林下土壤的物理环境,增强微生物活性,并促进杨树林木的生长。