降雨对岩溶峰丛洼地不同地貌部位土壤水分及温度的影响研究

土壤水热因子是影响岩溶区植被恢复、生态修复和水土保持等的主要因素,降雨变化是限制土壤温度和水分变化的一个重要因素,因此在典型峰丛洼地不同地貌部位选择监测点,对不同降雨条件及20、50、80、110cm深度土壤温度和水分进行连续监测,探讨峰丛洼地区降雨变化对土壤水分和温度的影响机制及其两者耦合关系。结果表明：随土层深度增加土壤水分变异系数增大,土壤温度变化幅度减小。洼地土壤水分对不同条件下的降雨均有响应,但坡地土壤水分对中雨以上级别的降雨发生降雨响应,且坡地土壤水分响应程度较洼地土壤水分强烈。土壤温度日变化特征仅存在于小雨或中雨,大雨或暴雨时,其变化呈现逐渐下降的趋势。土壤水分和温度的相关性在洼地和坡地呈相反的变化。     

土壤容重变化与土壤水分状况和土壤水分检测的关系研究

以湖北地区黄棕壤、水稻土、潮土为供试土壤,通过土壤在脱水干燥过程中客重增大和模拟不同容重级别土壤所引起的土壤水分状况变化,研究了土壤容重与体积含水量、土壤水分类型、土壤水分利用、土壤水分运动相伴变化的关系以及土壤容重与土壤水分检测的关系.试验结果表明,随着土壤容重增加,其饱和含水量、重力水含量、有效水含量减小,其凋萎含水量、无效水含量增加;其饱和导水率减小,非饱和导水率增加;同时土壤容重变化影响土壤水分运动参数的表述和土壤水分运动方程的应用以及土壤水分检测及其结果的应用.     

考虑空气影响的干旱区土壤水分运移模式研究

在前人研究的基础上,根据石河子垦区的实际情况,确定模型特定的边界条件及参数,建立适合该区的包气带-饱和带水、气二相流的质热传输模型,模拟土壤水分、温度的动态变化,并利用实测土壤温度、土壤含水率数据进行模型检验。结果表明:模拟的土壤温度和含水率能够较好地反映实测值的变化规律,各土层模拟精度评价指标表明考虑空气影响的模拟结果更接近实测结果。对于9.7 mm日降水量的入渗深度,耦合模型可影响20 cm深土壤含水率,单相模型可影响到30 cm深左右。降水当日考虑空气模拟的蒸发速率比不考虑空气模拟的蒸发速率大7.7%;降水后1 d,不考虑空气影响导致蒸发速率比考虑空气的小3.19%。计算模拟期2种模型土壤总蒸发量,相差不大。根据2种模型水量平衡分析结果对比蒸发量的计算值与模拟值,发现考虑空气影响的模型模拟结果更可靠。     

石漠化治理区不同植被类型浅层土壤水分对降雨的响应

【目的】揭示石漠化治理区不同植被类型浅层土壤水分入渗过程的差异性,分析降雨对土壤水分的补给特征,因地制宜地开展灌溉工作。【方法】以花椒地、金银花地、火龙果地、荒地为研究对象,监测了地区降雨量和植被0~10、10~25 cm土层土壤含水率,并计算了土壤储水量、滞后时间、补给速率、补给效率等指标。【结果】①4种植被浅层土壤含水率变化趋势与降雨一致,6、8、9月为二者的峰值期;浅层土壤含水率为火龙果地最高,而后依次为荒地、金银花地、花椒地;火龙果地土壤含水率变异系数最小,荒地最大。②植被土壤含水率对小雨量降雨事件的响应较小,仅火龙果地增长11.97%;随降雨量级增大,土壤含水率增长率为火龙果地(7.89%~17.94%),其次为金银花地(0~45.09%)、荒地(0~59.86%)、花椒地(0~126.95%);火龙果地浅层土壤含水率增长率在大雨事件中最小,其他3种样地均为小雨量时增长率小,大雨量时增长率大。③不同植被浅层土壤水分对降雨响应时间有显著差异,大雨量条件下响应快于小、中雨量,0~10 cm土层优于10~25 cm土层;平均滞后时间为荒地0.3 h、火龙果地0.5 h、花椒地0.9 h、金银花地3.0 h;补给效率为火龙果地(64.87%)>荒地(38.16%)>花椒地(31.94%)>金银花地(29.23%)。【结论】丰水期,对火龙果地适当减少人为灌溉,增加地表覆盖以减轻水土流失;对金银花地、花椒地可采取相应保墒措施提高土壤对降雨的利用效率且在雨量较小时增加灌溉,提高入渗量。     

