Spatio-temporal modelling of broad scale heterogeneity in soil moisture content: a basis for an ecologically meaningful classification of soil landscapes

We describe the classification of landscapes characterised bymineral soil using a model that calculates soil moisture availability on amonthly basis. Scotland is used as a case study area. The model uses potentialsoil moisture deficit, estimated using broad scale (40 × 40 km)climate patterns, in conjunction with meteorological station measurements toobtain finer scale values of climatic soil moisture deficit. Point estimates ofsoil available water are obtained for soil characteristics using appropriatepedotransfer functions, and geostatistical techniques are used to upscale theresults and interpolate to a 1-km grid. Known heterogeneityin soil physical characteristics is used to provide local corrections to thepotential soil moisture deficit, estimated using the climatic variables above.Temporal profiles of monthly water content are modelled for each1-km location and classified into six classes usingunsupervised cluster analysis. The spatial distribution of these classesreflects regional variations in the availability of moisture and energy, onwhich finer-grained topographic patterns are superimposed. In the case study,the broad scale spatial heterogeneity of heathlands and grasslands on mineralsoils in Scotland is shown to be strongly related to the soil moistureclassification. The results can be used in studies investigating the patternsofdistribution of communities at the landscape and regional scale.This revised version was published online in May 2005 with corrections to the Cover Date.     

不同水分条件下椰壳炭施用对稻田土壤酶活性及微生物群落的影响

以热带稻田土壤为研究对象,利用室内短期恒温(25°C)培养探讨好氧和淹水条件下椰壳炭不同施用量(0%、2%和5%(w/w))对土壤性质和微生物群落的影响。结果表明：①培养35 d后,好氧和淹水条件下增施2% 和5% 椰壳炭均提升土壤pH,增幅分别为20%、39%和31%、32%。好氧下土壤脲酶活性增加121% 和75%,酸性磷酸酶活性降低10% 和49%,碱性磷酸酶活性提高39% 和39%;淹水下脲酶活性减少12% 和45%,酸性磷酸酶活性降低3% 和14%,碱性磷酸酶活性增加133% 和105%。②增施2% 和5% 椰壳炭时,好氧下土壤细菌和真菌香农指数均降低,但淹水时增加。好氧下变形杆菌门(Proteobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)和浮霉菌门(Planctomycetes)丰度提高,增幅分别为2%、54%,51%、47% 和94%、82%;淹水下酸杆菌门(Acidobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)丰度增加,增幅分别为3%、20%,14%、18% 和38%、37%;同时好氧和淹水下土壤担子菌门(Basidiomycota)丰度均下降,降幅分别为68%、70% 和68%、76%,并且淹水下壶菌门(Chytridiomycota)和罗兹菌门(Rozellomycota)丰度增加。该研究结果可为椰壳炭对稻田土壤改良及其推广应用提供参考。     

宁南山区旱地紫花苜蓿土壤水分及产量动态研究

对宁南山区旱地紫花苜蓿土壤水分及产量动态进行了研究。结果表明,随苜蓿草龄的延长,土壤深层水分亏缺严重草地底层与中层对表层水分具有明显的补偿作用;伏秋降对水冬前土壤蓄水亦有重要作用;产量随草延长呈中间高两头低的态热,６－８年以后草地须及时更新。     

国内外粮食水分快速检测方法的研究

综述了国内外粮食水分快速检测的方法,分析了各类方法及仪器设备的特点和局限性.     

干热河谷和干性森林水分特征的对比分析

本文研究了川西南山地安宁河流域干热河谷和干性森林的水分收支状况。结果表明:(1)干热河谷和干性森林的年降水量分别为1 067.95 mm和1 371.73 mm,年降水量的90%以上集中在6月～10月的雨季和夏秋季节;(2)干热河谷和干性森林年蒸发量为1 280 mm和1 089.75 mm,春夏蒸发占年蒸发量的65%和66%,旱季蒸发占年蒸发量的58%和61%,4月～6月是蒸发旺季,其次是7月～8月;(3)干热河谷和干性森林年水分盈余量分别为43.6 mm和481.95 mm,均存在季节性水分匮缺期,7月～10月、夏秋季节和雨季均是水分盈余期,其余为水分匮缺期;(4)干热河谷和干性森林年干燥度分别为1.205和0.8,表明该地区分别为半湿润和湿润性气候,还存在明显的季节差异,7月～10月、雨季和夏秋季节气候湿润,其余时期为半湿润或干旱气候;(5)干性森林在年降水量和水分盈余量上高于干热河谷,在年可能蒸发量和干燥度上明显低于干热河谷,这种差异还体现在水分参数的月分配、四季分配、旱雨季分配上;(6)干热河谷湿润程度差于干性森林,干热河谷植被和干性森林对各自水分收支状况具有良好的适应性;(7)封山育林需要注意旱季防火,人工促进还需要考虑土壤水分平衡规律和适地适树,进行"适度"造林。     

补灌水平对宁南山区露地青花菜产量、品质及耕层水分动态的影响

为探究宁夏南部山区自然降水条件下露地青花菜的最佳补灌灌溉方案,采用大田田间对比试验,设置5个补灌水平,在宁夏原州区冷凉蔬菜基地开展补灌水平对土壤水分分布、青花菜产量、品质、水分利用效率的试验研究.结果表明,青花菜全生育期自然降雨主要集中在7月份,且占全生育期降雨量的78.49％,此月份无需补灌即可满足生育后期对水分的需...     

