局部覆盖条件下土壤水分移动性能与蒸发力的关系

采用旱棚人工控水,蒸发桶整体称重法,对4种地面覆盖材料、50％覆盖度条件下,土壤水分蒸发与移动性能进行了研究。结果表明,在持续干旱时段,覆盖不仅改善了覆盖区土壤水分状况,而且强化了覆盖区与相邻非覆盖区下层土壤液态水的运移与再分布,提高了相邻非覆盖区下层土壤水分状况,有利于减轻持续干旱对造林成活和幼林生长的威胁。通过非线性参数拟合,首次求得了表征塑料地膜、渗水地膜、干草和塑料泡膜4种地面覆盖材料对土壤蒸发的阻抗特征参数,为建立不同覆盖材料在局部覆盖条件下的土壤蒸发量模型奠定了基础。同时也求得了依据常规水面蒸发和土壤湿度等资料计算黄绵土裸地蒸发量和局部覆盖条件下土壤蒸发量的经验模型。     

无纺布覆盖高度对土壤水分蒸发的影响

无纺布作为一种新型的覆盖材料,可以减少土壤水分蒸发。为了确定最佳的覆盖高度,通过玻璃棚小盆试验,研究了无纺布不同覆盖高度(02、4、、6、8、10、205、01、00 mm)对土壤水分蒸发的影响,分别从土壤含水率变化、日均蒸发量、累计蒸发量和种子萌发率等方面进行了比较分析,结果表明:不同高度的无纺布覆盖均能达到抑制土壤水分蒸发、提高水分利用率的目的,抑蒸效果随覆盖高度的增加而提高,其中覆盖高度10 mm以上的与对照组有明显差异,覆盖高度100 mm的日均蒸发量最小,保持水分的能力最强。此外5,0 mm和100 mm高度无纺布覆盖对种子萌发较对照组有极显著影响,种子萌发时间短,萌发率高。     

干旱荒漠区排矸场不同覆盖类型对土壤水分蒸发的影响

[目的] 在水分匮乏的干旱荒漠区煤矿废弃地植被恢复过程中,研究不同边坡覆盖模式对土壤水分蒸发的影响,为干旱荒漠区矿区废弃地生态恢复模式优化与完善植被恢复技术提供科学依据。[方法] 以中国西北干旱荒漠区煤炭基地废弃地——排矸场为研究对象,研究不同覆盖类型排矸场边坡土壤水分蒸发和表层土壤水分的变化。试验设置了草帘、生态毯和液态地膜3种覆盖类型,以无覆盖为对照。[结果] 干旱荒漠区煤矿排矸场边坡表层土壤含水量基本呈随着坡位降低而增加的变化规律;蒸发试验进行初期各覆盖处理的土壤日蒸发量较大,随着时间推移日蒸发量逐渐降低,草帘覆盖下的平均土壤日蒸发量最低,与无覆盖处理之间的变化差异达到显著水平（p<0.05）;3种覆盖与无覆盖处理下的土壤水分累积蒸发量在排矸场边坡的不同坡位均表现出逐步上升的规律,无覆盖措施的土壤累积蒸发量增加较明显,草帘覆盖、液膜覆盖和生态毯覆盖措施下的土壤累积蒸发量分别比无覆盖措施减少了38.4%,24.2%和20.6%,坡面覆盖处理的土壤累积蒸发过程符合线性函数关系。[结论] 在草帘、生态毯和液态地膜3种覆盖类型中,草帘覆盖下的土壤含水量较高,草帘是减少边坡表层土壤水分蒸发量最为适合的覆盖措施。     

内蒙古中西部旱作农田土壤水分动态研究

有效地利用干旱半干旱地区有限的降水,对提高旱作农田的农作物产量具有重要意义。研究认为,旱作梯田、旱平地土壤水分变化主要取决于降水,其动态变化与降水变化相吻合,但在时间上滞后1～2月;作物生长发育耗水主要来源于该年雨季降水,土壤起到了调节和再分配的作用;不同作物对水分的利用及抗旱能力不同,搞好蓄水保墒、选用和培育相适应的耐旱作物,是合理利用土壤水分,提高旱作农田产量的有效途径。     

以色列南部极端干旱气候条件下裸地的水分蒸发

Microlysimeters of different sizes(5cm 10cm and 15cm in length) were used extensively in the present study of the measurements of soil evaporation in situ in an extremely arid area in southern Israel,All of the data obtained from the microlysimeters were used to evaluate two conventional evaporation models developed by Black et al.and Ritchie,respectively.Our results indicated that the models could overestimate total cumulative evaporation by about 30% in the extremely arid environment.Reducing the power factor of the conventional model by a factor of 0.1 produced good agreement between the measured and simulated cumulative evaporation.Microlysimeter method proved to be a simple and accurate approach for the evaluation of soil evaporation.     

