黄土高原(土娄)覆盖层与黏化层的土壤水文效应

黄土高原(土娄)土在《中国土壤系统分类(修订方案)》中属土垫旱耕人为土类的相应亚类,其土壤水分状况是诊断表层所属人为表层类堆垫表层(覆盖层)和诊断表下层(黏化层)的重要诊断特征。以土壤持水性能、蒸发性能和水分移动性能为切入点,对(土娄)土覆盖层和黏化层的土壤水文效应进行研究论证,以期对土垫旱耕人为土类及其亚类的诊断层与诊断特征获取更深层的认识。

紫花苜蓿不同根系分布模式的土壤水分模拟和验证

根系分布影响着土壤水分养分吸收,实测根系分布费时费力,经验根系分布函数参数简单,应用方便。该研究在田间采用苜蓿栽培土柱试验,测定根系分布,并将其和不同经验根系分布函数分别应用于Hydrus-1D对土壤水分进行动态模拟,通过土壤水分实测值和模拟值比较,验证分析了经验根系分布函数的适用性以及对土壤水分动态变化的影响。结果表明:拟合的根系分布、Prasad分布、Hoffman和van Genuchten分布3种根系分布函数的根长密度模拟值与36cm以下的根长密度实测值较为吻合,Raats根系分布模拟值与实测值及其他分布函数则差别较大。不同根系分布下土壤水分模拟差别不大,平均相对均方根误差在3.5%以下。非胁迫生长条件下,Prasad根系分布、Hoffman和vanGenuchten根系分布都可描述紫花苜蓿实际根系分布状况。

黄土丘陵区不同土地利用方式对土壤含水率的影响

在干旱半干旱地区,土壤含水率是影响作物生长和植被恢复的重要因子。采用土钻法对黄土丘陵区典型流域不同土地利用方式下土壤含水率进行了比较。结果表明,农田土壤含水率显著较高,这与农田坡度较小及梯田建设有关,还与农作物蒸腾耗水相对较小有关。林地、灌木地和草地土壤含水率相对较低,且相互间无显著差别。黄土丘陵区土壤含水率主要受坡度和土壤稳定入渗速率的影响。但草地土壤含水率还与坡向及年生物量有关。土壤水分分布格局与该区土层深厚, 地下水埋藏较深,土壤水分收入主要受降雨的补给有关。因此,该区农田建设应在坡度较小(<10°)的地形上进行,并优先考虑梯田。坡度较大的地方应以天然灌木和草本群落的保育为主。人工乔灌林只适宜在沟道等水分条件较好的地方种植。

西北地区不同土壤水分处理对温室大棚番茄产量和耗水的影响

根据番茄的生长发育特点,分别以50%、60%、75%田间持水量作为苗期、花期、结果期的土壤水分下限,按照不同的土壤水分上限设置不同的灌水量处理。对番茄不同生育期的灌水量、耗水量、产量、水分利用效率及其关系进行了研究。结果表明,灌水控制上限和下限之间存在交互效应,番茄灌水量、耗水量与其具有显著的正相关性;当灌水控制下限一定时,耗水强度和耗水模数随灌水控制上限的减小呈降低趋势;番茄苗期、花期和结果期的灌水控制上、下限(占田持)分别控制在50%～65%、60%～75%和75%～85%为宜。

施氮量对黄土旱塬区冬小麦产量和土壤水分动态的影响

为了探明施氮量对黄土旱塬区冬小麦(Triticum aestivum L.)籽粒产量和麦田土壤水分动态的影响规律,以抗旱性冬小麦品种长武58为供试材料,于2006～2008年连续两个年度在陕西省长武县对不同施氮量条件下麦田土壤贮水量动态、耗水规律、小麦产量和夏闲期降水补给率等特征进行研究。结果表明,麦田土壤贮水量随季节和降水明显变化,同一生育时期2.7m土层的土壤贮水量基本随施氮量的增加而减少。偏旱年每公顷施氮300kg和平水年每公顷施氮225kg均能够获得当年最大的籽粒产量和水分利用效率。每公顷施氮75kg和225kg均能在夏闲期获得较大的降水补给率。每公顷施氮225kg更有利于黄土旱塬区冬小麦的高产和稳产。

