乌兰布和沙漠流动沙地土壤水分动态、土壤水势特征的研究

通过对乌兰布和沙漠流动沙地土壤水分动态的研究表明:沙土含水量的时空变化与降雨季节和降雨量有密切关系。100mm左右的降雨量对沙地和丘间地的影响深度主要在60cm左右,因此0-60cm土层为土壤水分受降雨影响的活跃层;通过对土壤含水量与土壤水势的关系研究表明:在相同土壤含水量下沙土水分对植物的有效性远大于粘土;通过降雨量对沙地贮水量影响的研究表明:只有38%左右的降雨量增加了土壤贮水量,其余62%被蒸散。     

PLA沙障对沙丘迎风坡土壤水分的影响

选取风季和雨季两个典型时期,对铺设不同规格PLA沙障沙丘迎风坡不同坡位0-60cm土层的土壤含水量进行测定,并以裸沙丘为对照,探究PLA沙障对沙丘迎风坡土壤水分的影响.结果表明:1m×1m和2m × 2m沙障在不同时期对沙丘迎风坡整体和坡位间土壤水分影响明显,而菱形沙障作用效果差;1m×1m、2m×2m沙障使风季形成迎风坡浅层(5-20cm)土壤含水量低于裸沙丘的水分特征,雨季形成迎风坡表层(0-10cm)土壤含水量优于裸沙丘的水分特征,从而影响了植物的入侵与定居方式;不同时期1m×1m和2m×2m沙障对迎风坡中部和下部土壤水分的影响均较上部明显,迎风坡中部和下部应为重点关注区域,而在上部应采取相伴措施弥补不足.     

采煤塌陷后风沙区土壤水分的环境变异性研究

通过对多种环境因素影响下毛乌素沙地南缘补连塔矿采煤塌陷区的土壤含水量的研究,为塌陷风沙区植被建设提供理论依据。研究表明:土壤冻结与积雪覆盖可以显著抑制塌陷区土壤水分亏缺。双因素方差分析表明对照区与2个塌陷区土壤含水量差异在土层未冻结时显著(P=0.0002)而在土层冻结与冻结且有积雪覆盖时不显著(P分别为0.09与0.85)。土层解冻后对照区与塌陷区的土壤含水量开始产生显著差异。解冻后不利于冻结的坡位、坡向率先进入水分亏缺状态并表现更加严重。降雨对塌陷区土壤水分亏缺有短时缓解作用。积雪融化并未显著改善解冻后塌陷区土壤水分状况。解冻后塌陷区浅层与水分剧烈变化层的水分散失在塌陷后2~3年表现明显。     

陕北毛乌素沙地土壤水分时空变异规律研究

对陕北毛乌素沙地流动、固定、半固定沙丘的土壤水分进行的长期动态观测结果表明,含水量排序为流动沙丘(8.47%)＞半固定沙丘(8.40%)＞固定沙丘(8.39%).沙地含水量随土壤深度的变化存在着分布上的差异,随着深度的增加呈现先增加再减少的趋势,在0～60 cm土层,流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘土壤水分含量分别为8.08%、8.00%和8.03%,差异不显著;在60～200 cm土层,流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘土壤水分含量分别为8.65%、8.57%和8.53%,差异显著(P>0.05),其中60～140 cm层,流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘土壤水分含量分别为8.76%、8.62%和8.54%,差异极显著(P>0.01).固定沙丘、半固定沙丘大部分背风面的土壤含水量高于迎风面的含水量,但在流动沙丘上迎风面的土壤含水量却明显比背风面的高.在沙丘的不同部位含水量也存在差异,土壤含水量坡顶部＜坡中部＜坡底部,在沙丘下部的丘间土壤含水量明显高于丘顶部.另外,沙地水分还受季节变化的影响,具有明显的季节变异性.     