砂石条形覆盖下土壤水分蒸发动态研究

砂石覆盖已被证实有提高农作物产量的作用,为了研究条形砂石覆盖对土壤水分蒸发的影响,采用精度较高的重力传感器称重测量系统测定水分蒸发动态,进行了5种砂石覆盖度(0%、25%、50%、75%、100%)、2个灌水量(25 mm和35 mm)和2种土壤(砂土和土)的土壤水分蒸发试验。结果表明:砂石覆盖能够有效地抑制土壤蒸发,且抑制作用与砂石覆盖度密切相关。蒸发初期砂石覆盖度越大,日蒸发量越低,但后期日蒸发量趋于稳定(0.6 mm)。相同覆盖度下,土累积蒸发量(Ec)低于砂土。砂石覆盖度增加后累积蒸发量Ec随时间变化过程曲线逐渐降低;同时总蒸发量Et相应减小,蒸灌比也依次减少,蒸发量差ΔE增大,表现为覆盖度为100%的Et仅为裸土的65%左右;裸土的Et占灌水量I的50%左右,而覆盖度为100%的Et占灌水量I的35%左右。Ec与时间的关系符合Gardner理论关系,从而得出Ec与时间和覆盖度的两参量函数关系。     

不同覆膜开孔率下土壤水分和潜水蒸发的模拟研究

为研究蒸发阶段不同覆膜开孔条件下土壤水分运动,在室内进行蒸发模拟试验的基础上,采用HYDRUS-1D模型对不同覆膜开孔率和大气蒸发能力条件下土壤剖面含水率和潜水蒸发量动态变化进行了模拟,并与实测资料进行比较。结果表明:土壤剖面含水率同时受大气蒸发能力和覆膜开孔率的共同作用,随覆膜开孔率和大气蒸发能力的增加,土壤剖面含水率减小,且上层土壤含水率差异比下层土壤明显;覆膜开孔率和大气蒸发能力一定时,土壤剖面含水率在蒸发初期有所增加,蒸发后期基本保持稳定;覆膜对潜水蒸发的阻滞作用明显,但开孔率增加到一定数值时,表层盐分的影响大于覆膜的影响,使土壤含水率增大,累积蒸发量减小。经实测数据验证,模型精度较好,表明HYDRUS-1D模型用于不同覆膜开孔率下的土壤水分运动模拟是可行的。     

太行山区不同植被条件下土壤水分动态变化特征研究

为了解太行山区主要植被类型的土壤水分状况,选取太行山区4种典型植被——小麦/玉米(农作物)、黄背草(草本)、荆条(灌木)和核桃(乔木),利用大型称重式蒸渗仪,监测了4种植被2018年和2019年生长季(4—10月)的土壤水分、深层渗漏和蒸散发要素,并利用数理统计方法分析了土壤含水量的变化特征。结果表明,2018年小麦/玉米、黄背草、荆条和核桃地平均土壤含水量分别为0.30 cm~3·cm~(-3)、0.35 cm~3·cm~(-3)、0.32 cm~3·cm~(-3)和0.36cm~3·cm~(-3),而2019年平均土壤含水量分别为0.28cm~3·cm~(-3)、0.26cm~3·cm~(-3)、0.23cm~3·cm~(-3)和0.31 cm~3·cm~(-3),相比于2017年生长季末(11月)土壤含水量,2018年小麦/玉米、黄背草、荆条和核桃地土壤含水量下降幅度分别为0.05cm~3·cm~(-3)、0.04cm~3·cm~(-3)、0.09cm~3·cm~(-3)和0.05cm~3·cm~(-3),2019年下降幅度分别为0.07 cm~3·cm~(-3)、0.13 cm~3·cm~(-3)、0.18 cm~3·cm~(-3)和0.10 cm~3·cm~(-3),荆条地土壤水分的下降幅度最大,小麦/玉米地下降幅度最小。在垂直方向上, 4种植被土壤水分变化趋势一致,随着土层深度的增加土壤含水量逐渐降低,但对土壤水分的获取深度有所差异。土壤水分获取深度小麦/玉米主要为45～100cm,黄背草和核桃主要为100～150 cm,荆条主要为150～180cm。形成这一结果的原因可能是根系分布的差异,小麦/玉米和黄背草为禾本科植物,根系分布在浅层土壤,虽然核桃为乔木,但其为浅根植物,而荆条在主根周围分布有丰富的侧根,且主根延伸到土层深部,能够获取深层土壤水分。这表明荆条是该地区主要耗水物种,在太行山区绿化植被的选取和生态系统的管理和修复中,应尽量减少荆条的覆盖面积。     

