花生与绿肥轮作对土壤含水量和土壤肥力的影响

探讨在冬春裸地上种植绿肥对后茬作物春花生养分含量、土壤含水量和土壤肥力的影响,为山东地区春花生等冬闲田建立一种合理的轮作方式提供理论依据。在田间试验条件下,设置了春花生—冬闲田、夏花生—冬小麦、春花生—二月兰和春花生—毛叶苕子4种轮作处理。结果表明:种植二月兰和毛叶苕子绿肥作物,可促进后茬作物花生氮磷钾养分增加,二月兰增加程度高于毛叶苕子。种植二月兰和毛叶苕子绿肥作物,可提高后茬作物花生土壤含水量和土壤肥力,在0~20 cm土层中,2021年,与春花生—冬闲田相比,春花生—二月兰、春花生—毛叶苕子土壤相对含水量分别升高了4.70%、6.14%,在20~40、40~60 cm土层中也表现出相似趋势,2022年与2021年相比,表现出相似规律;与春花生—冬闲田相比,春花生—二月兰处理有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量平均增加了5.71%、8.98%、7.22%和7.72%,春花生—毛叶苕子处理有机质、碱解氮含量平均增加了4.54%、14.91%。可以利用春花生种植期间的冬春裸地种植一季冬绿肥,促进后茬作物养分积累量增加,改善土壤肥力。

夏闲期耕作下旱地土壤有机碳库与温度和含水量季节变化及关系研究

为明确夏闲期耕作下土壤有机碳(SOC)库与温度和含水量的季节变化及其相互关系,设置夏闲期免耕、翻耕和深松3种耕作处理,分析了黄土高原旱地麦田SOC和易氧化有机碳(POxC)含量的季节变化、土壤含水量和温度的季节变化、以及碳库与温度和含水量变化的关系。结果表明,在冬小麦生育期内,随着生育进程的推进,翻耕和深松处理0~5和5~10 cm土层SOC含量呈先升高后降低的变化趋势,而POxC含量呈“降低—升高—再降低”的变化趋势;土壤质量含水量变化均呈“增加—降低—再增加”的变化趋势,而土壤温度呈先降低后升高的变化趋势。回归分析发现,5~10 cm土层土壤质量含水量与SOC含量呈线性关系(P<0.05),与POxC含量呈二次多项式关系(P<0.05),尤其与免耕和深松处理相比,翻耕处理拟合效果更佳。此外,0~5和5~10 cm土层土壤温度变化与SOC含量无显著相关性,而日最高温度、日平均温度和日最低温度与POxC含量呈显著负相关。综上所述,不同夏闲期耕作下旱地麦田0~10 cm土层POxC含量季节变化与土壤质量含水量和温度变化密切相关,而SOC含量变化对土壤温度变化的敏感性较弱。本研究结果为旱地麦田碳库管理提供了理论依据。

基于特征变量筛选的无人机多光谱遥感土壤含水量反演

土壤含水量是影响农作物生长的重要因素之一,对作物估产和旱情监测具有重要作用。在土壤含水量反演时,一般是提取多个光谱变量进行反演,但变量之间包含的光谱信息可能存在冗余重叠,为提取有效特征变量,使其相互独立,论文选取特征变量筛选方法,并验证其在土壤含水量反演中的适用性。研究基于无人机多光谱影像计算归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)等12种植被指数,结合无人机热红外数据计算地表温度(Land Surface Temperature,LST)和对应温度植被干旱指数(Temperature Vegetation Dryness Index,TVDI),以及miniSAR数据处理得到的4种后向散射系数,采用XGBoost特征变量和最优子集选择算法(Best Subset Selection,BSS)筛选最优变量组合,然后利用偏最小二乘回归(Partial Least Squares Regression,PLSR)和随机森林回归(Random Forest Regression,RFR)算法反演实验区冬小麦抽穗期的土壤含水量。研究结果表明:①0~20 cm深度的反演结果均优于0~10 cm深度;②对比XGBoost-PLSR、XGBoost-RFR、BSS-PLSR以及BSS-RFR四种土壤含水量反演模型,BSS-RFR模型不同深度下的反演精度最高;③0~10 cm土壤深度下XGBoost-PLSR模型的反演精度优于XGBoost-RFR,0~20 cm深度下则两者相反,0~20 cm深度下,BSS-RFR模型的反演精度均高于BSS-PLSR。研究成果可为无人机多光谱遥感反演土壤含水量提供理论和技术支撑,为卫星遥感大范围土壤水分监测提供检验依据。

