青海湖流域高原鼠兔扰动对不同地表类型土壤水分特征的影响

为了揭示高原鼠兔扰动对高寒草甸土壤水分变化的影响规律,在青海湖流域,利用动态监测和采样分析的方法,研究高原鼠兔扰动后不同地表类型(草地、新鼠丘、旧鼠丘和秃斑地)土壤水分的差异及其形成原因.结果表明:4种地表类型土壤表层含水量对不同降雨条件具有不同的响应过程,新鼠丘和旧鼠丘的响应比草地和秃斑地迅速;整个生长季4种地表类型土壤含水量垂直分布规律不同,但月变化规律较为一致,总体上草地土壤含水量高于其他地表类型,0 ～ 30 cm深度的差异最明显;造成不同地表类型土壤水分差异的土壤因素主要有土壤黏粒质量分数、土壤有机质和土壤密度,植被因素主要有植被盖度和地上生物量.高原鼠兔扰动初期可以加速水文循环,而后期水文循环则受到抑制.研究对进一步认识高原鼠兔的扰动影响高寒草甸的水源涵养能力具有重要作用,也可为青海湖流域生态系统的管理与保护提供参考.     

补充灌水对旱地秸秆覆盖小麦产量和土壤水分的影响

以兰天26号为指示品种,研究了秸秆覆盖条件下不同灌水时期对旱地冬小麦产量和土壤水分的影响。结果表明,不论有无秸秆覆盖,拔节期补充灌水对小麦产量有重要的作用。无覆盖条件下,拔节期灌水的折合产量为5 134.5 kg/hm2,比不灌水、越冬期灌水、灌浆期灌水分别高11.2%、25.9%、25.8%;秸秆覆盖条件下,拔节期灌水的折合产量为5 331.4 kg/hm2,比不灌水、越冬期灌水、灌浆期灌水分别高20.3%、39.1%、22.3%。灌浆期灌水时,秸秆覆盖有利于提高冬小麦产量。生育期无补充灌水或灌浆期补充灌水时,秸秆覆盖可降低冬小麦生育期耗水量。     

不同载畜率下短花针茅草原土壤水分空间异质性的分析

以短花针茅(Stipa breviflora)草原为研究对象,采用经典统计学和地统计学的方法对不同载畜率样地(不放牧、轻度放牧、中度放牧和重度放牧)的土壤水分进行描述性统计、半变异函数及空间插值分析,旨在研究载畜率对荒漠草原土壤水分空间异质性的影响。结果表明,01)各处理的土壤含水量均随载畜率的增大而逐渐升高,各处理的变异系数(CV)在7.29%~9.79%,均呈弱变异性。2)半变异函数分析显示各处理的土壤水分含量均呈指数模型,不放牧的结构比为74.4%,属于中等程度变异。轻度、中度、重度放牧处理的结构比分别为94.4%、91.2%和96.0%,具有强烈的空间自相关性;3)利用克里格插值法对各样地的未知采样点进行插值分析,发现重度放牧处理土壤水分的空间变异程度最大,不放牧处理土壤水分的空间变异程度最低。所以,载畜率对土壤水分的空间分布有明显的影响。     

祁连山北坡3个季节性牧场夏季的土壤呼吸

以祁连山北坡高寒灌丛化草甸和高寒草原为对象,测定比较夏季、冬季和春秋季牧场的夏季土壤呼吸特征及与其影响因素之间的关系,为牧场碳汇管理提供依据。以高山灌丛化草甸为主的夏季牧场日均土壤呼吸速率(Rs)为0.26μmol·(m~2·s)~(-1),以高寒草原为主的冬季和春秋季牧场日均Rs分别为0.24和0.19μmol·(m~2·s)~(-1)。随放牧增强,冬季牧场Rs减小,春秋季和夏季牧场Rs增加。冬季牧场Rs与土壤含水量(soil mosture,SM)显著正相关(P0.05),Rs与放牧率(stocking rate,SR)和土壤温度(soil temperature,Ts)显著负相关(P0.05);春秋季牧场Rs与SR、光合有效辐射(photosynthetically awailable radiation,PAR)、Ts显著正相关(P0.05);春秋季牧场Rs与SM和群落盖度(community coverage,C)显著负相关(P0.05)。结构模型方程表明,冬季牧场放牧率通过Ts对Rs的负向间接作用最强,SM对Rs正向的直接作用次之;春秋季牧场群落盖度对Rs负向直接作用最大,放牧率对Rs正向的直接作用次之。冬季牧场Rs可分别由Rs=0.436-0.012Ts+0.018SM(R2=0.911,P=0.038)和Rs=0.707+0.002SR-0.02Ts(R2=0.775,P=0.037)估测;春秋季牧场可由Rs=-0.239+0.003PAR-0.001C(R2=0.979,P=0.004)估测。     