膜侧冬麦土壤水分温度时空变化规律研究

膜侧冬麦是小麦栽培技术上的一项创新技术,具有极显著的增产、保水、增温效应,对其土壤水分温度的研究具有一定的理论及现实作用,大量研究都集中研究了不同种植方式水分温度的变化,对膜侧冬麦种植这一种方式的不同水分温度的研究较少,通过对其水分温度的研究,初步得出:膜侧土壤水分平均比膜内增加9.1%,膜侧土壤水分的垂直变化各层次土壤含水量都高于膜内,0～20cm膜侧和膜内土壤水分变化最大;土壤水分不同层次的日变化变化幅度总体趋势为膜侧大于膜上,膜上、膜侧峰值几乎同时出现在20:00,最低值膜侧14:00,膜上比膜侧稍提前。膜上不同层次土壤温度明显高于膜侧,膜上土壤温度日变化幅度明显大于膜侧,浅层的日变化幅度大于深层的,膜上膜侧温度日变化得出最低温度同时出现在8:00,最高温度膜上15cm比膜侧提前2h达到。     

降雨灌溉入渗条件下土壤水分运动

根据中科院栾城农业生态系统综合试验站和栾城县气象站的常规观测资料，运用SWAP软件对太行山山前平原—河北省栾城县田间土壤水分运动进行了数值模拟。从土壤含水量及土水势等方面，初步分析了降雨入渗补给条件下土壤水分运动的规律，运用实际观测资料与数值模拟结果进行了初步分析，论述了降雨与土壤水、地下水之间的转换关系。通过分析和讨论，探求了大埋深条件下降雨入渗过程，初步揭示了降雨入渗对地下水位变化的影响。     

免耕不同留茬覆盖对旱作燕麦田土壤水分及温度的影响

研究了免耕不同留茬覆盖方式对旱作燕麦田土壤水分及温度的影响。结果表明,免耕各留茬覆盖处理下0~10 cm和10~20 cm土层土壤含水率均极显著高于常规耕作,各土层土壤含水率高低顺序依次为免耕高留茬高覆盖免耕低留茬高覆盖免耕高留茬低覆盖免耕低留茬低覆盖常规耕作。与土壤含水率相反,免耕各留茬覆盖处理不同测定时期的09:00—11:00内在10 cm和20 cm处土壤温度均显著低于常规耕作,各土层地温高低顺序与含水率顺序相反。免耕不同留茬覆盖对燕麦产量具有显著地提高作用,其中免耕高留茬高覆盖产量最高,为2 111.4 kg/hm2,较对照增产18.6%,产量总体表现为免耕高留茬高覆盖免耕低留茬高覆盖免耕高留茬低覆盖免耕低留茬低覆盖常规耕作。     

广西喀斯特地区耕作对土壤水分及降雨响应机制的影响

为揭示耕作方式对土壤特性及土壤水分的降雨响应过程的影响,以广西喀斯特地区粉垄耕作和免耕甘蔗种植地为研究对象,利用田间定位监测系统对0～10、10～30、30～50 cm土壤含水量及降雨量进行连续观测,并对土壤的基本理化性质进行测定.结果表明:①粉垄耕作的土壤总孔隙度增加,容重降低.在0～10、10～30、30～50 c...     