六盘山半干旱区华北落叶松林土壤水分对降雨的响应

研究土壤水分对不同量级降雨的响应,探讨森林生态系统的土壤水分形成与消耗规律,可为我国干旱半干旱地区基于土壤水分承载力的森林植被建设和水土资源管理提供依据。在宁夏六盘山北侧半干旱区,利用气象站及土壤水势仪监测并分析了2010年生长季(5-10月)58次降水事件及华北落叶松林地根系分布层(0-60cm)各层土壤水分的响应过程。结果表明:华北落叶松林土壤水分变化与降水关系密切,土壤含水量峰型与降雨分布格局较为一致,月均土壤含水量(%)与月降水量(mm)呈极显著正相关(R=0.573,P<0.01)。不同深度处的土壤水分对降水量级的响应有差异,在小雨条件下,0-10cm土层的累计降水量响应阈值为7mm;在中雨条件下,0-10、10-20cm土层的累计降水量响应阈值为10和25mm;在大雨条件下,0-10、10-20、20-40cm土层的累计降水量响应阈值依次为8、22和36mm;在暴雨条件下,0-10、10-20、20-40、40-60cm土层的累计降水量响应阈值依次为12、29、37和63mm;随土层向深处,响应变幅呈减少趋势,对降水的响应滞后时间逐渐增加;在小雨和中雨条件下,侧向流不明显,但在大雨条件下侧向流趋势明显,最大为7.88mm。综上可知,土壤含水量的变化幅度随土层深度增加,各层次呈减小趋势,土壤含水量与降雨的同步性呈下降趋势且各层响应存在时间的滞后性。     

铜川市耀州区苹果林土壤水分状况研究

测定铜川市耀州区果地、果地～黄姜地和麦地不同类型土壤剖面含水量,研究其0～600 cm之间土壤含水量的变化情况.结果表明,耀州区正常降雨年份果地土层含水量从地表到地下呈现由低到高的变化,200～400 cm范围内出现了发育较弱的轻度干层;果地～黄姜地500 cm以上土壤水分得到了恢复,干层消失;500 cm以下土壤水分得到了补偿,但没有完全恢复.麦地100 cm以下土壤含水量没有明显变化,土层含水量正常.可见,轮作可以使土壤水分在一定范围内得到恢复.最后提出了土壤水分恢复的四点措施.     

杨凌区浅层土壤水分与深层土壤水分的关系研究

通过测定陕西杨凌区不同灌水条件下冬小麦的土壤水分变化,研究了浅层土壤水分与深层土壤水分的关系。结果表明:土壤含水量随土层深度的加深,呈先上升,后下降,又上升的变化趋势。在自然降水或灌溉条件下,土壤水分的变化程度随土层深度的增加,呈剧烈—缓和—剧烈—缓和的趋势。表层20、30、40、50 cm各土层含水量分别与0~150 cm各土层含水量的相关性较好,并且土层相邻越近,其相关性越好,说明由表层土壤含水量来推算深层土壤含水量是可行的。基于Biswas土壤水分估算模式,由表层30~40 cm的含水量来推算0~100 cm各土层含水量的精度较高,由表层20 cm的含水量来推算100~150 cm各土层含水量的精度较高。总灌水量及灌水次数对含水量的影响,直接影响到估算模式参数的取值及估算精度。     

水分胁迫对典型草原植物群体光合作用的影响

基于锡林浩特国家气候观象台2016—2017年的群体光合作用及同期土壤水分观测数据,分析了不同水分胁迫状态下典型草原植物群落光合作用的受限程度。结果表明:牧草生长初期及末期,群体光合速率处于较低水平,水分胁迫未对群体光合作用产生明显影响,7月牧草进入旺盛生长期,群体光合速率显著升高,并在8月上旬达到最高值(≥10.89μmol·m~(-2)·s~(-1)),水分限制对群体光合作用的影响显著;在牧草生长的初期和中期,群体光合速率、呼吸速率与10～20 cm土层土壤水分含量相关性最显著,表明植物根系和土壤微生物在该层分布最为集中;0～30 cm各土层平均土壤水分含量与群体光合速率之间存在良好的线性回归关系,方程拟合效果为极显著,表明30 cm以上土层土壤水分含量影响典型草原植物群体光合作用;MK突变检验分析表明,当典型草原0～10 cm土层土壤体积含水量低于9%时(对应重量含水量为6.82%,相对含水量为27.60%)、0～30 cm土层平均土壤体积含水量低于12%时(对应重量含水量为9.57%,相对含水量为39.24%),群体光合速率会受到非常明显的抑制。综合分析,在典型草原干旱预报预警中,可将0～10 cm土层土壤体积含水量低于9%、0～30 cm土层平均土壤体积含水量低于12%视为典型草原发生中度干旱时对应的土壤水分临界值。     

干旱区保护性耕作对土壤水分的影响研究

为了研究保护性耕作对土壤水分的影响,选择翻耕地和免耕地两种土地耕作类型,分析不同耕作方式下土壤水分的时空变化规律。在保护性耕作实行的两年时间里,测定了土层不同深度土壤水分,结果表明:(1)在作物生长的整个生育期内土壤水分含量有随降雨量周期变化的趋势,无论是何种耕作方式,除生育期降雨外,播前底墒也是土壤供水的重要组成部分;(2)土壤贮水能力免耕地都是大于翻耕地的;0-80cm土壤水分的空间剖面自上而下分为两个层次:表层失水层(0-30cm)和中层贮水层(30-80cm)。(3)用SPSS统计软件进一步对土壤水分与土层深度的关系进行拟合,结果表明土壤水分与土层深度的关系具有极强的相关性,其关系方程为拟和三次抛物线相型。     

