杨树防护林土壤蒸发及其影响因素

[目的]研究杨树林地土壤蒸发规律,探索估算林下土壤蒸发量的方法,为林业高效用水和研究水循环规律提供理论支撑.[方法]利用20 cm蒸发皿和微型蒸发器测量杨树林下水面和土壤蒸发量,分析气象要素与林下土壤和水面蒸发的关系.测量土面温度和蒸发皿水体温度,计算两者温度差相对值(RT),以水面蒸发量为参考计算土壤相对蒸发量(RE...     

渤海泥质海岸四种典型防护林对土壤微生物生物量、酶活性及土壤养分的影响

为了探究不同造林树种对泥质海岸林地土壤微生物生物量、酶活性及养分的影响,以渤海泥质海岸相同立地条件和营林方式的白榆(Ulmus pumila)纯林(UP)、刺槐(Robinia pseudoacacia)纯林(RP)、白蜡(Fraxinus chinensis)纯林(FC)、群众杨(Populus popularis)纯林(PP)为研究对象,对照当地自然生灌草地(CK),研究4种典型防护林林下土壤微生物生物量碳(SMBC)、氮(SMBN)、土壤酶活性及养分的变化。结果表明:在0~10 cm土层内,UP防护林下SMBC、SMBN含量均高于对照灌草地;在10~30 cm土层内,4种防护林SMBC含量均增加。4种防护林均降低了土壤过氧化氢酶与土壤脲酶活性。UP、RP、PP防护林下土壤碱性磷酸酶均显著高于CK,FC显著降低。UP防护林显著增加土壤蔗糖酶活性。4种防护林均显著提高土壤全磷含量,降低土壤pH值。在渤海泥质海岸防护林下,SMBC、SMBN与土壤蔗糖酶、有机碳、全氮、速效磷呈显著正相关,相关系数在0.65~0.83之间。综合分析表明,在渤海泥质海岸带,UP对土壤改良效果最佳,RP、FC、PP防护林改良效果次之。     

活性炭对土壤入渗、蒸发特性及养分淋溶损失的影响

通过室内土柱模拟试验,设置活性发质量分数为0%(对照),0.1%,0.3%,0.6%,0.9%及1.2%共6个处理,研究不同活性炭施入量对土壤入渗、蒸发特性及养分淋溶损失的影响.结果显示:随着活性炭用量的增加,土壤入渗能力先增强后减弱;100 min时,施加0.3%活性炭的土壤累积入渗量达到最大,高于对照的10.60%,而施加1.2%活性炭的土壤累积入渗量较对照的减少5.70%;33 d的土壤累积蒸发量随着活性炭施用量的增大而逐渐减小,与对照的相比最大减小量达21.35%;土壤淋溶液中硝态氮(NO3-)、土壤可溶性有机碳(DOC)的浓度随活性炭用量增大而减小,与对照的相比最大减小量分别为8.52%和47.11%.活性炭的施加对提高旱区农田蓄水保肥能力有重要意义.     

秸秆不同还田方式对土壤结构及土壤蒸发特性的影响

利用团聚体分形维数、孔隙分形维数等指标,对比分析了秸秆在经过粉碎、氨化及与无机土壤改良剂混合3种措施处理后加入土壤对土壤团聚结构、土壤容重、孔隙度及低吸力段土壤水分蒸发特性的影响,结果表明;粉碎并氨化处理过的秸秆施人土壤后,能显著改善土壤团聚结构,减小土壤容重.增加土壤孔隙度;秸秆加入土壤中会导致处理低吸力段土壤孔隙分形维数变小,孔隙分布均匀性、连通性变差.导致土壤蒸发速率过快,而无机土壤改良剂(氢氧化铁)能有效改善土壤孔隙分布.抑制土壤蒸发.当其与秸秆混合施用时,对雨水保蓄利用效果更好.     

