氢氧稳定同位素指示的呼和浩特地区土壤水的补给特征

土壤水中的氢氧稳定同位素特征包含了水在包气带中的迁移信息,因此,分析土壤水中的氢氧稳定同位素的变化特征可以追踪土壤水的迁移过程.文中主要对呼和浩特地区西南部两个孔的包气带土壤剖面中氢氧稳定同位素随深度的变化特征进行了分析,并对呼和浩特地区降水、土壤水和地下水之间的同位素组成进行了比较.结果表明:该区土壤表层的水中的δ2H和δ18O受到降水中的δ2H和δ18O的直接影响,同时受到蒸发作用的影响,同位素值产生富集,之后变化幅度逐渐减小,逐渐接近地下水中的同位素值,显示出土壤底部的水分与地下水的交换比较活跃;通过对比该区降水、土壤水和地下水的同位素值,发现该区土壤水的补给来源主要为降水,且降水的补给为季节性补给,补给季节主要是秋季.     

半干旱地区包气带浅部黄土中水分运移特征

水特征曲线测量、水分运移的现场观测以及用＾３Ｈ作为示踪剂的现场示踪试验被同时用于水分在包气带浅部黄土运移研究之中。研究结果表明,在半干旱地区的包气带黄土中,土壤浅部水的上下运动明显;降水的垂直入渗量甚小,最多约为降水量的１％;而且降水的垂直入渗量随深度增加而减小。研究证实,用经验公式的计算结果与实际测量值符事得比较好。     

甘肃黑方台黄土水分运移规律模拟北大核心CSCD

以室外试验为基础,应用饱和-非饱和土壤水分运移理论,利用Hydrus软件对甘肃黑方台包气带水分运移规律进行数值模拟,分析土壤剖面不同深度处含水量变化规律,将模拟结果与实测结果进行对比分析,并将拟合参数应用到两种不同的介质中。结果表明：（1）土壤含水率呈峰谷波动变化;（2）均质黄土层和上覆5 cm厚的粉质壤土的黄土层中,土壤水分入渗率和潜水蒸发率均随潜水埋深的增加而减少,在潜水埋深300 cm以下时,两种介质的土壤水分入渗率趋于同一值,含粉质壤土的潜水蒸发率小于均质黄土的潜水蒸发率。表明该含水量的变化具有时空特征,土壤水分入渗率、潜水蒸发率随着潜水埋深变化,其规律整体相似,这对研究滑坡水分分布具有重要意义。     

甘肃黑方台黄土水分运移规律模拟

以室外试验为基础,应用饱和-非饱和土壤水分运移理论,利用Hydrus软件对甘肃黑方台包气带水分运移规律进行数值模拟,分析土壤剖面不同深度处含水量变化规律,将模拟结果与实测结果进行对比分析,并将拟合参数应用到两种不同的介质中。结果表明:(1)土壤含水率呈峰谷波动变化;(2)均质黄土层和上覆5 cm厚的粉质壤土的黄土层中,土壤水分入渗率和潜水蒸发率均随潜水埋深的增加而减少,在潜水埋深300 cm以下时,两种介质的土壤水分入渗率趋于同一值,含粉质壤土的潜水蒸发率小于均质黄土的潜水蒸发率。表明该含水量的变化具有时空特征,土壤水分入渗率、潜水蒸发率随着潜水埋深变化,其规律整体相似,这对研究滑坡水分分布具有重要意义。     

宁夏清水河平原农田包气带水分运移特征分析

在宁夏清水河平原选择典型地区建立了包气带水分运移试验场,对旱作条件下和灌溉条件下的冬小麦田包气带水分运移特征进行了观测研究.结果表明:该农田类型包气带水分运移特征以上渗-下渗型为主,由于地下水埋深大,任何情况下包气带水都持续补给地下水,非种植季节土壤储水为旱作冬小麦的生长提供了重要水源,灌溉显著地增大了作物蒸发蒸腾量和...     

