宁南黄土丘陵区人工柠条林与苜蓿地土壤水分特征

[目的]探究柠条与苜蓿土壤水分特征,阐明宁南山区人工植被对土壤水分的影响,进而为生态环境高质量发展提供科学依据。[方法]采用土壤水分自动监测系统对宁夏固原彭阳县人工种植柠条林地(20 a)与紫花苜蓿地(18 a)0—200 cm土层生长季土壤水分进行了长期定位监测。[结果](1)人工柠条林地与苜蓿地土壤含水量差异显著(p<0.05),0—200 cm土层柠条林地土壤含水量平均值大于苜蓿地,苜蓿地土壤含水量下降幅度大于柠条林地;(2)柠条林地0—200 cm土层土壤含水量先增大后减小再增大,苜蓿地整体呈现“S”形;(3)人工柠条林地与苜蓿地分别在60—200 cm土层和40—200 cm土层土壤水分垂直变异系数趋于稳定,柠条林地在30—40 cm土层土壤水分变异系数大于苜蓿地;(4)人工柠条林地0—200 cm土层平均土壤储水量较苜蓿地显著提高(p<0.05),5月7日—6月7日和6月26日—7月9日人工柠条林地平均土壤储水量高于苜蓿地;(5)人工柠条林地与苜蓿地0—200 cm土层土壤含水量对降雨的响应最深层为人工柠条林地40 cm土层、苜蓿地30 cm土层,人工柠条林地0—30 cm土层土壤含水量对降雨的响应速度大于苜蓿地。[结论]苜蓿地0—200 cm土层平均土壤含水量相较于人工柠条林地较低,且40—200 cm土层土壤含水量受降水补给有限,易造成水分亏缺。

不同直径毛管中水密度变化特性及其对土壤水密度变化的启示

土壤水的密度存在较大的变化范围,但目前还没有一个完整的理论来全面描述这种变化规律。本文利用微米直径的石英管模拟多孔介质的孔隙系统,采用质量-体积法测量了直径在50~530μm之间的8个不同直径石英管中水的密度。结果表明:当石英管直径小于75μm时,水的密度大于体相水的密度,最高密度为1.19 g/cm^(3);而直径为100~250μm时,水的密度略小于体相水,最低为0.98 g/cm^(3)。水密度随石英管径而变化的规律可以用类似纳兰-琼斯势的经验公式来表达。研究表明:能使水密度增大或减小的水化作用、水-固界面作用、毛细作用或空化机制均不能解释石英管中出现的水密度变化。分析认为,毛管中的复杂的水动力学和流变学,特别是管嘴的剪切增稠及其逆过程可能是不同直径石英管中水密度变化的物理机制。该机制不同于解释土壤水密度变化的传统理论,为土壤水密度变化研究提供了一个崭新的视角。如果把石英管中水密度变化规律与基于多孔介质毛管束概念的土壤含水率模型结合,可以预测不同含水率土壤中水的密度。进一步的研究应该从流变学基本理论出发,建立剪切速率与黏度和黏度与密度之间的定量关系,从理论上构建毛管水和土壤水密度变化模型。

临夏回族自治州主要种植土壤水力特性分析

为探求临夏州主要种植土壤的水力特性,采用试验的方式,以临夏州主要的3种种植土壤(黄绵土、黄麻土、黑垆土)为研究对象,测定3个土壤容重(1.30g·cm^(-3)、1.35g·cm^(-3)和1.4g·cm^(-3))条件下的土壤水分特征曲线,分析土壤孔隙度的变化规律,同时通过垂直土柱入渗试验获得不同土壤的入渗参数。结果表明:黄麻土拥有3种土壤中最好的持水性能,黄绵土有着最好的水分有效性,黑垆土适中,黄麻土最低;相同土壤条件下,土壤持水性能随着容重增加而减弱,土壤水分有效性随容重增加而增大;黄麻土的湿润锋垂直运移速度最慢,累计入渗量最大;黄绵土持水湿润锋垂直运移速度最快,累计入渗量最小;Kostiakov模型能够准确描述3种土壤累计入渗量和时间的关系,R^(2)>0.97。综上,黄麻土拥有更好的土壤持水能力,更有利于作物生长、提高水分利用效率和增强作物的耐旱性。

