黄土塬区果园-农田交界带土壤水分分布及农田对果园的供水特征

[目的]为探明黄土高原南部塬区果园-农田镶嵌格局下土壤水分空间分布与协同利用特征。[方法]选取长武塬区10龄、21龄和25龄苹果园(AO10、AO21和AO25)及其邻近农田,通过测定2021年雨季后果园-农田交界带有关位点的土壤含水量,定量计算农田土壤储水对果园耗水的贡献。[结果]2021年降水量756 mm,为典型的丰水年份,农田和AO21、AO25果园降雨入渗深度在11月底分别达8.4,7.0,5.0 m。AO10果园-农田交界带以4 m深度为界,其下部土壤含水量较上部大,4-10 m土层平均含水量为25.5%;AO21果园0-7 m土层平均含水量为22.1%,7-10 m为15.0%;AO25果园0-5 m土层平均含水量为20.9%,5-10 m土层平均含水量为13.6%,AO21和AO25果园分别在7.0,5.0 m以下仍存在土壤干层。水平方向上,AO21、AO25果园利用邻近农田土壤水分的距离分别达到5,8 m,农果交界面上农田向果园的供水量,当以干层上界划分土壤剖面,其上为表观供水量,2个果园分别为0.08,0.25 m^(3)/m^(2);其下为实际供水量,分别为0.45,0.81 m^(3)/m^(2)。[结论]黄土塬区果园和农田镶嵌布局是一种较为合理的利用结构,在其规划管理中应考虑果树年限及其相邻农田宽度等因素,研究结果有助于推进区域土壤水资源的可持续利用及其空间优化。

冻融循环及含水率对冰碛土力学特性影响

处在季节性冻土区的冰碛土受冻融循环作用影响显著,极大地影响工程的稳定和安全。为了探究冻融循环作用及初始含水率对冰碛土静力学特性的影响,以川西甘孜州海螺沟的冰碛土为研究对象,通过开展不同冻融循环次数及初始含水率条件下冰碛土不固结不排水三轴试验研究冻融循环作用对冰碛土力学参数的影响。试验结果表明:冻融循环作用下冰碛土应力-应变曲线为弱应变软化型;随冻融循环次数增加,冰碛土弹性模量、抗剪强度均呈现出先快速衰减后趋于稳定的变化趋势,且初始含水率越大其力学指标衰减程度越大,黏聚力呈负指数型函数降低,而内摩擦角无明显变化;采用指数型函数对抗剪强度、弹性模量试验值进行多元非线性拟合,建立冰碛土力学参数与围压、含水率及冻融循环次数的关系表达式,拟合效果理想,可用于推算经历冻融循环后土体力学参数值;冻融循环作用会使冰碛土力学性质显著劣化,且劣化程度与含水率呈正相关。研究成果可为高寒山区工程设计与建设提供科学支撑。

套种对杉木人工林生长及土壤的影响

为进一步了解不同套种模式对杉木人工林生长及土壤的影响,分别以纯林杉木模式、楠木-杉木套种模式进行试验。结果显示:套种模式下杉木的平均树高略低于纯林模式,较纯林模式(18.53 m)降低了0.09%,二者之间无显著差异;套种模式下杉木的平均胸径显著高于纯林模式,较纯林模式下(24.98 cm)提高了10.13%;纯林模式下20~40 cm采样深度时土壤含水量最高(227.13 g/kg);套种模式下0~20 cm采样深度时土壤最大持水量最高(553.71 g/kg);纯林模式下20~40 cm采样深度时土壤毛管持水量最高(411.38 g/kg)。

浑善达克沙地赖草分株种群与土壤资源异质性分析

对浑善达克沙地低湿滩地、滩地 -风沙沉积过渡区到风沙沉积区的赖草分株数、地上生物量、土壤水分和养分异质性进行了研究。结果表明 ,从低湿滩地、滩地 -风沙沉积过渡区到风沙沉积区 ,赖草的分株数和地上生物量与养分含量具有不同的变化趋势。赖草的分株数在 3种生境中都存在空间自相关 ,并且 ,从低湿滩地、过渡区到风沙沉积区空间自相关的变程逐渐增加。地上生物量同样存在空间自相关 ,但变程以过渡区最大 ,风沙沉积区最低。土壤水分仅仅在风沙沉积区存在空间自相关。在 3种生境条件下 ,土壤全氮和有机质的空间分布格局相似 ,都在低湿滩地和过渡区存在空间自相关且变程相似 ,在风沙沉积区不存在空间自相关。赖草的空间分布格局在低湿滩地为偏离随机适度聚集的分布格局 ,在过渡区近似于聚居分布 。