不同降雨历时梯田和坡耕地的土壤水分入渗特征

以黄土高原丘陵沟壑第三副区庄浪县为例,研究不同降雨历时条件下坡耕地和水平梯田土壤(黄绵土)水分入渗变化特征,应用Hydrus-1D模型对不同降雨条件下的土壤水分入渗进行定量模拟研究。结果表明:(1)与实测数据相比,Hydrus-1D模型模拟降雨后土壤水分的运移较合理。(2)地表层(0~40 cm)土壤含水量变异系数(CV)呈中等变异,即5 d的时间内梯田和坡耕地地表层的土壤含水量变化大,随着土层深度的增加变异系数减小,呈弱变异性。(3)在1.45 mm/min降雨强度下,在23 min时拔节期的小麦坡耕地产生径流,水平梯田在整个过程中没有产生径流。(4)降雨历时为10 min时,在土层深度为0~15 cm,梯田土壤含水量比坡耕地多0.13%~1.65%,在土层深度为30~200 cm,梯田和坡地都没有下渗。降雨历时为20min、30min时,在土层深度为0~20 cm,梯田的土壤含水量比坡耕地的分别多0.05%~2.22%、0.01%~2%。     

科尔沁沙地沙丘-草甸区土壤水、地下水对降雨的响应

依据野外观测数据,研究了科尔沁沙地沙丘、草甸两种地貌类型区土壤含水率以及地下水位对降雨的响应规律。结果表明:(1)沙丘表层0-20cm的土壤含水率在降雨开始后20min就基本能够达到最大值,此后开始减小,水分不断向下运移,最大可引起次表层(20-60cm)土壤水分发生一定变化,但不会引起剖面更深层位土壤含水率的变化;2009年丰水期沙丘地下水位变动趋势为总体抬升,但受到降雨及其他因素影响产生一定波动,但影响幅度较小;(2)就草甸地而言,即使是很小的降雨量也会引起草甸地较深层位土壤含水率的变化,雨后草甸地土壤剖面受降雨影响最大的层位是20-40cm,而同时段40-80cm处的土壤含水率波动较小。草甸地地下水位波动大于沙丘,较小的降水也会引起草甸地地下水位的迅速上升,上升持续时间短,而后立即转入下降,属陡涨陡落型。研究成果对沙地的生态保护具有一定的指导作用。     

Effect of sand-fixing vegetation on the hydrological regulation function of sand dunes and its practical significance

Soil water content is a key controlling factor for vegetation restoration in sand dunes. The deep seepage and lateral migration of water in dunes affect the recharge process of deep soil water and groundwater in sand dune ecosystems. To determine the influence of vegetation on the hydrological regulation function of sand dunes, we examined the deep seepage and lateral migration of dune water with different vegetation coverages during the growing season in the Horqin Sandy Land, China. The results showed that the deep seepage and lateral migration of water decreased with the increase in vegetation coverage on the dunes. The accumulated deep seepage water of mobile dunes (vegetation coverage<5%) and dunes with vegetation coverage of 18.03%, 27.12%, and 50.65% accounted for 56.53%, 51.82%, 18.98%, and 0.26%, respectively, of the rainfall in the same period. The accumulated lateral migration of water in these dunes accounted for 12.39%, 6.33%, 2.23%, and 7.61% of the rainfall in the same period. The direction and position of the dune slope affected the soil water deep seepage and lateral migration process. The amounts of deep seepage and lateral migration of water on the windward slope were lower than those on the leeward slope. The amounts of deep seepage and lateral migration of water showed a decreasing trend from the bottom to the middle and to the top of the dune slope. According to the above results, during the construction of sand-control projects in sandy regions, we suggest that a certain area of mobile dunes (>13.75%) should be retained as a water resource reservoir to maintain the water balance of artificial fixed dune ecosystems. These findings provide reliable evidence for the accurate assessment of water resources within the sand dune ecosystem and guide the construction of desertification control projects.     