季节性河道渗漏野外试验研究

为研究季节性河流大沽河河道的渗漏规律,以包气带水分运动理论为基础,在大沽河上、中游建立有代表性的试验场,进行野外现场入渗试验,研究不同包气带岩性下河道的入渗能力.结果表明:干涸河道入渗过程可分为非稳定入渗和稳定入渗两个阶段;包气带的水理性质影响着河床的入渗规律,大沽河河道上游的入渗率比中游的入渗率大,上游和中游南沙梁村...     

西安南郊不同深度土壤CO_2浓度变化研究

利用红外CO2监测仪对西安南郊不同深度条件下的土壤CO2浓度进行了多次昼夜观测。观测结果表明:在一昼夜内土壤CO2浓度具有从低到高再到低的变化规律,这种变化特点与昼夜温度变化基本一致;土壤CO2浓度从总体来看具有白天高,夜间低,夏季高,秋季低的特点;浅层土壤CO2浓度昼夜变化幅度明显大于深层土壤CO2浓度变化幅度;在厚层黄土的150cm深度范围内,土壤CO2浓度随着深度的增加而增加,在150~600cm深度范围内CO2浓度基本恒定,显示出与薄层土CO2浓度变化明显不同。     

大气CO2浓度升高与氮肥营养对滴灌棉田“棉花-土壤”系统氮分布的影响

通过半开顶式CO2人工气候室,研究了CO2浓度升高（360、540μmol·mol－1和720μmol·mol－1）与不同氮肥营养（0、150、300 kg·hm－2和450 kg·hm－2）相互作用对蕾铃期棉花－土壤氮含量变化及棉花氮素吸收的影响,结果显示：大气CO2浓度增加,高氮肥处理下棉花叶片、蕾铃中氮含量显著降低,茎秆、根系中氮含量增加,棉花整株氮含量表现为下降;相同的CO2浓度下,随着氮素营养的增加棉花各器官氮积累量呈增加趋势,其中蕾铃、叶片氮积累量较高,茎秆、根系氮积累量相对较少,说明CO2浓度增加与增施氮肥促进了土壤氮素向植株叶片和生殖器官运输。通过对土壤无机氮含量的测定分析,CO2浓度升高为540μmol·mol－1,各施氮水平下棉田土壤NO3－-N含量显著降低,NH4＋-N含量在低氮水平下有少量增加,在高氮水平下表现为降低;CO2浓度升高为720μmol·mol－1,土壤NO3－-N含量表现为降低,NH4＋-N含量呈增加趋势。研究表明：大气CO2浓度增加且浓度范围在500～720μmol·mol－1,增加氮肥施用量可有效促进棉花对氮素养分尤其是NO3－-N的吸收利用。     

西安南郊夏季土壤碳排放量的变化研究

根据NaOH溶液吸收CO2 的原理 ,对西安南郊土壤CO2 释放量进行观测 ,并探讨了土壤CO2 释放量的变化规律及其影响因素。资料表明 ,温度升高 ,土壤CO2 释放量增大 ;夏季早晚期土壤CO2 排放量较低 ,夏季中期的月份CO2 排放量较高 ;农田玉米地CO2 排放量较低 ,草地和林地CO2 排放量较大 ;与春秋季相比 ,夏季土壤CO2 排放量较大 ;CO2 排放量在一昼夜内具明显的变化规律性 ,这种规律主要是受温度变化控制的。CO2 排放量变化显示 ,深厚黄土层中土壤微生物夜间活动强度大于白天。     

鄂尔多斯盆地风沙滩区凝结水形成机理的实验研究

利用自制的笼屉式蒸渗仪,在鄂尔多斯盆地包气带水盐运移原位试验场开展凝结水实验研究。以凝结水试验观测数据为基础,讨论鄂尔多斯盆地包气带中水汽运移过程和凝结水形成过程。结果表明:一天中水汽运移有水汽从大气运移至包气带、水汽从包气带运移至大气、水汽向地面聚集和水汽从地面向大气和包气带扩散4个过程;鄂尔多斯风沙滩区0～10 cm土层中都有凝结水,但凝结量主要集中在地表2 cm,凝结水最大量的形成深度在7～9 cm。并初步探讨了凝结水的形成机理。     