转基因抗虫耐除草剂大豆JD321对根际土壤含水量和pH值的影响

为了评价转基因抗虫耐除草剂大豆JD321对土壤生态系统的影响,该实验研究了其对土壤主要理化性质的影响。在大豆苗期、花期、鼓粒期和成熟期,分析了转基因大豆JD321对根际土壤含水量和pH值的影响。与其对应的非转基因大豆相比,转基因大豆JD321的根际土壤含水量和pH值没有明显变化,除草剂处理转基因大豆也没有对土壤含水量和pH值产生明显影响,但土壤含水量和pH值在不同生育期间存在明显差异。研究结果为转基因大豆JD321的环境安全性提供了新的支撑。

土壤温度和含水量变化对南亚热带常绿阔叶林土壤性质的影响

研究森林土壤铵态氮(NH_(4)^(+)-N)和硝态氮(NO_(3)^(-)-N)质量分数的年际动态及其对环境变化的影响,对预测森林生态系统的结构和功能具有重要作用。应用南亚热带常绿阔叶林连续10 a的土壤理化性质监测,揭示土壤有效氮质量分数对土壤温度和水分的影响。结果表明:(1)土壤NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N质量分数年际间变化对干湿季节性敏感,湿季NH_(4)^(+)-N质量分数为9.41~15.59 mg·kg^(-1)、NO_(3)^(-)-N质量分数为24.50~36.18 mg·kg^(-1),干季NH_(4)^(+)-N质量分数为6.48~10.19 mg·kg^(-1)、NO_(3)^(-)-N质量分数为22.75~30.09 mg·kg^(-1),干湿季差异显著。(2)土壤温度和含水量对NH_(4)^(+)-N质量分数变异解释率为57%,对NO_(3)^(-)-N质量分数变异解释率为28%,NH_(4)^(+)-N质量分数与气温显著正相关,湿季降水量与NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N质量分数呈负相关关系;干季降水量与NH_(4)^(+)-N质量分数正相关,但与NO_(3)^(-)-N质量分数负相关;干季低温条件下,土壤含水量与NH_(4)^(+)-N质量分数负相关。(3)土壤温湿度、土壤养分质量分数的变化显著影响土壤NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N累积;湿季全氮和易氧化碳分别是NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N累积的主导因子;干季土壤微生物生物量碳和微生物生物量氮为主导因子。

土壤秸秆注孔对土壤含水量及作物生长的影响

[目的]研究土壤秸秆注孔对土壤含水量及作物生长的影响,为旱作农田增加雨水蓄集能力及提高水分利用效率提供理论依据。[方法]开展玉米—小麦轮作田间试验,设置常规种植(CK)、土壤秸秆注孔2孔/m^(2)(T_(1)),4孔/m^(2)(T_(2)),8孔/m^(2)(T_(3))4个处理。[结果]秸秆注孔所有处理均提高了整个试验期表层土壤含水量。T_(2),T_(3)处理提高了收获期深层土壤含水量,试验结束时两者底层土壤(60—80cm)含水量较CK分别提高了29.19%和28.18%。秸秆注孔处理提高了作物株高、经济产量和生物量,以及降水利用效率和水分利用效率,T_(2),T_(3)处理的提高效果最明显,且彼此差异不显著。[结论]秸秆注孔具有保水性能和增产能力,根据成本和效果综合考虑,推荐秸秆注孔4孔/m^(2)(T_(2))作为优选处理。

土壤含水量对探地雷达探测植物根系构型精度的影响

根系是评价植被生态服务功能的关键基础要素,但快速、精确、无损确定根系的测量技术和方法是目前生态系统评估中的瓶颈。探地雷达是一种高效无损的地球物理学技术,可以在无损状态下获取土壤中的根系信息。但是探地雷达检测和识别根系的精度受土壤含水量、根系含水量、根径大小、根系埋藏深度等诸多因素影响,导致其在野外根系探测中适用性受限,为了探究土壤含水量对探地雷达探测根系精度的影响,本研究采用野外预埋根系的控制实验,根据探地雷达波速、振幅和根点反射系数的变化,分析了不同土壤含水量条件下根点识别率及根点距离均方根误差。结果表明:(1)根系探测中,探地雷达波速和振幅是判断土壤含水量变化的重要参数;(2)随着土壤含水量的增大,探地雷达波速减小,雷达振幅趋于平缓;(3)不同土层深度上随着根系直径的增大,探地雷达波速增大,雷达振幅趋于激烈;(4)根点识别率与土壤含水量成负相关(P<0.05),土壤含水量为15%~25%时探地雷达对活根的识别效果最佳。本研究表明探地雷达可以作为植物根系生物量无损和快速测定、评估的方法,但在利用探地雷达测定土壤中根系时,应在土壤含水量相对较低的时间段进行。