鄂尔多斯地区沙漠生物结皮特征研究

本文对鄂尔多斯沙漠生物结皮作用进行了初步研究,结果表明结皮层的机械组成以细沙和粗粉沙为主,而流沙以粗沙和细沙为主;生物结皮层影响降水的再分配作用,并影响入渗水的蒸发规律;生物结皮层具有较好的保水特性和养分富集作用。     

黄土高原坡面刺槐林土壤水分环境的研究

在测定黄土高原淳化、延安和米脂坡面刺槐林以及坡面农田不同深度土壤含水量的基础上,分析了坡面刺槐林土壤水分环境特点。结果表明:淳化、延安和米脂刺槐林地土壤水分含量较农地分别低8.5%、31.2%和34.2%;淳化土壤水分含量高于米脂坡面土壤水分含量,延安介于二者之间;坡面土壤水分含量随林分密度、林龄的增加而降低,同时阴坡土壤水分含量明显高于阳坡,在连续干旱时仅有表层0~40 cm土壤水分含量受降水影响呈现出一定的波动,而100~200 cm土壤水分呈现持续消耗,深层几乎不受季节的影响。     

不同复种油菜-轮作模式对马铃薯耗水特征及产量的影响

为探讨马铃薯不同轮作系统复种饲用油菜对马铃薯耗水特征及产量的影响,2017年在长期大田定位试验基础上选取4个处理,即马铃薯连作（CK）、马铃薯-小麦复种油菜-马铃薯（WPRP）、马铃薯-豌豆复种油菜-马铃薯（PPRP）、小麦-豌豆复种油菜-马铃薯（WPPR）,研究不同复种轮作模式对马铃薯耗水特性、水分利用效率和产量的影响。结果表明：马铃薯块茎增长期到收获期,CK 160~200 cm土壤水分含量和播前无差异,而WPRP、PPRP、WPPR 0~200 cm土壤各层含水量均大于播前,其中,块茎增长期到淀粉积累期,各层土壤平均含水量分别提高了43.02%、38.58%、24.63%,淀粉积累期到收获期,分别提高36.47%、33.63%和21.43%; 120~200 cm土壤各层含水量表现为：WPRP＞PPRP＞WPPR＞CK。WPRP、PPRP、WPPR耗水深度和贮水量均大于CK,其中,块茎增长期到淀粉积累期,耗水深度较CK分别增加42.86%、42.86%、42.86%,土壤贮水量较CK分别增加10.36%、12.91%和8.49%;淀粉积累期到收获期,耗水深度较CK分别增加了25.00%、12.50%、12.50%,土壤贮水量分别增加了12.56%、6.78%和2.95%,且WPRP贮水量较CK显著提高12.56%。块茎形成期、块茎增长期和淀粉积累期,WPRP耗水量较CK分别减少了16.2%、25.2%和5.1%。WPRP、PPRP、WPPR较CK产量分别增加33.51%、40.05%、14.47%,WUE分别提高54.83%、52.32%、19.78%。综上,马铃薯轮作系统复种油菜增加了降雨入渗深度、土壤贮水量和耗水深度,降低了阶段性耗水量,提高了马铃薯产量和WUE。且马铃薯-小麦复种油菜-马铃薯为该地区较佳的轮作模式。     

准噶尔盆地南缘梭梭群落春季融雪期的土壤呼吸动态

积雪对温带中高纬度地区早春土壤温度和水分具有调控作用,并对土壤呼吸具有重要影响。利用箱式法观测2012年早春积雪融化阶段古尔班通古特沙漠南缘典型温带荒漠梭梭群落内土壤呼吸的动态变化。结果表明：春季融雪期梭梭群落土壤呼吸变异极大,变化范围为0.2~1.2 μmol•m-²•s^-1,日平均土壤呼吸速率变化呈先增后减趋势,但土壤最大呼吸速率随土壤含水量的减少而减少。融雪期灌丛内外土壤呼吸变化规律相同,梭梭灌丛内土壤呼吸速率显著高于灌丛外。融雪期土壤含水量与最大土壤呼吸具有显著的相关关系,但在日尺度上土壤温度与土壤呼吸具有显著的相关关系。研究表明：积雪融化对土壤呼吸具有显著的激发效应,早春积雪变化对土壤呼吸速率将产生重要影响。