环境材料对Pb、Cd污染土壤玉米生长及土壤改良效果的影响

为探索环境材料对种植于Pb、Cd污染土壤中的玉米生长、品质的影响, 以及对Pb、Cd重金属污染土壤的改良效应, 本文采用温室盆栽方法, 研究了不同环境材料[腐殖质类材料(HA)、高分子材料(SAP)、煤基复合材料(FM)及粉质矿物材料(FS)]及其复合处理对Pb-Cd复合污染土壤中玉米(Zea mays L.)生长、品质及根系土壤环境的影响。结果表明, 添加环境材料组合F22(FM+SAP)、F23(FS+SAP)及F32(HA+SAP+FS)能促进苗期玉米生长, 长势好于对照; 所有环境材料处理中玉米地上部粗灰分含量都低于对照, 添加单一环境材料对玉米地上部粗淀粉含量的提高效果高于对照、优于组合; 处理FM、F33(SAP+FM+FS)及F4(HA+SAP+FM+FS)对土壤中Pb固定效果显著, 抑制土壤中Pb向玉米体内迁移; 单一处理FM、FS及组合F33(SAP+FM+FS)对土壤重金属Cd固化效果明显, 抑制土壤中Cd向玉米体内迁移。环境材料的添加在一定程度上有助于土壤基本理化性质的改善, 促进土壤改良, 同时环境材料对阻止土壤重金属向植物体迁移有一定作用。     

基于土壤电导率控制的养分供给对设施番茄生长、产量和品质的影响

我国设施蔬菜生产中缺乏有效决策指标来引导养分的科学投入,过量施肥已成为设施农业可持续发展的主要瓶颈。选用土壤电导率（EC）作为控制养分投入的决策指标,探索不同土壤EC对番茄生长、产量以及品质的影响,为未来智能化设施生产提供科学依据。通过在设施番茄体系实地试验,运用可视化电导率传感器对土壤进行实时监测,并结合水肥一体化设备进行养分投入,通过测定不同土壤EC对应的番茄生长、产量以及品质指标来分析最适合番茄生长的土壤EC。结果表明,番茄的株高、茎粗、叶片SPAD值等指标与土壤EC呈二次曲线关系,通过营养生长末期建立的二次曲线拟合得出株高在EC为4.03 mS/cm时达到最大值,茎粗和叶片SPAD值分别在EC为2.93和2.54 mS/cm时达到最大值;干物质累积量和产量也与土壤EC呈二次曲线关系,通过模型拟合得出番茄干物质累积量在EC为2.97 mS/cm时达到最大值,单果重在EC为3.19 mS/cm时达到最大值;外形品质和营养品质多个指标也与土壤EC呈二次曲线关系,模拟结果显示番茄商品果率在EC为2.77 mS/cm时达到最大值,番茄可溶性糖、有机酸、维生素C分别在EC为2.94、3.1...     

水解聚马来酸酐对森林暗棕壤和草地退化盐碱地土壤 胶体表面结构与组成的影响

水解聚马来酸酐(HPMA)能起到土壤改良的作用,进而促进种子萌发及植物生长,但是其与土壤相互作用的深层机理尚未阐明。基于此本文选用HPMA处理森林暗棕壤和草地退化盐碱地土壤胶体,并用激光粒径仪、原子力显微镜、扫描电镜、X射线衍射、红外光谱、X射线光电子能谱进行分析,探究HPMA对土壤胶体表面结构特征、矿物组成和有机组成的影响,旨在揭示HPMA对不同土壤胶体的影响差异的深层机理。结果显示,HPMA能够改良退化土壤的原因应该与其对土壤胶体表面结构特征、矿物结晶和有机化学元素组分的影响有关,但对森林暗棕壤和草地退化盐碱地土壤的影响存在明显差异。对于森林暗棕壤这种优质土壤,HPMA处理后,矿物质的结晶度有降低的趋势,但并没有产生强烈的化学反应,多数官能团趋向于增加,碳酸盐官能团降低幅度不是很大,约3%~8%,土壤胶体粒径增加了,其中表层增加了13.62%,深层增加了34.96%,但只有深层土壤达到显著水平。而对于草地退化盐碱地土壤,土壤胶体粒径显著增加(27.54%),达到了统计学显著水平(P0.05),除了石英相对结晶度降低了7.10%,其余都降低了30%以上,导致不同土壤矿物的晶粒尺寸显著增加了(水云母、蛭石、高岭石的晶粒尺寸分别增加101.37%、56.16%、50.76%),多数官能团的相对含量降低,其中碳酸盐官能团降低量最大,达到96.79%,这些使得土壤元素配比逐渐趋向于优质土壤(C:O=0.27;C:N=9.98;C:Si=0.91;O:Si=3.38;Si:N=10.93),这可能意味着HPMA与土壤胶体中的碳酸钙等不同土壤矿物发生了强烈的化学反应,从而影响了土壤晶粒结构和化学组成,进而起到土壤改良的作用。     