科尔沁地区不同类型沙地土壤水分变化分析

于2005—2008年5—9月,利用中子水分仪对科尔沁沙地的流动沙丘、固定沙丘和沙质草地的不同深度(0—160cm)的土壤水分进行了为期4a的定期观测。采用方差分析和多重比较等方法,并采用变异系数对土壤水分的时空变异进行了分析。结果表明,可将土壤水分剖面的变化划分为3层:土壤水分剧变层(0—40cm),稳定层(41—130cm),活跃层(131—160cm)。在0—40cm土壤层,3种类型沙地土壤水分表现为随深度增加而增加,在41—130cm土壤层则随深度增加而减小,而在131—160cm土壤层流动沙丘表现为继续减小,但其它两种沙地的土壤水分则随深度增加而增加。同时土壤水分变异系数表现为:流动沙丘>固定沙丘>沙质草地。土壤水分在不同月份的变化表现为:7月>8月>6月>9月>5月,各月之间总体上差异性显著;各类型沙地土壤水分的年变化为:固定沙丘总体表现出逐年减小的趋势,沙质草地有变化但差异不大,而流动沙丘则随降雨的变化而变化。

浑善达克沙地无芒雀麦(Bromus inermis)空间分布格局

通过西北-东南和东北-西南方向两条宽5m×长3km的样带和一块4m×4m的样方调查,研究了浑善达克沙地无芒雀麦、植被、土壤水分及土壤盐分的空间变异特点及其相互关系。结果表明,样带内植被盖度、无芒雀麦盖度、土壤水分和土壤盐分的空间变化格局相似,然而,在不同的空间方向上,它们具有不同的空间变化;样方内无芒雀麦地上部生物量、分株数和土壤盐分具有相似的空间变化格局,但却不同于植被地上部总生物量和土壤水分的空间变化格局。相关分析表明,样带内植被盖度、无芒雀麦盖度与土壤水分和土壤盐分之间均具有显著的正相关关系。土壤水分和土壤盐分也具有显著的正相关。样方内无芒雀麦地上部生物量、分株数及植被地上部总生物量与土壤水分均具有显著的正相关关系,但与土壤盐分没有显著的相关关系。无芒雀麦地上部生物量、分株数和植被地上部总生物量三者之间,以及土壤水分和土壤盐分之间也均具有显著的正相关关系。研究结果表明了植被与土壤之间的相互关系依赖于空间尺度。

耕作方式对冀西北栗钙土土壤物理性状及莜麦生长的影响

为了探索不同耕作方式对冀西北栗钙土农田土壤物理性状及莜麦生长的影响,以河北省张北县10 a栗钙土长期定位试验莜麦田为研究对象,研究了免耕、松耕和翻耕对莜麦田土壤容重、土壤含水率、土壤硬度及莜麦生长的影响。结果表明:松耕和翻耕可以显著降低莜麦播种期到拔节期土壤容重,播种期免耕土壤容重1.49 g/cm3,松耕和翻耕分别为1.31和1.30g/cm3;不同耕作方式对土壤含水率影响不大;免耕显著提高土壤硬度,拔节期免耕土壤硬度58.51kg/cm2,为松耕1.74倍(P<0.05),为翻耕2.53倍(P<0.01);栗钙土土壤硬度与土壤容重、土壤含水率关系模型表明高土壤容重条件下土壤硬度对土壤含水率更敏感,低土壤含水率条件下土壤硬度对土壤容重更敏感;免耕莜麦株高和叶面积生长受到抑制,穗数和穗粒数显著降低,经济产量413.79 kg/hm2,分别为松耕和翻耕的62.27%和51.64%。栗钙土莜麦田免耕与松耕、翻耕相比土壤容重大,土壤硬度高,莜麦产量显著降低;3种耕作方式中,松耕是兼顾生态与经济效益的耕作措施。

