宁南山区不同植被退耕林地及其坡位的土壤水分时空分布特征——以骆驼林流域为例

为研究宁南山区退耕还林区不同坡位土壤水分时空分布规律,利用定点取样和室内实验相结合的方法,研究了天然沙棘和人工油松两个典型坡面的上、中、下3个坡位0～100 cm土层土壤含水率的动态变化,分析其沿深度方向变化和季节动态情况。结果表明:天然沙棘和人工油松土壤含水率最高的坡位与土壤容重最小、孔隙度最大的坡位一致,分别为中坡位和下坡位;坡位对天然沙棘土壤含水率的影响层在20 cm以下,对人工油松的影响层在40 cm以下;土壤含水率随降雨量增加而增大,天然沙棘土壤含水率对于降雨量的响应较人工油松更敏感;相同降雨条件下天然沙棘土壤含水率增幅大于人工油松;在不同坡位土壤水分的时空分布上,沿深度方向天然沙棘各坡位土壤含水率在20 cm以下土层出现差异,人工油松在40 cm以下土层出现差异,当月降雨超过200 mm时,天然沙棘各坡位间土壤含水率的差异性减小,人工油松各坡位的差异性增大,这说明植被类型对土壤含水率的分布具有重要影响。     

淮北平原土壤水与地下水埋深及降水关系研究

为探究淮北平原夏玉米生长期土壤水与地下水埋深及降水的关系,基于五道沟实验站26 a的长系列资料,结合氢氧稳定同位素示踪法,对淮北平原夏玉米生长期的大气降水、土壤水和地下水进行了分析。结果表明：土壤平均含水率随土层深度的增加呈现出先减小后增加再减小的趋势,其中0～0.2 m土层平均土壤含水率最低,0.3～0.5 m土层土壤含水率最高。根据大气降水、土壤水和地下水氢氧同位素特征值可知：土壤水δ18O和δD平均值随土层深度的增加而减小,表明土壤水分蒸发会导致土壤重同位素富集,富集程度由土壤表层至深层递减。土壤水氢氧稳定同位素随土层深度的增加而减弱,30 cm和50 cm土层深度的土壤水变化最为明显,土壤易接受降水补给,而且土壤蒸发较为强烈。     

崩壁土壤界限含水率特征及影响因子研究

为了探究崩岗崩壁土壤界限含水率特征,采集长汀崩岗崩壁7个不同深度土层土壤样品研究了液塑限特征及其影响因子。研究结果表明,随着土层深度的增加,土壤液限、塑限以及缩限逐渐减小;界限含水率受土壤粒径分布与有机质含量的共同影响,随着黏粒含量与有机质含量的增加,土壤液限、塑限以及缩限变大,并且黏粒含量对界限含水率的影响最为明显,呈极显著的相关关系。土壤界限含水率与崩岗侵蚀发育密切相关,A、B层较高的液塑限值使得水分运移过程中土层重量增加,剪切力增大,坡力稳定性降低,C层液塑限值较低,容易在水分下渗产生流失,进而发生崩塌。A层和B层的缩限特征导致土壤容易形成裂隙,产生优先流,加剧崩岗的发育。研究结果为崩岗侵蚀机理研究及其治理提供理论依据。     

皖北杨楼流域玉米农田土壤水变化特征及驱动因子研究

为研究皖北平原北部黄潮土在玉米不同生长期内土壤水分变化特征,选取杨楼流域为研究对象,利用2010-2018年0～50 cm深度土壤水数据,结合同期地下水埋深、前期无降雨日数、水面蒸发和降雨量进行相关性分析,利用增强回归分析算法确定不同驱动因子对土壤水变化的相对贡献。结果表明：在玉米整个生长期内,随着土层深度的增加,土壤含水率减小。按变异系数可划分为2个典型土层,即活跃层(深度0～10 cm)和次活跃层(深度10～50 cm)。土壤水与水面蒸发、地下水埋深和前期无降雨日数呈显著负相关,与降雨量呈显著正相关关系。前期无降雨日数对土壤含水率的相对贡献率最大,为42.6%,其次是地下水埋深,为20.9%,作物生长期对土壤含水率的相对贡献率最小,为7.3%。该研究对了解土壤水分变化、农业水管理及水分利用率等有重要意义。     