恒、变温培养模式对土壤呼吸温度敏感性影响之异同

以长白山针叶林和阔叶林2种林型的2个土壤层次(A层与O层)为供试土样,分别于30℃恒温(恒高)、10℃恒温(恒低)、10~30℃循环变温条件下的变温低温(变低)和变温高温(变高)进行4个月室内培养,测定不同时期土壤呼吸速率(RS),并藉此计算恒、变温模式Q_(10)值。研究表明,不同处理RS一致呈现变低恒低,变高恒高(P0.001),且变温模式Q_(10)(均值2.23)明显高于恒温处理Q_(10)(均值1.51)(P0.001)。不同林型或土层RS对温度变化敏感程度不同,呈现针叶林变幅略大于阔叶林,A层比O层变化更为强烈。上述差异可能与恒、变温培养模式下土壤微生物群落结构和底物可用性变异有关。因此,在测算土壤呼吸Q_(10)时应考虑温度变化所带来的影响。     

生物炭对黄土区土壤水分入渗、蒸发及硝态氮淋溶的影响

为了揭示生物炭对黄土区不同质地土壤水分入渗、蒸发特性及硝态氮淋溶的影响规律及差异,该研究选取黄土区3种典型土壤(风沙土、黄绵土和黑垆土),设置质量分数0、0.5%、1%、2%、3%和5%共6个比例的生物炭梯度,进行室内土柱模拟试验。结果表明:湿润锋进程与累积入渗量受生物炭添加量及土壤质地的影响。随着生物炭添加量的增大,风沙土和黑垆土的水分入渗速度和累积入渗量逐渐降低(P0.05);黄绵土水分入渗和累积入渗量呈先增大后减缓的趋势(P0.05)。生物炭未显著影响试验条件下黄绵土和黑垆土的累积蒸发量(30 d),但显著改变了风沙土的蒸发特征,抑制前期蒸发。不同生物炭添加量下,3种土壤的湿润锋运移距离与运移时间均符合幂函数关系;Philip入渗模型可描述添加生物炭土壤水分入渗变化过程。生物炭可减少黄土区3种质地土壤的硝态氮淋溶量,表明适量生物炭添加能够增强土壤氮素固持能力,降低硝态氮淋失及环境风险。该研究结果表明,生物炭作为一种土壤改良剂能够提高土壤持水性和降低硝态氮淋失,有利于黄土高原旱地作物的生长;同时该研究可为农田选择合理生物炭施用量提供科学参考。     