近地表土壤水分条件对坡面农业非点源污染物运移的影响

采用人工模拟降雨实验,研究了近地表土壤水分条件,尤其是土壤水分饱和条件对土壤侵蚀过程中农业非点源污染物运移的影响.结果表明,前期近地表土壤水分条件对土壤侵蚀过程中农业非点源污染物的迁移有着很大影响.饱和含水量时径流及泥沙中非点源污染物的流失浓度和流失量大于非饱和含水量,且前期近地表土壤含水量越大,径流及泥沙中农业非点源污染物的流失浓度和流失量越大.土壤氮素的主要流失途径是降雨所产生的径流,约占总流失量的90.4%～99.8%;土壤磷素的流失途径是降雨径流和侵蚀产沙,分别占总流失量的2.67%～23.5%和76.5%～97.3%.同时,土壤质地对磷素养分的流失有很大影响,杨凌土随泥沙流失的DP浓度和流失量均大于安塞黄绵土.最后,提出了采取最佳管理措施等控制农业非点源污染的针对性建议.

黄土高原水蚀风蚀交错带不同土地利用方式坡面土壤水分特性研究

为分析不同土地利用方式下坡面土壤水分特性的差异和规律,对黄土高原水蚀风蚀交错带典型坡面上农地、林地和草地的土壤水分特性进行了分析。结果表明:(1)苜蓿地土壤的持水能力和供水能力最强,其次是杏树林和长芒草地,谷子地最差;(2)通过土壤水分有效性分析发现,水蚀风蚀交错带田间持水量相当于-0.2×105Pa土壤基质势时的土壤含水量,永久凋萎点则低于-2.0×106Pa土壤基质势对应的土壤含水量;(3)苜蓿地有效水含量最高,谷子地有效水含量最低,而且苜蓿地土壤有效水含量的提高主要是提高了迟效水部分;(4)对不同土地利用方式下的土壤比水容量变化曲线研究表明,土壤比水容量在田间持水量附近随土壤含水量的降低减小的很快,而当土壤水分降低到田间持水量的50%~60%以下时,土壤比水容量基本不变。

黄土高原水蚀风蚀交错带不同土地利用类型土壤呼吸季节变化及其环境驱动

water wind erosion crisscross region; soil respiration rate; seasonal changes; land use pattern; soil temperature; soil moisture; 【摘要】 以黄土高原水蚀风蚀交错区神木县六道沟小流域为研究区,采用动态密闭气室法对植物生长季节(2007年5～10月)5种土地利用方式的土壤呼吸速率进行了测定,并结合水热因子,对不同土地利用方式间土壤呼吸速率的差异性以及其和温度、含水量之间的关系进行了分析。结果表明:5种土地利用类型土壤呼吸速率季节性变化均呈现单峰型曲线,与气温变化趋势一致,其7、8月份土壤呼吸速率均显著高于其它月份(P<0.05);生长季节土壤CO2平均释放速率顺序为:长芒草地>苜蓿地>柠条地>农地>沙柳地,草地在生长前期和旺盛期土壤呼吸强度均显著高于农地和灌木林地;除沙柳地和苜蓿地以外,在土壤呼吸与所有温度指标的关系中,与10cm深度的土壤温度相关性最好,且除沙柳地外,其它4种土地利用类型均与之达到显著相关;农地土壤呼吸对温度的响应最敏感(Q10值为2.20),除沙柳地(Q10值为1.48)外,其它4种土地利用类型Q10值均在2.0左右,接近于全球Q10的平均水平;通过Van’t Hoff模型估算,2007年植物整个生长季节(5～10月份),5种土地利用类型土壤呼吸量从高到低依次为:苜蓿地259gC·m-2,长芒草地236gC·m-2,柠条地226...