不同灌溉方式下番茄根系层土壤温度分布特征

为了探明不同灌溉方式对根区土壤温度分布的影响,本文通过2年试验,研究了温室种植番茄利用无压灌溉、滴灌和沟灌方式番茄根区土壤温度的变化特性。试验设置了3个无压灌溉处理、滴灌和沟灌处理,共5个处理,每个处理3次重复。结果表明：根区土壤温度随着土层深度变化而变化,相同土层深度,无压灌溉比沟灌和滴灌温度高。0～25cm土层日平均温度,无压灌溉处理比沟灌高1．02—1．05℃,比滴灌高0．72—0．85℃;土壤温度最大差值发生在15cm土层。根区土壤温度日振幅变化,无压灌溉表现的更明显,无压灌溉比沟灌和滴灌高5．4％一10％,而且土壤温度日振幅和土壤深度之间可以用指数关系描述。研究成果为无压灌溉在温室番茄冬季生长提供依据．     

灌水对麦田水分状况及耗水量的影响

在小麦生长季降水量为101.1 mm的情况下,进行了不同灌水处理的麦田各土层不同生育期的含水率变化和小麦耗水特性试验研究。结果表明:小麦越冬期主要消耗浅层水,灌越冬水对0~60 cm土层含水率影响显著;返青期消耗土壤水量较少;拔节期0~100 cm土层是主要供水层;抽穗期灌水更有利于提高土壤水分;灌浆成熟期对深层土壤水分的利用量较大。     

干旱区梭梭茎干液流特性及对土壤水分的响应

研究荒漠植物耗水特征及其与土壤水分的关系,分析维持荒漠植物生长的潜在水源,对提高干旱区用水效率,保证荒漠生态环境的安全具有重要意义。以新疆干旱区荒漠植被梭梭为研究对象,采用热扩散法研究其茎干液流特性,采用中子仪测定和烘干法相结合的方法测定土壤含水率,并分析了茎干液流与土壤水分的响应关系。结果表明:梭梭的茎干液流密度呈明显昼夜变化,日间液流密度明显高于夜间,且随着胸径的增大,日间液流密度减小;土壤含水率随土层深度的增加呈倒"S"型分布,5~8月土壤含水率逐渐减小,中间土层含水率随时间推移减小幅度显著;随着土壤含水率的降低,夜间液流密度基本保持不变,但日间液流密度的峰值明显减小。分析结果可为提高干旱区用水效率,保证西部生态环境的安全提供理论支撑。     

干旱半干旱矿区采煤裂缝对土壤水分的影响研究

为研究采煤塌陷裂缝对土壤水分的影响,选取了阜新塌陷区为研究区,应用系统聚类、Mann-Kendall秩次相关检验法及多元线性回归等数理统计的方法,研究了塌陷裂缝不同深度的土壤容重变化特征,分析了塌陷裂缝尺度、距裂缝距离和土壤含水率的关系。研究结果表明,研究区土壤容重随着埋深线性增大,且容重的变化幅度具有明显的突变点,连通裂缝、隐伏裂缝和非塌陷区的突变点位置分别为50cm、70cm和150cm;同一尺度不同深度裂缝处,裂缝宽度对土壤含水率的影响随深度的增加而减小;在同裂缝同深度情况下,随着与裂缝距离的增加土壤含水率越高,至2m后影响不明显。裂缝尺度影响了土壤含水量的空间分布特征,裂缝尺度的增大使得土壤含水率平均偏差增大。     