盐碱地花生种植方式对土壤水盐动态、温度和产量的影响

采用田间小区试验,研究了中度滨海盐碱土区平作不覆膜、平作覆膜、垄作覆膜和沟作覆膜4种种植方式下,花生不同生育期0~100cm土壤水盐动态和0~25cm土层土壤温度的日变化及其产量状况。结果表明,（1）盐碱地花生在垄作覆膜和平作覆膜种植方式下,0~60cm土层土壤含水率变化较大,垄作覆膜种植方式下结荚期前20~40cm土层含水率较沟作覆膜和平作覆膜种植方式分别降低了12.66%和9.35%。（2）垄作覆膜种植方式提高了盐碱地花生生育前期即开花期前0~20cm土层土壤含盐量,平作覆膜种植方式则使全生育期0~60cm土层含盐量明显升高,沟作覆膜种植方式下全生育期剖面土壤含盐量均较低且变幅最小。（3）种植方式对花生苗期5cm和开花期0~10cm地温日变化和最高温度的影响较大,其主要通过提高土壤最高温度来影响土壤温度,开花期垄作覆膜和平作不覆膜2种方式下10cm土层最大温差达6.7℃;花针期后,种植方式对15cm以下地温的影响不明显。（4）中度盐碱土区采用垄作覆膜或沟作覆膜的种植方式可提高花生水分利用效率,并显著提高花生产量。

日光温室黄瓜膜下滴灌灌溉制度的试验研究

以膜下滴灌条件下日光温室黄瓜为试验材料，共设4个处理，每个处理3个重复。通过测定土壤水分、黄瓜形态指标、黄瓜产量及品质以及灌水量，对膜下滴灌条件下目光温室黄瓜灌溉制度进行了试验研究。结果袁明，仅从产量角度衡量，处理4黄瓜产量最大。在兼顾黄瓜产量、品质及节水目标时，日光温室夏黄瓜在膜下滴灌条件下，结果期适宜的耗水量应为120mm左右，日耗水强度为3．04～4．68mm。每隔4～5d灌1次水，灌水定额为15mm；理想的土壤含水量指标为田间持水率的85％～90％。

乌兰布和沙漠白刺灌丛沙堆丘间地黏土层土壤水分时空格局及其对降雨变化的响应

[目的]探讨乌兰布和沙漠白刺灌丛沙堆丘间地黏土层土壤水分时空格局及其对降雨变化的响应,为准确评估丘间地在白刺灌丛沙堆土壤水分循环和保持土壤水分稳定性的作用提供科学依据和数据支撑。[方法]采用EM50土壤水分自动测量系统对丘间地黏土层土壤水分进行长期原位监测,分析不同降雨条件下丘间地土壤水分空间格局和时间动态,定量描述降雨量、雨前土壤水分含量与丘间地黏土层土壤水分入渗和保持时间的关系。[结果]①从丘间地黏土层土壤水分空间变异特征来看,0—25 cm土层土壤水分的变异程度均为中度变异,其中表层(0—15 cm)变异性较大,下层(15 cm以下)变异性较小。②降雨量的大小决定了降雨后丘间地土壤水分入渗深度和保持时间,降雨量平均每增加1 mm,丘间地黏土层土壤水分下渗深度增加0.57 cm,土壤水分保持时间增加1.05 d。雨前土壤水分含量过高抑制丘间地黏土层土壤水分的继续下渗,但对降雨后丘间地黏土层土壤水分保持时间有显著的正效应,表现为雨前土壤水分含量每增加1%,单位降雨量的下渗深度下降0.02 cm,而丘间地黏土层土壤水分保持时间增加9.85 d。③大雨事件(>20 mm)对丘间地黏土层土壤水分具有明显的补给作用,降雨后土壤水分降低较为缓慢。[结论]丘间地黏土层能够抑制土壤水分蒸发,具有较好的蓄水保水效应。

