黄土半干旱区不同密度刺槐林地的土壤水分动态

 通过对1998—1999年5—10月2个生长季不同密度刺槐林的连续观测,研究林地土壤水分运动规律及年际变化特征。结果表明:春季不同密度刺槐林地的土壤水分差异较小,并有随林分密度增大而减小的趋势,林分密度越小土壤深层储水量越高。不同密度的刺槐植树带随着林分密度的增大,渐渐隐现出干旱、半干旱地区成林的土壤干化现象,而且随着降水的减少和林木个体水分消耗的递增,林分内水分供需矛盾越来越显著。对于自然集水斜坡面积在8m2以上的刺槐植树带内,深层土壤水分能得到较好的补偿。随着林分密度的增大,林下植被种类和数量越来越少,逐步由中生植物向旱生植物过渡,其生物总量、盖度、长势和植物体含水量也随之降低,反映出林地土壤的水分环境容量随林分密度变化的特征。     

黄土半干旱区土壤水分对侧柏叶片水气交换影响

2002年4～10月,在山西省方山县径流林业试验基地,通过水分控制措施形成土壤水分梯度,对野外栽植的侧柏叶片进行了蒸腾、光合及环境因素的观测。结果表明:侧柏叶片的蒸腾速率与土壤含水量有密切的关系,随着土壤含水量的降低水分胁迫加剧,蒸腾速率显著降低,而且一般受到水分胁迫的树体在低光照条件下出现蒸腾的峰值,随着光照与气温的增加蒸腾速率下降,水分胁迫程度越严重蒸腾峰值出现的时间越早。当土壤含水量没有造成水分胁迫时,侧柏叶片的蒸腾速率日变化与光照及气温的变化相一致。试验条件下,春季土壤含水量在5.79%以下时产生了严重的水分胁迫,土壤含水量达到6.50%时相对水分胁迫较轻;夏季土壤水分在6.94%以下时产生严重水分胁迫;秋季没有产生水分胁迫,但是仍然是土壤含水量较高时蒸腾速率也较高,这为黄土高原地区布设相应的径流林业措施,进行有效的土壤水分管理提供了依据。     

不同高粱抗旱品种光合速率及水分利用效率的研究

研究不同高粱抗旱品种在水分胁迫条件下光合级水分利用效率的日变化。结果表明,抗旱品种比不抗旱品种叶片水势高,蒸腾速率低,气孔阻力大,光合速率和水分利用效率高,为抗旱品种选育与旱作栽培提供了科学依据。     

黄土半干旱区刺槐林地土壤蒸发特性研究

对黄土半干旱区刺槐林内的土壤蒸发状况,进行比较系统的试验研究。试验采用微型蒸发器（Micro-lysimeters,MLS）,人为控制土壤水分梯度,对不覆盖、枯枝落叶物覆盖和苔藓覆盖3种处理的林地土壤蒸发进行了分析。结果表明,在不同土壤水分条件下,利用枯落物覆盖减小林地土壤蒸发效果晴天好于多云天,枯落物覆盖、苔藓覆盖与无覆盖相比,分别减少了20.15%～52.46%和11.11%～36.72%的土壤蒸发,枯落物覆盖效果好于苔藓;林地土壤蒸发量随土壤水分的增加呈上升趋势,当土壤含水量增加到一定临界值以后,林地土壤蒸发量由上升变为下降,表现出土壤水分对林地土壤蒸发具有明显的阈值反应,土壤含水量的临界值分别为14.2%（枯落物覆盖）和16.8%（不覆盖）;基于林地土壤蒸发量（E1）与水面蒸发量（E0）的观测数据,利用STATISTICA软件统计分析,建立林地土壤蒸发模型,可用于林地土壤蒸发量的估算,为林地土壤水分管理提供理论依据。     