黄土塬区不同土地利用方式土壤水分对次降雨的响应特征

[目的]探究土壤水分对次降雨响应过程,揭示该地区不同土地利用方式的土壤水分特征,进而为缺水地区降水利用和农业水资源合理配置提供观测依据。[方法]对2021年黄土塬区苜蓿草地、休闲地、高产农田(正常施肥)和低产农田(长期不施肥)4种土地利用方式的土壤水分进行了定位监测,并分析其对大于30 mm的3次降雨事件响应过程。[结果]随着降雨量的增加,苜蓿草地、休闲地、高产农田和低产农田的降雨入渗和水分再分布深度也呈增大趋势,最大水分入渗深度分别为300,500,500,500 cm。不同土地利用方式土壤含水量具有明显的季节特征,月均土壤含水量呈现先增大后减小的趋势,最小值分别出现在8月、1月、1月和6月,最大值均在10月。雨季后,土壤水分仍处于再分布过程,12月底苜蓿草地、休闲地、高产农田和低产农田水分再分布深度分别达到400,700,800,700 cm;土壤储水量变化滞后于降雨量,9—10月土壤储水量变化最强烈,苜蓿地、休闲地、高产农田和低产农田土壤储水量增幅分别为390.6,197.5,299.8,157.4 mm。[结论]4种土地利用方式中,亏缺严重的苜蓿草地土壤水分对降雨的响应最为敏感,最大响应深度可达400 cm,土壤储水量变化幅度也最大,水分再分布过程导致其变化滞后于降水量。

黄土残塬沟壑区人工林小流域土壤水分时空变化特征

[目的]了解残塬沟壑小流域土壤水分的时空分布特征,开展生态建设和探究水文过程对气候-植被-地貌综合效应的敏感性至关重要。[方法]以地处山西吉县蔡家川的人工林小流域为研究区,基于流域尺度野外定位监测与地统计等方法,分析了小流域土壤水分时空变化特征。[结果](1)研究时段内总降雨历时为308 h,累计降雨量311.1 mm,占全年降雨量的77.95%,小流域土壤水分变化具有明显的垂直分异特征。(2)采用有序最优分割法将人工林小流域土壤水分分为三层,其中,0-10 cm为土壤水分活跃层,其体积含水量均值为(13.91±4.08)cm^(3)/cm^(3)(CV=29%),10-80 cm为土壤水分次活跃层,其体积含水量均值为(16.28±5.01)cm^(3)/cm^(3)(CV=31%),80-180 cm为土壤水分调节层,其体积含水量均值为(14.25±1.89)cm^(3)/cm^(3)(CV=13%)。(3)人工林小流域不同深度土壤水分呈现出西北低、东南高的特点。反距离权重法土壤水分空间插值的精确度最高,纳什系数为0.52,均方根误差为2.04。[结论]蔡家川人工林小流域的水分空间分布受到地形、降水和植被等多方面因素的影响,水分空间分布总体上呈现出东南高、西北低的特点。

不同林型橡胶林土壤水分入渗特征及影响因子

[目的]探究不同林型橡胶林土壤入渗特征及其影响因子,为高效、可持续橡胶林的构建提供数据支撑。[方法]以单一橡胶林(SR)、人工雨林橡胶林(AF)、橡胶-益智复合林(AR)、橡胶-可可复合林(RC)、橡胶-茶树复合林(RT)对入渗过程进行拟合和评价。[结果]纵观0-100 cm土壤剖面,SR容重最大,孔隙度、田间持水量和饱和持水量最小;SR初始入渗速率(0.03 cm/min)、平均入渗速率(0.009 cm/min)、稳定入渗速率(0.005 cm/min)均显著低于橡胶复合林;通过拟合发现Horton模型对胶农复合林入渗过程拟合较好且拟合参数具有物理意义;除非毛管孔隙度外,土壤物理性质与初始入渗速率有极显著相关关系(p<0.01),与总累积入渗量、稳定入渗速率有显著相关关系(p<0.05),但与平均入渗速率无显著相关性(p>0.05),而稳渗前累积入渗量受土壤持水性能的影响显著(p<0.01)。[结论]结合田间入渗过程,采用初始入渗速率、稳定入渗速率和稳渗前累积入渗量来评估不同林型橡胶林土壤水分入渗和储存性能;SR土壤持水能力、渗透性均低于橡胶复合林,其中RC土壤持水能力最好,RT土壤入渗性能最好,因此间作茶树和可可对改善土壤结构及水文特性有重要作用。

