城市背景下草地植被根系层蒸散发及土壤水分模拟

为揭示城市化背景下草地植被根系层蒸散发和土壤水分的变动特性,选取扬州大学扬子津校区农水与水文生态实验场的禾草坪为研究区,对集中降雨事件同期的土壤水分变动过程进行分析,采用Penman-Monteith公式推求草地植被生长期内根系层(0～30 cm深度)的蒸散发量,并分析其变化特性。基于Richards方程构建研究区的一维土壤水分计算模型,在检验模型适用性的基础上,对草地植被根系层土壤水分变化过程进行模拟。结果表明:草地根系层土壤含水量在集中降雨期间有较明显的增加,而后逐渐减小,但不同深度的土壤含水量的增加幅度和变动过程存在较明显的差异;ET与降雨的联系密切,在集中降雨发生后,ET通常有较大幅度的增加;在计算时段内,所构建的一维土壤水分计算模型具有较高的计算精度。研究结果可以为城市化背景下草地植被根系层蒸散发及土壤水分运动的研究提供部分基础数据和方法上的借鉴。     

湿润喀斯特地区冬季灌丛土壤水分对降雨的响应

为分析湿润喀斯特地区冬季灌丛土壤水分对降雨响应的规律,基于实地逐日监测记录的灌丛土壤水分和降雨数据,对冬季灌丛土壤水分与降雨的响应关系进行分析。结果表明：小于5.80 mm的12场小降雨事件对土壤水分无法进行有效补给,大于20 mm的2场降雨事件能够有效补给土壤水分,土壤水分的响应时间随着降雨量的增加而加快。根据土壤水分变化趋势,冬季灌丛土壤水分变化可划分为3个阶段：土壤水分消退期、土壤水分上升期、土壤水分平稳期。冬季,受植被截留、地表枯落物吸收等因素的共同影响,导致小降雨事件不能使灌丛土壤水分得到有效补给,表现出平稳或微减的变化;大降雨事件对灌丛土壤水分起到有效补给,能够促使更多水分向深层渗透,显著改善深层灌丛土壤水分状况,且雨前土壤含水量越低,降雨对表层土壤水分的补给越大。冬季灌丛土壤水分的入渗深度主要受强度适中、历时长、雨量大的降雨影响,且雨前土壤含水量越高,则降雨的入渗深度越大。     

黔东北喀斯特坡面产流产沙及土壤含水量特征

为了解不同因素对喀斯特地区坡面产流产沙的影响、给喀斯特地区石漠化综合治理和水土流失防治提供理论指导,基于贵州省浒洋水水土保持监测站径流小区的降雨、产流产沙、土壤水分、植被盖度等资料,采用ORIGIN2017及SPSS22软件进行数据处理及相关性分析,探讨了降雨量、坡度、土地利用类型、前期土壤含水量对喀斯特坡面产流产沙的影响及植被盖度对土壤含水量动态变化的影响。结果表明:①坡面径流小区的产流产沙量与降雨量、降雨侵蚀力均成正相关关系,在相同的侵蚀性降雨条件下,不同类型径流小区的侵蚀敏感度存在较大的差异,撂荒地侵蚀敏感度最大、坡耕地侵蚀敏感度最小;②随着地面坡度从13°增大到25°再增大到30°,撂荒地径流小区单位面积产沙量呈现先增大后减小的趋势,25°可以作为撂荒地单位面积产沙量的参考临界坡度;③在相同的侵蚀性降雨条件下,喀斯特坡耕地单位面积产沙量最大,原因是坡耕地生态环境较差、人类活动强烈,土壤侵蚀量大且动态变化不稳定;④径流深及土壤流失量与前期土壤含水量均成显著的正相关关系,植被盖度的变化对土壤含水量具有一定的影响,植被盖度>15%时,随着植被盖度的提高土壤含水量呈现抛物线增大趋势。     