桂东丘陵不同造林模式水土流失监测研究

1997～ 2 0 0 0年在广西苍梧县林业科学研究所的 3年生湿地松林中 ,按相同坡向、坡位、坡度设置 2 0 m× 5m的集雨区、集水槽、蓄水池构成 3个地表径流场 ,其中 为马占相思 (Acacia mangium)纯林 , 为马占相思×湿地松 (Pinuselliotii Engelm)异龄混交林 , 为湿地松纯林 (对照 )。再在 2年生黄皮 (Clausena lansium) 果园设置 4个地表径流观测场 ,设置方法同上 ,其中 ,径流场 A内种扶芳藤 (Euonymusf ortunei)、B内种花生 (Arachishypogaea) ,C内种鸡骨草 (Abrusmollis)、D未间种植物 (对照 )。测定径流场的地表径流量 ,径流的含沙量、淤泥量及其样品中的全 N、全 P2 O5、全 K2 O、有机质和 p H值 ,分析土壤养分的流失 ,评价不同造林模式的水土保持效益。结果表明 ,马占相思纯林和马占相思与湿地松的异龄混交林 ,水土流失量分别比对照 (湿地松纯林 )减少 5 0 .70 %和 17.77% ,年平均含沙量分别比对照减少 5 0 .35 %和 4 2 .0 6 % ,黄皮果园间种扶芳藤模式的水土流失量和含沙量分别比对照减少 90 .36 %和 6 5 .78%。

含水率和聚丙烯酰胺分子量对重构铁尾矿砂抗剪强度的影响

[目的]研究含水率和聚丙烯酰胺(PAM)分子量对重构铁尾矿砂抗剪强度的影响,为铁尾矿砂的边坡稳定和矿区生态修复提供科学依据。[方法]通过室内重塑铁尾矿砂开展抗剪强度试验,根据掺土率设置5种土壤(T)和尾矿砂(S)的重构模式,包括S(0),S_(3)T_(1)(25%T),S_(1)T_(1)(50%T),S_(1)T_(3)(75%T)和T(100%);每种重构模式设置两个含水率水平(15%,20%),两个聚丙烯酰胺分子量水平(3.00×10^(6),6.00×10^(6) Da)和3个紧实状态(疏松、偏紧、致密)。[结果]①在同一紧实状态下,随含水率的升高,5种重构模式的内摩擦角、黏聚力和抗剪强度均呈现出下降的趋势;②在同一含水率水平下,随着紧实度的增加,5种重构模式的内摩擦角、黏聚力、抗剪强度整体呈上升的趋势;③PAM能有效提高重构铁尾矿砂的抗剪强度,且随着分子量增加,抗剪强度增幅减小;⑤5种重构模式中添加3.00×10^(6) Da分子量的PAM,S_(3)T_(1)模式的抗剪强度提高较大,水分入渗能力也较强。[结论]含水率15%,PAM分子量为3.00×10^(6) Da时,S_(3)T_(1)的重构模式有利于矿区生态环境的修复和铁尾矿稳定性的提高。

双行种植与空行覆盖模式对土壤水热条件及冬小麦产量的影响

为了探讨适宜冬小麦保水保墒增产的秸秆覆盖模式,于2014-2016年通过大田试验,研究了常规种植无玉米秸秆覆盖(CK)、常规条播+行间覆盖玉米秸秆4 500kg·hm^(-2)(CPM1)、常规条播+行间覆盖玉米秸秆9 000kg·hm^(-2)(CPM2)、双行条播+空行覆盖玉米秸秆4 500kg·hm^(-2)(DPM1)、双行条播+空行覆盖玉米秸秆9 000kg·hm^(-2)(DPM2)5种种植模式对麦田土壤温度、水分及冬小麦产量性状的影响。结果表明,相同秸秆覆盖量下,DPM的冬小麦产量显著高于CK和CPM;DPM2的增产效果优于DPM1,而CPM2的减产率大于CPM1;穗数和地上部干物质量是籽粒产量增减的主要协同因素。与CK相比,秸秆覆盖对冬小麦生育期0~20cm土壤均表现为生育前期增温和后期降温的双重作用;与CPM相比,DPM对冬小麦生长前期土壤增温效果好,后期降温幅度低且延迟降温时间;在同一覆盖模式下,覆盖量越大,前期增温效果越好,后期温度变幅越窄。总体上,秸秆覆盖对生育期均温表现为增加效应。秸秆覆盖使冬小麦整个生育期土壤贮水量增加,其中越冬期增加程度较高,CPM1、CPM2、DPM1、DPM2的土壤贮水量较CK两年平均增加28.7、42.3、25.6和38.3 mm。同一覆盖模式下,覆盖量越大,保水效果越好。生育后期DPM的保水效果优于CPM。因此,在无灌溉或少灌溉条件下,双行种植+空行覆盖模式下覆盖带和种植带结合可对山西晋南地区麦田土壤起到蓄水调温、提高冬小麦有效穗数和产量的作用。