淮北平原土壤水和地下水交换特征研究

研究土壤水与浅层地下水的交换特征,为淮北平原的地下水合理开发利用与保护、建立高效合理的节水灌溉制度提供理论依据。根据1986-2021年的土壤水分与地下水埋深等数据,采用相关分析法分析冬小麦和夏玉米根区层土壤水与地下水的相关关系;根据土壤含水量与田间持水量的差值计算底部渗漏量,用经验公式计算潜水蒸发量,对比分析作物主要根系分布层土壤水与浅层地下水的交换特征。结果表明:①作物主要根系分布层处底部渗漏量的值和次数都远低于潜水蒸发;潜水蒸发的变化趋势基本一致,2000年前较高,数值变化幅度较大,2000年后年产生量总体降低,趋于平稳;玉米平均潜水蒸发量为280.25 mm,平均5 d产生4次,小麦平均潜水蒸发量为314.16 mm,平均5 d产生4次。②玉米不同生育阶段的底部渗漏量随生育阶段呈先升高后降低再升高的趋势,小麦不同生育阶段的底部渗漏量随生育阶段呈先升高后降低的趋势,产生次数较少但单次产生量高;玉米和小麦不同生育阶段的潜水蒸发量随时间基本都呈先下降后平稳的趋势,玉米灌浆-成熟期的潜水蒸发最为活跃,7 d平均产生次数为5次,小麦拔节-抽穗期潜水蒸发10 d内平均产生次数为9次。夏玉米和冬小麦全生育期内土壤水与地下水的交换以地下水补给土壤水为主;作物生育期和不同生育阶段的单次潜水蒸发量随时间呈先下降后平稳的趋势,地下水补给土壤水的能力变弱,底部渗漏量则无明显变化。

黄土区深厚土壤严重干化后再植苜蓿地的土壤水分入渗特征

自然降水是半干旱黄土区土壤水分的唯一来源。为了探究黄土丘陵区深厚土壤干化背景下再种植深根系、多年生植物后的土壤水分入渗对降雨的响应特征,本研究在宁夏南部王洼水土保持试验站采用野外实地大规格土柱模拟干燥化土壤的方法种植苜蓿,试验分析2022-2023年每年的3-10月定位观测数据。结果表明:1)能有效产生土壤水分入渗的降雨次数仅占总降雨次数的41.67%,降雨量与入渗量占比为:小雨入渗量占其降雨量的15.89%,中雨入渗量占其降雨量的35.63%,大雨入渗量占其降雨量的52.20%,暴雨入渗量占其降雨量的61.50%,入渗量随着降雨量的增大呈增大的趋势;2)降雨入渗深度小于30 cm的降雨次数占总降雨次数的76.04%,入渗深度在30~80 cm的降雨次数占总降雨次数的18.75%,入渗深度在80 cm以上的降雨次数占总降雨次数的5.21%;3)深层土壤干化背景下种植苜蓿,一龄苜蓿地月尺度土壤剖面水分呈现增加趋势,二龄苜蓿地月尺度土壤剖面水分呈减小趋势,逐月降雨入渗深度(Zm)随月降雨量(Pm)增加呈二次函数增大变化:Z_(m)=-0.0101P_(m)^(2)+3.9426P_(m)(R^(2)=0.9895)。本研究可为黄土高原区深厚土壤严重干化后再植深根系、多年生植物及其可持续发展提供理论与数据支撑。

