淮北平原浅埋区地下水埋深对土壤水变化的影响研究

为研究淮北平原浅埋区夏玉米生长期地下水埋深对土壤水变化的影响,利用五道沟水文实验站1992-2014年大田玉米生长期0~1.0 m各垂直土层大田土壤水实测资料,结合同期地下水埋深(变幅1~3 m)及气象资料进行分析研究,采用回归分析法,分别建立了0.3~0.4、0.4~0.5、0.5~0.6、0.6~0.8、0.8~1.0和0~1.0 m土层平均含水率与地下水位埋深的回归模型。结果表明:0.3~0.4、0.4~0.5、0.5~0.6、0.6~0.8、0.8~1.0和0~1.0 m土层平均含水率与地下水埋深呈线性负相关关系,拟合优度分别为0.632、0.739、0.788、0.861、0.834和0.780。该研究为及时了解土壤水动态变化、合理调控地下水位、提高田间水利用率具有重要意义。该研究成果为及时了解土壤水动态、合理调控地下水位和提高田间水的利用率具有重要意义。

地埋滴灌带首尾部土壤水分变化规律

本研究的目的是探究地埋滴灌带首尾部土壤水分变化规律。通过田间试验的方法,选择一块农田作为研究对象,设置了地埋滴灌带首尾部不同距离的取样点。通过测量取样点处土壤水分含量,分析了地埋滴灌带首尾部土壤水分变化的规律。研究结果表明,地埋滴灌带首尾部土壤水分变化存在明显的差异,滴灌带首部、中部、尾部土壤相对含水量均匀性一般,出现这些现象的原因可能有土壤质地差异、滴灌带堵塞、滴灌带内水压分布不均以及覆膜影响等。研究结果对于地埋滴灌带的埋设设计和管理具有重要的指导意义,可以提高滴灌系统的水资源利用效率。

樟子松人工固沙林土壤水分动态密度效应研究

研究樟子松人工固沙林土壤水分时空动态随林分密度的变化规律,采取有针对性的措施可以提高系统的稳定性和可持续性。该研究在科尔沁沙地南缘樟子松人工林中选取同龄、高密度(810株·hm^(-2))、低密度(404株·hm^(-2))林分设置样地,以无林地(草地)为对照,采用烘干法和TDR测定相结合的方法,2004-2022年监测0~3 m土层的土壤含水率,并同步监测林外降水量。结果表明:2004-2022年,0~1 m土层高、低两种密度林分的年均土壤含水率分别为11.1%、11.8%,两者无显著差异(t=0.935,P=0.3);土壤含水率的季节变化可划分为低值期(4-5月)、平缓期(5-6月)、上升期(6-8月)、高峰期(8-9月)和下降期(9-10月)。高(低)两种密度林分0~1m土层水分状况的统计表明,非旱、轻旱、中旱和重旱比例分别为59.7%(65.0%)、24.4%(15.3%)、13.8%(12.8%)和2.2%(6.9%)。林分在从中龄林向近/成熟林的演化过程中,高密度林分0~1 m土层土壤水分处于非旱状态的占比由58.3%增至60.3%,低密度林分则由44.8%增至73.7%,低密度林分增幅更显著。高、低密度林分0~1 m土层非旱状态占比最高的月份均为8月,重旱状态占比最高的月份均为6月。在科尔沁沙地南缘,樟子松不同密度林分土壤含水率均随土层深度的增加而减小。0~1 m土层不同密度林分土壤含水率年际尺度差异不显著,土壤含水率的季节、年际变化与同期降水量变化的格局相似,但不完全一致。不同密度林分的林地均存在不同程度的干旱,干旱所占比例约65%,生长季各月都发生过不同程度的干旱,6月份为重旱多发期。在中龄林向近/成熟林的演化过程中,土壤干旱改善情况低密度林分好于高密度林分,因此建议适时疏伐改善樟子松林地土壤水分状况。

不覆膜地埋滴灌埋深对土壤水分变化规律的影响

通过田间试验研究不同灌溉方式、不同地表覆膜状态和不同滴灌带埋设深度对土壤水分的影响。结果表明:在不覆膜条件下,玉米全生育期,土层深度0~20 cm,浅埋滴灌低于或接近于深埋滴灌的土壤含水率。土层深度20~40 cm,浅埋滴灌先接近于后高于深埋滴灌的土壤含水率。土层深度40~60 cm,浅埋滴灌几乎均低于深埋滴灌的土壤含水率。