晋西黄土丘陵区坡面刺槐林地土壤水分研究

 为研究晋西黄土丘陵区刺槐林分土壤水分状况,通过2年的定位观测,标定了该地区刺槐林分土壤水分特征曲线,探讨了刺槐林分土壤水分的空间变化规律及其影响因子。结果表明:刺槐林分利用土壤水分范围较广,其林分可以栽植在峁顶、阳坡及半阳坡等处;12年刺槐林分密度低于2250株/hm²时,林地土壤水分可以在生长季末得到补充,而超过2250株/hm²时,林地土壤水分得不到补充,林分在翌年的部分月份处于水分亏缺状况,限制了林木的生长;月降水量、蒸发量是影响林地土壤水分的主要气象因子,郁闭度、胸径、林分生产量等因子是影响刺槐林分土壤水分的植被因素。     

黄土高原半干旱区林木生长适宜土壤水分环境的研究

采用 L I- 62 0 0型植物光合测定系统、L I- 160 0型稳态气孔计和 L NW- 5 0 A型中子水分测定仪 ,对不同土壤水分胁迫下刺槐、侧柏林木和苹果树及其盆栽苗木生长的生理、生态特征进行实地观测 ,研究了叶片净光合速率( Pn)、蒸腾速率 ( Tr)、羧化效率 ( CE)、叶片水分利用效率 ( WUEL)以及气孔导度 ( Cs)和气孔阻力 ( Rs)对土壤含水量 ( SWC)变化的响应过程。结果表明 :刺槐、侧柏和苹果净光合速率最高时的 SWC分别为 17.13 % ,15 .90 %和 16.11% ;维持其最高净光合速率 70 %以上的土壤含水量 (即气孔导度的土壤水分响应曲线转折点对应的土壤含水量 )临界值分别为 10 .5 0 % ,9.5 0 %和 9.75 % ;其蒸腾速率最高时的 SWC分别为 18.82 % ,19.70 %和16.3 3 % ;其叶片水分利用效率最高时的 SWC依次为 13 .2 3 % ,10 .66%和 12 .3 8% ;其羧化效率最高时的 SWC依次为 15 .70 % ,15 .5 0 %和 15 .83 %。根据半干旱地区林业建设以提高林木水分利用效率为核心的土壤水分管理思想 ,分别选取维持最高叶片水分利用效率的土壤含水量临界值和维持较高光合速率 (最大光合速率的 70 %以上 )的土壤含水量临界值作为林木生长适宜土壤水分环境的上、下限标准。这一标准概化为 :刺槐 10 .5 %～ 13 .5 % ,侧柏 9.5 %～ 10 .5 %     

晋西黄土区不同立地刺槐林土壤水分动态特征

选择晋西黄土区蔡家川流域4块不同坡向(阴坡、阳坡)、不同密度(1 450,2 150,2 525株/hm~2)刺槐样地作为研究对象,在每块样地的中心位置布设一个观测点,采用TRIME-TDR土壤水分测定仪定位观测2016年1—12月的土壤体积含水量,每月上、中、下旬分别对各样地0—200cm土层的土壤水分进行分层观测(每个测层20cm),研究4块刺槐样地的土壤水分季节变化规律、垂直剖面变化规律以及坡向和密度对土壤水分的影响。结果表明:(1)研究区土壤水分季节变化分为平稳期、消耗期、波动期和恢复期4个时期,年最大土壤水分与年最大降水量所在月份相同,降水季节分配对土壤水分有影响。(2)研究区土壤水分垂直变化土层分为剧烈变化层、弱变化层和相对稳定层3个土层,土壤水分随土层深度表现为先增加后减少最后趋于稳定的趋势。(3)坡向和密度对研究区刺槐林的土壤水分具有显著性影响,阴坡的土壤水分显著高于阳坡(P0.01),低密度的土壤水分显著高于高密度(P0.01)。     

