Effect of Vertical Distribution of Soil Water on N₂O Emission under Drip Irrigation

N2O emission has obvious water effect, but the current research is not deep enough. The soil wetting mode of drip irrigation technology is obviously different from that of conventional irrigation. Using the method of soil box indoor simulation, the N2O emission under different soil vertical water content was analyzed. Hydrus Software was used to simulate the soil wetting body under different drip irrigation technical parameters, the relationship between the combination of drip irrigation technical parameters and soil vertical water content was studied, and then the relationship between the N2O emission and the combination of drip irrigation technical parameters was proposed. The results showed that soil N2O emission flux increased with the increase of soil moisture, and the maximum emission flux was three times as much as the minimum emission flux. Under the condition of uniform distribution of soil moisture, soil N2O emission flux was smaller than that under non-uniform distribution of soil moisture. Hydrus software simulation results show that drip flow rate is 2.0 L/h, the irrigation period is 5 days, the irrigation quota is 12 mm, and the soil N2O emission flux is the largest. Adjusting the combination of technical parameters of drip irrigation can reduce soil N2O emission flux.

山地枣树在不同土层厚度下的土壤水分状况变化

土层厚度作为土壤的关键属性,决定了生根空间、水分和养分储量等影响植物生长的一系列条件。为探究不同土层厚度下山地枣树土壤水分状况及耗水策略,构建足够大且可控制的土体空间,设置2、3、4、5、6 m共5种土层厚度的试验小区,对其土壤水分进行定位观测。结果表明,枣树耗水量随着土层厚度的增加呈现先降低后增高的变化趋势,浅土层抑制了枣树地上部分的生长而加强了细根的生长发育,越厚的土层枣树生长状况越好,细根生长发育随之得到加强;土层越厚,枣树土壤水分状况越好,2~4 m深土层在11 a枣树耗水下深层土壤水分已邻近凋萎湿度,此后枣树耗水仅能依靠降雨补充,5 m和6 m深土层因土壤储水充足其浅层土壤水分较2~4 m深土层更高;不同土层厚度下降雨补给量和补给深度不同,厚土层较浅土层降雨补给深度更深。因此,枣树在深层土壤储水严重缺乏的浅土层中会抑制自身生长发育而加强根系吸水能力,随着土层厚度与深层土壤储水的增加,枣树保持着深层土壤储水越多、生长状况越好、耗水量越多的规律。该研究阐明了枣树为适应土层厚度带来的土壤储水量差异其耗水机制的改变,揭示了深层土壤储水对枣树生长耗水的影响,研究结果可为干旱区植被恢复与重建提供一定的理论依据。

青海湖流域生长季土壤水分空间分布特征研究

【目的】土壤水分作为水文循环过程的重要环节,是影响青藏高原生态环境演变的关键因素之一。青海湖是维系青藏高原东北部生态安全的重要水体,了解青海湖流域土壤水分空间分布特征对于维护区域生态系统稳定具有重要意义。【方法】本研究基于2019—2021年7~8月青海湖流域75个采样点的土壤水分实测数据,分析了不同植被类型和海拔高度的土壤水分空间分异,辨识了不同深度土壤水分变化的主要影响因素。【结果】结果表明:(1)青海湖流域土壤水分平均值及其变异系数在垂直方向上均随深度增加而减小,深层(60~100 cm)土壤水分空间分布更均匀。(2)不同植被类型和海拔高度下的土壤水分垂直分布表现出不同的特征。四种典型植被类型土壤水分平均值由高到低依次为高寒草甸、灌丛、高寒草原、温性草原;除高寒草甸土壤水分平均值随深度增加逐渐减小外,其余三种植被类型均呈先增大后减小趋势。土壤水分随海拔升高而增大,3600 m以上地区土壤水分变异系数呈“W”型变化。(3)不同环境条件下土壤水分变化的主要驱动因素各不相同。高寒草原和温性草原土壤水分受气温影响较大,两者在60~80 cm深度同气温相关系数分别为-0.509和-0.703,受降水和NDVI影响较小;高寒草甸和灌丛则与之相反。低海拔地区主要受气温影响,土壤水分含量较低;高海拔地区则在气温、降水等多种环境因子共同作用下,土壤水分含量较高。【结论】总体上,青海湖流域土壤水分受气温、降水和NDVI等多因素影响,呈现明显的空间异质性,垂直方向上土壤水分随深度的增加而减小,水平方向上高寒草甸土壤水分高于其余三种植被类型,高海拔地区土壤水分高于低海拔地区。