干旱、半干旱地区土壤水分研究进展

土壤水分在干旱、半干旱地区生态系统中起着重要的作用。在简要总结土壤水分与植物关系、土壤水分与土壤呼吸关系、生物土壤结皮对降水再分配过程的影响、土壤水分时空动态、土壤水分监测技术五个方面研究进展的基础上,认为未来干旱、半干旱地区土壤水分研究在土壤水分平衡、土壤水分与土壤呼吸作用、土壤水分监测技术的改进等几个领域还有待于深入。     

不同覆盖措施对减少枣林休眠期土壤水分损失的影响

针对黄土丘陵半干旱区林地土壤干化缺水严重的现象,利用2012-2015年3种覆盖措施下土壤水分定位实测数据,探讨和分析全年覆盖措施对枣林休眠期土壤水分损失的影响。结果表明:休眠期是枣林地土壤水分损失的重要时期,无覆盖枣林地土壤水分损失85.64~92.34 mm,是同期降雨量的2.12倍。当地枣林地土壤水分损失的土层深度基本在0~200 cm范围。在0~200 cm范围土壤垂直剖面上,休眠期3种覆盖措施下土壤水分损失均呈现随深度增加而均匀减少的规律。休眠期0~200 cm土层秸秆覆盖、地膜覆盖和石子覆盖土壤水分总损失量分别较裸地减少38.32、50.56、40.48 mm。覆盖措施可以促进休眠期土壤水分向深层运移。     

砂石覆盖粒径对土壤蒸发的影响

为研究不同粒径砂石覆盖对土壤蒸发过程的影响,进行模拟试验.试验以砂石粒径大小为因子,设3个粒径水平:0.5,2.5,4.5 cm,以裸土为对照.结果表明:地面砂石覆盖能够有效抑制土壤蒸发,在土壤含水率较高的阶段,抑制作用更加明显;砂石覆盖对蒸发的抑制作用与砂石粒径密切相关,在相同的覆盖厚度(5 cm)和同一含水率条件下,砂石覆盖的粒径越大,对蒸发的抑制能力越低;砂石覆盖能明显改变土壤蒸发过程,覆盖条件下的土壤蒸发与裸土相比不仅降低而且更加平稳;在41d的连续蒸发过程中,覆盖条件下的累计土壤蒸发量与时间呈近似线性关系,而裸土为对数关系.     

不同类型微型蒸发器测定土壤蒸发的田间试验研究

利用微型蒸发器(Micro-Lysimeter,简称ML)测定土壤蒸发是一种简单、有效的方法,在中国西北旱区有很大的利用价值,但目前还没有统一的ML设计标准,所以寻求适合西北旱区使用的ML类型具有重要的现实意义。该文利用不同直径、不同长度、不同材料以及不同封底情况的ML在西北旱区进行了砂土和壤土的蒸发测量试验。研究结果表明：测得的土壤蒸发量随ML直径的增大而减小,不同直径ML测得的蒸发量在0.05的水平下有显著差异,测量砂土蒸发采用直径为15 cm的ML效果较好,壤土采用10 cm的较为理想。直径较小的情况下,ML的长度对蒸发量的影响显著,直径较大时则不显著,ML的长度以20c m为宜。ML的制作材料和是否封底对蒸发测量也有显著影响,在西北旱区,采用PVC不封底的ML较好。     

