鄂南红壤穿透阻力的时空变化研究

为进一步揭示红壤地区季节性干旱的致灾机制,以夏玉米为供试作物,研究鄂南地区季节性干旱过程中,4种耕作措施(深耕、常规耕作、免耕、压实)下,红壤穿透阻力的时空变化特征及其对季节性干旱的响应特点。结果表明:在轻度到中度干旱期间,除深耕外,其余3个耕作措施的耕层红壤穿透阻力均超过了作物根系适宜的最大阻力(2.0 MPa)。红壤穿透阻力在0~40 cm土层呈单峰形分布,且不同耕作措施的峰值大小及峰值位置均存在差异;同时,随土壤含水量的增加,阻力值减小,且峰值位置在土层剖面亦随之发生不同程度的下移。红壤穿透阻力对季节性干旱有较好的响应关系,与耕层土壤含水量的相关系数达–0.839(P0.01),呈极显著非线性负相关关系,以二项式拟合结果最优。该响应关系存在临界反应,当季节性干旱达到一定程度时,土壤含水量较小范围内的变化都将引起红壤穿透阻力的剧烈变化。因此,在红壤地区研究季节性干旱时不可忽视土壤穿透阻力的存在,必须考虑因土壤含水量降低而导致的高土壤阻力对作物的影响。     

黄土高原典型切沟土壤水分时空分布特征及其影响因素

研究切沟土壤水分及干层时空分布特征,有利于提高地区水资源利用效率及植被恢复效益.以神木市六道沟小流域典型切沟为研究对象,对土壤水分状况进行定位监测,分析沟底、沟缘和沟岸土壤水分时空分布、干层分布特征及其影响因素.结果表明:沟底土壤含水率由沟头至沟口呈明显增加趋势.沟底、沟缘和沟岸0～480 cm剖面土层平均含水率分别为...     

宁夏黄土丘陵区苜蓿土壤水分的时空变异特征

土壤水分是影响半干旱区植被生长和生态修复的限制性生态因子,开展土壤水分变化研究对脆弱生态系统的恢复和生产实践活动的指导都具有重要作用和实际意义。对半干旱黄土丘陵区苜蓿在时空尺度上土壤水分状况的变化规律进行了分析。结果显示:(1)不同类型苜蓿土壤体积含水量的年际变化规律大致相同,生长季变化大致可分为三个时期:土壤水分消耗期(3—5月)、土壤水分相对稳定期(6—7月)和土壤水分积累期(8—10月);(2)以不同深度土壤体积含水量的变异系数为标准,可将土壤水分的垂直分布划分为三个层次:0—20cm土壤水分速变层、20—80cm土壤水分活跃层和80—180cm土壤水分相对稳定层;(3)土壤体积含水量的坡向变化规律为西坡北坡南坡东坡,不同年份规律大致相同,但有小范围的波动,坡位变化规律为坡上坡中坡下,不同年份间的变化基本一致。     

亚热带红壤坡地季节性干旱空间特征

红壤坡地季节性干旱严重危害农业生产和区域发展。季节性干旱时间上多发生于夏末秋初,但其空间发生特征及原因尚不明确。对2006年和2012年两年的坡耕地7、8月份土壤水分时空变化特征的研究结果表明:0~60 cm土壤含水量随土层深度增加而提高;且表层土壤含水量波动最剧烈,随土壤深度增加,波动减弱,60 cm土层土壤含水量变化极小。林地、草地、裸地和农田四种土地利用方式中,农田最易发生季节性干旱,且主要发生在0~30 cm表层土壤。作物根系分布和根系吸水是导致该区季节性干旱的主要原因,土壤蒸发是另一原因。促进作物根系下扎将是缓解该区季节性干旱的有效途径。     