压实度对植被土持水能力及基质吸力的影响

目前国内外对植被土的研究大都只考虑植物根系的加筋作用,而忽略了压实度这一重要因素。为了给边坡防护提供理论支持,按照张家口地区夏季最大降雨强度进行人工模拟降雨,对种植高羊茅的植被土进行不同压实度的降雨渗透试验,研究了压实度对植被土吸力维持及持水能力的影响,结果表明:①随着压实度的提高,高羊茅根系长度明显减小,但高羊茅在较高压实度土体中仍能够正常生长;②当土体压实度较高时,草根的存在占据了土壤孔隙体积,从而增强了土体持水能力,在压实度为80%和95%时,在一定的基质吸力条件下,植被土含水量高于裸露土的、雨水渗透率小于裸露土的;③影响渗透率的主要因素是压实度,随着压实度的提高渗透率明显降低,根系的存在对渗透率影响较小;④随着压实度的提高,草根对基质吸力的影响愈加明显,压实度为95%的植被土有较大的基质吸力维持能力,因此把高羊茅作为护坡植物时,为了使边坡土体在降雨过程中维持较高的基质吸力、增强浅层边坡稳定性,土体压实度应选择95%。     

干热河谷干季土壤水分动态研究

 为了开展植被恢复试验，对干热河谷土壤水分的动态变化规律进行初步研究。结果表明随海拔高度增加，干热河谷干季土壤水分呈逐渐增加趋势。干季相同海拔高度不同土地类型土壤含水量均较低，土壤含水量都低于 8% 。层间变化由于受降雨入渗分布与土壤水分向上蒸发的综合作用基本表现为增长型。利用变异系数对土壤水分的层间变化进行了分析和层次划分。     

植被覆盖对土壤水蚀的影响评价

植被作为影响水土流失的一个重要因子,一直受到人们的广泛关注.植被是防止水土流失的积极因素,也是土壤侵蚀预报模型中的重要因子.植被的冠层对降雨的截留作用以及对降雨侵蚀动力的影响,地表枯枝落叶层的水土保持作用,地下根系提高土壤抗冲性等都影响着土壤水蚀.在研究评价植被与水土流失关系过程中,常用的主要植被参数就是植被覆盖度.论述了植被覆盖度与土壤水蚀的几个参数的关系：覆盖度的增长,可以缩短地表径流过程,增加土壤入渗量,减少地表径流量;植被覆盖度与土壤水蚀量成反比.     

华北山区东台沟小流域沟道土壤水分动态特征

通过利用2004年-2007年华北山区密云水库上游东台沟小流域沟道土壤水分监测数据,分析沟道土壤水分季节和年际动态变化,并采用最大熵谱分析法分析了沟道土壤水分的周期特征.结果表明;2004年-2007年东台沟流域沟道土壤体积含水量(<100 cm)变化范围在5%～30%之间,季节性波动明显.土壤水分季节动态过程表现为春季土壤水分显著回升,上游上升幅度大于10%;夏季受降雨影响波动剧烈;秋季下降并趋于稳定,波动幅度小于2%;冬季土壤处于冻结状态.方差分析显示沟道土壤水分在不同水平年间差异显著.平水年土壤含水量变异系数最大值均出现在100 cm深处;枯水年,在沟道上游表层20 cm深处土壤含水量变异系数为最大值.沟道各层土壤水均具有明显的年周期和5～6个月的季节性变化周期.     

夏玉米根系吸水模式的研究

本文通过对夏玉米根系伸展深度和不同深度土壤含水量分布资料的分析，利用动态模拟方法，分析了夏玉米根系吸水的分布规律；分析了根系吸水与其影响因素之间的关系．用多元回归分析方法拟合了玉米根系吸水的数学模型，利用所得到的玉米根系吸水模式对田间土壤水分动态进行了模拟。模拟值与实测值比较结果表明具有一定的精度。     

夏玉米根系吸水模式的研究

本文通过对夏玉米根系伸展深度和不同深度土壤含水量分布资料的分析,利用动态模拟方法,分析了夏玉米根系吸水的分布规律,分析了根系吸水与其影响因素之间的关系。用多元问归分析方法拟合了玉米根系吸水的数学模型,利用所得到的玉米根系吸水模式对田间土壤水分动态进行了模拟。模拟值与实测值比较结果表明具有一定的精度。     

影响土壤水分入渗特性主要因素的试验研究

以大田土壤入渗试验为依据,分析讨论了影响大田土壤水分入渗特性的主要因素.试验结果表明:土壤含水量、土壤质地及土壤结构是土壤水分入渗特性的主导影响因素;土壤含水量、土壤质地及土壤结构对大田土壤入渗能力的影响十分明显;土壤累积入渗量随土壤含水量的增加而减小;以土壤粒径小于0.002 mm的黏粒质量百分数为反映土壤质地的物理量,土壤质地由轻变重,土壤入渗能力减小;土壤结构由疏松变密实,土壤入渗能力递减.研究结果对于地面灌溉合理灌水技术参数的确定及水资源合理利用具有重要价值.     