节水灌溉减施磷肥对黑土稻作产量及土壤磷利用与平衡的影响

为探寻节水灌溉减施磷肥对黑土稻作磷利用及土壤磷平衡的影响,于2020年和2021年开展大田试验,以常规淹灌+常规施磷肥(CK,45 kg/hm2)作对照,节水灌溉模式下设置5个磷肥施用梯度：0（CP0,不施磷肥）、18 kg/hm2（CP1,减磷60%）、27 kg/hm2（CP2,减磷40%）、36 kg/hm2（CP3,减磷20%）、45 kg/hm2（CP4,常规施磷）。分析节水灌溉模式下减施不同程度磷肥对稻田产量、地上部植株吸磷量和土壤剖面各土层有效磷含量的影响,并计算土壤磷素表观平衡量和磷肥利用率。结果表明：2020年水稻收获后节水灌溉减施磷肥各处理表层土壤有效磷含量均显著低于CK处理的土壤有效磷含量（P<0.05）;2021年水稻收获后CP3处理表层土壤有效磷含量显著高于CK处理（P<0.05）。CP3处理2020年和2021年的地上部植株磷素积累量显著高于常规施肥CP4处理和CK处理,分别为14.64和15.86 kg/hm2（P<0.05）。地上部植株各器官磷素积累量由大到小为籽粒、茎鞘、叶。与常规施肥相比,2 a年CP3处理均显著提高了磷肥的吸收利用效率、农学利用率,显著降低土壤磷素盈余量（P<0.05）。综合考虑,节水灌溉下减施常规磷肥用量20%为黑土区适宜的磷肥施用量,2 a均提高水稻产量和磷肥利用率,且土壤磷素盈余量低。研究可为黑土区磷肥施用提供理论依据。     

不同含盐量土壤盐分对蒸发的影响试验研究

土壤地表蒸发是一个复杂的过程,它的正常进行受到诸多因素的影响,其中土壤盐分是蒸发的主要影响因素之一。以内蒙古河套灌区永联试验站含盐土壤为例,通过室内试验盐分含量分别为0.2%、0.6%、1.0%、5.0%的土壤水分、盐分的变化以及对蒸发的影响进行了分析。试验结果表明:实验进行的初始阶段土壤剖面中含水率变化是比较显著,地下水补给对土壤蒸发的影响较大,实验持续到第15天之后随着土壤含水率的稳定变化,土壤蒸发量慢慢下降,这个时间段土壤水分迁移主要被土壤盐分控制。实验开始的前一段时间土壤水分对盐分的影响不太明显,实验持续到15天之后,尤其是,土壤表层形成盐壳之后,土壤水分对含盐量的影响以及盐分对水分的相应反馈比较明显。同一个时间来看,盐分含量高的土壤水分比较低。不同盐分含量的土壤中随着含盐量的增加,土壤蒸发速率减小。通过分析可知土壤含盐量与蒸发量具有很好的相关性,盐分越高,相关性越好。     

不同土壤盐分条件下新疆杨可溶性盐离子含量变化的研究

对2种含盐量土壤条件下新疆杨可溶性盐离子含量的研究结果表明,退水渠土壤各盐离子含量均高于灌渠土壤,且二者除HCO3-和K 外,其余盐离子含量差异显著;但2种含盐量土壤同龄新疆杨地上部可溶性盐离子含量差异不显著,仅根内Cl-、Mg2 、Na 和K 含量差异显著,说明新疆杨对土壤中较高浓度盐离子有一定排斥作用,并将对树木产生毒害的Cl-、Na 控制在根系中,限制其向地上部输送;新疆杨根系对SO24-和Ca2 有较强的选择吸收性,并将过多的SO2-和Ca2 排除其体外,而对Cl-、Mg2 和Na 的选择吸收性较小。     

初始湿度对覆膜开孔蒸发水盐运移的影响

为了解初始含水率(湿度)变化对覆膜开孔蒸发的盐分与蒸发量的定量关系,通过不同湿度土壤的室内蒸发实验,研究了覆膜开孔率影响下土壤水分和盐分的运动特征.结果表明,初始含水率越大,不同覆膜条件下累积蒸发量越大,单位膜孔面积累积蒸发量(E_R)随开孔率增大而急剧减小.不同初始湿度的ER与覆膜开孔率的关系可用乘幂表示;表土返盐量随覆膜开孔率的增大而逐渐增加;不同含水率土壤的盐分浓度削面分布趋势一致,含水率越大,表层盐分浓度越大,含水率较小的土壤.盐分浓度在表层最大.在盐分含量最低点附近达到最小值,表层以下4-13cm的盐分浓度均小于初始值;不同覆膜开孔率条件下不同含水率土体剖面盐分浓度与垂直位置之间可用幂函数表示.研究表明,初始湿度对土壤水盐运动的影响存在定性特征,而覆膜开孔率对水盐运动的影响有定量关系可循.     