华北落叶松林不同坡位土壤含水量对降雨的响应

为明确森林坡面不同坡位土壤含水量对降雨的响应差异,选取六盘山半湿润区华北落叶松林典型坡面为研究对象,于2022年5—10月连续观测降雨等气象因子,以及不同坡位(坡上、坡中和坡下)0~60 cm根系层土壤含水量变化,分析生长季土壤含水量对不同降雨事件的响应及其坡位差异。结果表明:土壤含水量存在坡位差异,其平均值表现为坡上>坡中>坡下,且土壤含水量的波动在坡中最大;降雨对土壤含水量的补给有坡位差异,降雨补给阈值在坡中最小,为1.9 mm,在坡下最大,为2.3 mm;不同土层土壤含水量对降雨的响应有坡位差异,在小雨事件中,各坡位0~20 cm土层响应速度最快,但在中雨和大雨事件中,坡中和坡上40~60 cm土层土壤含水量对降雨的响应早于20~40 cm土层,表明在坡中和坡上土壤中可能存在优先流。研究结果对于理解坡面土壤水分运移及其再分配有重要意义。

中国东北黑土区地表土壤含水量时空分异特征研究

土壤含水量通过影响土壤养分循环进而控制植被分布格局,量化黑土区土壤含水量空间格局对于理解土地覆被特征及生态系统小气候变化等具有重要意义。本研究以Sentinel-1A双极化合成孔径雷达影像数据为基础,辅助同时段Sentinel-2光学影像数据,基于修正水云模型对东北黑土区不同土地覆被类型下复杂地表土壤含水量进行定量反演;借助MOD11A2和MOD13A3产品计算的温度植被干旱指数,挖掘东北黑土区土壤含水量时空变化特征及其控制因素。研究结果表明,借助VV极化的修正水云模型(R^(2)=0.75,R_(e)=0.015)反演东北黑土区土壤含水量精度最高,研究区内的土壤含水量具有较强的空间分异性,整体呈现偏干旱的状态,其中旱地的干旱现象最为严重,但随着时间的变化,干旱有减轻趋势;土壤含水量变化受降雨的影响高于温度,但研究区内复杂的环境致使干旱情况并不是受单一因素控制。

不同尺度的土壤含水量主被动微波联合反演方法研究

土壤含水量是水文、农业和气象等领域的关键参数,而微波遥感是目前监测土壤含水量最有效的手段之一。本文利用主动微波与被动微波数据,结合其他多源遥感数据,运用随机森林算法分别在主动微波数据分辨率尺度和被动微波数据分辨率尺度下完成主被动微波数据的土壤含水量联合反演。首先对被动微波尺度的地表覆盖类型与归一化植被指数(NDVI)参数进行空间分辨率优化,再利用回归ReliefF方法对两种尺度所用的输入变量的重要性进行评估,并对输入变量进行优选,最后对比主被动微波数据土壤含水量联合反演和单独利用主动/被动微波数据进行反演的精度,分析主被动微波联合反演方法的有效性。结果表明:在主动微波尺度,主被动微波联合反演的精度相比单独利用主动微波数据反演的精度有所提升,相关系数r由0.691升至0.744,RMSE由0.0848 cm^(3)/cm^(3)降至0.0796 cm^(3)/cm^(3);在被动微波尺度,主被动微波联合反演的精度反而比单独利用被动微波数据反演的精度更低,相关系数r由0.944变为0.939,RMSE由0.0435 cm^(3)/cm^(3)变为0.0451 cm^(3)/cm^(3)。因此在主动微波尺度更适合进行主被动微波的联合反演。