钙结石含量对土壤水分蒸发影响的模拟试验

通过在土柱中人工模拟黄土高原北部含钙结石土壤,在土壤总水分一致的情况下研究了钙结石含量对土壤水分蒸发过程的影响,以期为黄土高原特定土壤类型中土壤水平衡的计算和模拟提供试验依据。研究结果表明：不同钙结石质量分数（钙结石质量/（钙结石质量+土壤质量））的土壤水分累积蒸发在最初的7 d内差别不大,随后表现出一定的差异;试验期间不同处理的蒸发率差异很小。土壤水分蒸发量随钙结石质量分数的增加而降低,当钙结石质量分数为0.5时,土壤水分蒸发降低8 mm,占到土壤总水分的10%。土壤水分蒸发与钙结石含量之间的负相关关系与钙结石含量增加所导致的土壤含水率降低有关。钙结石对土壤水分蒸发的作用效果与钙结石吸水性、钙结石含量以及水分在钙结石和土壤之间的分配有关。     

喀斯特地区不同覆盖下小生境土壤保墒能力

 通过室内与野外实验相结合研究了贵州花江喀斯特峡谷示范区不同覆盖处理下不同小生境土壤的保墒能力,试图了解喀斯特地区的土壤水分变化规律并提出相应保墒技术。结果表明:土面、石槽、石沟3种小生境通过枯枝落叶、石面、薄膜覆盖后,其土壤水分变化趋势基本一致,其中以石沟的含水量最高,土面最低;不同土层的土壤含水量都有所增加,但增加幅度不完全一致;一年中土壤水分胁迫出现次数减少,频率降低。在持续干旱期间,水分蒸发量较大,覆盖后土壤保墒效果较好,平均每天水分损耗量较少,其中以薄膜覆盖效果显著,保墒能力最强,枯枝落叶和石面覆盖次之;但实地人工造林试验证明,石面及枯枝落叶覆盖下存活率很高,而薄膜覆盖较差。因此,薄膜覆盖在喀斯特峡谷区人工造林中的运用值得进一步研究。     

秸秆深层覆盖对水分入渗及蒸发的影响

 为探讨秸秆还田对土壤水分入渗和蒸发造成的影响,通过在土表下20 cm处铺设3cm厚秸秆隔层的土柱试验表明:在灌溉水分入渗时,秸秆隔层阻碍了土壤重力水入渗,降低了土壤重力水由土壤上层向下层入渗的速率;在土壤水分蒸发过程中,秸秆层隔断了土壤的毛细管,使秸秆层以下土壤水很难通过土壤毛细管作用而向地表运移并蒸发。秸秆深层覆盖可以使深层土壤水分的蒸散量减少2%～3%,对深层土壤的蓄水保墒有积极的作用。     

A review of the role of excess soil moisture conditions in constraining farm practices under Atlantic conditions

The Less Favoured Area (LFA) scheme is a major element of the EU Rural Development Policy, aimed at supporting farming in areas with natural handicaps or low soil productivity. It has been in place since 1975 and accounts for 14% of total Community funding. In 2003, the European Court of Auditors recommended that the socio‐economic criteria on which the current scheme is based be replaced by biophysical criteria. Reviews of the proposals suggest that in Atlantic climates of Northwest Europe, the new criteria do not delineate adequately areas where agricultural productivity is constrained by the biophysical environment and that such areas are instead demarcated by the occurrence of excess soil moisture conditions. In this paper, we review the impact of excess soil moisture conditions on the sustainability of farming systems and their role in constraining strategic and tactical farm management practices. In particular, we review the scientific evidence on the impact of excess soil moisture conditions on herbage growth, herbage utilization, farm operations and environmental sustainability. On the basis of this, we propose an additional biophysical criterion for the new delineation of LFAs, namely the length of time that soil water is in excess of field capacity (‘field capacity days’). While there is no clear threshold for field capacity days above which agricultural sustainability is acutely constrained, the evidence reviewed in this paper suggests that the sustainability of intensive livestock farming and tillage systems is particularly challenging in scenarios where the 80 percentile of field capacity days exceeds 220–230 days.     

