黄土高原水蚀风蚀交错区土壤剖面水分动态的数值模拟研究

利用SWAP(Soil-Water-Atmosphere-Plant)模型对黄土高原水蚀风蚀交错区坡地土壤-植被-大气系统中的水循环进行数值模拟。结果显示,SWAP模型很好的模拟了不同土地利用方式条件下的土壤水循环过程。根据模拟结果,水蚀风蚀交错区的丰水年份,农地和种植第一年的紫花苜蓿地季末土壤水分稍有盈余,谷子和紫花苜蓿的日蒸散量分别为1.2~2.6 mm和1.2~2.5 mm。

半干旱区柠条林利用土壤水分深度和耗水量

植物根系利用土壤水分深度和耗水量是研究植物与土壤水关系的基础。以柠条为对象,采用中子仪,对撂荒地和柠条林地土壤水分进行长期定位观测和分析。结果表明,2002年内,随着时间推移,柠条利用土壤水分深度从播种时的2cm左右,迅速增加到9月1日的90cm,10月15日的110cm,11月1日的170cm,到11月15日柠条利用土壤水分深度为220cm;除丰水年(2年生)柠条土壤储水量增加了122.8mm外,随着林龄的增加和降雨量等的变化,植物利用土壤水分的深度和耗水量增加,土壤储水量下降。到2004年生长季末,3年生柠条林地100cm土层出现土壤干层,5年生柠条林地剖面60—300cm土层出现土壤干层。此时需要采取措施,控制柠条生长、密度和耗水量,实现土壤水资源的可持续利用。

云雾山本氏针茅群落根系分布特征

为揭示本氏针茅(Stipa bungeana Trin.)群落的生理生态适应机制,采用根系取样器(Φ=9 cm)对宁夏云雾山本氏针茅群落根系分布特征和土壤含水量进行研究。结果表明:本氏针茅群落地下生物量、根长密度、根表面积、比根长均随土壤深度增加而减少,均表现出向表层(0~20 cm)集聚的趋势,且集中分布于0~40 cm土层,最大值均分布在0~20 cm土层,而底层(80~100 cm)最小;所有主要根系分布参数在0~20 cm和20~40 cm土层之间差异显著,以下各层差异不显著;土壤含水量与根生物量和比根长相关性达显著水平(P<0.05),与根表面积、根长密度均呈成正相关;根表面积、根生物量、根长密度和比根长间相关性均达极显著水平(P<0.01)。

宁夏南部山区不同耕作方式对冬小麦产量及水分利用效率的影响

为探讨在宁南山区推广保护性耕作技术的可行性,2005~2006年在宁夏彭阳县就垄沟、传统、覆膜3种不同的耕作方式的适应性进行试验研究,对比分析了3种耕作方式下冬小麦的生长状况、产量及农田土壤含水量变化的关系。结果表明:覆膜耕作可增加土壤蓄水保墒性能,提高水分利用效率,增产增效明显。对三种耕作方式下作物产量进行分析,覆膜耕作比传统耕作增产46%;垄沟耕作比传统耕作减产71%。覆膜耕作水分利用效率比传统耕作提高了33%;垄沟耕作由于在越冬期垄上冬小麦大面积冻死,不适宜在宁南山区推广。

土壤结构改良剂影响下的土壤水分有效性研究

以聚丙烯酰胺(PAM)与磷石膏(PG)为土壤结构改良剂,利用离心机法,测定土壤水分特征曲线,从分析土壤的吸水能力和持水能力的角度出发,研究土壤结构改良剂对土壤水分有效性的影响。研究结果表明,土壤的吸水能力、持水能力与释水能力均表现出与用量密切相关;在使用土壤结构改良剂的情况下,仍然可用van Genuchten方程很准确的模拟土壤吸力与含水率之间的关系,即可作为使用土壤结构改良剂后的土壤水分特征曲线的模拟表达式;在试验的用量范围内,土壤结构改良剂的使用不会影响植物对水分的吸收和利用。