集雨保墒措施对旱地苹果园土壤水分、温度及叶片生理的影响研究

针对陕西黄土高原旱地雨养苹果园季节性干旱缺水严重的实际问题,以9年生信浓红苹果为试验材料,研究了集雨保墒措施对苹果园土壤水分、温度和叶片生理的影响.结果表明:在0～60 cm土层,起垄覆膜+行间秸秆覆盖、起垄覆膜和秸秆覆盖措施可分别提高土壤水分含量11.78％～20.94％、7.90％～13.52％和5.86％～8.24％;60～200 cm土层,起垄覆膜+行间秸秆覆盖、起垄覆膜和秸秆覆盖措施可分别提高土壤水分含量9.22％～10.87％、5.63％～7.76％,和4.12％～4.89％;在苹果生育期,起垄覆膜提高土壤温度2.1℃,起垄覆膜+行间覆盖秸秆措施提高0.9℃,秸秆覆盖则使土壤温度下降1.8℃.起垄覆膜+行间覆盖秸秆措施的叶片相对含水量、净光合速率和蒸腾速率最高,起垄覆膜次之,秸秆覆盖再次之,对照最低,不同处理的叶片气孔导度和胞间CO2浓度差异不显著.建议陕西黄土高原苹果生产中采用起垄覆膜+垄沟覆草的集雨保墒措施.     

黄土塬区不同土地利用方式土壤水分对降雨的响应研究

以黄土塬区王东沟小流域塬面为研究对象,结合野外样品采集和室内外化验分析,探究不同土地利用方式下土壤水分、土壤水氢氧稳定同位素对次降雨事件的时空响应变化规律,为黄土塬区农业生产格局优化、生态修复提供科技支撑.结果表明:①在次降雨事件(降雨量47.6 mm)发生前及发生后7天,荒草地、苹果地和玉米地在0～3 m范围内土壤平...     

覆膜和降雨强度对玉米耗水过程及土壤水分入渗的影响

【目的】研究农田作物生长过程中,覆膜和降雨特征等因素对玉米耗水过程和土壤入渗产生影响。【方法】根据北京地区典型年降雨量设计和模拟春玉米生育期降雨过程,利用群集式测坑和挡雨棚及附设人工降雨装置,开展了不同地表覆盖条件下降雨强度对玉米耗水及水分利用效率的影响研究。降雨强度包括小雨强0.5 mm/min和大雨强1.5 mm/min,覆盖和种植条件包括膜下滴灌(MDI)、地面滴灌(SDI)和对照无作物种植(NP)。【结果】①MDI处理水分利用效率较SDI处理高13.5%。与SDI处理相比,MDI处理作物耗水量减小了40.6 mm,覆膜主要提高20～60 cm土层储水量。②大雨强条件下土壤深层渗漏量增多了3.4%～15.6%;降雨和灌溉对土壤水分影响深度主要为0～150 cm土层,相对于SDI处理,MDI和NP处理土壤储水量大大增加。③小雨强时表层0～20cm土壤入渗NP处理最快,大雨强时MDI处理入渗最快。作物根区40 cm深度处,小雨强时MDI处理的土壤水分最快达到峰值,而大雨强时NP处理最快达到峰值。60 cm深度处不同覆盖条件下在2种雨强时土壤水分变化速率一致,达到峰值速率表现为NP处理>MDI处理>SDI处理。【结论】覆膜具有较好的节水增产效应;降雨强度越大,土壤水分下渗越快;相同降雨量时小雨强降雨更有利于土壤水存储。不同的降雨强度对土壤水分入渗和再分布影响不同。研究结果可为雨水资源的合理利用从而提高农田水分利用效率提供理论依据。     