昭苏县土壤含水量高光谱建模预测及其与植被生产力的关系

土壤是生态系统中不可或缺的组成部分,同时也是植物生长与发育的依托。土壤含水量直接影响土壤—植被生态系统中的水分和养分循环,从而决定植物的生长状态。因此,植被的生长状况与土壤含水量之间存在密切的关联。为了深入了解这种关系,本研究选取昭苏县3种优质牧草(冷蒿草、牛筋草和高羊茅)的地面实测高光谱数据作为研究对象,运用倒数、导数、对数等14种光谱变换方法,通过相关性分析找出与土壤含水量高度相关的特征波段,进行植被高光谱的土壤含水量建模预测,目的是要筛选敏感波长和最佳的反演模型。同时,利用CASA模型计算草地实际净初级生产力(ANPP),以分析土壤含水量与植被生产力的关联程度。结果表明:(1)昭苏县3种优质牧草在可见光波段光谱反射特征相似,而近红外波段差异较大,并且除25%—30%土壤含水量区间外,随着土壤水分增加,植被光谱反射率呈现明显下降趋势。(2)经过14种光谱变换后,昭苏县3种优质牧草的光谱反射率与土壤含水量间的相关性得到提高,尤其在R″、(1/R)′、(log R)′、(log 1/R)′、(R^(1/2))″等光谱变换形式下,相关性较高,且特征波段数量较多。(3)在(1/R)′、(1/R)″、(log 1/R)″、(R^(1/2))″等8种高光谱变换形式中,(R^(1/2))″和(log 1/R)″变换下土壤含水量估算模型精度较好。(4)在过去20年间,昭苏县草地ANPP呈明显下降趋势,草地退化主要集中在平原地带,而植被生产力的减少是多因素作用的结果,土壤含水量只是一个微弱的影响因子。总之,本研究为土壤含水量反演及其与植被生产力关系研究中提供新思路,为土地可持续利用和管理策略的指定提供重要参考。

土壤含水量对树番茄苗木生长及非结构性碳水化合物的影响

【目的】为树番茄苗木水分管理提供参考。【方法】采用双因素随机区组试验,以1年生的树番茄苗木为研究对象,设置4个水分处理,即适宜水分含量处理、轻度亏水处理、中度亏水处理、重度亏水处理,土壤含水量分别为26.83%~30.41%、21.46%~25.04%、16.10%~19.67%、10.73%~14.31%,比较树番茄苗木在经过不同胁迫时间(15、30、45、60 d)后生长量、各器官生物量和非结构性碳水化合物(NSC)含量及积累量的变化规律,了解土壤含水量对树番茄苗木生长与NSC的关系。【结果】在适宜的水分含量和轻度亏水处理下树番茄苗高和地径持续生长,中度和重度亏水处理对苗高和地径生长有明显的抑制作用。随着土壤水分含量减少和胁迫时间的延长,茎生物量最高,各器官生物量由高到低依次为茎、叶、根;叶片可溶性糖和NSC含量逐渐增加;茎可溶性糖和NSC含量先增加后减少;根可溶性糖和NSC含量均高于叶和茎。根、茎、叶淀粉含量在适宜水分含量、轻度亏水、中度亏水处理下先减少后增加。胁迫15、30、60 d时,各处理下叶、茎可溶性糖与淀粉的含量比值高于适宜水分含量处理,胁迫45 d时,叶、茎、根可溶性糖与淀粉含量比值随土壤含水量的减少而逐渐减少。【结论】树番茄苗木生长和各器官的可溶性糖、淀粉、NSC含量随着胁迫时间延长有不同的响应,随着土壤含水量减少,树番茄苗木在一定的胁迫时间下,NSC不断积累,以此来缓解水分胁迫对树番茄苗木生存的影响。

间作模式下不同带宽对土壤含水量的影响

为探究间作模式下不同带宽对台塬坡耕地土壤含水量的影响,本研究选取在小偉河流域彭家底村,连续两年在不同坡度(5°、10°、15°)下的坡耕地布设不同宽度的玉米与苜蓿间作试验,使用中子水分测定仪和便携式时域反射仪(TDR)相结合,对不同带宽下的苜蓿条带、玉米条带的土壤含水量进行监测及分析。结果表明:玉米苜蓿间作下,地表含水量均小于深层土壤含水量;苜蓿条带内表层储水量略大于玉米,但深层土壤上,玉米的储水量大于苜蓿;在各带宽中,以5m带宽储水量较高,利于作物生长。研究结果对探求坡耕地粮草间作套种的最优模式,以及坡耕地管理技术提供参考。