沃特和PAM施用方式对土壤水分及玉米生长的影响

为了鉴别沃特保水剂和PAM不同施用方式的施用效果,在陕北黄土丘陵沟壑区开展了撒施、沟施、穴施对土壤水含量和玉米生长影响的田间试验。结果表明不同施用方式提高了0～10cm土层土壤水含量,而30～40cm土层土壤水含量则随降水量的多少呈现出不同的规律性。随着玉米的生长,不同施用方式影响的土层深度逐渐加深,从三叶期0～50cm土层增加到成熟期的0～200cm土层,土壤水含量表现为沟施、穴施高于撒施,撒施高于对照。3种施用方式对玉米出苗无显著影响,但均提高了玉米生物量、籽粒产量、水分利用效率,降低了玉米的耗水量,其中沟施、穴施的效果强于撒施。沃特、PAM相同施用方式对土壤水含量和玉米生长无显著影响,且沟施和穴施之间无显著性差异,但沃特单位施用量单位面积的增产量高于PAM。玉米生产中,沃特、PAM应以沟施或穴施为主。

日光温室豇豆产量和品质对水分和氮素水平的响应

依据在日光温室条件下的田间试验,研究了水分和氮素水平对豇豆产量和品质的影响,以期筛选较佳水分和氮素控制指标,为豇豆优质高产提供依据。结果表明:同一氮肥处理下,豇豆产量随土壤水分含量增加而显著增加,达到土壤相对含水量(RH)75%~85%时产量最高,豇豆高产较佳的水分和养分组合为:氮肥120 kg/hm2,壤RH为60%~85%。水分对豇豆鲜菜可溶性糖含量影响不明显;在水分充足条件下氮肥能提高豇豆的可溶性糖含量;水分有助于提高豇豆的Vc含量,水分、氮肥适宜豇豆可获得较高的Vc含量。豇豆硝酸盐含随施氮量增加显著增大。在氮素水平为60~120 kg/hm2条件下,水分对豇豆硝酸盐含量影响不明显,在氮素水平为180kg/hm2条件下,水分明显增加豇豆硝酸盐含量。按照蔬菜中硝酸盐含量安全标准,在氮水平为60~120 kg/hm2条件下豇豆的硝酸盐含量均在250 mg/kg以下,达到一级安全标准。氮水平120 kg/hm2是较佳的豇豆安全施肥量。综合考虑水分和氮肥对豇豆安全品质、营养品质以及产量的效应,建议豇豆生产中氮肥用量为120 kg/hm2左右,田间持水量保持在60%~85%。

黄土区不同土地利用方式下径流量的神经网络模拟

基于黄土坡面降雨—径流关系的复杂性且非线性特性,引用3层前馈型BP网络模型,对不同土地利用方式(草灌地、刈割地、翻耕地)径流量进行模拟,以植被盖度、降雨强度、坡度、土壤前期含水率和土壤容重5个因子作为输入层变量,次降雨下径流量作为输出层变量,并利用野外人工模拟降雨试验所得到不同降雨强度下各类土地利用径流小区的径流量实测资料,对网络进行模拟训练和预测,取得了较好的结果,平均误差不超过10%。研究结果表明,与传统回归统计方法进行了误差比较,该模型的预测精度更高。

模拟降雨下初始含水量对砂黄土硝态氮迁移特征的影响

利用室内人工模拟降雨,研究了不同初始含水量砂黄土在降雨条件下入渗-径流、土壤侵蚀,以及NO3--N随径流流失和土壤深层淋溶特征。结果表明,初始含水量对产流时刻的影响在相对含水量为49.4%和76.9%之间存在一个转折点,高初始含水量较低含水量产流提前大约15 min;土壤侵蚀量随着土壤初始含水量的增加而增加,相对含水量为97.1%时,侵蚀泥沙量分别是相对含水量22.9%时的2.8倍,49.4%时的2.3倍,76.9%时的1.5倍。初始含水量高的处理径流初始NO3--N浓度高,随后各处理均衰减很快,10 min左右NO3--N含量趋于雨水本底值;土壤初始含水量越低,NO3--N被淋洗的程度越严重,土壤剖面中NO3--N的浓度峰越深。对于黄土高原坡地砂黄土NO3--N迁移特征来看,按照NO3--N迁移数量,随径流和泥沙流失量比向土壤深层迁移的数量小。说明在降雨条件下,NO3--N主要通过土壤深层淋溶损失,且土壤初始含水量越低其损失越严重。针对黄土高原降水量小、分布集中的特点,采取措施增加入渗,蓄积水分,在一定含水量下施肥,以提高氮肥利用率,降低NO3--N的淋溶。