基于Transformer和LSTM算法的河套灌区土壤水分预测研究

土壤水是土壤中的关键指标,其变化直接影响着作物生长,并影响着水资源利用的管理决策。因此,准确地预测土壤水分有利于对农业水资源进行合理的规划利用。使用深度学习算法进行土壤水分预测在当前的农业、水资源管理和生态学等领域具有重要性。深度学习算法能够从大规模数据中学习土壤水分的复杂模式和时空关系,为土壤水的准确预测提供了新的机会。为了探索新兴深度学习方法Transformer在土壤水分预测中的有效性,选择河套灌区义长灌域为研究区域,利用地下水位观测数据、气象数据、SMAP土壤水数据等作为训练数据,设置了1、5、10 d共3种数据滞后情况,验证Transformer算法在土壤水时间序列预测任务中的有效性,并与目前广泛应用于时序预测任务中的LSTM进行对比。研究表明Transformer在土壤水分时间序列预测任务中具有更好的预测能力,相比于LSTM,其R^(2)平均提升约0.181,RMSE平均下降27.6%。同时,Transformer在应对滞后变化带来的影响时更具鲁棒性,在3种数据滞后情况下Transformer的预测平均R^(2)分别比LSTM高出了0.121、0.167、0.256,站点平均RMSE分别降低了30.7%、28.6%、23.5%。此外,Transformer对于土壤水序列中的非线性信息的提取能力更强,对于高频振幅的土壤水时间序列Transformer拥有更强的预测能力。

基于土壤水分下限和作物耗水强度优化玉米阶段灌水量

【目的】基于土壤水分下限和作物耗水强度优化玉米阶段灌水量,为新疆玉米节水增产提供科学指导。【方法】以不同水分梯度下的膜下滴灌玉米为研究对象,研究新疆高产玉米在不同水分处理下的各生育时期适宜计划湿润层深度、耗水规律、产量及水分利用效率,建立以土壤水分下限和作物耗水强度优化灌水量的方法。【结果】玉米拔节期适宜计划湿润层深度为20 cm,大喇叭口期、抽穗期和灌浆期为40 cm。660 mm灌水量下,DH618、XY335玉米品种的水分利用效率较高且产量显著高于其他灌水处理。基于土壤水分下限和作物耗水强度优化高产玉米阶段灌水量的结果为:DH618单次灌水量为51~70 mm,灌水总量为649.5 mm;XY335单次灌水量为39~67.5 mm,灌水总量为629.5 mm。【结论】基于土壤水分下限和作物耗水强度计算灌水量的方法从土壤和作物2个方面共同优化玉米阶段灌水量,更加科学性地分配了各阶段灌水量,提高了水分利用效率。

基于指数滤波模型的青藏高原根系层土壤水分估算研究

高精度、长时序的土壤水分数据对青藏高原陆-气相互作用研究十分重要。然而,当前青藏高原土壤水分研究大多聚焦表层土壤水分的卫星反演,根系层土壤水分的估算研究相对匮乏。基于青藏高原五个土壤水分观测网络(狮泉河、帕里、那曲、黑河上游、玛曲)数据,本文系统评估了指数滤波模型在青藏高原不同气候与下垫面区域估算根系层(10 cm/20 cm/40 cm)土壤水分的适用性,探讨了不同环境因素(土壤、气候、植被)对模型特征时长参数T值的影响,最后评估了利用三种方法(各观测网络或青藏高原站点最优T值(Topt)中位数、随机森林模型)获取的区域T值估算青藏高原根系层土壤水分的可靠性。研究发现:(1)随着土壤深度的增加,根系层与表层土壤水分的相关性降低,而其空间异质性增大,导致指数滤波模型的应用精度降低,而模型T值及其空间异质性增大;(2)空间上随着降水量和土壤含水量的增加,根系层与表层土壤水分的相关性增大,而其空间异质性降低,使得指数滤波模型的应用精度上升,而其在区域内不同站点应用精度的差异呈现降低趋势;(3)土壤性质尤其是砂土含量是控制青藏高原区域T值空间分布的主要因素;(4)T值的获取对指数滤波模型在青藏高原的应用精度影响较小,当前常用的区域Topt中位数和随机森林模型均能获取相对合理的区域T值和取得一致且相对准确的模拟结果。本研究的发现有望推动利用指数滤波模型基于卫星表层土壤水分资料准确获取青藏高原根系层土壤水分。