粉垄耕作对红壤理化性质及红薯产量的影响

为改善红壤板结状况,缓解红壤区季节性干旱对作物的胁迫,本研究在江西省选择发育于第四纪红黏土的典型红壤设置传统旋耕15 cm(RT)和粉垄耕作20 cm(FL20)、30 cm(FL30)、40 cm(FL40)等4种耕作处理,通过监测土壤耕层厚度、容重、水分、养分的变化及红薯产量,以期揭示粉垄耕作对红壤理化性质和红薯产量的影响。结果表明:与RT处理相比,FL30和FL40处理显著增加了耕层厚度,降低了土壤容重,提高了土壤饱和导水率;粉垄耕作显著提高了降雨后土壤水分下渗速度、下渗量、下渗深度以及耕层土壤储水量,并导致干旱期土壤含水量的增幅大于湿润期。粉垄耕作导致土壤氮、磷等养分下移,形成"上减下增"的分布格局,与RT处理(23.10 t/hm2)相比,粉垄耕作20～40 cm(FL20、FL30和FL40)处理还提高了鲜薯产量89%～117%。因此,粉垄耕作显著改善了旱地红壤物理性质,改变了土壤养分在耕层中的分布,并有效调蓄了土壤水分合理分配,产能提升效果显著。     

新疆膜下滴灌棉田生育期地温变化规律

覆膜条件下地温将发生改变,为研究其变化规律,2008和2009年在新疆库尔勒市开展了棉花膜下滴灌田间试验,设置了不同灌溉处理和地表覆盖情况的试验小区,对土壤水热状况进行了监测和对比,结果表明：气象条件、土壤水分、地膜和棉株覆盖等因素综合影响棉花生育期地温分布规律,出苗期15 cm深度处膜下地温高于膜间1.6℃,蕾期和花铃期膜间地温逐渐超过膜下,吐絮期二者又趋于相等;土壤水分和温度存在耦合作用,土壤含水率高则热容量大,相应的温度变化幅度小,但在相同的含水率下,覆膜处理平均地温高于无膜处理。研究表明,膜下滴灌有效起到保温保墒作用,克服土壤高地温低含水率或低地温高含水率的矛盾,可为作物生长创造较好的土壤水热条件。     

红壤干旱过程中剖面水分特征与土层干旱指标

农田水分管理以及产量评估都需要对土壤作物受旱状况定量化和指标化。干旱强度和干旱程度结合才能完整地描述土壤作物干旱状况,土壤干旱强度I是土壤剖面失水速率的函数,干旱影响逐渐累积并增强就构成干旱程度D,据此提出了包含I和D二个指数的土层干旱指标表达模式。通过红壤小区种植玉米并在抽穗期开始设置连续干旱12～36 d等6个不同的处理,研究了红壤干旱过程中剖面水分特征和干旱指标。结果表明：供试红壤干旱过程中剖面40 cm以下含水率下降幅度很小,玉米主要利用了0～40 cm土层的水分,监测30～40 cm土层含水率的变化情况可以指示玉米受到干旱胁迫的程度。连续干旱25 d后40 cm以下土层含水率明显降低,玉米产量也显著下降,此时0～60 cm土层和30～40 cm土层的干旱程度D均为0.55,可用此指标作为灌溉的依据。     

土壤含水率对季节性冻土入渗特性影响的试验研究

基于季节性冻融期不同土壤含水率条件下的冬小麦田单点入渗试验,讨论了土壤含水率对冻融土壤水分入渗能力和入渗率的影响以及不同冻融阶段土壤入渗特性的变化。结果表明季节性冻融期土壤含水率对冻融土壤入渗特性的影响显著。土壤入渗能力随土壤含水率的升高而减小;冻融土壤累积入渗量随土壤含水率的变化符合幂函数规律;高土壤含水率导致的水力传导度减小是冻土入渗能力降低的主要原因。研究结果对于季节性冻土分布区农田冬春灌溉、确定合理灌水技术参数及水资源合理利用提供了参考。     

雷州半岛桉林—砖红壤水分动态变化特征研究

根据定位观测数据，对雷州半岛浅海沉积物发育的桉林地砖红壤水分状况及其动态变化进行了初步探讨。结果表明，受水分蒸发量大等因素的影响，0～100cm土层月均贮水量较低；主要受降雨分布的影响、土壤水分呈明显的季节性变化特征且季节性干旱时间较长，8～9月土壤水量最高，3月土壤贮水量最低；土壤水分在短期内可出现较大幅度的变化，表明土壤容易产生干旱；土壤水分的垂直梯度变化表现为增长型，在旱季的1～3月，表层（0～60cm土层）土壤水分变化较大，反映出分蒸散作用对表层含水量的影响较大；在雨季的7～8月土壤剖面水分变化较小，表明降雨土壤含水量的影响较大。如何减少干旱威胁，是桉树生产必须解决的重要课题。     