土壤水分纵向分布规律与层间相关性研究——以青藏高原地区为例

利用青藏高原土壤湿度逐时观测数据集,分析那曲和帕里两地区76个站点5、10、20、40 cm不同深度多年土壤水分垂直分布规律及层间关联情况,主要有以下4点发现:1)青藏高原地区土壤水分随深度增加呈现下降趋势,最大层间距下(5—40 cm)那曲地区平均降幅为0.041 cm^(3)/cm^(3),帕里地区平均降幅达到0.066 cm^(3)/cm^(3)。2)以标准差为土壤水分稳定性参考指标,那曲、帕里两地区最小值同为40 cm层深的0.023、0.022,降幅分别为0.028、0.024,表明随着土壤深度的增加,土壤水分变化趋于稳定。3)那曲地区土壤水分值较低,以各层均值为代表,均低于帕里地区。4)相邻层间土壤水分表现出较高的相关性,其中以那曲地区10—20 cm相关性最强,达0.9以上。参考那曲地区5—40 cm层间相关系数为0.53可知,层间差距越大,相关性越低。本文研究结果可以为青藏高原地区水土保持及土壤水分层间模拟提供参考依据。

南方红壤丘陵区杜仲人工林土壤水分动态

利用时域反射仪(TDR)定位监测方法,研究了南方红壤丘陵区杜仲人工林土壤水分分配规律.结果表明:不同月份间土壤蓄水量差异极显著(P<0.01),研究时段内土壤水分呈低-高-低的单峰变化.杜仲人工林土壤水分垂直变化显著,且不同季节变化规律各异:根据土壤水分的季节消长和物候变化趋势可将土壤水分变化分为土壤水分积累期和消耗期;按降雨量的季节分配可将土壤水分变化分为干季和湿季两个时段.土壤蓄水量与大气相对湿度(RH)、大气温度(t)、饱和水汽压差(VPD)、降雨量(R)显著相关(P<0.05),降雨量是最直接的影响因子,其次是大气温度.次降雨后土壤水分损失率与干旱天数呈显著的双曲函数关系(P<0.05),土壤蓄水量与雨后干旱天数呈显著线性负相关(P<0.05),在次降雨后的持续干旱条件下,土壤水分损失随着土层深度的增加逐渐趋于缓和.

中国土壤湿度的垂直变化特征

使用中国 57个站 1981～ 2 0 0 0年 0～ 10 0cm的土壤湿度资料 ,逐站进行了垂直方向土壤湿度的诊断分析 ,根据湿度的垂直分布形态归纳为 3种主要类型 :夏季均匀型、急剧变化型和季节差异型 ;分析土壤湿度的年际变化发现 :多数测站湿度的距平符号在垂直方向是一致的 ,变化趋势以长时间持续干和湿以及 3～ 4a振荡周期为主 ;进一步对干和湿期土壤湿度和降水量进行合成 ,发现湿期和干期的土壤湿度垂直分布多数情况下保持了气候态的基本特征 。

黄土丘陵区不同土地利用方式下土壤水分分析

采用定位监测法，对地处黄土丘陵区的延安燕沟不同植被类型下土壤水分状况进行了对比分析。结果表明：农林草地土壤水分剖面（0～4m）存在显著差异，平均土壤含水量由高到低依次为：旱农坡地〉草地〉柠条灌丛〉果园〉黄刺玫灌丛〉刺槐，与旱农坡地对照分别相差2．04％、2．27％、4．75％、4．8％和5．68％；刺槐、柠条和黄刺攻的土壤水分垂直分布呈现较一致的趋势，表现为上层水分高于下层且差异显著，水分较明显的分界点在100cm左右，其100cm以上平均土壤湿度分别为10．12％、13．58％和11．89％，100cm以下分别为8．79％、12．16％和9．07％；同时，不同植被类型下土壤剖面低湿层不同，乔灌地低湿层深度较农地和草地深；土壤水分剖面形态与分层特征受植被利用影响作用显著。