不同下垫面条件的土壤水分动态变化规律研究——-以徐州市南部郊区为例

土壤水是水文循环的重要组成部分,开展不同下垫面条件的土壤水分研究,对指导地区农作物配置与布局和土地资源合理利用具有重要意义。以徐州市南部郊区为研究对象,选取不同下垫面类型：梨树园、沙土堰、花菜地、毛豆地和撂荒地,测定0～100 cm土壤水分含量,对土壤水分剖面和时间序列分别进行统计分析,得出不同下垫面条件下水分动态变化规律具有相似性和各异性。结果表明：土壤水分剖面大体分为土壤水分速变层(0～20 cm)、土壤水分活跃层(20～40 cm)、土壤水分传递层(40～70 cm)和土壤水分稳定层(70～100 cm);同一土壤类型条件下,植物根系的深度会影响土壤水分的垂直分布;秋收和降水是土壤水分时间序列变化的重要影响因素。     

华北山前平原灌溉农田深层土壤水分动态特征及渗漏量估算

以中国科学院栾城农业生态系统试验站的大埋深土壤水分剖面观测设施为依托,利用中子水分仪对15.4m深度的土壤水分进行连续1年的定位观测,同时通过定期采集深层土壤和水分样品,对该区土壤水分变动特征和深层入渗量进行了定量研究。结果表明:土壤水分在垂直剖面上的分布受土壤质地组成控制,同时在年内受降水事件和灌溉的影响而波动,随着土壤深度的增加,土壤水分的变异性呈减弱趋势;根区土壤水分受降水(灌溉)和作物耗水的共同影响而变化剧烈,根区以下土壤水分对降水的响应有一定延迟;在观测期间,整个15.5m深度的土壤剖面上有水分的盈余,土壤水贮量增加了216mm,但在小麦生育期土壤水分表现出耗损过程(土壤水贮量减少了208mm)。最后利用氯质量平衡法估算560cm深度处渗漏量约为65mm。     

砾石土质条件下葡萄滴灌生育期土壤含水率变化规律研究

为探究酿酒葡萄在砾石土质条件下的土壤含水率变化规律及合理灌溉制度,选取贺兰山东麓砾石土典型试验区,以五年生赤霞珠品种为研究对象,设计2 550、2 850、3 225、3 600 m3/hm24个不同定额的灌水处理,应用TDR土壤水分剖面仪和土壤水势仪,监测生育期滴灌前后不同土层含水率与水势变化,针对监测数据从灌水处理整体与单个生育期不同角度进行分析,研究酿酒葡萄在砾石土条件下不同滴灌定额土壤含水率变化规律,最终提出生育期适宜灌溉制度。研究结果表明:随着灌溉定额的增加,土壤含水率在0~40cm土层范围内变化较明显;不同深度土层土壤水势变化规律与灌溉定额的大小有关;1m深土壤水分蓄存比并不是随着灌水量的增加而增大,而是当灌水量达到某一定额时,随着灌水量的增加,土壤水分蓄存比减小,砾石土单次灌水量高于300 m3/hm2时,土壤水分蓄存比较低,易产生深层渗漏。     

区域土壤含水率遥感监测分析方法研究进展

土壤水分是陆地表面参数化的一个关键变量。遥感技术为大面积动态监测土壤水分提供了可能。简述了热惯量法、作物缺水指数法、植被指数距平法、微波遥感法、高光谱法五种目前为止比较成熟和广泛应用的土壤水分遥感监测方法和模型,并进行了优缺点分析。     

