宁夏白芨滩固定沙丘浅层土壤水分时空变异

【目的】揭示沙漠化治理过程中土壤含水量的动态变化规律及其在小尺度上的空间变异特征,进而为该地区防沙治沙及植被的可持续发展提供科学指导。【方法】采用烘干法和TDR300对宁夏白芨滩防沙治沙区浅层土壤含水量进行监测,应用地统计学的理论与方法研究该区域浅层土壤水分季节动态变化和小尺度空间变异特征。【结果】(1) 10 cm和30 cm的土壤含水量变异系数均在0.01～1之间,属中等变异;不同时期的10 cm及30 cm深处的土壤含水量均表现出强烈的空间自相关;4、6和9月的土壤水分(10 cm)的变异函数为球状模型,8月(10 cm)为指数模型,30 cm的土壤水分变异函数均为指数模型。(2)不同时期的表层(10 cm)土壤含水量空间分布表现为4、6和9月空间分布较相似,整体分布相对均匀;8月土壤含水量较6月增加,空间分布表现为从北向南降低,其中西北角土壤含水量最高;9月研究区内土壤表层含水量与其他时期相比最高。【结论】10 cm和30 cm土壤含水量均属中等变异,不同时期含水量均表现出强烈的空间自相关。10 cm和30 cm水分分布格局均受降水影响,9月土壤含水量最高。研究区不同时期10 cm土壤含水量空间分布特征明显不同,30 cm深处的土壤含水量随季节发生变化,两者空间分布特征均受地形、季节影响。     

高寒草甸典型植被退化小流域土壤容重空间变异特征

以高寒草甸典型植被退化小流域为研究对象,应用GIS技术和地统计学的Kriging空间内插法,研究小流域尺度下景观单元土壤容重空间变异规律。结果表明:0~10 cm土层土壤容重最佳拟合模型为线性模型,10~20 cm,20~30 cm,30~40 cm和40~50 cm 4层土壤容重最佳拟合模型为球状模型;在小流域尺度范围内,40~50 cm土层土壤容重具有强空间变异性,块金系数[C0/(C0+C)]为15.7%,0~10 cm,10~20 cm,20~30 cm和30~40 cm 4层土壤容重属于中等空间变异,块金系数在27.6%~47.4%之间;分析得出0~10 cm,10~20 cm,20~30 cm,30~40 cm,40~50 cm 5层剖面土壤容重的有效变程分别为1 596 m,1 697 m,1 985 m,1 426 m和1 380 m。通过确定半方差函数、比较变量的空间变异性及空间变异程度,总体上,小流域内土壤容重半方差函数模型拟合效果较好。     

红壤坡地深松耕对土层特性和玉米产量的影响

【目的】研究深松耕对红壤坡地土层特性和玉米产量的影响,筛选适宜云南红壤坡地土壤深松耕的深度和耕作措施,为红壤坡地合理耕层构建提供依据。【方法】实验设置常规旋耕20 cm(CK),免耕耕深0 cm(S0),深松耕30 cm(S30)和深松耕40 cm(S40)等4个不同的耕深处理,种植方式为直播玉米,冬季休闲,田间管理和施肥方式一致。【结果】实验结果表明,处理S0、处理S30和处理S40第1年对玉米产量无显著影响,生物学产量均显著增加,增产率分别为11.66%、14.69%和5.07%;第2年玉米产量增产率分别为3.22%、22.03%和14.14%,生物学产量增产率为-1.81%、15.61%和5.27%;第3年玉米产量增产率分别为28.71%、22.00%和5.69%,生物学产量增产率为16.86%、14.86%和3.76%。0～20 cm土层处理,S0土壤容重3年平均降幅2.83%,土壤紧实度增加33.20%,土壤含水量降低5.73%;处理S30降低土壤容重和土壤紧实度,降幅分别为3.88%和3.95%,土壤含水量增加5.44%;处理S40土壤容重降低0.52%,土壤紧实度增加7.70%。20～40 cm土层,处理S0土壤容重降低3.41%,土壤紧实度增加7.54%,土壤含水量增加6.21%;处理S30土壤容重降低9.23%,土壤紧实度降低20.27%,土壤含水量增加13.80%;处理S40土壤容重降低8.79%,土壤紧实度降低15.38%,土壤含水量增加7.99%。40～60 cm土层,处理S0土壤容重降低3.17%,土壤紧实度增加35.53%,土壤含水量增加2.86%;处理S30土壤容重降低1.48%,土壤紧实度增加21.93%,土壤含水量增加3.00%;处理S40土壤容重降低4.86%,土壤紧实度降低2.84%,土壤含水量增加7.84%。【结论】深松耕30 cm对山原红壤坡地玉米的产量有促进作用,为较适宜的耕作措施。     