科尔沁沙地坨甸交错区土壤水分的空间变异规律

科尔沁沙地沙丘-草甸相间地区,地貌形态多样、土地利用类型众多,从而导致土壤水分空间分布的复杂性。通过对科尔沁沙地典型沙丘-草甸相间地区的调查取样与试验分析,运用统计学理论和方法,研究土壤水分的空间变异性及其空间分布规律。结果表明：水平方向上,土壤水分总体表现为草甸地大于沙丘地,过渡带介于两者之间。就草甸地而言,植物生长越好,其土壤水分越高,保水持水性能也越好;沙丘地则与之相反,植被最稀疏的流动沙丘,其土壤含水量大于半流动半固定沙丘与固定沙丘,且有良好的储水条件。垂向上,高覆盖草甸、低覆盖草甸和农田（草甸）土壤含水量在地表下0～40 cm波动最大,40～160 cm随深度增加而递增;流动沙丘、半流动沙丘和固定沙丘土壤含水量随深度增加呈微弱加大趋势。林地、撂荒地、农田（沙丘）变化程度居中。从空间分布看,研究区中东部土壤水分偏大,且向南北两侧区域递减。     

Influence of salinity and moisture on the threshold shear velocity of saline sand in the Qarhan Desert,Qaidam Basin of China: A wind tunnel experiment

Determination of the threshold shear velocity is essential for predicting sand transport, dust release and desertification. In this study, a wind tunnel experiment was conducted to evaluate the influence of salinity and moisture on the threshold shear velocity of saline sand. Saline sand samples (mean particle size of 164.50-186.08 μm and the total silt, clay and salt content of 0.80%-8.25%) were collected from three saline sand dunes (one barchan dune and two linear dunes) in the Qarhan Desert, Qaidam Basin of China. Original saline sand samples were placed in two experimental trays for wet and dry processing to simulate deliquescence and desiccation, respectively. Surface moisture content ranging from 0.30% to 1.90% was generated by the steam method so that the saline sand can absorb water in a saturated water vapor environment. The motion of sand particles was determined by the observers with a solid laser. The laser sheet (0.80 cm thick), which was emitted by the solid laser, horizontally covered the sand surface and was bound to the sand. Results show that the cohesion of saline sand results from a combination of salt and water. The threshold shear velocity increases exponentially with the increase in crust thickness for the linear sand dunes. There is a positive linear correlation between the original moisture content and relative threshold shear velocity. The threshold shear velocity of dewatered sand is greater than that of wet sand with the same original moisture content. Our results will provide valuable information about the sand transport of highly saline soil in the desert.     

浑善达克沙地不同植被下的土壤水分状况

浑善达克沙地的中东段阳坡近裸的流动风沙土 0 - 1 0cm土层整个生长季内平均含水量较低、波动也比较大 ,而在 1 0cm以下则基本稳定在 3%左右 ,尤其是深层。丘间低地草本群落下的土壤湿度随深度增加变化较大 ,2 0cm以上土层含量较高 ,40 - 5 0cm土层的含水量最低 ,波动也剧烈 ,90cm以下达裸沙含水量水平。阴坡灌丛下 ,最低土壤含水量出现在 70 -90cm土层 ,深层土壤含水量长期稳定在 1 .5 %左右。这说明植物的生长使根层土壤含水量下降 ,而且不同植物利用水的土层及利用土壤水的量不同。这可能是引起流动风沙土向固定风沙土转变过程中地表植被演替及决定地区顶级群落的主要原因。在干旱半干旱地区 ,植被影响着降水在土层中的分布及地表的蒸散条件 ,使土壤有效水向浅层分配。而降水在土壤不同深度的分配及入渗深度 ,决定着地表植被的生活型 ,从而影响地表植被的演替方向及顶级类型。需水量较大的灌丛在沙丘阴坡能形成稳定的群落 ,是由于沙丘为植物避免干旱胁迫 ,延长在干旱季节的生存时间创造了条件 ,因此 ,沙丘是沙地的重要环境资源 ,尤其是高大沙丘 ,在这类地区的防风固沙中具有重要的作用。     