华北玉米秸秆覆盖对砂土、壤土水土保持效应的影响

通过野外径流场模拟降雨试验,研究玉米秸秆覆盖对砂土和壤土产流产沙过程的影响,探索不同土壤质地下水土保持的临界秸秆覆盖条件。处理分为2种土壤质地类型和5个水平的秸秆覆盖度:0、10%、20%、30%和40%。结果表明:壤土抗侵蚀能力优于砂土,但透水性弱于砂土;不同土壤质地条件下秸秆覆盖效益存在差异,相同的秸秆覆盖时,砂土条件下的土壤侵蚀防治效果优于壤土;2种土壤质地条件秸秆覆盖度30%时可显著提高土壤入渗总量(25.7%~33.9%),减少产沙总量(22.2%~46.4%),对水土流失具有良好的防治效果。考虑到过大的秸秆覆盖度(大于80%)会造成播种机堵塞,在华北保护性耕作研究实践中,建议砂土和壤土质地下的农田地表保持1 600~3 000 kg/hm2(30%~60%)的玉米秸秆覆盖,以达到较好的水土保持效果和播种质量。     

集雨节灌旱地春小麦最佳补灌时期的研究

在宁夏南部半干旱地区 ,对春小麦不同时期灌水对小麦产量及水分利用效应进行了研究 ,得出覆膜春小麦不同生育期灌水 3 0 mm,与不灌水相比 ,均有增产效果。其中在拔节期灌水 3 0 mm产量可增加 3 71 .1kg/hm2 ,水分利用率提高 1 1 .2 %。考虑降雨分布等因素 ,认为拔节期是地膜春小麦集雨节灌最佳补水时期     

土壤质地对坡地土壤水分运动与转化特征的影响研究

通过室内模拟降雨试验,研究了杨凌塿土、安塞黄绵土和神木绵砂土的水分迁移特征。结果表明,随着土壤粘粒含量的增加,坡面产流开始时间提前,坡地平均径流系数、径流量和泥沙量呈增加趋势,入渗率和累计入渗水量呈减少趋势。3种土壤降雨入渗率均可用Kostiakov公式拟合,塿土、黄绵土和绵砂土坡地的平均入渗率分别为0.32、0.83和0.88 mm/min。湿润锋运移速度应该与土壤砂粒百分含量和土层含水量的增量呈正相关关系。为了提高雨水利用率,减少水土流失量,建议加强塿土坡地的保护性耕作措施。     

温度及矿化度对土壤持水性能的影响

采用离心机法测定了不同矿化度(1、3、5、10g/L)的NaCl和Na2SO4溶液在不同温度条件下(5、10、20、30℃)对土壤水分特征曲线及其van Genuchten方程参数的影响。结果表明,温度与θs、α均呈现显著的负相关,相关系数分别为-0.83、-0.99;θs与α呈极显著的正相关关系,与n呈极显著的负相关关系,α与n呈极显著的负相关关系。溶液的盐分类型对土壤水分特征曲线的影响在不同的吸力段影响不同,在近饱和段影响比较明显,且对参数α值也有显著影响,其中Na2SO4的影响较NaCl明显。溶液矿化度对土壤水分特征曲线参数(θs,α,n)的影响均不显著。     

不同灌溉方法对盐渍土壤中水、盐、热分布的影响

通过温室盐渍土壤中的种植试验,对常规灌溉、固定灌溉、交替灌溉3种灌水方式下水分、盐分、温度的变化情况进行了研究。结果表明,交替灌溉水分利用效率优于常规灌溉和固定灌溉;相同时间内交替灌溉的干燥沟升温幅度大于湿润沟,随着土壤深度的增加温度呈逐渐减小的趋势;常规灌溉土壤返盐最多,固定灌溉返盐最少。土壤水溶性盐、Cl-、Na+在土壤表层积聚现象明显。     