春季深松对内蒙古西部农田土壤结构及玉米产量的影响

试验在春季条带深旋耕30cm、春季深松30cm和常规表层旋耕15cm等不同深松方式下,测定土壤容重、田间持水量、土壤含水量以及玉米农艺性状和产量等各指标,通过分析阐明春季深松对农田土壤结构的影响。试验结果表明:30cm春季条带深旋耕和30cm春季深松能有效的打破犁底层,扩大耕层深度,显著降低了土壤紧实度和15~35cm土层土壤容重;增加了土壤田间持水量及土壤含水量;深松能提高玉米株高、单株根干重、单株地上干物质重和叶面积指数,加快生育进程;在收获时,30cm条带深旋耕、30cm春季深松的倒折率(0和1.2%)均低于常规旋耕处理(3.3%);深松有效增加玉米单产,30cm春季条带深旋耕和30cm春季深松处理较常规旋耕分别增产22.10%和25.93%。     

不同深松处理对东北盐碱土耕层结构及玉米产量的影响

为进一步改良黑龙江省西部苏打碱土与构建合理耕层,采用秋深松30cm、秋深松40cm、春深松30cm、春深松40cm共4种深松处理,分别在播种前、开花期、成熟期测定0~50cm土壤耕层的含水量、容重等指标及玉米产量性状指标,探讨不同深松处理对盐碱土耕层结构的影响。结果表明:深松处理能够提高各耕层的土壤含水量,降低土壤耕层容重,而且深松效果秋深松春深松,深松40cm深松30cm。增产幅度秋深松春深松,秋深松40cm秋深松30cm,春深松30cm春深松40cm。由此得出,深松处理能够有效地降低盐碱土中低产田耕层土壤容重,改善土壤耕层结构,提高耕层土壤含水量,构建适合作物生长的合理耕层,有利于玉米产量的提高。     

北京一年一熟区农田深松对土壤水分特性的影响

为了改善北京地区农田土壤结构,提高土壤蓄水保墒能力,提升农田生产能力,增加作物产量,项目自2009年开始在北京市延庆县保护性耕作试验田开展农田深松效果研究,对比分析了免耕和免耕+深松2种技术模式对土壤容重、含水量、水分入渗率及作物生长特性和产量的影响。结果表明,与免耕处理相比,免耕+深松技术模式0-30 cm土层内,土壤容重降低了约4.0%,平均质量含水量增加5.9%,稳定入渗率提高了62.5%,增产7.10%。     

四段式根茬心土混合犁改土技术对白浆土物理性状及大豆产量的影响

通过对白浆土土壤含水量、容重、硬度及对大豆产量的测定分析,研究四段犁改土技术对土壤物理性状、水分利用率及大豆产量的影响。结果表明:经过一个作物生育期后,四段式根茬心土混合犁深松与对照相比,土壤30~40 cm土层含水量增加25.78%、容重降低20.47%、硬度降低40.60%,0~50 cm土层含水量平均增加11.23%、容重降低6.90%。大豆产量提高33.38%,差异达到极显著水平。     

不同肥力红壤旱地对季节性干旱条件的响应特征

为了探讨不同肥力等级红壤旱地对季节性干旱的响应特征,选取高中低肥力的红壤旱地,系统研究土壤容重、有机质含量及连续干旱条件下土壤含水量变化。结果显示:在红壤旱地上,0～20 cm土层中,高肥力处理的容重分别比中肥力和低肥力降低了8.15%和3.45%;同时,高肥力在0～20 cm和20～40 cm的土壤有机质含量分别比中肥力提高了12.63%和17.48%,比低肥力增加了18.26%和22.68%;连续干旱降低了红壤旱地的土壤含水量,但高肥力等级的土壤可以有效减缓干旱引起的表层土壤含水量下降速度。     

环渤海低平原区土壤容重与含水量空间结构性研究

[目的]查明环渤海低平原区土壤物理性质的空间特征,为土壤盐渍化的防治和农田合理灌溉提供依据。[方法]选取深县、南皮和海兴3个典型区,运用传统统计学和地统计学相结合的方法,研究不同土层土壤容重和含水量的空间规律。[结果]在垂直方向上,研究区各层土壤容重随着深度的增加,逐渐趋于稳定,深县、南皮和海兴为1.51、1.53和1.53 g/cm3,且3个地区的土壤容重均属于中等变异强度;在山前平原至滨海平原的水平方向,0～20、20～60和0～60 cm3层位的土壤容重均表现逐渐增大的趋势。3个典型区的含水量在垂直方向上都表现为逐渐增加态势,且都属于中等变异强度。[结论]整个地区的土壤含水量变异大于容重变异,容重在垂直方向上的离散性和变异性都较小。     