毛乌素沙地过渡地带土壤水分特征及其植物利用

毛乌素沙地过渡地带沙地生态系统土壤湿度状况随着地貌部位不同而变化。沙丘迎风坡基质流动、背风坡沙埋沙压和丘间低地潜水埋深等控制着沙地土壤水分分布规律 (土壤湿度模式 )和沙地植物利用土壤水分的特点 (沙生植物分布模式 )。沙生植物的水分利用的机制主要体现在如下两个方面 :地上部分的生理生态过程和生物量 :地下部分根系分布及其土壤水环境容量。在沙丘从流动变为固定的过程中 ,固沙林形成后的土壤水分动态和灌木林群落实际蒸腾蒸发规律的关系反映不同植被覆盖、不同密度、不同年份和不同季节水分平衡状况 ,藉以确定合理的土壤水分消耗模式 ,维持固沙林群落的稳定和良性演替。为了提高沙生植物水分利用效率 ,一是从沙生植物本身的生理、生态、遗传特性进行分析研究 ,筛选出耐旱和抗水分胁迫强的品种。乡土灌木树种能有效地使个体和群落恢复 ,但也应注重引种。另一方面则是利用各种抗旱保水新材料最大限度地保存和利用固沙林地的水分以满足植物特别是在春旱期间根系的恢复与生长需要 ,即以吸水剂、保水剂、水分表面活化剂、菌根剂和土壤生物制剂 (例如细菌肥料 )等为原材料的新型抗旱造林技术 ;三是依据沙地水环境容量 ,合理确定各种灌木林的造林密度及其与沙丘发育阶段相应的种群配置格式。     

库布齐沙漠人工梭梭林地土壤水分动态规律的研究

本文在库布齐沙漠西部,于2004年从植物萌动前的4月末开始到植物生长结束后的10月为止,对不同立地条件梭梭人工固沙林以及流动沙丘,分别进行了沙层水分的定点观测,结果表明,不同立地梭梭植物群落的土壤水分时空分布格局不同,即表层(0-10 cm)土壤含水量较低,为土壤水分低值层;中层(10-115 cm)土壤含水量逐渐升高,且波动剧烈,为土壤水分活跃层;下层(115cm以下)土壤含水量高,波动幅度小,为土壤水分相对稳定层。土壤含水量的季节变化可分为三个阶段,4~5月的土壤水分弱失水阶段,6~8月的土壤水分消耗阶段,9~10月的土壤水分缓慢恢复阶段。     

土壤温度和水分对不同类型沙丘土壤呼吸的影响

通过实验室土壤培养试验,测定了不同土壤温度(8,18,28,38℃)和含水量对科尔沁退化沙质草地不同生境(流动沙丘,半固定沙丘和固定沙丘)土壤呼吸的影响。结果表明,在8~38℃范围内,土壤呼吸速率与温度呈正相关。在含水量为田间持水量(WFC)的5%~65%范围内,3种类型的土壤呼吸速率随含水量的增加而升高,当超过该范围时,流动沙丘的土壤呼吸速率仍呈上升趋势,而38℃培养条件下的半固定沙丘和18~38℃下的固定沙丘的土壤呼吸速率呈下降趋势。土壤温度和水分对土壤呼吸作用存在明显的交互效应,不同类型沙化土壤呼吸作用强弱存在显著差异。温度系数Q10值随含水量的变化为:流动沙丘1.90~2.15,半固定沙丘1.80~2.13,固定沙丘1.82~2.16。     

不同覆盖措施对塿土碳氮及水分的影响

通过田间试验,研究了陕西关中塿土区地膜覆盖和秸秆覆盖对表层土壤有机碳、全氮和微生物量碳氮,以及0~200 cm土壤剖面水分及硝态氮分布的影响。结果表明:与不覆盖(NM)相比,白色全膜覆盖(WF)、黑色全膜覆盖(BF)和秸秆覆盖(SM)的表层土壤有机碳分别降低了19.8%、26.3%和20.9%,土壤全氮也分别降低了4.8%、9.6%和10.6%。与NM相比,覆盖处理(WF、BF和SM)可以提高表层(0~20 cm)土壤硝态氮的含量,增加0~40 cm土层的硝态氮累积量(BF的差异不显著),降低40~120 cm土层的硝态氮累积量,但120~200 cm土层的硝态氮累积量差异不显著。SM和BF显著降低0~200 cm土层的硝态氮总累积量,而WF没有显著差异。与NM相比,地膜覆盖(WF和BF)和秸秆覆盖(SM)均可以提高表层0~40 cm土壤水分含量和储水量,但SM的效果低于地膜覆盖;WF可以降低深层土壤水分含量和储水量,而SM和BF与NM无显著差异。0~200 cm土层的总储水量,SM显著高于NM,而地膜覆盖则与NM无显著差异。各覆盖处理均显著降低了表层土壤微生物碳(MBC)和微生物氮(MBN)的含量,与NM相比,MBC分别降低了27.4%、55.4%和66.5%,MBN分别降低了4.6%、4.8%和6.8%。地膜覆盖(WF和BF)和秸秆覆盖(SM)均能够加速土壤有机碳的矿化分解,降低土壤微生物,减少土壤硝态氮的深层淋溶,其对塿土碳氮和水分的长期影响值得进一步研究关注。