黄土残塬区泻溜侵蚀土体水分物理性质研究

采用环刀法对红土泻溜侵蚀坡面0~50 cm深度和坡积物0~100 cm深度的土壤水分物理性质和贮水特征进行了对比研究,结果表明:(1)0~50 cm深度范围内,红土泻溜坡面土壤含水率、容重、总孔隙度均随土层深度的增大而增大,土层深度与土壤含水率成显著正相关关系、与土壤容重和紧实度均成极显著正相关关系,非毛管孔隙度与总孔隙度成极显著正相关关系;(2)0~100 cm深度范围内,红土泻溜坡积物的容重和孔隙度随着土层深度的增大无明显的层次变化趋势,与红土泻溜坡面相比,泻溜坡积物土体紧实度和容重显著降低,非毛管孔隙度减小,毛管孔隙度增大,而总孔隙度变化不大;(3)与同一深度(0~50 cm)的红土泻溜坡面相比,红土泻溜坡积物滞留贮水量减小了77.94%,吸持贮水量增大了28.74%,而饱和贮水量差异不大(仅增大8.28%)。     

设施条件下株距对膜孔灌土壤温度日变化影响

为研究设施条件下株距对膜孔灌土壤温度日变化影响,测定了不同株距下膜孔灌的番茄在全天24 h的不同土层深度的土壤温度。研究表明：（1）不同株距下,膜孔灌各土层土壤温度先升高后降低。（2）不同土层深度下,在观测时段土壤温度先升高后降低,且土层越深,土壤温度变化幅度越小。（3）同一土层深度下,同一时刻,株距越大,土壤温度越高。（4）在各观测典型时刻,株距越大,土壤剖面温度越高,不同株距下的温差在20 cm深度处较小。以上研究结果可为膜孔灌水热调控提供理论依据。     

季节性冻融土壤入渗参数的多元线性预报模型

以土壤水动力学、冻土物理学、统计学等理论为基础,研究新疆典型干旱区细土平原与沙漠交错带的冻融土壤水热迁移规律,分析不同深度土层在冻结期、融化期的水热变化特征,探明研究区冻融土壤的水分入渗规律及影响因素,以期建立季节性冻融土壤入渗参数的多元线性预报模型。结果表明:土壤冻结融化过程中,深层土壤的液态含水率在冻融过程中基本不随环境温度升降发生变化,各层土壤的液态含水率、温度均与环境温度的变化趋势基本保持一致;冻结期相比融化期在初期短时间内渗入水量较大,达到稳定入渗所需要的时间较短;从冻结期到融化期,随着土壤中冻结水含量减少,未冻水含量增加,土壤的饱和导水率随之变大;土壤入渗能力主要与环境温度、土壤温度、土壤含水率等因素有关,并得出研究区冻融土壤的入渗能力预报模型。     

干旱区土壤含水率和盐分的空间变异性及其关系研究

为探明西北干旱区土壤水分和盐分的空间分布特征,在乌兰布和沙区布设38个样点,获取3个土层(0～10cm、10～30 cm、30～50 cm)的土壤含水率和土壤EC数据,利用空间信息科学——统计学,同时结合经典统计学与长序列上的谱分析,对干旱区土壤水盐参数的空间分布特征进行分析。结果表明:干旱的乌兰布和地区土壤含水率、土壤EC的变异系数分别介于38%～57%和35%～98%,均属于中等偏弱变异程度,且两者变异系数随土层深度自上而下逐渐增大;研究区0～50 cm土层的土壤含水率和EC均值分别为7.09%～12.01%和0.16～0.28μS/cm,30～50 cm土层含水率均值最大,对于整个干旱沙区,土壤水分和盐分含量普遍较小;由块金系数可知各深度土层的土壤含水率及EC值变化具有较强的空间相关性,最小变程大于采样间距,网格布设基本满足空间分析要求,但应缩小采样间距,增加采样点,以寻求最佳采样点间距;克里格插值结果显示,不同土层含水率呈逐月升高的趋势,土壤盐分则逐月降低,5月土壤表层(0～10 cm)盐分均值最大、分布最广;谱分析结果显示EC值在含水率序列上随生育期呈现先长程正相关(5月)后长程负相关(6-8月)。     