宁夏南部黄土丘陵地土壤水分空间变异性分析

基于不同采样幅度、不同季节测定的土壤水分数据,应用统计学和地统计学方法分析了宁夏南部干旱半干旱区黄土丘陵地土壤水分的空间变异性。结果表明:(1)土壤水分的变异系数与研究区域采样面积的大小有关,采样面积增大,变异系数增大,变异性增大,变异系数增大到一定数值时趋于稳定,不再随着采样面积的增大而无限增大。(2)不同季节土壤水分空间变异性均表现出较强的季节性特征,夏季土壤水变异系数最大,秋季土壤水变异系数最小。表层土壤水分的变异系数大于深层的变异系数。(3)不同季节表征土壤水分空间变异相关程度的参数空间异质比均小于25%,表现出强烈的空间相关性。土壤水分的空间分布表现为东南部区域的土壤含水量高于西北区域的。表层土壤水分空间分布破碎化程度较高,深层土壤水整体分布相对均匀。     

黄土露天矿区重构土壤典型物理性质差异及对植被生长状况的影响

为研究重构土壤典型物理性质对植被生长状况的影响,以中煤平朔安太堡露天矿南排土场为研究对象,采用典型剖面采样法、室内测试法、方差分析法、拟合分析法等,分析土壤不同深度典型物理性质（土壤容重、土壤质量含水量）对植被生长指标的影响。结果表明,随着土层深度的增加,土壤容重均值呈现出先增加后减少的趋势,土壤质量含水量总体上随着土壤剖面深度的增加而降低。土壤容重介于0.87~2.00 g·cm^-3之间,土壤质量含水量的范围为1.19%~20.97%。各个土层之间土壤容重、土壤质量含水量均有较明显差异,且土壤容重在30~60 cm土层差异最明显,土壤质量含水量在0~30 cm土层差异最明显。研究区植被生长状况较好的样地土壤容重均值为1.47 g·cm^-3,土壤质量含水量随深度增加趋于10%左右,并且0~10 cm土层土壤容重与0~30 cm土层土壤质量含水量是影响植被生长的关键因素。研究区内重构土壤的容重、质量含水量在不同剖面以及不同土层之间存在较显著差异,表层土壤物理性质是影响植被生长的重要因素。     

基于地表温度—植被指数特征空间的荒漠化草原表层土壤含水量反演

【目的】研究地表温度-植被指数特征空间的荒漠化草原表层土壤含水量反演状况。【方法】以2014年和2015年的3期MODISL1B数据构建地表温度Ts-植被指数NDVI的特征空间,拟合出特征空间的干、湿边方程,计算温度植被干旱指数(TVDI)。对TVDI与同期野外不同深度的实测土壤含水量数据进行回归分析,建立TVDI估测土壤水分的模型,并对模型进行验证。【结果】TVDI与各层实测土壤含水量数据都有一定程度的相关性,相关系数在0.5以上。TVDI模型对研究区0~10cm、0~20cm、0~30cm深度的土壤含水量反演相对误差均不大,且相对误差随着土壤深度的增加而增大。TVDI模型的土壤含水量遥感反演中,3期0~10cm深度的土壤含水量反演值与实测值的相对误差平均值均在10%左右。【结论】TVDI模型可以更为准确地反映研究区内土壤表层0~10cm深度的含水量空间变异特征及分布状况。     

深松对土壤结构及玉米根系的影响

[目的]明确深松对土壤的改良效果,促进水资源高效合理的利用.[方法]对垄作玉米进行设3个不同处理,分别为常规不深松(常规垄作)、春季播种前行间深松30 cm(春深松30 cm)和秋季行间深松30 cm(秋深松30cm)探讨不同深松时间和方式对土壤性状及玉米根系的影响.[结果]春深松30 cm后土壤紧实度显著降低.在0～20 cm深处,春深松30cm与秋深松30 cm、春深松30 cm与常规垄作的土壤紧实度差异显著.在0～40 cm深处,春深松30 cm与秋深松30 cm、春深松30 cm与常规垄作的土壤容重差异显著,两个深松处理与常规垄作的土壤田间持水量差异显著.春深松30 cm的玉米根系活跃吸收面积高于常规垄作.[结论]深松能够改善土壤的紧实度、容重、田间持水量和含水量,提高土壤的蓄墒能力,提高玉米根系的活跃度.春季深松接近作物生长期,土壤改良效果更好,长期持续深松更利于改善土壤板结结构.     