青海海北高寒湿地近地层大气CO_2浓度的变化特征

采用快速响应红外气体分析仪对青海海北高寒湿地大气CO2浓度进行连续监测,分析2004年CO2浓度变化特征表明,CO2浓度存在明显的日、季变化,日、年内均表现“U”型变化特征。这些变化与植被生理活动、土壤呼吸、大气逆温层、及湍流交换强度等有关。自1月到7月CO2浓度的日变化过程中,日最高值出现时间在日出前后的5:00到9:00,并随7月的到来逐渐提早,日出后下降,约在下午15:00左右为最低,日落后又逐步升高。7月以后日最高值出现时间随时间推移又滞后,最低提早。一年中,月平均浓度最低值出现在7月份,最高值则在10月。观测表明,2004年海北高寒湿地CO2年平均浓度为315.3μmol/mol,月平均最高为335.0μmol/mol(10月),月平均最低值为270.1μmol/mol(7月)。统计海北高寒湿地旬平均CO2浓度与气象因素线性相关关系表明,海北高寒湿地CO2浓度与大多数气象因子有显著的负相关关系,但与土壤温度、气压、相对湿度等的相关关系不明显。     

层状非均质包气带渗透性特征及其对降水入渗的影响

不同的岩性界面影响了降水在包气带中的入渗、运移与再分布过程,其影响机制仍是有待研究的学科前沿问题。针对上述问题,基于层状非均质包气带6 m×4 m×5 m样方,开展了多场次自然降水入渗过程的原位试验监测,研究结果表明层状非均质结构对降水入渗过程和速率影响明显:(1)地层分界面处土壤含水率呈现陡降变化特征;(2)220 cm深度以上包气带中土壤含水率对降水入渗响应变化敏感,呈含水率陡变的多峰谷式脉冲响应变化特征,其中20～100 cm地层土壤含水率变化幅度为22.58%～29.76%,120～200 cm地层土壤含水率变化幅度为13.74%～20.74%;220 cm深度以下包气带中土壤含水率对降水入渗响应滞缓,年内呈现平缓单峰响应变化特征,反映了多场次降雨的累积效应,其中220～400 cm地层土壤含水率变化幅度为2.3%～12.15%,430～460 cm地层土壤含水率变化幅度为2.5%～3.41%;(3)层状非均质结构阻滞了水分的运移(湿润锋通过亚砂土-粉砂界面时,平均运移速度由10.53 cm·d~(-1)下降为0.77 cm·d~(-1);湿润锋通过亚砂土-亚粘土界面时,平均运移速度由12 cm·d~(-1)下降为1.86 cm·d~(-1)),当岩性界面处水分不断蓄积克服阻力后才能向下运移;受上部界面水分蓄积的影响,下部层状非均质结构的阻滞作用将被减弱甚至不明显。     

陇东黄土塬区土壤包气带水分水势特征研究

选取陇东黄土包气带为研究对象,综合运用数理统计与对比分析相结合的方法,研究黄土地区包气带土壤水分、水势变化特征和土水势构成结构,结果发现,在陇东黄土塬区,坡头荒地等较干旱、沙质土壤中,包气带水分变化呈对数分布特征,而耕作土壤其水分含量特征则不满足这种类型.在土水势构成方面,溶质势所占比例平均约为20%,其中坡头荒地约占...     