红壤坡地不同土地利用方式土壤蒸发和植被蒸腾规律研究

为明确红壤坡地土壤水分耗散特征,通过田间定位观测,分析了农作区、茶园和桠柑园土壤水分蒸发和蒸腾过程。结果表明：蒸发、蒸腾与土壤表层含水率和植被叶面积指数关系密切,不同利用方式日蒸发量大小顺序为遮荫茶园〈对照茶园〈桠柑园〈农作区。茶树和桠柑蒸腾速率日变化曲线均呈现单峰型,桠柑日蒸腾速率比对照茶树弱,这两种土地利用方式下6—10月均以蒸腾耗水为主。遮荫可有效削弱茶园土壤蒸发及植被蒸腾。茶园蒸发受微地形条件影响较大,梯地蒸发比梯坎蒸发弱,而农作区和桠柑园土壤蒸发更多受水分条件的影响。合理的土地利用方式和适度遮荫可以有效降低红壤坡地土壤水分散失,提高水分利用效率和防治季节性干旱。     

科尔沁地区不同类型沙地土壤水分的时空异质性

应用半干旱区科尔沁沙地2006-2010年5-9月份土壤水分定点观测资料,研究农田、沙质草地和固定沙丘土壤水分的时空变异性。结果表明:2006年5月-2010年9月,(1)农田、沙质草地和固定沙丘土壤水分都在7月份最高;农田7月份土壤水分与5、6月份的差异显著,沙质草地7月份的与8、9月份的差异显著,而固定沙丘7月份的与生长季其他月份的都有显著差异;(2)3个样地土壤水分随年份有逐渐增加的趋势;(3)农田、沙质草地和固定沙丘0-160cm平均土壤含水量分别为20.69%,7.63%,3.61%,农田土壤水分明显高于沙质草地和固定沙丘,而且3种样地间土壤水分差异显著;(4)3个样地土壤水分随土层厚度增加呈"先增加后减少,最后又增加"的趋势;农田0-20cm土壤水分与20-40cm,40-60cm,120-140cm及140-160cm的差异显著;沙质草地0-20cm土壤水分除与140-160cm有显著差异外,与其他土层均无显著差异;固定沙丘土壤水分只有100-120cm与140-160cm的差异显著;(5)研究区降雨的季节分配极不均匀,主要集中在4-10月的生长季,占全年降雨量的92.58%;0～5mm降雨占全年降雨事件的73.29%,但其降雨量只占全年降雨量的25.1%;降雨间隔期以0～10d为主,占全年无降雨期的37.6%;0～10d降雨间隔期出现的频数最高,占全年间隔期频数的86.9%;(6)当土壤水分较高时,其变异性会随着土壤水分的增加而减小,而当土壤水分较低时,其变异性随土壤水分的增加而增加。     

湄公河流域农业干旱主要影响因素分析和预估

以湄公河流域作为模拟试验区域,采用区域气候模式RegCM3为模拟工具,单向嵌套全球海气耦合模式ECHAM5/MPI-OM当代(1980-2009年)和SRES A1B情景下未来(2010-2039年)的输出结果,以根系层土壤含水量为代表性指标,对试验区月尺度农业干旱进行了预估。基于地表能量平衡,系统分析了降水、蒸发、地表温度等农业干旱主要影响因素与区域气候模式模拟的大气环流、地表感热通量、地表潜热通量、地表净通量之间的联系和变化规律,从气陆间能量和水汽通量平衡角度,对农业干旱发生机理进行了初步识别。预估结果表明:未来春末(6月)和秋末(10月)湄公河流域温度增加、土壤含水量减少较为明显;同时,在这个时段试验区蒸发旺盛和降水减少的趋势,有可能导致湄公河流域局部地区农业干旱的发生。     