氯盐和硫酸盐对遗址土体颗粒级配和界限含水率影响的对比

为了探讨盐分对遗址土体颗粒级配和界限含水率的影响,通过室内试验,对洗盐后的素土分别以0(素土),0.2%,0.4%,0.6%,0.8%,1.0%的梯度加入NaCl,Na_2SO_4两种可溶盐,测试特定盐分质量分数和类别的含盐土的颗粒粒径分布和界限含水率的变化.试验结果表明:盐分对遗址土体的颗粒级配有一定的影响,尤其对黏粒占比的变化影响显著,随着盐分质量分数的增大,分布在细粉粒和黏粒范围内的颗粒占比相对减小,分布在粗粉粒和砂粒范围内的颗粒占比相对增加,并且Na_2SO_4盐对土体颗粒级配的影响比NaCl盐的显著;随着盐分质量分数的增大,含盐试样的液限含水率、塑限含水率以及塑性指数均逐渐减小,试样由粉质黏土变为粉土,由于盐分的加入,盐分作为电解质对土粒产生团聚作用,黏粒被吸附,使得试样中黏粒占比相对减少.

古尔班通古特沙漠风沙土水分垂直分布与受损植被的恢复

古尔班通古特沙漠中大规模、高强度的人类活动严重干扰和损坏了荒漠植被。在该沙漠特有的生境下 ,受损植被具有一定的自然恢复和更新能力。但要加速恢复过程 ,则需辅以积极有效的措施。本文经过跟踪监测人工种植荒漠植物的出苗、生长以及风沙土水分垂直分布特征 ,查明了植物出苗、存活率和风沙土中水分垂直分布的动态关系。

晋西北不同植被类型土壤水分时空变化特征

[目的]对晋西北黄土丘陵区不同植被类型不同季节土壤水分的动态进行研究,为今后该区域植被建设过程中选择适宜的树种提供理论依据。[方法]以山西省岢岚县西北黄土丘陵区不同类型植被和撂荒地为研究对象,以当地3类有代表性的植被(乔木类小叶杨林、灌木类沙棘林及撂荒地)为研究对象,系统地对旱季(4月)和雨季(9月)不同植被剖面土壤水分含量动态变化规律进行分析。[结果]各林地旱、雨季的土壤水分含量9月均明显大于4月,从土壤表层到600cm深处呈现出先增加后减少再增加的变化趋势;而干燥化程度由强到弱依次表现为:小叶杨>沙棘>撂荒地;将3种不同植被类型在0—600cm深度的土壤水分利用情况分为3个层次:土壤水分的微弱利用层、利用层(过渡层)和稳定层(调节层)。[结论]晋西北黄土丘陵区在恢复重建植被的过程中,要调整土地利用利用结构,改善乔木、灌木和草的比例,实现植被的多样化,建立合理类型的混交林和复层林,分配好种群密度,构建一个相对平衡的植物群落,保证植物耗水和环境供水处于平稳的状态。

去电子处理微咸水矿化度对土壤水盐运移特征的影响

为探究去电子处理微咸水对土壤水盐运移的影响,该文通过室内土柱试验,分析了不同矿化度微咸水(0.14、2、3、4、5 g/L)经去电子处理后土壤水分入渗及盐分分布规律。结果表明:不同矿化度去电子微咸水土壤入渗速率及湿润锋运移速率明显大于未处理微咸水,入渗时间为200 min时,累积入渗量和湿润锋运移深度在矿化度为4 g/L时增加幅度最大。相同矿化度去电子微咸水与未处理微咸水相比,Philip入渗公式吸渗率、Green-Ampt入渗公式饱和导水率及湿润锋处吸力均显著增加。去电子微咸水能够显著提高土壤的持水效率和上层土壤盐分的淋洗效果,矿化度为4 g/L时,相对淋盐率和Na+相对淋洗率最大。该研究表明去电子化处理能够改善土壤水盐运移特性,有利于微咸水安全利用。