不同土壤水分条件下麻栎盆栽实生苗的光合响应

在南京林业大学树木园内,应用Li-6400光合作用测定系统测定一年生麻栎（Quercus acutissima Carruth）盆栽实生苗在不同土壤水分条件下的光合响应参数、相同光合有效辐射强度下的净光合作用参数、高光强度下的Pn-CO2变化曲线;用光合作用光响应实测值和直角双曲线修正模型对不同土壤水分条件下麻栎的光响应曲线进行拟合,探讨双曲线修正模型对麻栎幼苗的适用性及麻栎的光合响应规律.结果表明：1）在光合有效辐射强度160μmol/（m2·s）条件下,土壤含水量为24.0％、14.5％、11.4％的处理组和土壤含水量32.0％的对照组之间的净光合速率及蒸腾速率存在显著性差异（P＜0.05）;2）直角双曲线修正模型拟合出的光响应数据除了光饱和点和实测值有较大的差异外,拟合的其他光响应数据相差不大,并随土壤含水量的变化和实测值呈现相同的趋势;3）麻栎的羧化效率、CO2补偿点都随土壤含水量的降低而降低,土壤含水量抑制了1,5-二磷酸核酮糖羧化酶（Rubisco）的酶活性.     

不同供水条件下土壤水分与烤烟蒸腾耗水的关系

采用旱棚人工控水试验,研究了不同供水条件下烤烟的生理需水规律及蒸腾耗水与土壤水分的关系。结果表明,在充分供水条件下,烤烟全生育期蒸腾耗水量的变化呈单峰曲线,以旺长期蒸腾耗水量最大,成熟期次之,伸根期最小,各时期蒸腾耗水模系数分别为45.23%,34.8％和19.97％。烤烟的蒸腾耗水量与土壤供水量成正比,各生育期供水不足均影响烟株的蒸腾耗水,尤其以旺长期干旱的影响最大。根据本试验结果,计算出了不同供水条件下烤烟蒸腾耗水的土壤水分胁迫系数,建立了非充分供水条件下土壤水分胁迫系数的订正函数和烤烟实际蒸腾耗水的时间－水分函数模型。     

麦秸覆盖条件下土壤蒸发阻力及蒸发模拟

模拟覆盖条件下的土壤蒸发对于农田水管理具有重要的作用。该文分析了留茬和秸秆覆盖模式下影响土面蒸发的因素,提出了留茬覆盖模式下蒸发阻力和土面蒸发模型,基于试验数据确定了公式中的参数。主要结果和结论:当表层2 cm土壤含水率高于0.23 cm3/cm3(约60%田持)时,土面相对蒸发量(土面蒸发量与20 cm蒸发皿蒸发量比值)基本保持稳定;当表层2 cm土壤含水率在0.05~0.23 cm3/cm3之间时,土面相对蒸发量随土壤含水率的降低而线性减小。覆盖会明显降低土壤蒸发,覆盖阻力随秸秆覆盖量增加呈指数增长。当表层2 cm土壤含水率在0.05~0.23 cm3/cm3之间时,土壤表面阻力随土壤体积含水率降低而线性增加。验证结果显示建立的土面蒸发模型及相应阻力参数能较好的模拟覆盖条件下的土面蒸发量。     

不同水分条件下水稻根解剖结构的比较分析

在旱作和淹水两种培养方式下,研究了5种基因型水稻(Oryza.sativa.L.)(常规粳稻、杂交粳稻、常规籼稻、杂交籼稻和旱稻)幼苗根系解剖结构的差异。结果表明,两种水分条件下,水稻根通气组织的形成和皮层厚壁细胞的形态均存在基因型差异。5种基因型间,淹水条件下杂交粳稻根形成通气组织的时间最晚,根皮层厚壁细胞形态上的差异在常规粳稻和常规籼稻之间表现得更为明显;旱作条件下旱稻的根通气组织形成较其他基因型晚,常规粳稻根皮层厚壁细胞排列疏松,细胞壁加厚程度小。与淹水条件相比,旱作条件下杂交稻根通气组织形成较迟,常规粳稻根皮层厚壁细胞排列较疏松。