霍泉灌区小尺度农田土壤含水率时变性研究

在山西省洪洞县东安村和三条沟村两个试验区,分别利用两套物联网环境墒情监测系统,通过数据云平台远程在线实时获取30cm、60cm两个土层的逐日土壤含水率,并计算出0～60cm土壤平均含水率,运用经典统计学方法分析霍泉灌区区域小尺度农田土壤含水率随时间的变化和空间变异性以及各监测点间不同土层含水率的相关性。结果表明,30cm和60cm的土壤含水率变异系数均在0.01～1.00之间,属弱变异和中等变异;各测点土壤含水率与其变异性呈显著相关性。30cm和60cm土层水分均受降水影响,8月土壤含水率最高。30cm土层含水率及变异系数波动较大,60cm土层含水率及变异系数之间差异性较小,变化相对比较稳定。研究成果可为有限供水情况下精准灌溉提供理论依据。     

北疆膜下滴灌棉田冻融过程中土壤水盐运移研究

为研究非生育期北疆膜下滴灌棉田在冻融过程中的土壤水盐运移规律,在石河子121团试验地开展了常规水分、盐分和温度监测试验。研究结果表明:气温对土壤温度的影响很大,随着土层深度的增加,各土层温度逐渐减小,气温对各土层的影响也逐渐变小。冻结前期,各层土壤水分随深度的增加而增加,水分主要集中在40~100 cm土层,盐分主要分布在80~100 cm土层。冻结期,水分波动较盐分剧烈,盐分大部分都集中在100 cm层。融解期,由于多次的冻融循环作用,各土层的水分含量变化比较大,而盐分在10~80 cm层变化不大,80~100 cm层盐分累积比较大。经过一个冬季,盐分主要分布在80~100 cm土层。     

不同地形部位林草地水土保持措施对土壤水分的影响研究

以辽西低山丘陵区红山小流域为例,通过测定试验样地2020年4-10月0～120cm土层的土壤含水率,探讨了林分密度对土壤含水量的影响及林草地土壤含水率随时间和土壤剖面深度的变化。结果表明：(1)在0～60m近地表,随土层深度的增加不同地形部位林草地和不同密度的林地土壤含水量逐渐下降,深层土壤含水量变异系数小于表层,其中0～60cm的变幅最明显;(2)随土层深度和时间变化不同林分密度刺槐林土壤水分含量变化趋势相同,即高密度<中密度<低密度,0～60cm之间中、低密度刺槐林的土壤水分差异较小,7-8月份的含水量非常接近,以2000～4000株/hm²的中密度为该区域最优造林密度;(3)随土层深度变化不同地貌部位草地和林地土壤含水量变化不同,坡面为草地<林地,梁坡为草地<林地(0～40cm),40cm以下林地略低于草地且相差不大,沟台为草地<林地(0～20cm),20cm以下林地低于草地,红山小流域沟台适合种草,梁坡与坡面适合种树。     

水稻田铁锰对氮素转化影响的实验研究

以江西千烟洲农业生态系统内水稻田为对象,通过对不同深度土壤水中铁锰含量与三氮含量的相关分析,确定了包气带中影响三氮迁移转化的主要铁锰浓度场位。分析结果表明:120 cm以下深度铁锰含量呈显著性正相关,铁锰的伴随关系良好;在120 cm土层中三氮变化受铁锰浓度场的控制显著,其他土层并不明显;五个不同深度土层中铁锰与氨氮和硝酸盐氮的相关系数出现波浪形变化,并且在研究区域,铁锰均表现出对硝化反应的抑制作用。     

