不同植被覆盖类型黑土水分动态变化特征

采用中子水分仪定位监测方法,研究黑土区平水年大豆地、草地和裸地3种覆盖类型土壤水分变化特征.结果表明:土壤水分空间垂直动态变化随深度增加而降低,基于变异系数(CV)将土壤水分垂直变化分为4层,即水分速变层、活跃层、次活跃层和相对稳定层.不同覆盖类型下,土壤水循环深度依次为大豆地>草地>裸地,土壤水循环强度依次为草地>大豆地>裸地;3种覆盖类型的土壤剖面含水量在作物生长季节内呈增长型变化特征,裸地0～20 cm土层各时段土壤含水量均高于草地和大豆地;30 cm土层以下土壤水分含量依次为草地>裸地>大豆地.该区土壤储水量主要受降雨调控,3种植被覆盖类型下,土壤水分的总蒸散量依次为草地>大豆地>裸地.     

黑土区土壤剖面水分动态变化研究

通过对2007年5-9月作物生长季内农Ikt黑土土壤剖面水分含量的监测,分析了黑土区土壤剖面水分分布特征,季节性动态变化和变异系数.结果表明,在观测期内农田黑土水分在剖面上随土层深度的增加呈现出先增加,再减少,后增加的趋势;土壤剖面各土层土壤水分含量随时间的变化表现为先减小,后增加,再减小的波浪式,这与降雨量的季节性分布和作物生长发育密切相关;在观测期内没有发现激变层,土壤水分变异系数的最大值出现于0-10 cm,随着土层深度的增加变异系数呈减小的趋势.     

植被恢复模式对黑土贮水性能及水分入渗特征的影响

采用双环法对黑龙江省克山农场5种主要的人工林植被类型(水曲柳林、樟子松林、落叶松林、美青杨林和水曲柳落叶松混交林)土壤的贮水性能和渗透特征进行了对比研究。研究结果表明:所研究的5种林地土壤1 m土层范围内饱和贮水量在5 347.01~5 762.91 t/hm2之间,水曲柳和落叶松林地最大,其它3种林地间则差异较小;滞留贮水量在543.43~916.13 t/hm2之间,从大到小的顺序依次为落叶松林>水落混交林>美青杨林>水曲柳林>樟子松林;初渗速率的变化范围为14~33 mm/min,水落混交林最高,依次分别为落叶松林、美青杨林、水曲柳林、樟子松林;稳渗速率在1~8 mm/min之间;30 min累计入渗量水落混交林和美青杨树林地要远高于其它林地,水曲柳和落叶松林地次之,樟子松林地最小。采用的4种入渗模型都能较好地反映各种林分土壤的入渗过程,平均相关系数r在0.927 2~0.953 6之间,而考斯加可夫模型和Philip模型的拟合值更接近于实测值,更适用于描述本研究区森林植被下的土壤入渗特征。     

植被恢复模式对黑土贮水性能及水分入渗特征的影响

采用双环法对黑龙江省克山农场5种主要的人工林植被类型（水曲柳林、樟子松林、落叶松林、美青杨林和水曲柳落叶松混交林）土壤的贮水性能和渗透特征进行了对比研究。研究结果表明：所研究的5种林地土壤1m土层范围内饱和贮水量在5347．01～5762．91t／hm^2之间,水曲柳和落叶松林地最大,其它3种林地间则差异较小;滞留贮水量在543．43～916．13t／hm^2之间,从大到小的顺序依次为落叶松林〉水落混交林〉美青杨林〉水曲柳林〉樟子松林;初渗速率的变化范围为14～33mm／min,水落混交林最高,依次分别为落叶松林、美青杨林、水曲柳林、樟子松林;稳渗速率在1～8mm／min之间;30min累计人渗量水落混交林和美青杨树林地要远高于其它林地,水曲柳和落叶松林地次之,樟子松林地最小。采用的4种人渗模型都能较好地反映各种林分土壤的人渗过程,平均相关系数r在0．9272～0．9536之间,而考斯加可夫模型和Philip模型的拟合值更接近于实测值,更适用于描述本研究区森林植被下的土壤人渗特征。     