不同秸秆还田方式对滨海盐渍土水盐运动的影响

为了探究不同秸秆还田方式对滨海盐渍土水盐调控机制,设置4种处理方式:秸秆覆盖（P）,秸秆深埋（S）,秸秆覆盖+深埋（T）,常规耕作（CK）,以CK为对照,通过大田试验研究不同处理下冬小麦生育期内土壤水盐运动及其对冬小麦产量的影响。结果表明:秸秆还田增加了土壤储水量,P,S和T处理0-70 cm土层生育期储水量均值高于CK处理8.28 mm,6.86 mm和13.76 mm;冬小麦前中期对0-30 cm土层保墒效果明显,随生育期的推移各处理间差异及土壤含水率均逐渐减小。秸秆还田抑制了土壤盐分表聚,T处理可显著降低0-50 cm土层土壤含盐量,生育期含盐量均值低于P,S和CK处理41.24%,32.08%和52.77%,淡化土壤耕层效果明显;S处理对0-30 cm土层脱盐效果优于P处理。秸秆还田改善土壤水盐状况,显著增加了冬小麦产量,产量表现出T > P > S > CK的顺序。T处理改善土壤水盐状况和提高产量表现较优,为试验的最佳处理方式。     

西北旱作农田不同耕作模式对土壤性状及小麦产量的影响

【目的】在雨养农业区,旱作区因连年翻耕而引起严重的土壤质量退化,使作物生产力下降,需定期改变其耕作方式。免耕深松隔年轮耕可以降低土壤容重,增加耕层土壤团聚体和有机碳氮的含量,增强土壤蓄水保墒能力,对改善土壤性状和提高作物产量具有重要意义。【方法】本研究于2007～2010年在宁夏南部半旱区进行了两年免耕一年深松 (NT/ST/NT)、两年深松一年免耕 (ST/NT/ST)、连年翻耕 (CT) 3种耕作模式试验,研究了其对耕层土壤容重、团聚体、土壤有机碳氮含量、土壤水分及作物产量的影响。【结果】3年耕作处理后,与连年翻耕相比,NT/ST/NT、ST/NT/ST处理0—20 cm层土壤容重分别降低了4.4%和7.3%,20—40 cm土层分别降低2.1%和5.7%,40—60 cm土层分别降低4.1%和5.5%;土壤孔隙度0—20 cm土层分别提高了4.1%和6.8%,20—40 cm土层提高了2.1%和4.3%,40—60 cm土层提高了5.5%和5.7%。0—20 cm土层,NT/ST/NT处理0.25～2 mm机械稳定性团聚体含量平均较CT处理提高了12.4%,ST/NT/ST处理 > 2 mm机械稳定性团聚体含量较CT处理平均提高了42.0%;20—40 cm土层,NT/ST/NT、ST/NT/ST处理 > 2 mm团聚体含量较CT处理平均分别提高了44.3%和50.4%。两种轮耕模式使0—40 cm土层土壤团聚体平均重量直径分别显著高于CT处理21.8%和22.5%,几何平均直径分别高于CT处理9.6%和9.5%。三个处理耕层土壤有机碳氮含量均比试验前有不同程度的增加,轮耕处理0—30 cm土层0.25～2 mm粒级有机碳含量和 < 0.25 mm粒级全氮含量显著高于CT,以ST/NT/ST处理效果最佳。NT/ST/NT和ST/NT/ST处理0—10 cm土层0.25～2 mm团聚体有机碳含量较CT处理分别显著提高7.9%和10.2%,10—20 cm土层分别提高19.0%和15.7%,20—30 cm土层分别提高10.6%和13.3%;0—10 cm土层 < 0.25 mm粒级全氮含量显著提高9.4%和10.9%,10—20 cm土层分别提高6.8%和10.2%,20—30 cm土层分别提高7.4%和9.3%。研究期间,NT/ST/NT和ST/NT/ST处理较CT处理可显著提高0—200 cm土壤贮水量,其中以ST/NT/ST处理保蓄土壤水分效果最佳。在小麦生长前期,轮耕处理土壤贮水量均高于连年翻耕,生长后期ST/NT/ST处理土壤水分含量最高,NT/ST/NT处理次之。轮耕处理的小麦生物量和籽粒产量显著高于连年翻耕,其中小麦籽粒产量分别增加9.6%和10.7%。【结论】免耕/深松轮耕可显著改善土壤的物理性状和水分环境,显著增加耕层土壤有机碳氮含量,提高作物的生产力,在宁南旱区有重要的应用前景。     