大兴安岭北部天然落叶松林土壤水分空间变异及影响因子分析

从坡面尺度对大兴安岭北部多年冻土区天然落叶松林的土壤水分空间变异特征以及冠层结构、土壤温度、降 雨对土壤水分分布的影响进行了研究。结果表明:自坡上至坡下,0 ~5 cm 土层土壤含水量逐渐降低,样带12 比样 带1 降低了19.95%,5 ~10 cm 和10 ~15 cm 土层土壤含水量随坡位的降低而逐渐升高,从样带1 至样带12 分别增 加15.55%和29.16%;0 ~15 cm 土层土壤平均含水量在17.61% ~18.77%之间波动,从坡上至坡下有逐渐增大的 趋势;坡上和坡下样带垂直变异系数明显高于坡中,样带1、11 及12 的垂直变异系数最高,分别为10.17%、 13.39%及15.02%,属于中等变异程度,而各样带间的水平变异程度很弱;0 ~5 cm 土层土壤含水量与叶面积指数 和林冠开度分别呈极显著正相关和极显著负相关关系,5 ~10 cm 和10 ~15 cm 土层土壤含水量与叶面积指数呈极 显著负相关关系,而与林冠开度相关性不显著;土壤温度与土壤含水量呈极显著负相关;雨后4 d 内,各样带土壤含 水量均逐渐降低,表层土壤含水量降幅明显大于下层,说明降雨对表层土壤水分影响较大,而对下层土壤水分影响 较小。      

深松对土壤结构及玉米根系的影响（英文）

[目的]明确深松对土壤的改良效果,促进水资源高效合理的利用。[方法]对垄作玉米进行设3个不同处理,分别为常规不深松(常规垄作)、春季播种前行间深松30 cm(春深松30 cm)和秋季行间深松30 cm(秋深松30cm)探讨不同深松时间和方式对土壤性状及玉米根系的影响。[结果]春深松30 cm后土壤紧实度显著降低。在0~20 cm深处,春深松30cm与秋深松30 cm、春深松30 cm与常规垄作的土壤紧实度差异显著。在0~40 cm深处,春深松30 cm与秋深松30 cm、春深松30 cm与常规垄作的土壤容重差异显著,两个深松处理与常规垄作的土壤田间持水量差异显著。春深松30 cm的玉米根系活跃吸收面积高于常规垄作。[结论]深松能够改善土壤的紧实度、容重、田间持水量和含水量,提高土壤的蓄墒能力,提高玉米根系的活跃度。春季深松接近作物生长期,土壤改良效果更好,长期持续深松更利于改善土壤板结结构。     

宁夏中部干旱带旱地玉米覆膜免耕对土壤典型理化性状影响研究

对宁夏中部干旱带旱地覆膜免耕农田土壤理化性状变化进行了研究,结果表明:覆膜免耕具有一定的增温效应,可显著增加地表0~10 cm土壤容重,覆膜免耕10~40 cm土壤容重低于播种期覆膜和露地种植,加速土壤速效P消耗,有效增加土壤有机质含量,对土壤水分具有表聚效应,使玉米各生育时期耕层土壤含水量均高于露地种植,且随覆膜免耕时间的延长,0~100 cm土壤含水量逐步增加。     

盐渍化灌区水盐田间尺度时空分布及关联分析

【目的】分析干旱盐渍化灌区非饱和-饱和带水盐的时空分布特征及其内部关联度,为内蒙古河套灌区盐渍化防治提供理论依据。【方法】运用经典统计学和地质统计学方法,分析了内蒙古河套灌区隆胜试验示范区作物播种前、生育期、收割后土壤水盐的时空变异特征,并利用灰色关联分析对不同地下水埋深条件下的土壤含水量、土壤含盐量、地下水埋深和地下水矿化度进行了交叉综合排序。【结果】内蒙古河套灌区隆胜试验示范区在播种前、生育期、收割后的土壤含水量和地下水埋深均呈中度偏弱变异性,而表层(0~40cm)土壤含盐量和地下水矿化度均呈中度偏强变异性。表层土壤含水量、含盐量均表现出北高南低的空间分布趋势,地下水埋深呈北浅南深趋势,地下水矿化度分布为西北高东南低。对不同地下水埋深条件下的水盐因子进行关联度分析发现,当地下水埋深年均值为1.5m时,对地下水埋深关联度最大的因子为土壤含水量(关联度为0.726 1),土壤含水量、土壤含盐量和地下水矿化度均以地下水埋深为最大关联因子(关联度依次为0.724 0,0.683 2,0.643 2);在地下水埋深年均值为2.0m条件下,各因素间灰色关联度达到相对平衡状态;当地下水埋深年均值为2.5m时,土壤含盐量与土壤含水量、地下水埋深与地下水矿化度互为关联度最大的因子。【结论】建议采取合理措施降低研究区北部地下水埋深,防止区域土壤盐渍化加剧。     