黑龙江海伦农田黑土水分特征

根据多年观测资料研究 ,提出黑龙江海伦区域农田黑土水分的基本特征 ,黑土水分季节动态变化规律和垂直动态变化规律 ,同时分析了影响土壤水分变化规律的主要因素。     

施肥管理对农田黑土土壤水分动态变化的影响

东北黑土区属"雨养农业",水分是该地区农业生产中的主要限制因子。施肥管理通过影响土壤理化性质和作物生长调控土壤水分。以中国科学院海伦农田生态系统野外科学观测研究站内的水分平衡观测场为研究对象,基于10年的观测数据,分析研究区域内长期的施肥管理对土壤水分垂直变化和季节性变化的影响。研究结果表明不同的施肥管理方式显著影响了0~90 cm土层的土壤水分含量,表现为与无肥(CK)相比,化肥(NP)和有机肥+化肥(NPM)处理的0~90 cm土层土壤含水量分别减少了1.53%和3.45%。不同施肥管理方式下剖面土壤含水量的季节性变化为土壤含水量差异的最大时期出现在8月5日,表现为CK>NP>NP。根据土壤储水量的季节性变化,将作物生长季内土壤水分划分为三个时期,分别为相对稳定期(4月30日~5月30日),水分消耗期(5月30日~6月30日)和水分恢复期(6月30日~10月5日),其中NP和NPM处理土壤储水量一直处于较低水平。土壤水分被消耗的最大时期出现在6月末。     

深耕及培肥对砂姜黑土理化性质和小麦产量的影响

  目的  比较不同耕作培肥方式对土壤理化性质和小麦产量的影响,以解决砂姜黑土耕层浅薄、养分容量低的问题,实现小麦优质高产。  方法  田间试验（2018 ~ 2020年）采用裂区实验设计,旋耕和深耕为主区;5种培肥方式为副区,包括:单施化肥（CK）,增施有机肥15 t hm?2（15M）、有机肥22.5 t hm?2（22.5M）、生物炭15 t hm?2（15B）和生物炭22.5 t hm?2（22.5B）,分土层研究土壤理化指标和小麦产量的变化。  结果  深耕、施用生物炭和有机肥均显著提高0 ~ 10 cm 土壤pH值,深耕显著提高10 ~ 30 cm土壤含水率,降低10 ~ 30 cm土壤容重和紧实度,生物炭对土壤容重和紧实度的改善优于有机肥。深耕配合生物炭或有机肥显著提高10 ~ 30 cm土层有机质和全氮含量;高量有机肥对速效养分的提升效果最佳。旋耕增施有机肥显著增加小麦赤霉病病穗率;深耕显著降低赤霉病病情指数,深耕22.5M处理比旋耕22.5M处理降低52.6%。连续2年的产量表明,深耕显著提高小麦产量,深耕配合高量生物炭和有机肥处理分别比深耕CK处理显著增产18.3%和9.0%。结构方程模型分析表明,深耕和生物炭主要通过影响土壤物理性质促进小麦增产,有机肥显著改善土壤化学性质,但高量有机肥能促进赤霉病的发生。  结论  深耕配合高量生物炭或适量有机肥有效改良砂姜黑土障碍因素并增加小麦产量。     

黑土农田水肥条件对作物产量及水分利用效率的影响

长期定位试验研究黑土农田不同水肥作物产量和水分利用效率的变化结果表明,大豆对水分条件变化反映较敏感,而玉米对养分条件变化反映较敏感,适宜水分条件下3种作物随施肥水平的提高,其产量与水分利用效率相应增加;有机 无机肥配施处理3种作物随水分含量的增加,其产量与水分利用效率相应提高     

干旱条件下黑土农田水分特征研究

在中国科学院海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站, 应用长期定位试验研究了干旱年份不同施肥处理下的黑土农田水分状况。结果表明：在干旱年份, 大气降水不能满足玉米对水分的需求, 土壤利用“土壤水库”中的水分进行补给, 在玉米全生育期土壤供水量占玉米耗水量的比例为22.23%-25.99%;肥料的施用能够调节土壤的供水能力, 表现为化肥＋有机肥处理〉化肥处理〉无肥处理;玉米的耗水量和耗水强度也表现出相同趋势;肥料的施用, 特别是化肥和有机肥配合施用能够提高玉米的水分利用效率。     

干旱条件下黑土农田水分特征研究

在中国科学院海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站, 应用长期定位试验研究了干旱年份不同施肥处理下的黑土农田水分状况.结果表明:在干旱年份, 大气降水不能满足玉米对水分的需求, 土壤利用"土壤水库"中的水分进行补给, 在玉米全生育期土壤供水量占玉米耗水量的比例为22.23%～25.99%;肥料的施用能够调节土壤的供水能力, 表现为化肥+有机肥处理>化肥处理>无肥处理;玉米的耗水量和耗水强度也表现出相同趋势;肥料的施用, 特别是化肥和有机肥配合施用能够提高玉米的水分利用效率.     