渭北黄土高原核桃林地的土壤水分特征

 水分是制约黄土高原地区生态环境恢复和经济发展的主要限制因子。研究黄土高原土壤水分变化规律,有着极其重要的科学和实际意义。采用随机设计,实地试验的方法,对渭北黄土高原核桃林下土壤水分状况及其变化规律进行了研究。结果表明:黄土高原核桃林地土壤蒸发量与月均温呈正相关关系。土壤含水量随时间的变化,主要受降水量和土壤蒸发与植被蒸腾耗水的影响。黄土高原核桃生长期的土壤水分季节变化,分为3个阶段:春末夏初土壤水分强烈消耗期(5—6月)、雨季土壤水分补充期(7—10月)和冬春土壤水分缓慢积累期(11月至翌年4月)。土壤含水量的季节性变化,与降水量的季节性变化密切相关。核桃林下的土壤贮水量,以8月份最大,6月份最小;耗水量在7月份最大,4月最小。4—7月处于水分亏损状态,而8—10月随降雨量增加,土壤水分便得到补充。水分调控不仅能不同程度地提高土壤贮水量,而且对水分亏损有一定缓解。各灌水处理下的土壤耗水量均有一定程度增大,而覆膜、覆草和修剪下的土壤耗水量,则有一定程度的降低。综合起来可以看出,覆膜、覆草、中等以上程度修剪、4月和6月分别灌水225kg和225kg等5种处理效果较佳,尤其是覆膜效果最好,不仅显著提高了土壤含水量和降低了土壤耗水量,促进了果实的生长发育,而且成本低廉,易于获得,使用方便。建议在黄土高原经济林丰产栽培中推广作用。     

1984-2005年黑龙江省主要农区土壤湿度的变化特征

土壤湿度是干旱预报、农业生产、作物布局和农业决策的重要指标之一。应用黑龙江省1984—2005年26个农业气象观测站土壤湿度资料,采用气候倾向率和趋势系数统计方法,分析黑龙江省主要农区土壤湿度的时空变化特征及影响因素。结果表明：土壤湿度空间分布存在明显差异,与气温、降水量空间分布分别呈负相关和正相关,三江平原和中部农区土壤湿度相对偏高,松嫩平原土壤湿度相对偏低;近22a来各地土壤湿度变化主要呈下降趋势,各季节土壤湿度下降幅度不同,秋季下降最显著,春季次之,夏季不显著。研究认为气候、气候变化、农事活动对黑龙江省主要农区土壤湿度分布及变化趋势有重要影响,松嫩平原干旱可能加重,三江平原东部春涝可能得到缓解。     

黑河流域森林生态系统湿热特征分析

利用2008年黑河流域典型森林生态系统土壤和空气温湿度观测资料,分析了不同层次土壤和大气温度和湿度的变化特征。结果表明:(1)各层土壤温度在2—3月达到一年中的最小值,在7—9月达到一年中最高值,土壤温度周年变化幅度以及年最低温度随土壤深度的增加而递减。(2)表层土壤含水量受春季融雪和降雨影响较大,在8月中、上旬达到最高值;20—40cm土壤含水量对春季融雪响应较弱,80—120cm土壤含水量较为稳定,不受冻融交替影响。(3)从当年7月中旬至次年1月下旬,林地各层气温呈下降趋势,2月上旬至7月上旬呈上升趋势;距离地表近2m高度全年各月份气温略高于10m和24m高度,气温最高值和最低值分别出现在14:30和6:30左右。(4)4—6月林内湿度相对较低,7—10月相对较高,空气相对湿度最高值和最低值分别出现在22:00和11:30左右;10m和24m处空气相对湿度变化规律与2m处基本一致。     

不同植被覆盖条件下土壤水分蒸发的比较

 为探讨不同植被对当地土壤水分动态变化及其蒸发过程的影响,于2001年7—10月,对宁夏固原县4种不同植被覆盖下土壤水分蒸发做了对比研究。在观测期内,不同条件下土壤水分蒸发的强弱依次表现为,弃耕地>华北落叶松林地>铁杆蒿+长芒草地>中国沙棘林地;各种条件下,土壤水分蒸发在生长季的旺盛时期(7—8月)要显著高于生长季后期(9—10月)。土壤水分蒸发的昼夜分段测定表明,在观测期内,土壤水分的蒸发在夜间出现了“负平衡”,尤其进入9—10月以后,这一现象更为突出,说明夜间凝结水数量大于相应的蒸发量。     