地下滴灌土壤水分分布对作物根系构型影响的研究现状与展望

地下滴灌土壤水分分布对作物根系生长与构型的影响,是国内外学者研究的热点课题之一。依次从地下滴灌技术的基本原理与类型,影响地下滴灌性能的主要因素,地下滴灌土壤水分分布对不同作物根系构型的影响与重塑等方面进行系统文献研究。随着新型地下滴灌技术的不断涌现,节水潜力的挖掘不断提升。因此,地下滴灌技术创新以及探究环境、作业、材质等多因素耦合影响机制,是提升地下滴灌技术应用与推广程度的重要课题。地下滴灌的灌水器可通过灵活布设,使得土壤水分更精准分布在作物根区周围。因此,以地下滴灌土壤水分为关键因子,开展作物根系构型的重塑研究是国内外学者应进一步关注的方向。提出以作物根系构型为出发点,探究新型空间多点源地下滴灌技术重塑根系构型的研究思路;并针对云南土壤与气候特点,提出新型根区微灌技术——空间多点源地下滴灌,利用根区不同方位滴头靶点重塑根系构型提升作物环境抗性,为解决云南高原山地季节性干旱问题提供参考。

基于电容法的表层土壤水分传感器设计与性能分析

针对表层土壤水分测量速度慢效率低等问题,设计一种基于电容法的表层土壤水分传感器。区别于传统的插入式测量方式,设计并制作出共面交指型电容探头,实现表层土壤水分的快速测量。以河北廊坊地区的沙壤土作为实验样土,通过多项式拟合对传感器输出值进行标定,决定系数达到了0.98177,传感器的动态响应、稳定性以及灵敏度试验均能满足监测要求。分析环境温度变化对传感器输出的影响,对传感器输出结果与温度进行线性拟合,决定系数为0.98457。进一步测量传感器的测量敏感区域Ke,通过试验的方式确定了其纵向影响范围为4 cm。与TRIME-PICO64型插入式土壤水分传感器对比实验结果表明,设计的传感器与国外类似产品在性能上相当,但具有更高的性价比。最后通过对比实验分析得出,设计的土壤水分传感器能够实现土壤表层水分的快速测量,可有效解决表层土壤流动水分测量效率低的问题。

微咸水灌溉下粉垄耕作土壤水盐运移特性

【目的】明确微咸水灌溉条件下粉垄耕作土壤水分入渗规律及水盐运移特征。【方法】基于室内土箱试验,分析3种微咸水矿化度(0g/L(S1)、3g/L(S2)和5g/L(S3))和2种耕作(粉垄耕作(FL)和传统翻耕(FG))条件下的土壤水分入渗特征和水盐运移规律。【结果】水分平均入渗速率和垂直湿润锋推进速率随着微咸水矿化度的升高呈先增大后减小的变化趋势,水平湿润锋运移速度随着微咸水矿化度的升高而持续增加。FL处理下的土壤水分入渗速率、湿润锋推进速率相比FG处理有明显提升。Kostiakov模型可较好地拟合2种耕作措施下的土壤累积入渗量与入渗时间之间的关系(R^(2)>0.99)。灌溉后20 d,FL处理下的土壤含水率均小于相同微咸水矿化度下的FG处理;同一耕作措施下,土壤含水率随着微咸水矿化度的升高而增加。【结论】微咸水灌溉与粉垄耕作对土壤水分入渗、土壤湿润锋运移和土壤水盐再分布具有改善作用。与灌溉前相比,灌溉后20 d,FL处理下的土壤平均脱盐率为42.95%~55.98%,而FG处理下的土壤平均脱盐率为32.34%~43.29%。随着矿化度的增加,FL处理下的平均土壤电导率相比FG处理分别下降22.38%、18.54%和15.68%。