枯草芽孢杆菌对盐碱土面蒸发及水盐分布的影响

基于室内模拟土面蒸发试验和土壤持水性能试验,设置5种不同含量枯草芽孢杆菌(0,1,3,5,7g/kg)处理,研究不同含量枯草芽孢杆菌对盐碱土面蒸发及水盐分布的影响。结果表明:(1)施加枯草芽孢杆菌后,土壤累积蒸发量、蒸发速率均显著降低,在蒸发开始后2天,枯草芽孢杆菌的保水性能显现,枯草芽孢杆菌含量为0,1,3,5,7g/kg的累积蒸发量和蒸发速率均小于0g/kg,在3g/kg时累积蒸发量和蒸发速率最小,蒸发后41天,处理为1,3,5,7g/kg累积蒸发量较0g/kg分别减少了16.63%,21.39%,11.26%,5.96%,且不同处理间差异极显著(P0.05)。(2)枯草芽孢杆菌同样影响Black和Rose蒸发模型,对于Black蒸发模型,随着枯草芽孢杆菌含量的增大,蒸发参数B呈现先减后增的趋势,与0g/kg相比较为显著(P0.05);对于Rose蒸发模型,随着枯草芽孢杆菌含量的增大,稳定蒸发参数C和水分扩散参数D均呈现先减少后增大的趋势,其中在含量为3g/kg时取得最小值,并且各处理差异性较为显著。(3)枯草芽孢杆菌能增加土壤的保水性能,在6cm深度处,施加量为1,3,5,7g/kg相比0g/kg的剖面含水量分别增加了28.24%,37.40%,20.00%,6.87%。(4)枯草芽孢杆菌的添加使土壤的含盐量显著减少,枯草芽孢杆菌施加量为1,3,5,7g/kg相比0g/kg的处理分别降低了32.26%,46.89%,26.34%,14.65%。(5)当枯草芽孢杆菌含量为3g/kg时,van Genuchten公式中土壤的滞留含水率θr、饱和含水率θs和与进气值有关的参数α最大,形状系数n最小,且各处理差异显著。综上,在盐碱土中施加3g/kg的枯草芽孢杆菌,可使盐碱土壤抑盐,提高土壤的持水性能。     

土壤混掺生物炭对微咸水蒸发特性的影响

为探究不同生物炭混掺量对微咸水蒸发特性的影响,采用离心机试验和室内土柱模拟试验,设置3个生物炭质量添加比例(B₀、B₂、B₄)和4个微咸水矿化度(W₀、W₁、W₃、W₅),分析不同处理对微咸水蒸发下的土壤水分特征曲线、孔隙分布、累积蒸发量、盐分运移、土壤温度日变幅的影响,并应用蒸发模型进行拟合分析。结果表明:生物炭和微咸水联合应用下能提高土壤持水能力,增加土壤中的较大孔隙和较小孔隙的比例;土壤累积蒸发量随着生物炭混掺量的增加先减少后增加,生物炭混掺量为2%时可以更好地抑制微咸水蒸发;Rose蒸发模型可以较好地拟合微咸水蒸发;土壤中混掺生物炭可以降低盐分表聚,使其在土壤中均匀分布;混掺生物炭可以有效降低土壤温度日变幅;相同生物炭施用量下,矿化度为3 g/L的微咸水,可以降低0—10 cm土层土壤平均温度,提高10—50 cm土层土壤平均温度。综合考虑各项指标,处理B₂W₃的生物炭和微咸水更适宜农田施用,为西北干旱地区更好地利用微咸水灌溉提供理论依据。     