土壤水分对幼龄桉树蒸腾和生长的影响

通过盆栽试验，研究不同土壤水分对幼龄桉树蒸腾和生长的影响。结果表明，土壤含水量越高，桉树蒸腾量越大。随着桉树增长，植株蒸腾量逐月增大，但蒸腾强度却逐月下降，说明桉树叶面积增长速度，大于蒸腾量增长速度。不同土壤水分条件下桉树的蒸腾量、蒸腾时间长短和最大蒸腾量出现的时间不同。水分亏缺对桉树的影响是多方面的，外观表现为幼嫩枝梢萎蔫，分枝少、叶片少、叶面积下降、叶色变深、变暗，植株下部叶子叶尖枯死；生理上表现为气孔导度降低，阻力增大，气孔关闭，光合速率降低，养分吸收量减少。总的影响是生长量显著降低。在试验条件下，按树每生产1kg干物质所付出的蒸腾耗水量与土壤水分有关，土壤干旱时桉树的水分利用效率最低。     

晋西黄土区不同密度刺槐林地土壤水分补偿特征

为研究晋西黄土区不同密度刺槐人工林对土壤水分的影响,分别选取2 400株/hm2与1 300株/hm2刺槐人工林代表研究区高、低密度刺槐林分,以裸地为对照,分别利用Enviro-SMART土壤水分定位监测系统和翻斗式自记雨量计对0—150cm深度范围内各土层体积含水量与林外降雨进行定位观测。结果表明:(1)从不同降水年份来看,在干旱年和平水年,低密度刺槐生长季平均土壤储水量高于高密度刺槐,在研究年份中,低密度刺槐多年平均土壤储水量比高密度刺槐多年平均土壤储水量高6.80 mm。(2)在土壤剖面垂直方向,干旱年、平水年高密度刺槐对0—30cm土层土壤水分的消耗高于低密度刺槐,丰水年0—30cm土层土壤水分消耗各刺槐林间差异不显著(P0.05)。(3)综合分析降雨入渗深度、入渗量及雨季土壤水分补偿度等指标,研究区天然降雨可对低密度刺槐林分生长所消耗的土壤水分进行有效补充,不会出现人们所担心的黄土高原在植被恢复过程中会造成水分的不足而导致新的生态退化。但考虑到高密度刺槐林对土壤水分的消耗,建议在研究区进行刺槐林植被建设过程中多考虑采用低密度刺槐林的配置方式。     

黄土丘陵区刺槐生长及林地土壤水分动态规律研究

通过分析长历时黄土丘陵区人工刺槐林的单木生长和土壤水分动态变化,研究了黄土丘陵区刺槐生长和林地土壤水分动态规律。结果表明：在黄土丘陵区人工刺槐总体上可分为三个阶段,其生长量具有慢一快一慢的生长节律,而在其生长的第三阶段又有生长量的小幅波动回升。而随着刺槐生长状况的变化,刺槐林深层(5～8m)土壤水分含量也出现相应的上下波动,表明刺槐生长状况由刺槐林下的土壤水分状况所决定。此外还探讨了黄土丘陵区人工林土壤水分低湿层恢复的可能性。     

不同土壤水分下黄土高原侧柏生理生态特点分析

采用人工控制土壤水分，形成单株幼龄侧柏的不同水分梯度环境。在自然环境下利用Li-1600稳态气孔仪和Li-6200光合仪对山西省方山县试验基地内侧柏的蒸腾速率、净光合速率、气孔阻力及其环境因子进行了观测，并辅以盆栽苗木水分胁迫条件下的林木生理指标观测，对生理指标和土壤含水量的关系进行了研究。结果表明：侧柏蒸腾日进程为双峰曲线，水分状况较差时蒸腾日进程曲线到达波谷的时间比水分状况较好时大大提前，干旱条件下蒸腾速率较低；净光合速率的日进程为双峰曲线，水分状况较差时日进程变为单峰曲线，侧柏叶片光合作用午前以气孔限制为主，而午后以非气孔因素限制为主。维持蒸腾速率所适宜的土壤含水量为19.90％；净光合作用的最佳土壤含水量为15．75％；维持叶片水分利用效率的最佳土壤含水量为10.65％．选取维持最佳叶片水分利用效率的土壤含水量临界值作为林木密度调控的土壤水分阈值，侧柏为9．5％～11％。     