土地利用和初始含水量对琼东南黄色砖红壤水分入渗的影响

采用环刀法,测定了琼东南万宁兴隆地区典型黄色砖红壤上不同土地利用及不同初始含水量下的土壤入渗过程,分析对比了3种常用入渗模型的适宜性。结果表明,不同土地利用方式之间,胡椒园土壤初始入渗率、稳定入渗率和1 h累积入渗量等入渗指标均明显高于自然草地土壤和咖啡园土壤,入渗性能最佳;虽然自然草地的稳定入渗率和1 h累积入渗量等指标略高于咖啡园土壤,但二者整体入渗性能相差不大。造成上述入渗性能差异的原因与不同种植园对土壤改造程度不同而引起土壤质地变化有关。不同初始含水量对土壤入渗过程也有显著影响,随土壤初始含水量增加,初始入渗率、稳定入渗率和1 h累积入渗量等指标均呈下降趋势,表明土壤越湿润,土壤入渗性能也相应减弱。Kostiakov模型和Horton模型对不同土地利用和初始含水量下的土壤入渗过程拟合效果较好,可作为今后黄色砖红壤土壤入渗的适宜模型。本研究结果可为琼东南黄色砖红壤地区农业生产及相关灌溉策略制定提供参考。

不同放牧管理模式对高寒草甸草原土壤呼吸特征的影响

为探讨不同放牧管理模式对青藏高原东缘高寒草甸草原土壤呼吸速率的影响,于2014年5-10月用土壤呼吸测量仪(LI-8100A,LI-COR,Lincoln,USA)对禁牧(NG)、全生长季休牧(RG)、传统夏季休牧(TG)和全年连续放牧(CG)4种不同放牧管理模式高寒草甸草原土壤呼吸速率进行测定,并分析了土壤呼吸速率与其影响因子间的关系。结果表明:1)不同放牧管理模式高寒草甸草原土壤呼吸速率月动态均表现出先增加后降低的变化态势,峰值出现在8月,除CG外,8月显著高于其余月份;2)在整个生长季,NG,RG和TG平均土壤呼吸速率显著高于CG,其中,NG和RG间无显著差异,但均显著高于TG;3)除CG外,NG,RG和TG土壤呼吸速率与土壤温度呈显著正相关,Q10值排序为:NG>RG>TG>CG;4)土壤质量含水量对土壤呼吸速率的影响存在一个临界值,30%左右为临界值,在此之前二者呈正相关,此后呈负相关;5)地上、地下生物量均与土壤呼吸速率呈显著正相关。在保障牧民收入稳定的前提下,为实现草地资源的可持续利用与牧草的更新,相对于全年禁牧,全生长季休牧既可充分利用牧草资源,也能有效保护草地系统稳定与生态恢复,是青藏高原高寒草甸草原类草地放牧管理的理想选择。

垄上线源滴灌湿润体特性研究

在米脂县孟岔试验基地进行大田试验,研究了同一灌水量、不同流量条件下,垄上线源滴灌湿润体特征值的变化规律及滴灌结束后的水分再分布规律。试验结果表明:在线源交汇入渗情况下,滴头处和交汇面处垂直入渗距离与入渗时间均满足良好的幂函数关系。在灌水量为9L的情况下,湿润体沿滴灌管布置方向剖面上的土壤含水率等值线大致以15cm深度为分界线,上层呈现以滴头为中心的椭圆状,而下层则相对平缓。滴灌停止后24h时的湿润体较为稳定,其特征值可以作为线源滴灌灌水量设计的依据,同一灌水量条件下,滴头流量对滴灌停止后24h的湿润体特征值影响并不大。