液态地膜覆盖影响土表蒸发过程的机理研究

利用网室盆栽试验,观测分析了液膜覆盖下土壤水分蒸发强度的变化。结果表明:液膜覆盖可有效抑制土壤蒸发,根据液膜成分,将其抑制蒸发机理划分为封闭效应和固持效应;两种效应在不同阶段分别起主导作用,作用强度随液膜成分的不同组成而异。用Matlab对不同处理进行动力学方程拟合表明,合理使用液膜可以减少最大蒸发量,并延长半衰期。     

不同秸秆覆盖量对盐渍土蒸发、水盐变化的影响

为探究不同秸秆覆盖量对盐渍化土壤蒸发量、含水率及含盐量的动态变化规律,于2009年在陕西省蒲城县卤泊滩试验基地进行了4个水平的秸秆覆盖量(1.05,0.75,0.45,0.15kg/m2)试验,以不覆盖为对照(C0)。试验结果表明:4个处理盐渍化土壤的日平均蒸发量较C0均显著减少,分别减少1.335 8,1.310 3,1.035 7,0.629 0mm/d;随着时间的延长,各土层土壤含水率逐渐增加,10cm土层平均土壤含水率变化幅度最大,较C0分别增加9.280%,9.000%,6.920%,2.450%;随着时间的延长,10,30cm土层土壤含盐量逐渐减少,盐分逐渐压制在50cm土层,10cm土层平均土壤含盐量变化幅度最大,较C0分别减少0.811%,0.802%,0.723%,0.381%;当秸秆覆盖量为0.75kg/m2时,再增加秸秆用量,保水和抑制盐分表聚的作用并无明显增强。研究表明,采用秸秆覆盖地表改良盐渍化土壤,减少了土壤水分蒸发损失,提高了水分利用效率,抑制了盐渍化土壤可溶性盐分的表聚作用,有效地提高了耕地面积的利用,且秸秆覆盖量以0.75kg/m2为宜。     

土壤扩蓄增容肥对冬小麦棵间蒸发和水分利用效率的影响

利用农田水量平衡公式计算了冬小麦耗水量,用微型蒸渗仪测定了农田土壤棵间蒸发状况,在此基础上通过对比试验研究了土壤扩蓄增容肥条件下不同水分处理冬小麦生长期间农田棵间蒸发与水分利用效率.结果表明,施加土壤扩蓄增容肥后冬小麦生育期平均耗水量较对照平均减少了491.67 m3/h㎡,可明显降低冬小麦棵间蒸发,同时可降低播种到拔节期阶段棵间蒸发占阶段耗水量的比例;灌水量2250 m3/h㎡3理(T2)水分利用效率达2.62 kg/m3;灌水量1950 m3/h㎡的处理(T3)可增产32.68%.     

黑河下游胡杨林生态系统土壤蒸发模拟改进

水分是限制干旱、半干旱地区植被生态系统恢复的重要因素之一,合理量化长时间尺度下生态系统中的土壤蒸发量及其变化趋势,对于提高生态系统水资源利用效率具有重要意义。基于黑河下游额济纳绿洲七道桥胡杨林保护区实测数据,分析了胡杨林生态系统土壤蒸发和蒸散发的变化趋势及其与环境因子的相关性,通过Shuttleworth-Wallace模型和改进的双源模型中土壤蒸发的计算公式对其进行模拟,对比分析了二者的模拟精度及参数敏感性,结果表明：(1)土壤蒸发和蒸散发各月的日变化及整个试验期内的变化均呈先升高后降低的单峰变化趋势;(2)胡杨林生态系统土壤蒸发在蒸散发中所占比例的变化范围为30.2%～72.2%;(3)净辐射对土壤蒸发的影响最显著;(4)改进的双源模型中,土壤蒸发的计算公式可以不考虑复杂阻力参数的计算过程,且与传统的双源SW模型相比具有更高的模拟精度。研究提出了适用于干旱区森林植被生态系统中土壤蒸发模拟的双源优化模型,为土壤蒸发模拟提供了新的思路与方法。