果树蒸腾光合及水分利用率与土壤含水量关系研究

以山西省吉县地区幼龄苹果、梨为研究对象,在盆栽实验的基础上,研究了不同土壤含水量条件下两种果树蒸腾速率、光合速率日变化规律,得出苹果、梨的蒸腾速率在土壤含水量6%～10%时呈现双峰曲线,中午出现低谷区;而在土壤含水量12%～20%时,呈现正午峰值型的单峰曲线。在此基础上研究了蒸腾、光合及水分利用率与土壤含水量的关系：蒸腾速率、水分利用率与土壤含水量相关关系可用三次四项式描述,而光合速率与土壤含水量呈二次相关关系。黄土高原半干旱区适宜苹果生长的土壤水分范围为12%～14%,最佳土壤含水量为12.37%;适宜梨树生长的土壤水分范围为12%～16%,最佳土壤含水量为15.19%。     

黄土半干旱区元宝枫叶片气体交换参数对土壤水分的响应

在黄土高原半干旱地区，采用Li-6400便携式光合测定仪和TDR水分仪，对不同土壤水分处理下的元宝枫（Acer truncatum）盆栽苗木生长的生理生态特征进行观测。研究了叶片的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、水分利用效率（WUE）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）和气孔限制值（Ls）对土壤含水量（SWC）的响应过程，并探讨了在不同土壤水分胁迫程度下影响元宝枫叶片光合作用变化的规律，最后确定了元宝枫树种在黄土区适宜生长的土壤水分调控标准。结果表明：元宝枫叶片净光合速率最高时的SWC为14％，蒸腾速率最高时的SWC为15％，叶片水分利用效率最高时的SWC为13％，8％的SWC是严重水分胁迫下叶片光合速率降低由气孔因素限制到非气孔因素限制的转折点。根据半干旱地区林业建设以提高林木水分利用效率为核心的土壤水分管理思想，确定元宝枫树种在该区最适宜生长的SWC为11％～15％。     

不同水分条件下核桃蒸腾速率与光合速率的研究

在黄土高原半干旱区,采用LI-1600稳态气孔仪和LI-6200便携式光合测定仪对不同土壤水分条件下盆栽核桃的生理指标进行了观测,研究土壤含水量对核桃蒸腾速率与光合速率的影响.结果表明,不同土壤含水量条件下核桃蒸腾速率、光合速率和水分利用效率的日变化具有显著的差异.当土壤体积含水量在5%以下时,核桃气孔导度很低,蒸腾速率日变化也不明显;当体积含水量为10%和15%时,蒸腾速率、光合速率和水分利用效率随着土壤水分的增加而升高,而且具有明显的日变化.土壤含水量越低,核桃叶片气孔导度与蒸腾速率和光合速率的相关性越差.通过对比得出,核桃光合作用适宜土壤体积含水量为10%～15%;土壤体积含水量控制在15%时核桃的水分利用效率达到较好状态.     

黄土区不同地类土壤容水量与渗水率的试验研究

通过对研究区12种不同土地利用类型土壤容水量和渗水率的试验研究,分析了相同土地利用和不同土地利用方式下土壤容水量和渗水率的差异。结果表明,相同土地利用方式下,农坡地土壤容水量差异约1倍,差异较大;旱梯田土壤容水量差异可达35.23%,差异明显;荒坡地相差仅为5.84%,差异较小;沟台地差异不明显。不同土地利用方式下,土壤入渗性能差异显著。在连续入渗180min时,YL（人工杨树林地）、HF（荒地整地后封管1a自然草地）、NT（人工柠条林）、SJ（人工沙棘林）、YS（人工油松林）、ZK（针阔混交林）土壤容水量分别是HP（荒地）的108.19%,173.43%,157.76%,192.28%,93.64%和129.67%。沙棘林、柠条林等人工灌木林地的土壤容水量大于人工乔木林地。荒坡经过隔坡水平台整地封闭保护自然恢复植被1a后,土壤容水量高于多数乔、灌木林地,是一种经济有效的水土保持措施。土壤容重是影响土壤容水量的主要土壤物理特性指标,土壤容重越大,土壤容水量越小。土壤含水率在9.60%～19.02%范围内对土壤容水量的影响不明显。     