荒漠草原灌丛转变过程土壤水分亏缺空间特征及影响因素

草地灌丛化对生态系统结构、功能与服务产生重要影响,目前已经认识到其对土壤水分的负面影响,但还缺乏其在区域尺度的定量评价及其驱动机制研究。在宁夏荒漠草原选取43块成对样地(即荒漠草地和灌丛地),引入样地土壤水分相对亏缺指数(PCSWDI)评价荒漠草原向灌丛转变后土壤水分亏缺空间格局现状及其驱动因子。结果表明:荒漠草原转变为灌丛后0~100 cm和100~200 cm土壤含水量分别显著下降了27.80%和57.92%,0~100 cm灌丛地的PCSWDI显著低于荒漠草地,表明0~100 cm灌丛地目前不存在土壤水分亏缺现象。地统计学分析表明,荒漠草地和灌丛地的0~100 cm土壤水分相对亏缺指数的结构方差比分别为94.73%和95.29%,均属于强空间自相关,主要受结构性因子控制。此外,地理探测器的因子探测发现0~100 cm土壤储水量、坡向和田间持水量是影响灌丛地土壤水分相对亏缺指数的主导因子;交互探测表明,灌丛地0~100 cm土壤水分相对亏缺指数空间分异是多因子共同作用的结果。尽管分析得到0~100 cm灌丛地不存在土壤水分亏缺,但100~200 cm土壤含水量显著下降已经预示了深层土壤水分的消耗。因此,干旱半干旱地区的植被恢复必须考虑其植被承载力和水分阈值,基于自然的解决方案可能是未来植被恢复的主流思路。

跨时空尺度理解土壤水库

通过对水文地质学、水土保持学、农田水利学等学科给出的土壤水库的定义进行分析。从四维多时空尺度理解了土壤水库的特征,重点探讨了土壤水记忆、土壤团聚体的物质组成、土壤水库与包气带的关系等研究主题。从水圈中大气水、地表水、土壤水、地下水、植物水“五水转化”的角度,总结提出了土壤水库系统的4种功能,即防洪减灾、储蓄水源、淋洗盐分以及承载植被。土壤水库性能的量化表征及其功能重建是土壤水文学、土壤水资源学研究的重要内容,必将为荒漠化防治、盐碱地改良和雨洪集蓄利用提供思路借鉴和技术支撑。

基于连续观测数据的毛乌素沙地生长季土壤水分动态及其对降雨的响应

水分是制约半干旱区沙地植物生长发育和生态建设的关键非生物因子。于2008—2010年和2018—2021年生长季(4—10月)对毛乌素沙地流动、半固定和固定沙地0~100cm深土壤水分进行了连续观测,系统分析了不同固定程度沙地土壤水分动态变化规律及其对降雨的响应。结果表明:(1)受降雨季节变化的影响,流动、半固定和固定沙地不同深度土壤水分季节变化一般呈∽型或双峰型,10 cm和30 cm深土壤水分含量波动较大,60 cm和100 cm深土壤水分含量波动较小。(2)3种固定程度沙地生长季土壤水分动态差异明显,总体来看,流动沙地土壤水分状况最好,且土壤水分含量变化相对平缓,固定沙地土壤水分状况最差,且土壤水分含量变化最为剧烈,半固定沙地居于二者之间;固定沙地10~30cm深土壤水分状况好于半固定沙地和流动沙地,30~100cm深土壤水分状况则相反。(3)降雨格局是形成土壤水分时空格局的主要原因,随降雨事件降雨量增加,降雨的入渗深度逐渐增加;但是固定沙地土壤水分的深层补充需较强的降雨和较长的时间。生长季降雨事件以小降雨事件为主,表层土壤水分波动更剧烈。生长季初期降雨较少且以小降雨事件为主,10cm以下土壤水分补充困难,土壤水分状况较差。流动沙地和半固定沙地10~30cm深土壤水分状况好于30~100cm深土壤,而固定沙地土壤水分状况则相反。研究结果可为半干旱区沙化土地近自然植被恢复与固沙植被稳定性维持提供科学依据。