陕北黄土丘陵区山地苹果园的土壤水分动态研究

掌握土壤水分特征是实现果园科学管理、有限雨水资源合理高效利用、保证果树高产优质的关键。以陕北米脂山地6年生红富士苹果园为研究对象,于2015年4月—2016年6月采用FDR、中子水分仪和烘干法相结合的土壤水分监测方法,分析了山地苹果园的土壤水分总体特征、单株不同位点的水分动态以及不同旱作措施(秸秆覆盖、起垄覆膜垄沟集雨、有机肥覆盖)的土壤水分环境效应。结果表明:陕北山地果园时段干旱严重,最严重的为苹果树新梢生长和幼果发育期;春季土壤干旱程度取决于上年入冬前土壤储水量高低。果园0~60 cm土层(根系分布集中层)水分随降雨量而变化,表现为较一致的季节变化特征;土壤水分的变化滞后于降雨变化,且降雨对土壤水分的影响随土层加深而减弱,100 cm深土层受降雨影响减弱,土壤剖面200 cm以下土层土壤含水量保持相对稳定。6年生山地苹果园土壤已经出现干化现象,且在90~300 cm存在明显的低湿层,土壤体积含水量常年处在12%以下。苹果树单株尺度范围内,土壤含水量随距树干距离增加单调递增;土壤水分的平均值处在距树干105 cm处;沿行向距树干不同距离位点的土壤含水量显著高于沿株向距树干等距离位点的含水量(P0.05)。秸秆覆盖、起垄覆膜垄沟集雨和有机肥覆盖措施相较于空白对照(不覆盖、不灌溉)均能有效改善土壤水分环境,缓解果树生育期内水分供需矛盾,其中起垄覆膜垄沟集雨措施的保墒效果最佳,建议陕北黄土丘陵区山地雨养苹果园采用起垄覆膜垄沟集雨的保墒措施。     

实测拟合Mironov介电常数的SMOS对土壤水分反演精度的优化

为对农业干旱预测方法和提高SMOS的反演精度参考,介于Mironov介电常数与土壤水分的变异趋势呈相似规律,尝试利用区域性实测数据非线性拟合二者的量化关系,进而由SMOS L2介电常数直接反求土壤水分、快速改善其反演精度。结果表明:在不考虑空间异质性的情况下,该方法将绝对误差由0.095~0.112降低至0.071~0.072。说明,以真实观测作为先验辅助信息,采用优化参数的方式能够有效提升SMOS对土壤水分的整体反演精度。     

滴灌频率对冬小麦群体田间小气候特性影响

【目的】在滴灌小区试验条件下,研究南疆绿洲区冬小麦在不同滴水频率下麦田土壤水分分布、田间小气候特征,为制定当地冬小麦滴灌制度提供依据。【方法】在统一冬灌900 m~3/hm~2的基础上,开春后滴灌4 050 m~3/hm~2,并设置3个滴水频率:低频P1为4次,中频P2为7次,高频P3为10次。【结果】土壤水分分布受滴水频率的影响较大,高频、中频和低频灌溉处理生育期内0~50 cm土层平均含水率分别为21.97%、20.04%和19.76%,且高频处理0~30 cm土层含水率更趋于平稳;高频滴灌较中频滴灌和低频灌溉生育期内平均土温降低0.40和0.83℃,冠层内平均温度降低0.37和1.15℃,冠层叶温降低0.42和1.30℃,冠层内相对湿度增加1.11和2.28个百分点,冠层光截获率增加0.025 6和0.055 1;高频滴灌较中、低频滴灌产量和灌溉水利用效率增加1.36%和20.47%。【结论】在南疆绿洲区冬小麦田中,高频滴灌能改善田间小气候,促进产量和水分利用效率的提高,实际应用中以春季7~10次的"少量多次"滴灌模式为宜。     

一年一作旱地麦田休闲期地膜覆盖保水对植株氮素利用的影响

[目的]探究一年一作旱地小麦休闲期地膜覆盖保水提高底墒基础上对植株氮素利用、氮效率的影响,寻求实现水氮高效利用的最佳地膜覆盖方式。[方法]开展全膜覆盖、起垄半覆盖、不起垄半覆盖、不覆盖4种覆盖方式下对水分和氮素利用影响的大田试验研究。[结果]休闲期地膜覆盖后,播种至孕穗期0~1m土壤蓄水量显著提高,采用全膜覆盖和起垄半覆盖较不起垄半覆盖、不覆盖显著提高播种期土壤蓄水量,分别达14 mm、42 mm和12 mm、40mm,提高水分利用效率,且以全膜覆盖效果较好。休闲期地膜覆盖后,各生育时期植株氮素积累量提高,尤其中后生育阶段,有利于花前贮存氮素的运转,籽粒氮素积累增加,提高氮素吸收效率9%~32%、氮素收获指数2%~10%、氮素生产效率11%~30%,且以全膜覆盖效果较好。[结论]休闲期地膜覆盖有利于蓄积降雨,提高底墒,全膜覆盖更有利于水分利用效率、氮素吸收效率、氮素生产效率的提高,实现水氮耦合。