土壤相对含水量对青花椒和竹叶花椒不同品种生长结实的影响

分析土壤相对含水量对青花椒Zanthoxylum schinifoliu和竹叶花椒Z.armatum不同品种生长和结实的影响,可为花椒高效栽培提供理论依据。本文以3个5年生青花椒品种‘云林2号’‘腊龙2号’和竹叶花椒品种‘丽青2号’为试材,采用滴灌方式设置4种土壤相对含水量处理:75%~80%(W_(1)处理)、55%~60%(W_(2)处理)、40%~45%(W_(3)处理)、30%~35%(W_(4)处理),探究土壤相对含水量对3个青花椒和竹叶花椒品种生长、生理和结果指标的影响。结果表明,在相对含水量不同的土壤中,3个参试青花椒和竹叶花椒品种的生长、生理和结果指标差异均达显著水平(P<0.05);4个处理中,3个花椒品种的生长指标(平均须根数、平均地径、平均新梢长度)、生理指标(平均叶片相对含水量、平均鲜果相对含水量)和结果指标(平均果径、平均鲜果百粒重、平均单株鲜果产量)增长值顺序均为W_(2)>W_(1)>W_(3)>W_(4);土壤相对含水量为55%~60%(W_(2))时,青花椒品种‘云林2号’‘腊龙2号’和竹叶花椒品种‘丽青2号’的生长、生理和结果指标显著高于W_(1)处理75%~80%、W_(3)处理40%~45%和W_(4)处理30%~35%。另外,在相同含水量土壤中,当地优良无性系竹叶花椒品种‘丽青2号’根系生长更好,新梢萌发更强。因此,在栽培花椒时,可在田间管理中选择55%~60%田间持水量控水灌溉,并推广适宜当地种植的优良品种。

前期土壤含水量对黄土坡地侵蚀过程的影响研究

为了研究前期土壤含水量对黄土坡地入渗和侵蚀过程的影响,文章通过模拟降雨分析3种黄土坡地(黏土、黏壤土和壤土)的径流和侵蚀过程。结果表明:土壤含水量较高时,平均入渗速率随黏土含量的增加而降低,黏土含量与产沙量呈负相关关系,对侵蚀过程的无明显影响。土壤含水量对黏土的入渗过程影响不大,对壤土的入渗影响很大,黏土的产沙率随着降雨时间的延长而下降,其产沙率远低于壤土。产沙率与径流速率之间无固定关系。侵蚀形态对坡面土壤侵蚀过程有重要影响。

土壤含水量对矮化密植苹果园土壤菌类及酶活性的影响

在陇东黄土高原苹果树5年生矮化密植园,采用自动灌溉系统控制3个土壤含水量(高70%~80%、中50%~60%、低30%~40%),研究3种土壤含水量条件下,3类土壤菌(细菌、真菌、放线菌)在0~20 cm、20~40 cm土层内的数量,4类土壤酶(过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶)的活性以及酶活性与菌类数量的相关性。结果表明,土壤细菌、真菌、放线菌的数量均随土壤含水量梯度的下降而减少,20~40 cm土层中,含水量70%~80%处理的细菌、真菌、放线菌的数量均显著高于50%~60%、30%~40%含水量处理。土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶的活性均随土壤含水量梯度的下降呈下降趋势;0~20 cm土层的土壤酶活性高于20~40 cm土层;含水量70%~80%处理的脲酶活性显著高于其他两个处理;土壤酶活性的高低与菌类数量有关,过氧化氢酶活性与细菌数量呈显著正相关,脲酶活性与放线菌数量呈极显著正相关,蔗糖酶活性与真菌数量呈极显著正相关,碱性磷酸酶活性与细菌、放线菌数量均呈显著正相关。综合来看,含水量70%~80%处理的土壤菌类数量多、酶活性高。

泡泡刺种子萌发对不同土壤含水量的响应

水分是植物生活史中关键的环境因子,对荒漠植物生长发育有着极其重要的影响。在干旱环境条件下,常常会表现出植物种子萌发数减少,生长减缓。文章研究了水分对泡泡刺种子萌发的影响。研究表明:不同土壤含水量(4%、8%、12%、16%)对泡泡刺种子的萌发有显著影响。随着土壤含水量的升高,泡泡刺种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、胚根长、胚轴长及鲜重均呈现先升高后降低的趋势,平均发芽时间呈现先降低后升高的趋势。泡泡刺种子在土壤含水量为8%~12%之间萌发率最高(99%),土壤含水量为16%时萌发率最低(80%)。泡泡刺胚根、胚轴长度均在土壤含水量8%~12%之间生长最好。综上可知,最适宜泡泡刺种子萌发和幼苗生长的土壤含水量在8%~12%之间,供试土壤含水量过高或过低均会抑制其种子的萌发。