连续施钾对黑土钾素动态变化的影响

采用定位方法研究黑土连续施用钾肥对土壤钾素动态变化及产量的影响。结果表明 ,连续 7年施钾肥玉米仍表现明显的增产效果 ,不施钾肥耕层土壤速效钾含量逐年降低 ,导致掠夺式生产 ;不施钾肥耕层土壤缓效钾含量明显下降 ,施钾肥土壤缓效钾略有下降 ,起到一定的缓解作用。施K2 O 1 1 2 .5kg/hm2 ,钾的平衡系数为 0 .96,说明钾的投入和消耗基本平衡 ;施K2 O2 2 5kg/hm2 ,钾的平系数为 1 .3 4,说明钾肥投入大于作物携走的钾 ,外源钾在土壤中有较大的剩余。     

连续施钾对黑土钾素动态变化的影响

采用定位方法研究黑土连续施用钾肥对土壤钾素动态变化及产量的影响。结果表明，连续7年施钾肥玉米仍表现明显的增产效果，不施钾肥耕层土壤速效钾含量逐年降低，导致掠夺式生产；不施钾肥耕层土壤缓效钾含量明显下降，施钾肥土壤缓效钾略有下降，起到一定的缓解作用，施K2O112.5kg/hm^2，钾的平衡系数为0.96，说明钾的投入和消耗基本平衡；施K2O225kg/hm^2，钾的平系数为1.34。说明钾肥投入大于作物携走的钾，外源钾在土壤中有较大的剩余。     

未经干扰黑土的土壤贮水能力及水分入渗特征

采用双环法和双环刀法,对典型黑土区内未经干扰的山杨天然次生林和草原化草甸（俗称五花草塘）土壤水分入渗特征及贮水能力进行测定研究。结果表明：与撂荒地、休闲地相比,未干扰黑土表现出更强的入渗及贮水能力。在1m深土层内,五花草塘饱和贮水量（5271.14 t/hm^2）高于次生林（4945.91 t/hm^2）,但滞留贮水量二者相差不大,分别为402.20 t/hm^2和425.40 t/hm^2;五花草塘的初渗和稳渗速率分别是8.5 mm/min和1.2 mm/min,次生林相应为7.5 mm/min和3.2 mm/min,在整个入渗过程中,次生林的土壤水分入渗能力要强于五花草塘。研究结果为科学评价典型黑土的贮水能力和水分入渗性能提供了重要的本底值参考。     

东北北部黑土水分状况之研究--Ⅱ.黑土农业水分状况及水分循环

田间观测比较证实:耕地黑土的水分状况和农田水分循环过程不仅受气候因素所控制,同时也明显受作物种类不同所影响。因此,不同作物下黑土农田的水分状况,表现在土壤湿度水平、各水分时期出现时间、作物收获后残留土壤中的水量等方面均有明显区别。小麦地蒸发强度大,蒸发高峰出现早且具有最大的年总蒸发量;大豆、玉米等中耕作物蒸发强度弱,蒸发高峰出现晚且具有较小的年总蒸发量。因此,在同一年里小麦地土壤湿度通常要比大豆、玉米地低,残留在土壤中的水分因而也最少。     

降水年型对黑土区土壤水分动态变化的影响

利用长期定位试验,研究了黑土区不同降水年型下荒地、裸地和农田土壤水分的变化特征.结果表明,降水年型能够影响不同植被类型下土壤水分的季节性动态变化和垂直变化.丰水年不同植被类型土壤含水量均呈"v"型曲线变化,最低值出现在7月份,观测期内裸地较高;平水年呈"W"型曲线变化,分别在6月份和8月份出现两个低值,不同植被类型表现为裸地>荒地>农田;枯水年除裸地在观测后期土壤含水量略有增加外,荒地和农田均持续下降.降水年型对土壤水分变异系数的影响表现为枯水年>平水年>丰水年.其中荒地土壤水分变化最为剧烈,表现在枯水年出现了速变层,而在丰水分内次活跃层也较农田向土壤深层延伸,其次为农田和裸地.     