寒地黑土区水稻耗水特性及其对水分利用效率的影响

为了探究寒地黑土区水稻耗水特性及其对水分利用效率的影响,于2017年在黑龙江省水稻灌溉试验站的蒸渗仪内进行了水稻耗水试验。采用U_7(7~6)均匀试验设计,分析了各生育期水稻生育阶段、昼夜间及逐时耗水量的变化特征,明确了各生育阶段耗水量对产量及生物量水分利用效率的影响。结果表明:拔节孕穗期各处理耗水量及耗水模系数均值最高,分别为77. 25 mm、23. 09%;水稻各处理昼间、夜间耗水量总体呈现低-高-低的变化趋势,抽穗开花期昼、夜间耗水量均值达到最大,为6. 32、0. 76 mm/d;分蘖前期、分蘖中期水稻昼间耗水特征呈倒V形曲线,耗水量高峰出现在12:00—13:00;分蘖后期至乳熟期呈M形曲线,耗水量高峰分别出现在11:00—12:00、13:00—14:00,乳熟期首个耗水量峰值相对提前,为10:00—11:00;阶段耗水量对水分利用效率(WUE)的直接作用和对R~2总贡献排列一致,由大到小依次为抽穗开花期耗水量(ET_5)、分蘖中期耗水量(ET_2)、拔节孕穗期耗水量(ET_4)、分蘖后期耗水量(ET_3)、乳熟期耗水量(ET_6)、分蘖前期耗水量(ET_1);分蘖后期、乳熟期耗水量对WUE存在直接负作用,阶段耗水量对WUE影响决定系数较大的变量由大到小依次为ET_5、ET_4×ET_5、ET_2×ET_5、ET_2、ET_4;抽穗开花期生物量水分利用效率(SWUE5)与水稻产量及WUE均呈显著正相关,分蘖前期至抽穗开花期耗水量对SWUE5的影响由大到小依次为ET_5、ET_4、ET_3、ET_1、ET_2。该研究结果可为深入研究黑土区水稻耗水特性、水分利用规律及水稻节水高效生产提供依据。     

烘干温度和时间对潜在土壤斥水性的影响研究

为研究不同烘干温度和时间对测定土样潜在斥水性的影响,选用以色列2种类型的4种土壤,通过在25、45、65和105℃的4种不同温度和不同时间的组合对土壤样品进行烘干,然后测定潜在土壤斥水性,最后分析不同烘干温度在不同时间下对不同土壤潜在斥水性的影响。结果表明,在测定土壤潜在斥水性时的最佳烘干温度为45～65℃,最佳烘干时间为24h。     

降雨级别对农田蒸发和土壤水再分布的影响模拟

在野外人工模拟了6级降雨强度(小雨P1、中雨P2、大雨P3、暴雨P4、大暴雨P5和特大暴雨P6),通过分析麦田0~100 cm土壤含水率在3个时期的变化,旨在探讨不同降雨强度土壤蒸发和雨水入渗土壤后的水分分布规律。结果表明,气象条件一致时,不同降雨级别处理的土壤蒸发过程具有相同的变化趋势。土壤日蒸发量随降雨级别的增加均呈对数函数方式增长;不同处理白天土壤蒸发有显著的差异,晚上土壤蒸发差异不显著;冬小麦各生育期日均土壤蒸发量及阶段蒸发量由大到小依次为返青期、拔节期和灌浆期。在3个生育期,不同降雨级别冬小麦土壤蒸发占降雨量的比例(E/P)大小排序相同,均为P1处理P2处理P3处理P4处理P5处理P6处理。降雨入渗后土壤水分再分布规律相似,供水结束后,表层0~20 cm内土壤含水率急剧降低,大雨级别以上处理20~60 cm土层的含水率呈先增大后减少的趋势,60 cm以下土层的含水率变化较小。降雨级别越大,土壤水再分布影响的土层就越深,同时水分再分配过程所需的时间越长。另外,同一降雨级别,土壤初始含水率较低时,土壤水分运移再分布较慢。受作物根系生长发育影响,返青期0~100 cm土层土壤水分变化幅度不如拔节期、灌浆期变化明显。降雨级别越大,转化成土壤水的水量越多,大雨和暴雨转化效率最高。