湿润地区土壤水分对降雨的响应模式研究

为了研究湿润地区降雨—土壤水水文过程,在太湖西侧通过野外坡面试验来研究地表和地下剖面上土壤水分对降雨过程的响应模式。结果表明：坡面上土壤含水率受地形和局部微地形影响显著。雨量较大时,土壤含水率过程线呈现两拐点三阶段(上升、平台和退水期);雨量较小时呈现单拐点两阶段(上升和退水期)。上升期受前期土壤含水率和土壤特性影响;平台期土壤含水率接近饱和并对雨强大小略有响应,是产流的主要阶段;退水期开始于降雨停止时,但地势高处对低处的补给会使低处退水期开始时间后延。沿坡度方向土壤含水率对降雨的响应过程整体表现出下部饱和度较高并且先出现饱和带,之后饱和带向上部逐渐扩展。垂向土壤含水率响应分为特征不同的三层。浅层对降雨响应明显,不同深度土壤含水率随时间变化过程线形状与降雨过程线相比有一定的平移和延长;中层同时受降雨入渗和地下水位变动影响;深层主要受地下水位变动控制。浅层有优势流现象出现,受土壤结构影响,并受降雨量大小控制。     

节水改造工程对灌区土壤盐渍化的影响

为了探明节水改造措施对盐渍化灌区土壤盐分含量的影响效果,通过设置点位取样测量的方式,对比不同土层深度、不同区域以及不同时间下土壤中的盐分含量。结果表明,在未进行节水改造时,表层土壤在秋浇之前盐分含量较高,为3.44g/kg,而秋浇之后各深度土壤含量依次减小29%、28.7%、20.9%,表明对土壤盐分的淋洗起到很好的效果;0～10cm、10～30cm以及30～50cm土层深度的变异性,依次为强变异性、中等变异性和中等变异性;缓冲区内土壤盐分含量与渠道距离呈线性负相关的关系,即随着距离的增长,土壤含盐量逐渐降低;距离增长时,与0～30cm深度土层相比,30～50cm深度土层内盐分含量减小程度更快。在采取节水改造措施后,短期缓冲区土壤盐分含量平均值减小速度低于长期改造区;在经历秋浇之后,缓冲区对土壤含盐量的解释能力得到提高,表明秋浇可以在一定程度上缓解盐分在土壤中的表聚作用。     

冻融期蓄水坑灌灌水量对土壤温度时空变化的影响

为揭示蓄水坑灌不同灌水量对冬季土壤剖面温度分布的影响,采用HZR-8T温度传感器,对田间土壤剖面不同垂向和径向位置处的温度进行连续观测。结果表明,随着灌水量的增加,冻深减小,稳定冻结期缩短;土壤温度随时间的推移呈先降后升的趋势,温度变幅随着土深和灌水量的增加而趋于平缓;表层土壤在冻结阶段土温随灌水量的增加而升高,消融解冻阶段则相反;土壤剖面温度分布特征垂向上随土深增加而升高,径向上随坑壁距离的增加先升后降;冻结阶段坑壁位置低温范围随灌水量的增加而缩小,消融解冻阶段40 cm以下土层高温范围随灌水量的增加而缩小。     

土壤温湿度对常绿阔叶林土壤呼吸的协同影响——以重庆缙云山国家自然保护区为例

为了分析土壤温度和湿度与土壤各组分呼吸速率的关系及其动态变化,并探讨土壤温度和湿度对土壤呼吸的协调影响,采用LI-8100开路式土壤碳通量测量系统,于2012年4~9月(生长季)对重庆缙云山常绿阔叶林土壤总呼吸、自养呼吸、异养呼吸和凋落物呼吸进行定位研究,同时实地测定土壤5 cm深处的温度和湿度。结果表明:除凋落物呼吸外,其他组分呼吸速率的月际变化均呈"单峰型"曲线,都在7月达到峰值;土壤温度与土壤各组分呼吸之间呈显著指数相关关系,土壤湿度与土壤各组分呼吸之间用二次曲线模型拟合较好,但相关性不显著;土壤温度和湿度与土壤各组分的综合关系用双因素指数模型拟合效果更好,说明该模型明显优于单因素模型。