黄土高原南部3种农田土壤剖面坚实度的变化规律

为了揭示黄土高原南部地区不同质地类型土壤剖面坚实度的变化及其与土壤含水率的定量关系,以黄墡土、土娄土、裸露在地表的粘化层耕作剖面为研究对象,定位观测其0~45 cm土壤坚实度与含水率的变化。结果表明,黄墡土、土娄土、裸露在地表粘化层耕作剖面的犁底层平均坚实度均大于耕层,犁底层平均坚实度较耕层分别高194.8%,87.3%,10.4%;剖面土壤质地越粘其平均坚实度越大;土壤坚实度与含水率呈负相关关系;土壤坚实度变化速率为0时,以上3种土壤剖面临界含水率分别为0.1712,0.1757,0.1835;质地不同的土壤剖面坚实度时空变化特征有差异,其中黄墡土剖面0~20 cm土层土壤坚实度为350~500 kPa,受土壤含水率变化的影响较小;20~30 cm土层土壤的坚实度为500~1400 kPa,不易受外界环境影响;30 cm以下土层土壤坚实度为700~1600 kPa,受土壤含水率变化影响较大。土娄土剖面0~40 cm土层土壤坚实度为600~1200 kPa,受含水率变化影响较大;40 cm以下土层土壤坚实度稳定在1 800 kPa左右。粘化层剖面0~15 cm土层土壤坚实度在2000 kPa左右,受环境影响较...

黄土丘陵沟壑区乔灌木植物系数计算与适应性评价

利用长期定位试验资料,研究了黄土高原丘陵沟壑区乔木和灌木植物系数的计算方法,比较了两种代表性乔木(榆树和小叶杨)和两种代表性灌木(柠条和沙棘)的实际蒸散量和生育期土壤平均含水量的差异,分析了土壤含水量变化对植物根系吸水和土壤水分有效性的影响。结果发现:该地区灌木的实际蒸散量小于乔木,但同类植物的实际蒸散量没有显著差异;土壤含水量柠条最高,沙棘最低;榆树植物系数最小,柠条其次,沙棘最大,但榆树和小叶杨的土壤水分有效性高,耗水量大,所以灌木较适于该区生长。

紫花苜蓿和短花针茅根系分布与土壤水分研究

以陕北农牧交错带人工草种紫花苜蓿(Medicago sativa L.)和天然草种短花针茅(Stipa breviflora Griseb.)为对象,采用根钻法调查两个草种的根系垂直分布以及刈割后苜蓿根系变化特征,并通过定位观测研究土壤水分动态变化。结果表明:紫花苜蓿和短花针茅根系密度随土壤深度增加而减少,而且均以直径小于等于1 mm的须根为主;0~50 cm土层紫花苜蓿和短花针茅根系量分别占0~100 cm剖面总量的67%和84%。紫花苜蓿和短花针茅根系分布与土壤水分消耗特征吻合。生长旺盛期苜蓿大量消耗0~140 cm土层土壤水分,5-9月平均有效土壤储水不足10 mm;生长季末深层(140~280 cm)土壤储水也逐渐降低,约为裸地储水量的50%。短花针茅0~280cm剖面土壤水分状况明显好于苜蓿地,比苜蓿地多储水100 mm左右;主要消耗浅层(0~50 cm)土壤水分,深层水分利用较少。

渭北旱塬冬小麦水·肥·产量关系研究

探讨了不同供水条件下土壤水分与作物产量的关系。[方法]以冬小麦品种长旱58为试材,设肥力和水分2因子高、中、低3水平9个处理组合,通过试验资料分析了不同养分和水分条件下作物的产量响应。利用2006年9月~2007年7月的气象资料研究了冬小麦不同生育期耗水量。[结果]各生育期耗水量占全生育期总耗水量的百分比以孕穗灌浆期最大,达45.6%,其次为拔节期,约21.5%,越冬期最小,约8.4%。底墒对旱作作物产量具有重要影响,施肥量过量会影响农田水分循环过程,使得高产农田的产量随降水量的变化而波动。[结论]提高作物土壤耗水量和土壤底墒利用率是黄土高原旱地农业实现高产稳产的关键。

黄土高原(陕西部分)雨水资源化潜力初步分析

根据黄土高原（ 陕西部分） 的１４５ 个雨量观测站的３０ａ 逐月降水资料，分析了陕西雨水资源的时空分布特征，并在次基础上，分别对西北地区的作物地土壤拦蓄潜力，陕北、渭北、关中３ 地区居民工矿与交通用地的雨水汇流潜力进行了测算。初步结果为：两北地区作物地年总无效蒸发耗水达３３ ×１０８ ｍ３ ，若采取集流保墒措施，年可减少蒸发损失６－４ ×１０８ ｍ３ ；３ 地区居民工矿与交通用地年可汇流６－２７ ×１０８ ｍ ３ ，若一半用于粮食生产，并采取节水灌溉，初步推算黄土高原地区可增产粮食约２８－８ ×１０８ ｋｇ。