地面灌灌水频率对土壤水与温度及春玉米生长的影响

针对华北地区降雨分布规律,以北京为典型试验区,在保证作物最优土壤水分下限和灌溉定额相同的条件下,研究了地面灌(水平格田灌)灌水频率对土壤水、热状况及春玉米根系分布和产量的影响.试验结果表明,在春玉米抽雄期以前实施的地面灌各处理中,高频灌溉下土壤平均含水率波动幅度较小,土壤水分能保持在一个比较稳定的范围;灌溉显著延迟气温对地温的影响,具有显著地平抑地温作用,地温受灌水过程、土壤含水率及作物冠层面积的影响较明显.灌水频率对春玉米根长密度在行间和行上的分布存在一定影响,高频灌溉能显著促进春玉米根系在上层土壤中的分布.此外,在人工灌溉和降雨相结合灌溉模式下,地面灌不同灌水频率下春玉米产量差异不显著,北京地区的春玉米地面灌水方法宜采用低频灌.     

黄壤径流小区植被覆盖度对土壤湿度的影响

土壤水是生态环境的重要因素,黄壤是亚热带湿润条件下的一种地带性土壤,研究植被覆盖度对土壤湿度的影响对该地区水文过程研究、水土保持、水资源利用都具有重要意义。设置植被覆盖度不同的黄壤径流小区,对其土壤湿度进行长期监测,分析不同植被覆盖度条件下土壤湿度的平均水平和变化特征,结果表明:植被覆盖度分别为75%、70%、50%、10%的条件下,土壤湿度平均值分别为43. 04%、44. 34%、43. 33%、46. 59%,土壤湿度的最大值、平均值以及变化范围、降雨时变化速度均与植被覆盖度呈负相关关系;植被覆盖度分别为75%、70%、50%、10%的条件下,各场降雨土壤湿度峰值开始时间总和分别为157、155、154、150 h,植被覆盖度较高条件下土壤湿度对降雨响应的滞后现象较为明显; 9-12月,各植被覆盖度下土壤湿度均与气温呈显著正相关(P=0. 05),显示出无降雨影响时段的土壤湿度呈现随季节变化降低的趋势。综上所述,在研究期内,黄壤径流小区土壤湿度的动态特征主要受降雨影响,不同植被覆盖度条件下植被对降雨的截留作用不同,是导致土壤湿度差异的主要原因。     

土壤水分植被承载力数学模型的初步研究

本文通过对不同密度林地根层土壤水分补给和消耗量的分析，提出确定土壤水分植被承载力的概念模型。通过对不同密度人工林地根层土壤水分补给和消耗的定位监测资料分析，建立了土壤水分植被承载力的数学模型。通过实例分析可以看出，该方法是简便易行。     

葡萄根系分区交替滴灌的土壤水分动态模拟

在根系分区交替滴灌土壤水分动态和根系分布试验观测的基础上,提出了葡萄二维根系吸水模型,并确定了与土壤表层含水率有关的棵间土壤蒸发方程,然后在土壤水分运动基本方程的基础上结合交替滴灌的入渗特性,建立了根系分区交替滴灌的土壤水分动态模型(APRI-Model),模型考虑了该种灌水方式下棵间土壤蒸发和根系吸水的变化特征。通过与田间实测值进行比较,结果表明,模型的均方差在0.01~0.022cm3/cm3范围内,模拟值与实测值的平均相对误差在10%左右,因此,认为模型能很好的模拟干旱区蒸发力较大和作物根系分布不均匀条件下的土壤水分动态。     

淤积刺激下滨海湿地植物根系吸水及土壤水分变化

基于HYDRUS-1D模型,研究滨海盐沼湿地中泥沙淤积和地下水位对滨海互花米草根系吸水及土壤水分变化的影响。结果表明:地下水位为0 cm时,泥沙淤积对土壤含水率沿土壤深度的分布无影响;地下水位为-14 cm时,互花米草根系生长的土壤含水率相对略低,受到泥沙淤积的轻微影响;地下水位为-28 cm和-42 cm时,泥沙淤积促进互花米草根系吸收土壤表层的水分,加快淤积层土壤水分的消耗,进而改善土壤淤积层的通气条件。在泥沙淤积刺激下,互花米草根系主要吸水区域往淤积层方向垂直上移。