陕北黄土区陡坡地人工植被的土壤水分生态环境

通过定点土壤水分测定与对比分析,研究了陕北黄土区35~45°陡坡地人工植被的土壤水分亏缺状况、年际、年内动态变化规律、干燥化特征及其补偿恢复特征。结果表明:陡坡地多年生人工植被的土壤水分亏缺极为严重,贫水年0~10m土层贮水量仅相当于田间持水量的26.2%~42.0%,丰水年贮水量也仅占田间持水量的27.0%~43.3%;亏缺次序为:柠条>刺槐>苜蓿>侧柏>杨树>油松>荒坡>杏>枣>农地。年际间同一植被土壤水分含量的变化主要发生在200 cm以上土层内,变异程度随土壤深度的增加而减弱。同一生长季,各种植被0~120 cm土层含水量的变异系数都较大,但植被间差异较小;120 cm以下土层,变异系数较小,但植被间差异较大。陡坡地多年生植被均有永久干层存在,但深层土壤干燥化强度因植物种类和生长年限而存在明显的差异。雨季土壤水分的补偿和恢复深度为1.0~1.4m,但不同植被的土壤贮水增量和补偿度有较大差异。同一植被丰水年的雨水补偿深度比干旱年可增加60 cm以上,5m土层贮水增量增加3倍以上。在自然降雨条件下,陡坡地多年生人工植被的土壤贮水亏缺状况不能得到改善,土壤干化现象也不可能有所缓解。

黄土高原沟壑区不同种植年限果园土壤水分变化

对黄土高原沟壑区不同种植年限果园土壤深层水分变化进行了研究。结果表明,受降水影响0~2m土层水分变化较大,且0~40 cm4、0~80 cm、80~200 cm三个土层土壤含水量之间的差异达到极显著水平;2 m以下由于没有水分的补给,土壤水分含量趋于稳定,出现了干燥现象。随着种植年限的增加,深层土壤的干燥化现象有增加趋势。

科尔沁沙地小叶锦鸡儿人工固沙群落土壤水分与适宜密度研究

土壤水分是影响半干旱区人工固沙植被生存生长的关键因素。本文依据水量平衡原理，在植物群落层次上探讨沙地水分与植被恢复关系。以科尔沁沙地流沙治理中广泛应用的小叶锦鸡儿群落为研究对象，通过对降水入渗、根系分布和生长、蒸腾速率的研究，分析了不同年龄、密度和坡向的小叶锦鸡儿群落生长季节土壤水分动态和蒸散量，从水分平衡角度探讨在科尔沁沙地西部条件下人工植被建设中的适密度问题。研究结果表明：对于1mx1m密度小叶锦鸡儿人工植被区：随着植被年龄增长，根系分布呈现浅层化趋势，82.25％以上根系分布在O一100cm深度土壤中，浅层土壤截留降水能力增加，降水入渗深度减少，土壤逐步由水分淋溶型转变为非淋溶型；土壤水分含量降低，群落的稳定性下降。对不同年龄、密度、坡向的沙地小叶锦鸡儿群落生长季节土壤水分状况和蒸散量分析表明，1m×1m密度4年生植被区和2m×2m密度19年生植被区土壤含水量高于凋萎湿度，生长末期土壤贮水量有较多节余，土壤水分能够满足植物生长需求。在保证小叶锦鸡儿群落的固沙作用和群落稳定性、土壤水分收支平衡的前提下，科尔沁沙地西部小叶锦鸡儿固沙植被适宜密度为：植被建立初期（1-4年）采用1m×1m密度，成龄后适宜密度为2m×2m。