黄土丘陵沟壑区土壤水分垂直分布研究

以黄土丘陵沟壑区燕沟流域为研究对象,对流域内2006年不同类型土壤水分垂直变化进行了分析。结果表明,在实验设计条件下,不同层次的土壤水分变幅较大,坝地、梯田和坡地各层土壤含水量变化与降雨量的季节性变化呈现出较一致的趋势,而苹果地除0—100 cm外,100—200 cm随着降雨量的季节性变化出现较大波动;不同类型土地的土壤含水量变化程度不同,同一类型土地的土壤含水量变化幅度也有差异,10 cm处土壤含水量变异系数最大,随着土层深度的增加变异系数逐渐递减。根据土壤含水量变异系数分析,将不同类型土壤含水量垂直变化划分为速变层、活跃层、次活跃层和相对稳定层4个层次;并建立了不同类型土地各层土壤含水量变异系数回归方程。

玛纳斯河流域不同土壤质地土壤含盐量分析

土壤质地对土壤盐分空间分布具有间接的影响，对玛纳斯河流域3种土壤质地：沙土、沙壤土、中壤土的土壤含盐量进行垂直分布及盐分离子研究分析。结果表明：3种土壤类型的盐分分布情况差异显著，中壤土含盐量较低，沙壤土、沙土的表层含盐量较高；3种土壤类型不同深度盐分变化趋势也差异很大，中壤土含盐量在20cm处最大，20cm以下土壤含盐量呈下降趋势；沙壤土在60cm处最大，60cm以下土壤含盐量呈下降趋势；沙土在0～150cm土壤盐分处于增加趋势；在非耕作土壤的沙土和沙壤土中，阳离子以Ca^2＋、Mg^2＋为主，在耕作性土壤的中壤土阳离子以Na^＋、K^＋为主，阴离子都以SO4^2-为主。

西峰麦田土壤水分动态分布特征

利用西峰1989～2004年3～11月的土壤水分资料,分析0～200 cm土壤贮水量的旬月变化、垂直分布特征和年际变化规律,以及逐月土壤含水量与冬小麦产量间的相关关系.结果表明：西峰土壤贮水量年季变化振荡明显,呈多波动变化,与降水量相关关系显著;一年中含水量最高的时段是11月和3月,最低的是6月和7月;0～30 cm为多变层,30～110为缓变层,110～200 cm为稳定层;土壤水分含量对冬小麦千粒重影响有两个显著阶段,分别是3～5月与9月,均达到α＝0.01的信度水平.

黄土丘陵区枣林地土壤水分时空变化研究

为探索枣树种植对黄土丘陵沟壑区土壤水分的影响,在陕西省米脂县,以5 a和15 a枣林地及14 a更新枣林地（与15 a枣林同年栽植,14 a时截枝截干更新）为研究对象,对枣林地土壤水分进行长期定位观测,分别研究了不同树龄枣林地的土壤水分差异、土壤水分与土壤质地关系、枣树耗水深度以及土壤干燥化问题。结果表明：1）不同树龄枣林地土壤水分存在显著差异,随树龄增加,枣树年耗水量增大,枣树耗水深度增加。2）枣林地枣树根系吸水影响范围内的土壤水分与粉粒含量呈显著正相关关系。3）不同树龄枣林地的耗水深度分别为5 a枣林地440 cm、14 a更新枣林地800 cm、15 a枣林地840 cm。4）5 a枣林地在根系吸水影响范围内出现了100 cm深的重度干燥化土层（土层深度为400-500 cm）,14 a更新枣林地在根系吸水影响范围内出现了300 cm深的重度干燥化土层（土层深度为300-600 cm）,15 a枣林地在根系吸水影响范围内分别出现了100 cm深的重度干燥化土层（土层深度为200-300 cm）和300 cm深的极度干燥化土层（土层深度为300-600 cm）。枣林地土壤水分状况与树龄、土壤质地相关,截干更新具有减少耗水的作用。研究结果可为今后半干旱山地枣林可持续经营及防治林地土壤干层研究提供一定理论依据。

垂直一维入渗土壤水分分布与入渗特性数值模拟

以非饱和土壤水分运动理论为基础,建立垂直一维入渗土壤水分运动的数学模型,并用SWMS-2D软件进行求解,利用室内试验对模拟结果进行分析验证,模拟值与实测值基本吻合,所建模型合理.用所建模型和方法对一定灌水技术要素组合下土壤水分分布和入渗特性进行数值模拟,结果表明:土壤质地、容重、初始含水率和灌溉水深对土壤水分分布模式影响微弱.土壤质地和容重对土壤含水率变化和累积入渗量影响较大,入渗水头和土壤初始含水率对土壤含水率变化和累积入渗量影响较小.