推求土壤水分运动参数的简单入渗法──Ⅱ.实验验证

预报土壤中水分流动需要的土壤导水特性可通过观测水平土柱的入渗过程来确定，这一观测过程的分析是基于对Richards方程求积分解。土壤水分特征曲线中的参数由观测的水平立柱的特征湿润长度和吸力来确定，非饱和土壤导水率由已确定的特征曲线中的参数和测定的饱和导水率导出。供试土壤有三种，它们的质地从砂壤到粘壤。由这种方法所确定的这三种土壤的水分特征曲线与实测的特征曲线符合良好，所确定的砂壤的非他和导水率与实测值的比较令人满意。利用数值法和积分法分别计算了土壤含水量剖面，计算结果吻合良好，说明了这种方法的合理性。

推求土壤水分运动参数的简单入渗法 I.理论分析

预报非饱和土壤水分运动必须首先获得土壤水分运动参数。土壤水分运动参数包括土壤水分特征曲线和导水率。本文使用积分方法求解了一维水平非饱和土壤水分运动问题，根据其解建立了推求非饱和土壤水分运动参数的简单入渗法，用以推求ｖａｎ Ｇｅｎｕｃｈｔｅｎ特征曲线模型中的参数α和ｎ。α和ｎ是根据湿润区的特征长度、吸渗率和土壤的饱和导水率（ｋｓ）来确定的，而非饱和导水率可由α、ｎ和Ｋｓ确定。这一新的简单入渗法是基于Ｒｉｃｈａｒｄｓ方程和土壤导水特征的闭合型方程。简单入渗法提供了利用瞬态水流方法来确定土壤水分特征曲线而替代通常的平衡法。简单入渗法是一个全新的、简捷的确定土壤导水特性的方法。

抢救“土壤水库”实为黄土高原生态环境综合治理与可持续发展的关键——四论黄土高原国土整治28字方略

现在全国上下深切关注着黄河的重大问题及其对策。其实问题的根源都出自人们对黄河流域尤其黄土高原自然资源的掠夺式开发 ,形成了“3个恶性循环”:广种薄收 ,薄收更广种 ,虽是罪魁祸首 ,但常反被忽视 ,致使生态环境脆弱 ,人民长期贫困 ;只有下游河床越淤越高 ,防洪大堤越筑越高 ,越高越险和断流历时越来越长 ,上溯速度越来越快 2个恶性循环的危害才使人惊恐。不难看出 ,这是恰与形成黄土高原自然规律完全相悖的人为地质过程的结果。可惜它还未引起人们深入充分的认识 ,难怪一向短缺一个为各家合力共识的治本对策。当今国家将经济发展的重点向中、西部转移 ,并要求重建一个山川秀美的大西北 ,黄土高原的持续开发与治理对策就显得更为举足轻重。由此其各项对策都将面临着转变观念、调整思路、实事求是地进行科学分析和抉择。笔者最近从陆地生态的发生发展及其整个地质历史演变过程的研究中发现 :“土壤水库”的发生发展及其演变是陆地生态发生发展的关键和“动力”,只要维护土壤水库的正常发展就能更好地保卫生态环境。黄土高原地区由于得天独厚的降尘堆积环境条件和持续的成壤过程 ,可使降水具有直接渗入“地下水库”的特殊功能。只要维护住高入渗土壤水库的存在就...

土壤干湿交替对玉米生长速度及其耗水量的影响

在盆栽条件下研究了干湿交替对玉米生长速率、叶片水势、渗透势、气孔导度、相对生长速率和耗水量的影响。结果表明玉米在 3～ 7叶期经历土壤水分缓慢亏缺 ,再进行复水的干湿交替后玉米叶片渗透调节能力明显增加 ,叶片生长表现出补偿效应 ,每次干湿交替后生长速率迅速下降的叶水势趋于下降 ,气孔导度对土壤水分变化非常敏感 ,并在干旱—复水过程中具有后效作用 ,蒸腾耗水量随干—湿交替而具有下降趋势 ,初步证明可在节水灌溉条件下人为控制不同生育时期的供水时间形成干湿交替 ,促进渗透调节能力增强和补偿生长来实现作物高产、高效、优质的目的

黄土高原土壤水分与水土保持措施相互作用

土壤水是重要的生态水源和水文要素之一 ,黄土高原位于干旱半干旱地区 ,降水量的年际变化大和季节分配极不均匀 ,土壤水资源对植物生长发育的影响尤为重要。同时 ,土壤水的数量及其分布也受人类活动影响。水土保持措施是黄土高原人类改造下垫面过程之一 ,这种改造会影响土壤水分的静态分布和动态过程。水土保持坡面工程措施能有效地提高土壤含水率。深根系人工林草植被使土壤含水率降低 ,甚至造成利用性土壤干层 ,影响人工植被的永续发展。尽管天然植被也有较高的生产力水平 ,但并未引起土壤水分状况的恶化 ,这是黄土高原植被营造及规划中值得注意和进一步研究的问题