不同含水量及冻结温度对黑土冻融循环过程有机碳矿化的影响

[目的]冻融过程土壤呼吸在年土壤呼吸总量中占有重要比例,研究探讨土壤冻融过程中含水量、冻结温度和冻融循环次数对土壤碳矿化动态的影响。[方法]以黑龙江省嫩江县鹤山农场九三水土实验站黑土为研究对象,开展室内冻融程度模拟试验,进行7次冻融循环,设置100%田间持水量(100%WHC)、60%田间持水量(60%WHC)和30%田间持水量(30%WHC)3种土壤含水量;10℃恒温处理(对照)、-5℃冻结处理(轻度冻结)和-15℃冻结处理(重度冻结)3种环境温度。[结果]冻融循环次数、含水量和冻结温度对CO_(2)排放量有显著影响,影响度分别为-0.63,0.21,0.14。解冻过程显著增加土壤碳矿化量;轻度冻结时,前3次冻融循环60%WHC土壤碳矿化量比100%WHC和30%WHC分别提高33.0%,35.2%,后4次冻融循环差异不明显;重度冻结时,前2次冻融循环100%WHC土壤碳矿化量,比60%WHC和30%WHC土壤分别提高25.2%,68.0%,后5次冻融循环差异不明显。[结论]冻融循环次数对土壤CO_(2)排放量影响最大,含水量次之,冻结温度最小。冻融作用增加低含水量土壤的CO_(2)累积排放量;降低高含水量土壤的CO_(2)累积排放量;而对中等含水量土壤,轻度冻结增加CO_(2)累积排放量,重度冻结降低CO_(2)累积排放量。一级动力学方程对冻融土壤CO_(2)排放量的拟合效果较好(R^(2)>0.997),含水量和冻结温度对有机碳矿化潜力C0值有显著影响。

覆膜栽培对土壤含水量及花生生长特性和产量的影响

以露地栽培(CK)为对照,比较了厚度为0.008 mm的地膜覆盖栽培(M1)和厚度为0.010 mm的地膜覆盖栽培(M2)对花生生长特性及产量的影响。结果表明:在花生生长期内,不同厚度地膜覆盖条件下(M1和M2)各土层土壤含水量差异不显著(P>0.05),均高于不覆膜处理(CK),且以土层10~20 cm开花下针期和花生结荚期差异更为显著(P<0.05)。M2的土壤保墒能力高于M1。花生4个生长时期根系含水量差异显著(P<0.05),在花生苗期,M1的根系含水量最高;在花生结荚期,M1和M2的根系含水量最高,随着花生的成熟,M1、M2和CK的根系含水量逐渐相近。花生的地上干物质和地下干物质在结荚期达到最大,且M2>M1>CK。覆膜栽培可以提高花生单株荚果数,百粒重、百仁重、单株生产力和产量,M2提高幅度最大。综上,建议在土壤持水性差的地块选用0.010 mm厚度的地膜进行覆膜栽培。

六盘山半干旱区华北落叶松林坡面土壤含水量的降雨响应

在宁夏六盘山外围半干旱区,土壤含水量是影响林木成活与生长的关键因子,需深入理解森林坡面不同坡位的土壤含水量对降雨量的响应差异。本文在宁夏六盘山叠叠沟小流域,选择一个华北落叶松人工林典型坡面,于2021年5—10月利用自动气象站和土壤水分仪连续监测降雨等气象条件和坡面土壤含水量变化,分析土壤含水量的坡位差异及对降雨量级的响应。观测期间总降水量为443.7 mm,虽然接近多年平均值,但夏季干旱严重。结果表明:(1)土壤含水量存在明显的生长季内变化,整体表现为先降低后升高的趋势,8月最低(0.112 m^(3)·m^(-3))。(2)土壤含水量存在明显的坡位差异,整体表现为:上坡[(0.191±0.044)m^(3)·m^(-3)]>中坡[(0.158±0.045)m^(3)·m^(-3)]>下坡[(0.146±0.034)m^(3)·m^(-3)],表明土壤含水量的坡位变化因处于干旱年,主要受植被蒸散耗水量大小的影响,而受坡面汇流影响不大。(3)在同一降雨量级时,因受土壤孔隙度和持水能力、林下草本截持、优先流等的影响差异,中坡的土壤含水量对降雨量增加的响应最敏感,其次是上坡,下坡最不敏感。(4)在本研究区,降雨以<10 mm的小降雨事件为主,7 mm是形成有效降雨的阈值,超过此阈值的降雨才有可能缓解0~20 cm土层土壤干旱和补给该层土壤水分。本研究有助于理解半干旱山区森林坡面的土壤含水量大小变化与分布特征,指导确定基于坡面土壤水分的植被承载力和进行林水综合管理。