黄土高原土壤水分的自动监测——TDR系统及其应用

TDR(Time Domain Reflectory)——时域反射仪是一种用于测量土壤水分的仪器 ,这是一种利用电磁脉冲方法 ,根据电磁波在介质中传播速度来测试介质的介电常数从而测定土壤水分的仪器。本文介绍了一套 TDR系统的组成和测量方法 ,并对测量结果进行了室内和野外校正 ,结果表明 ,野外校正比较符合实际情况 ,可以作为黄土高原地区进行 TDR校正的参考。由于具有快速、准确等优点 ,能自动、连续地监测土壤含水量 ,TDR是一种值得推广的土壤水分测定仪器     

黄土高原主要灌木树种蒸腾特性研究

采用精度为0.001 g的精密电子天平和露点水势仪研究了荚迷、绣线菊、虎榛子和丁香的叶片含水量日变化、蒸腾速率日变化、叶水势日变化及蒸腾速率与气象因子的关系.结果表明,4种灌木树种早晚的叶片含水量高于中午,最低值出现在10:00-14:00之间,日变幅(晴天-阴天)大小顺序为;荚迷(125.2%～114.2%)＞丁香(110.3%～59.8%)＞绣线菊(86.8%～46.9%)＞虎榛子(85.4%～35.2%);叶鲜重与叶面积可用指数曲线进行拟合;日最大蒸腾速率(晴天-阴天)大小顺序为:荚迷[4.017～3.226mmol/(m2·s)]＞丁香[5.628～2.918 mmol/(m2·s))＞绣线菊[3.742～2.908 mmol/(m2·s)]＞虎榛子[3.174～2.035 mmol/(m2·s);日平均蒸腾速率(晴天-阴天)大小顺序为＞荚迷[2.687～2.252 mmol/(m2·s)]＞丁香(2.652～2.058 mmol/(m2·s)]＞绣线菊[2.215～1.649 mmol/(m2·s)]＞虎榛子(1.864～1.423 mmol/(m2·s)];4种灌木叶水势日变化呈波浪型,叶水势与蒸腾速率负相关,可用对数曲线拟合;不同天气条件下影响各灌木树种蒸腾速率的主要因子不同.     

黄土高原水蚀风蚀区坡地土壤水分季节变化及水分利用效率

通过建立径流小区对黄土高原水蚀风蚀交错区3种典型植被措施下水量平衡进行定位观测研究,分析3种植被措施对土壤水分的季节变化与水分利用效率的影响。结果表明,整个生长季节内3种植被措施下土壤表层5cm温度显著低于空气温度;土壤表层0-6cm水分季节性波动受到降雨的强烈影响。3种植被措施对剖面土壤水分季节变化产生显著影响,5-7月份为土壤水分消耗期,8-10月份为土壤水分补偿期。土壤垂直剖面含水量从表层到深层表现为先增加后减小再增加的趋势。3种植被措施对相同地形部位土壤水分所造成的差异不同,同一植被的土壤水分在不同地形部位也有差异。坡耕地(当年种植绿豆)径流系数为0.238,显著高于撂荒地与苜蓿地。3种植被措施下生物产量、水分利用效率均达到显著差异水平(p<0.05)。紫花苜蓿水分利用效率分别是绿豆、绿豆籽粒水分利用效率的1.9倍和8.3倍。坡耕地退耕还草或者建设人工植被等措施增强了对径流的拦蓄作用,具有较好的水土保持效应,同时提高了植物水分利用效率。