连续周年耕作对砂姜黑土农田蓄水保墒及作物产量的影响

【目的】筛选利于改善黄淮区砂姜黑土农田蓄水保墒效果及提高作物产量的夏玉米-冬小麦周年耕作方式。【方法】在秸秆全量还田条件下设置5个夏玉米季-冬小麦季周年耕作方式处理:免耕-旋耕(对照)、免耕-深耕、深松-旋耕、深松-免耕、免耕-免耕,通过多年定位试验研究周年耕作方式对砂姜黑土农田土壤容重、土壤水分及作物籽粒产量的影响。【结果】与对照处理相比,免耕-深耕处理显著降低夏玉米收获期15—25 cm土层土壤容重和冬小麦收获期20—35 cm土层土壤容重,深松-免耕和深松-旋耕处理显著降低夏玉米收获期15—40 cm土层土壤容重和冬小麦收获期20—25 cm土层土壤容重,而免耕-免耕处理显著增大夏玉米收获期0—10 cm土层土壤容重和冬小麦收获期5—20 cm土层土壤容重。免耕-深耕、深松-旋耕和深松-免耕处理显著增加夏玉米收获期0—40 cm土壤贮水量,而深松-旋耕和免耕-免耕处理却降低冬小麦收获期0—40 cm土壤贮水量。与对照免耕-旋耕处理相比,深松-免耕处理提高夏玉米-冬小麦整个周年内20—40 cm土层土壤含水量,免耕-免耕处理提高作物收获期40—160 cm土壤含水量,而深松-旋耕处理在冬小麦收获期则降低40—160 cm各土层土壤含水量。深松-旋耕和深松-免耕处理显著增加夏玉米-冬小麦周年籽粒产量,增幅分别为7.67%和10.21%,免耕-深耕处理冬小麦籽粒产量增加而夏玉米产量降低,最终周年籽粒产量降低0.44%,免耕-免耕处理夏玉米-冬小麦周年籽粒产量降低2.19%。【结论】深松-旋耕和深松-免耕处理能够降低土壤容重、提高作物籽粒产量,其中深松-免耕处理能够改善土壤蓄水保墒能力,产量及经济效益增加效果较优,可作为相对较适宜的黄淮区砂姜黑土农田夏玉米-冬小麦周年耕作方式。     

齐齐哈尔半干旱区春玉米节水旱作技术模式研究

为研究齐齐哈尔西部半干旱区的节水效果,以先玉335为试验材料,设计常规种植和原垄坐水两个处理,分析原垄坐水处理对土壤容重、水分和玉米产量的影响。结果表明:播种前土壤容重在0～10和10～20 cm土层差异不显著,在20～30 cm土层中,原垄坐水处理土壤容重较常规种植低2.24%。而原垄坐水处理,在成熟期土壤容重在10～20 cm土层较常规种植下降4.23%,其他土层无明显差异。不同处理播种前和抽穗期土壤含水量无明显差异。苗期和拔节期时,与常规种植相比,原垄坐水处理土壤0～20 cm含水量高4.13%和11.32%。原垄坐水处理比常规种植水分利用效率提高8.30%、出苗率提高6.34%、籽粒含水量降低4.23%,产量增幅为9.11%。     

样点数量对林区土壤水分动态测定精度的影响

为了保证土壤水分动态的测定精度对森林土壤水分变异性进行了研究,以合理确定样点数。结果表明,森林土壤水分的变异主要来源于林地土壤条件的变化及树冠对降雨的不均匀截留,且随季节而变化。在研究地区,土壤水分的变异系数在6～20％,要使土壤水分动态的测定精度高于0.90,测定重量含水量及容重的样点数须分别不少于10个及8个。对林木分布不均或土壤条件变化较大的林地,土壤水分变异系数更大,所需的样点数也更多。