滴灌施肥条件下土壤水氮运移数值模拟

为了研究滴灌施肥条件下土壤水、氮的运移分布规律,本文通过室内土柱滴灌水氮入渗试验,研究了滴灌结束时及再分布过程中土壤水、氮的运移变化规律;同时用HYDRUS软件建立了土柱滴灌水氮入渗的几何模型,用来模拟滴灌土壤水氮运移过程。对试验及模拟中12个观测点测得的土壤含水率、土壤铵态氮、硝态氮质量浓度进行对比分析,结果表明：土壤含水率模拟值与实测值的相对误差变化在10%以内;土壤铵态氮、硝态氮质量浓度的模拟值与实测值变化范围在20%以内。滴灌结束时土体剖面内土壤含水率随距滴头距离的增大而减小,再分布72 h土层25~30 cm土壤含水率增大到0.2 cm³·cm^-3,120 h后土体剖面内土壤含水率较滴灌结束时下降了18%。土壤铵态氮质量浓度主要分布于距滴头20 cm的范围;24 h土壤铵态氮质量浓度最大,且随着时间的推移逐渐减小,到120 h时减少了40%;各观测点24 h至120 h土壤硝态氮质量浓度随着时间的推移逐渐增大,且硝态氮质量浓度在滴头20 cm的范围内由0.442 mg·cm^-3增加到1.2 mg·cm^-3。各观测点24 h土壤硝态氮质量浓度在空间分布上差异不大,其中观测点1,3,6,8,5的土壤硝态氮质量浓度分别为0.437,0.467,0.451,0.482 mg·cm^-3和0.447 mg·cm^-3,差值均小于0.05 mg·cm^-3;48 h后土体剖面内土壤硝态氮质量浓度空间分布随离滴头距离的增加而减小,垂直方向上从距滴头5 cm的观测点1到距滴头25 cm的观测点8减少了53%。依据研究结果,可用数值模型模拟滴灌施肥条件下土壤水氮运移的变化规律。     

膜孔灌灌施条件下硝态氮迁移分布规律研究

利用自行研制的膜孔点源入渗装置,测试膜孔灌灌施条件下硝态氮的迁移和分布规律。结果表明:在肥液连续入渗过程中,硝态氮浓度锋运移与水分湿润锋是一致的;随着距离膜孔中心距离的增加,NO3-N含量减小,在湿润锋位置处土壤NO3-N含量急剧减小到本底值;进入再分布过程后,土壤水分运移速度减慢,整个湿润土体内的含水量分布更加均匀;再分布1~7天内,硝态氮含量略有下降,再分布10天后,硝态氮反硝化作用增强,径向处的反硝化作用弱于垂向处,硝态氮含量明显降低。     

CO2 浓度升高与氮肥施用对棉田土壤氮素的影响

设置半封闭开顶式人工气候室,研究大气CO2浓度升高与不同施氮肥处理相互作用对新疆滴灌棉田土壤氮含量变化的影响。在不同CO2浓度（360、540 μmol•mol-1和720 μmol•mol-1）条件下,不同施N处理（0、150、300 kg•hm-2 和450 kg•hm-2）对棉花花铃期0~20 cm和20~40 cm土壤NH+4 N、NO-3 N和全N含量变化进行测定。结果显示：相对于对照CO2 浓度处理,当CO2浓度为540 μmol•mol-1时,各施氮水平下土壤NO-3 N含量降低,且高氮处理下降低更为显著,全N含量无显著变化;土壤NH+4 N含量在N0、N150水平有小幅度增加,在N300、N450水平降低。当CO2 浓度为720 μmol•mol-1时,土壤NO-3 N、全N含量仍是降低的,但降低幅度低于CO2 540处理;而土壤NH+4 N含量表现为显著增加。每个CO2浓度处理下,随着施氮肥水平增加,土壤NH+4 N、全N含量呈增加趋势,但高N处理增加比例低于低N处理;土壤NO-3 N含量变化不大。总体比较,CO2 540 N300处理,土壤NO-3 N含量显著低于其他C、N组合。0~20 cm、20~40 cm两个土层之间,土壤中不同N素变化趋势基本一致,但0~20 cm土层土壤N养分含量变化更为明显。研究表明：大气 CO2浓度升高为540 μmol•mol-1时,在施N 300 kg•hm-2处理下,更有利于棉花对土壤N尤其是NO-3 N养分的吸收利用。     