施肥措施对砂姜黑土水分入渗性能的影响

土壤水分入渗是降雨和灌溉水转变为土壤有效水的过程,是降水、地表水、土壤水和地下水相互作用的环节,是影响作物水分利用效率的重要因素。砂姜黑土黏粒含量高,具有楔型结构等障碍因子,水分入渗性能和持水能力较弱,作物水分利用效率低。改良土体结构是提高土壤入渗与持水能力,增加作物水分利用效率的重要途径。为研究施肥措施对砂姜黑土理化性质及水分入渗性能的影响,设置不施肥对照(CK)、测土配方施肥(PF)、测土配方施肥+秸秆还田(PF+JG)和测土配方施肥+粉煤灰(PF+FMH)4个试验处理,进行小麦-玉米田间轮作试验。研究了土壤容重、颗粒组成、总孔隙度和有机质含量的变化规律,分析了土壤水分入渗特征及其与土壤理化性质之间的关系。结果表明,PF+JG、PF+FMH处理使土壤有机质含量分别较CK和PF提高18.01%、8.92%和11.18%、2.61%,土壤容重分别降低12.90%、11.29%和4.48%、2.98%,土壤总孔隙度分别增加13.89%、5.87%和12.46%、4.56%,土壤水分累积入渗量分别增加98.08%、90.39%和34.64%、29.41%。PF+JG(1.18×10-4 m·s-1)和PF+FMH(1.13×10-4 m·s-1)处理的土壤水分稳定入渗速率分别是CK(5.92×10-5 m·s-1)和PF(8.73×10-5 m·s-1)的1.99倍、1.91倍和1.35倍、1.29倍。土壤水分稳定入渗速率与有机质及总孔隙度显著正相关(P0.01),与土壤容重呈显著负相关(P0.05)。该研究表明,秸秆还田和粉煤灰处理,可提高土壤有机质含量,降低土壤容重,增加土壤孔隙度,提高土壤水分稳渗速率,可为土壤水分入渗性能提升提供理论依据。     

免耕对黑土春夏季节温度和水分的影响

通过田间定位试验,研究免耕与常规耕作对东北黑土区玉米和大豆生长早期土壤温度和水分的影响。研究结果表明:播种前,由于免耕与常规耕作(秋翻)覆盖率和含水量不同,免耕处理的玉米和大豆小区土壤的白天5cm地温均低于常规耕作处理,夜间差异不大;相同深度的玉米和大豆秋翻处理土壤日平均温度分别比免耕高0. 7℃和0. 5℃;随土壤深度的增加,土壤温度的差异逐渐减小。播种后,除了下午免耕5cm地温略低于秋翻外,下午至夜间免耕的10cm和15cm地温,均略高于秋翻的土壤温度。这是由于免耕下土壤水分增高引起的土壤热容量加大,从而缓解夜间降温和寒流影响,减缓土壤温度下降的结果。播种前,免耕处理的玉米和大豆地土壤水分分别比秋翻处理高2. 4%和1. 8%。播种后的一个月期间,免耕大豆土壤含水量比秋翻高2. 3%。初步的研究结果表明,免耕可以在一定程度上缓解春季黑土墒情不好的问题,这对保证出苗和幼苗的健康生长非常重要。     

中国北方旱农地区农田水分动态变化特征

北方旱地区域农田水分特征的主要影响因子是自然降水和农田蒸散量。在区域尺度上，农田潜在蒸散量是半干旱偏旱区＞半湿润偏旱区＞半干旱区。半干旱偏旱区农田水分平均潜在亏缺量为517 mm，最大亏缺量为968 mm，最小亏缺量为162 mm。半干旱区旱地农田水分平均潜在亏缺、最大亏缺和最小亏缺量分别为274、688和－34 mm，半湿润偏旱区上述3个参数分别为157、469和－180 mm。由于降水的时空变化，不同类型地区农田土壤水分储存量也产生了区域分异，3种不同类型地区农田土壤水分在农作物不同发育期储存量的变化是半湿润偏旱区＞半干旱区＞半干旱偏旱区。旱地作物耗水主要来源于生育期间的有效降水和播种前的土壤蓄水。