Guilspare~施用量对土壤蒸发和水盐垂直分布的影响

塔里木沙漠公路防护林生态工程全长436 km,位于极端干旱的塔克拉玛干沙漠,造林树种以抗逆性较强的沙拐枣属(Calligonum L.)、柽柳属(Tamarix L.)、梭梭属(Haloxylon Bunge)等优良防风固沙灌木为主,防护林植物的蒸腾耗水和灌溉管理是防护林可持续的核心问题。为探求适合塔里木沙漠公路防护林的节水技术,利用微型蒸渗仪研究了塔克拉玛干沙漠腹地咸水灌溉条件下Guilspare(浓度1.5%v/v)施用量对土壤蒸发和水盐垂直分布的影响。结果表明:(1)Guils-pare对土壤蒸发有显著影响,其施用量与累积蒸发量间呈对数关系。当施用量小于4.0 L/m2时,土壤日蒸发量在试验初期均表现为对照组(CK)大于处理组,试验中后期却相反;当施用量大于4.0 L/m2时,日蒸发量始终小于CK。(2)Guilspare施用量为6.0 L/m2的抑制效率最大,与其他处理(除7.0 L/m2)间差异达到显著水平(p﹤0.05)。(3)施用Guilspare对土壤蒸发第一阶段的蒸发强度有明显的减弱作用,其减弱程度与施用量的大小有密切关系,当施用量为6.0 L/m2时,蒸发强度最弱。(4)相同初始含水量条件下,表层土壤含水量和土壤浸提液电导率(除7.0 L/m2)均随着施用量的增大而变小;其他土层(除10～14 cm),两者均随着施用量的增大而变大。

不同灌水次数对枸杞土壤水分动态变化规律的影响研究

利用时域反射仪,对不同灌水次数下土壤含水量的变化进行了研究,分析了不同灌水定额下的土壤含水量随深度变化的特征。结果表明:土壤含水量变化的深度一般在0～100cm内,尤其0～60cm土层变化尤为激烈,在100～180cm范围内各处理土壤水分变化不明显,按枸杞土壤水分运移规律将0～180cm土层进行划分,土壤湿度垂直分布分成4层,即活跃层(0～30cm)、次活跃层(30～60cm)、贮水层(60～100cm)和均稳层(100～180cm)。

长武塬区不同土地利用条件下土壤水分深剖面分布特征比较

通过调查取样的方法对长武塬面不同土地利用条件下（作物地，果园，苜蓿地）土壤水分状况在0～600cm范围深度内进行对比，结果显示：长武塬区小麦收获期，不同土地利用条件下土壤水分含量总体存在较大差异，其中春玉米地由于上年小麦收获后直到春玉米播种前土地休闲，土壤含水量显著高于其它土地利用方式。其它土地利用条件下土壤平均含水量相对较低，在0～300cm的范围内含水量分布表现为果园〉苜蓿地〉小麦地。300cm以下含水量表现为小麦地〉果园〉苜蓿地；同时，不同利用条件下土壤水分剖面低湿层的位置深度也不相同，小麦地土壤水分低湿层深度较果园地和多年苜蓿地浅，土壤水分剖面形态与分布特征受利用模式影响显著。

不同灌水定额条件下土壤水分空间变化特征研究

通过时域反射仪,对不同灌水定额下土壤含水率的变化进行了试验研究,分析了不同灌水定额下的土壤含水率随深度变化的曲线特征。因灌水量不同,土壤水分曲线从＂3＂型到＂7＂型再到＂2＂型曲线,规律性地揭示了灌水量对不同深度土壤水分变化曲线的渐变影响。同时研究了土壤水分运移的时间效应和垂直分布特征,通过图表规律的汇总将0-180 cm土层按其土壤水分运移规律进行划分。土壤湿度的垂直变化可分为4层：活跃层（0-30 cm）;贮水层（30-60 cm）;缓变层（60-100 cm）;均稳层（100-180 cm）。利用克立格法对各试验小区在N-S方向上进行了空间插值分析。采用多项式拟合与峰值拟合探讨这2种拟合方程在土壤含水率垂直分布上的应用。