安太堡露天煤矿复垦区不同人工林土壤呼吸特征

[目的]探讨复垦模式对土壤呼吸作用的影响,同时为矿区复垦土地质量评价、复垦模式的筛选提供数据支撑。[方法]采用动态密闭气室红外CO2分析法对露天煤矿复垦区5块永久性样地土壤呼吸作用及其相关组分的日变化及季节动态进行跟踪测定。[结果]各样地土壤呼吸作用均呈现出明显的季节变化规律,但日变化趋势却各不相同。土壤呼吸速率日变化在5,9,10月份变幅较为平缓,6,7,8月份变幅较大,且在7,8月份达到最大值。去根系后,土壤温度及水分与未处理之间没有显著差异,但土壤呼吸速率值明显下降,下降幅度为19%~46%。土壤总呼吸速率和去根系土壤呼吸速率均与土壤温度、土壤水分、双因子呈幂或指数函数关系。[结论]刺槐纯林模式更有利于土壤的熟化与肥力的提高。     

不同时间尺度反坡台阶红壤坡耕地土壤水分动态变化规律

为研究反坡台阶对红壤坡耕地土壤水分不同时间尺度变化以及土壤干湿变化的影响,在2016—2017年对布设反坡台阶坡耕地和原状坡耕地0～100 cm深度土壤水分状况进行了持续监测,计算了土壤相对含水率和增墒率。结果表明,反坡台阶对土壤水分的增加作用在枯水年更为显著(P0.05)。坡耕地旱季各土层土壤含水率变化相对不明显,基本上呈现出随着土层深度逐渐增加的规律;7月、9月和11月则呈现出明显的S状的规律;坡耕地布设反坡台阶后,各个时段各个土层土壤含水率均有了明显的提高,尤其是在5月土壤补水期和11月土壤失水期对土壤水分的增加效果更加明显。坡耕地土壤逐日含水率变异程度随着土层深度增加而逐渐减小;反坡台阶处理坡耕地和原状坡耕地5、20和40cm处土壤逐日含水率与降雨量呈现极显著的相关关系(P0.01),60cm处土壤逐日含水率与降雨量达显著相关(P0.05),而80、100 cm深度土壤逐日含水率与降雨量之间相关关系不显著。反坡台阶对坡耕地5、20、40、60、80、100 cm处土壤平均增墒率分别达到15.22%、15.25%、16.91%、15.60%、16.50%和16.17%,而其对不同深度土壤增墒率在年内均呈现出不同的变化规律。坡耕地布设反坡台阶,显著增加了土壤含水率,增加了土壤湿润期的持续时间,并且能显著提高坡耕地降雨利用率,这对于解决坡耕地的生态水文型干旱问题,提高山区坡耕地农业生产力具有重要意义。     

黑河中游绿洲不同景观单元表层土壤水分空间变异性

了解黑河中游绿洲生态系统表层土壤水分空间分布规律可为绿洲生态系统水资源合理分配与利用提供参考。使用地统计学方法分析黑河中游绿洲8—10月戈壁、林地、农地3种典型景观单元表层土壤水分空间变异特征。结果表明：1）3种景观单元土壤含水量从8—10月有下降趋势,呈中等变异特征且土壤水分相对变异（变异系数）一般在干燥时较大,绝对变异（标准差）在湿润时较大;2）表层土壤水分具有明显空间结构及季节变化特征,呈明显斑块状分布,最优拟合模型均为指数模型;土壤水分基台值和变程的变化大致与土壤平均含水量的变化呈相同趋势,具有中等和强烈的空间相关性,且10月份的土壤水分空间自相关性明显大于8和9月,相似性质斑块空间尺度有缩小趋势;3）在黑河中游绿洲区景观类型、土壤平均含水量、土壤、地貌、气候条件及人为管理等因素是造成黑河中游荒漠绿洲区表层土壤水分呈现时间和空间上明显差异的主导因素,其中平均含水量起的主导作用是持续存在的。