不同温度下小麦感染不同密度玉米象卵后微环境中二氧化碳浓度变化

通过粮食微环境中CO2浓度变化快速检测粮粒内隐蔽性害虫发生状态,有利于早检、早治及避免隐蔽性害虫的取食为害。本文采用CO2检测仪循环取样检测方式,用带玉米象卵的小麦以不同密度混合到500 g无虫小麦的密闭微环境中,在不同温度下测定了不同时间点CO2的浓度,分析了微环境中CO2浓度变化与害虫感染和发育的关系。结果表明,玉米象处于卵期时,相同温度下含不同密度玉米象的微环境中CO2浓度差异小。玉米象处于幼虫期时,20℃下密度5、10头/kg和20头/kg的微环境中CO2浓度分别于处理后18.5、18 d和15.5 d时首次出现显著升高,至34 d时其浓度达0.070%、0.112%和0.129%的相应峰值;随着温度升高,CO2浓度首次显著升高以及达到峰值的时间明显提前,25℃下,分别于12、8.5 d和6.5 d首次显著升高,于22.5、23 d和24.5 d达到峰值;30℃下分别于7、5 d和2 d首次显著升高,于22、21 d和20 d达到峰值。同时CO2的峰值浓度也随温度升高而明显增加。结果表明,CO2浓度的变化与隐藏发生的玉米象幼虫期感染密度、发育时期以及温度相关,可通过检测微环境中二氧化碳浓度变化监测玉米象幼虫感染与发育情况。     

长安区不同性质土层CO2释放规律研究

通过对长安双竹村夏、秋季不同性质土层CO2释放量的测定,本文研究了不同性质土层CO2释放规律及其差异。资料表明,从当日早晨到次日早晨,不同性质土层土壤CO2释放量均呈现由低到高再到低的变化规律;土壤CO2释放量与土层性质有密切关系,马兰黄土土层CO2释放量最高,其次是黏性土,释放量最低的是含砾石中细砂土;土层CO2释放量变化与气温的变化呈现负相关。     

灌水量对包气带水分运移与滞留影响过程研究

包气带水是支持植被生长的关键因子,也是联系地表水与地下水、以及补给地下水的重要水源,为了解地表灌溉量和历时对包气带水分运移和滞留过程的影响,在陕西省泾惠渠试验站开展了夏玉米和冬小麦畦灌试验,应用实测数据和Hydrus-1D模型模拟包气带0~6 m土壤水分运移滞留过程,并对其水分平衡进行定量分析计算,结果表明:不同的灌水量、进水流量和灌溉历时会引起明显土壤水分运移滞留变化。夏玉米模拟期采用大流量、快速灌溉,剖面底部的渗漏量大,占地表总入水量的24.88%;冬小麦模拟期灌溉流量小、历时长,底部渗漏量小,占地表灌溉量的2.29%;夏玉米试验期内蒸发蒸腾量大于冬小麦,分别占地表总入水量的32.32%和27.33%,棵间蒸发量占蒸发蒸腾量的比例分别为18.15%和16.92%;夏玉米与冬小麦试验期内包气带土壤水分滞留比例分别为42.8%和70.38%,灌溉进水流量和历时是控制包气带水分滞留和进入地下水的关键因素。     

准噶尔盆地南缘土壤水运移特征及其补给来源识别

在荒漠区,土壤水是一切陆生植物赖以生存的基础,识别荒漠区土壤水的补给来源,探索土壤水的运移机理,对于荒漠区生态修复非常必要。通过对荒漠区非饱和带剖面土壤水的含水率、易溶盐离子及稳定同位素(δD、δ~(18)O)的测定和分析,研究荒漠区土壤水的补给来源与运移机理。结果表明:荒漠区土壤含水率、易溶盐与土壤水氢氧同位素在垂向上呈现旋回变化,剖面中土壤Cl-含量与含水量成正相关;0~1.6 m为蒸发影响带,1.6~8.0 m为土壤水向下运移带,8.0 m以下为潜水影响带。从土壤水中氢氧同位素及Cl-含量信息来看,荒漠区土壤水来源于大气降水的补给。旋回中Cl-含量极低值与δD与δ~(18)O极贫值相对应,δD值贫化峰值为-124.10‰~-97.39‰,荒漠区土壤水来源于冬季大气降水或降雪的入渗补给。