秸秆覆盖栽培对油菜土壤含水率和产量的影响

通过在成都平原稻油轮作田2种秸秆覆盖栽培模式与传统栽培模式的4年定位试验，进行了油菜土壤含水率与油菜产量的研究。试验结果表明：在油菜全生育期，覆盖处理土壤含水率含量均极明显地高于翻耕不覆盖处理（CK），而免耕覆盖处理的土壤含水率又明显高于翻耕覆盖处理。油菜苔花期，覆盖处理比翻耕不覆盖处理（CK）的土壤含水率增加4．7％一29．8％，而免耕覆盖处理的土壤含水率又比翻耕覆盖处理高5．4％～13．0％；覆盖处理的油菜单株角果数极显著多于翻耕不覆盖处理（CK），增加2．0％～13．1％，而免耕覆盖处理又比翻耕覆盖处理增加1．6％一5．6％；覆盖处理的油菜产量比翻耕不覆盖处理（CK）的增产幅度为3．3％～14．2％，免耕覆盖处理又比翻耕覆盖处理增产3．2％～4．6％。成都平原区两熟制稻田（油菜）秸秆覆盖栽培有利于提高油菜产量，免耕覆盖栽培的增产效果更为明显，土壤含水率的提高是油菜增产的主要原因。

不同覆盖方式对土壤水分和红枣产量影响的研究

在位于典型大陆性极端干旱气候类型的农一师十三团试验田研究了同一种耕作方式下,秸秆覆盖处理(TS)、不覆盖处理(TB)和地膜覆盖处理(TF)对土壤水分及红枣产量的影响。结果表明:(1)同一种耕作模式下,秸秆覆盖处理的土壤水分含量显著的高于不覆盖处理和地膜覆盖处理,该种覆盖方式下土壤水分利用效率较高,具有较好的保墒作用;(2)秸秆覆盖处理的枣吊数目显著的高于不覆盖处理和地面覆盖处理,而不覆盖处理和地面覆盖处理间差异不显著,表明秸秆覆盖有利于提高枣吊数;(3)秸秆覆盖处理的枣果产量显著高于翻耕不覆盖处理和地面覆盖处理,且该处理下的果品品质也优于其他两个处理。

长期连作与轮作种植体系中土壤含水率生育期动态变化

通过对玉米连作与轮作制度下,不同时期及不同土层土壤含水率的定位采样测定,研究比较不同种植方式土壤水分动态变化规律和空间立体分布,揭示土壤含水率与种植方式的关系。结果表明:轮作区较连作区土壤含水率在玉米播种-拔节期有不同程度的增加,0～20 cm及0～40 cm分别增加2～4.2 mm和2.6～6.7mm;各处理土壤含水率时间变化趋势相同,但变幅不同,均在拔节前及收获前最低,在土壤结冻前最高。

种植方式对土壤水分及高粱生长的影响

为明确种植方式与土壤水分含量、高粱生长发育、产量及产量构成因素的关系,以高粱杂交种‘通杂139’为试验材料,研究了大田条件下种植方式对土壤含水量、高粱生长、产量及其构成因素的影响。采用随机区组设计,3次重复。试验设3个处理方式,分别为B1—等行距50cm(种植密度10.5万株/hm^2)、B2—二比空1(行距50cm种2行空1行,种植密度10.5万株/hm^2)和B3—二比空2(行距50cm种2行空2行,种植密度7.0万株/hm^2)。结果表明:等行距种植方式平均株高最高,二比空2种植方式平均茎粗最大,且各处理差异显著。二比空1种植方式可显著提高0~40cm垄上土壤含水量,提高整个生育期内土壤平均含水量,显著增加叶面积指数和显著提升籽粒产量。本研究结论:‘通杂139’种植方式为种2行空1行,种植密度10.5万株/hm^2,株距10.58cm×50cm时,能更好地协调群体结构,使籽粒产量达到较高水平。