变化环境下渭河流域土壤水储量模拟及影响因素

[目的]随着气候变化和人类活动影响加剧,流域气候和下垫面条件发生改变,为准确模拟土壤水分变化过程并分析其影响因素对于地区的水资源管理和植被建设的重要意义。[方法]以黄土高原地区渭河流域为研究对象,基于ABCD水文模型,采用EFAST法分析模型参数敏感性,构建常参数和时变参数模型,比较不同参数模型的径流深和土壤水储量模拟精度,探讨气候变化和植被恢复对渭河流域土壤水储量变化的影响,明确土壤水储量变化的主导因素。[结果]土壤水层补给地下水的比例参数c最为敏感,地下水储放系数d、流域实际蒸散发量与土壤蓄水量之和的上限参数b次之,表征土壤完全饱和前径流的倾向性参数a最不敏感;与ABCD常参数模型相比,时变参数模型将率定期径流深模拟结果的NSE、KGE、R^(2)分别提高19%,10%,19%,验证期的NSE、KGE、R^(2)分别提高7%,7%,9%,时变参数模型显著改善径流深模拟效果;基于时变参数模型模拟的渭河流域土壤水储量与ERA5-Land 0—100 cm土层土壤水储量的相关关系最强,二者的变化过程基本相同;不同影响因素对渭河流域土壤水储量变化的影响程度由强到弱依次为潜在蒸散发>降水>NDVI。[结论]研究成果为该地区水资源规划和管理、植被建设提供科学依据,也为其他类似地区的土壤水储量研究提供参考。

土壤水分含量对旱稻根系和土壤呼吸速率的影响

在池栽条件下比较研究了不同土壤水分含量处理(65%WHC、75%WHC、85%WHC、95%WHC和100%WHC,WHC代表田间最大持水量)对旱稻277土壤呼吸速率及根条数的影响。结果表明,土壤水分含量对旱稻土壤呼吸速率和根条数有显著影响。随着土壤水分含量的提高,土壤呼吸速率显著下降;随着旱稻生育期的推进,除100%WHC处理的土壤呼吸速率减小外,其余水分含量处理的土壤呼吸速率都呈升高趋势;随着土壤水分含量的增加,旱稻根条数逐渐降低,在分蘖前期处理间差异达到显著水平,随着生育期的推进,处理间的差异逐渐减小,且根条数与土壤呼吸速率呈显著正相关关系。土壤呼吸速率日变化在65%WHC、75%WHC和85%WHC处理下表现为逐渐增加后保持稳定,在95%WHC处理下表现为达最大值后逐渐下降,在100%WHC处理下表现为达最大值后略有下降,并一直保持在较低水平。土壤温度日变化在不同土壤水分含量下均呈现先升高再趋于平稳的变化趋势,以75%WHC水分处理下的温度最高,95%WHC和100%WHC水分处理下土壤温度较低。相关分析表明,不同水分含量处理条件下(100%WHC处理除外),土壤呼吸速率与土壤温度呈显著或极显著的二次抛物线关系,根条数与土壤呼吸速率呈显著的正相关关系。

滴灌条件下不同覆盖材料对玉米产量效益及土壤水分的影响

为探明不同覆盖材料对滴灌水肥一体化条件下玉米产量和土壤水分分布的影响,以普通PE地膜和裸地为对照,分析全生物降解膜、加厚PE地膜、玉米秸秆等3种材料覆盖下对玉米产量和水分的影响。结果表明,玉米秸秆、加厚PE地膜和生物降解膜覆盖后玉米产量为13114.5~13708.5 kg/hm^(2),较普通PE地膜增产1.4%~6.0%;水分利用效率为24.17~25.11 kg/(mm·hm^(2)),较普通PE地膜提高2.3%~3.8%。产值与效益均高于普通PE地膜,均以玉米秸秆处理最高,分别为38383.8、24283.8元/hm^(2);生物降解膜次之,分别为37674.0、21624.0元/hm^(2);加厚PE地膜排第3,分别为36720.6、21570.6元/hm^(2)。收获后覆盖处理土壤水分均呈典型的“双峰”曲线,上层含水量高于下层,对深层土壤水分影响较大。在降水量低、蒸发量高的沿黄灌区,覆膜的主要作用是减蒸保水,用可生物降解的环保型降解地膜、易回收型的加厚PE地膜或固炭培肥型的秸秆替代普通PE膜可行。