浅层包气带土壤水昼夜分布变化规律模拟研究

西北干旱半干旱地区,浅层包气带含水率与地温等地下水文要素的分布特征对保护旱区表生生态环境起到至关重要的作用。以鄂尔多斯风沙滩地区原位土柱试验为基础,采用HYDRUS-1 D对一维入渗过程的水蒸汽变化、含水率和温度分布进行数值模拟并通过实测值进行验证。结果表明:温度梯度对浅层包气带土壤含水率昼夜变化及水蒸汽通量分布起到主控作用;日尺度剖面水蒸汽运动过程可分为3个阶段:阶段1(1:00-7:00),阶段2(8:00-16:00)及阶段3(17:00-23:00);当温度梯度方向向上,水蒸汽通量向上运动时,含水率变小,反之,含水率变大。利用HYDRUS模型分析水蒸汽的运动规律,揭示了土壤温度对土壤水分布的影响机制,为旱区蒸发过程及生态环境保护提供科学依据。

土壤水分变化对长白山主要树种蒙古栎幼树生长的影响

选择长白山红松阔叶林主要优势树种蒙古栎为研究对象 ,人工控制 3种施水量研究蒙古栎幼树形态、生物量效应和光合生理特征对土壤含水量变化的响应 .结果表明 ,不同土壤含水量变化显著影响蒙古栎叶片、枝、根的生物量及其分配格局和叶片光合气体交换特征 .水分胁迫改变幼树树冠结构 ,抑制幼树树高、地径、叶片大小、地上和地下生物量 ;同时 ,蒙古栎幼树根冠生物量比随着土壤水分含量的减少显著提高 ;供水量减少对幼树净光合速率、CO2 利用率和碳利用率等特征有显著的负向影响 ;而叶片气孔导度、蒸腾速率和水分利用率对不同土壤含水量反应较复杂 ,只在土壤含水量较低时 ,幼树气孔导度、蒸腾速率明显降低 ,叶片水分利用率升高 ,表现出蒙古栎树种是干旱可变植物 ,长期水分胁迫可提高树种的耐旱能力 .

模拟三峡库区消落带土壤水分变化对落羽杉幼苗光合特性的影响

为三峡库区消落带植被恢复建设进行适生树种优选,本研究模拟三峡库区消落带土壤水分变化特征设置了常规生长水分条件、轻度干旱水分胁迫、土壤水饱和以及水淹4个不同处理组,研究落羽杉当年实生幼苗光合特性以及生理生态适应机理.研究结果表明,不同水分处理均显著影响落羽杉幼苗光合色素、叶片气体交换以及资源利用效率.其中,水淹处理组光合色素含量一直处于最低,受到的影响最大且最为明显;与轻度干旱组和水饱和处理组在干重条件下的光合色素含量和对照组并无显著差异形成鲜明对比.各组叶绿素a与b比值介于2.043～2.691之间,叶绿素与类葫萝卜素含量比则介于3.079～4.514之间.在轻度干旱水分胁迫环境下,落羽杉幼苗表现出较低的光能利用效率、CO2利用效率和净光合速率,其净光合速率比正常下降24.9%;相反在土壤饱和水与水淹环境下,其光能利用效率、CO2利用效率和净光合速率并未受到显著影响,仍保持与正常生长条件下一致的水平.在整个实验期,落羽杉幼苗各组的水分利用效率均随时间延长而持续增加,以水淹组增幅最小,常规生长组最大.研究证实落羽杉树种具有喜水和耐水淹生理学特性,完全可以考虑将落羽杉树种列为三峡库区消落带防护林体系建设树种之一,但应避免将其置于干旱环境之中.

土壤水分变化对外来入侵植物飞机草生长的影响

以外来入侵植物飞机草为研究对象,设计3个水分梯度(15mm,10mm,5.83mm),研究飞机草的叶绿素含量、生物量、光合生理特征等指标对土壤含水量变化的响应。结果表明,随着土壤水分含量的降低,飞机草的单位叶面积干质量、叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2摩尔分数、光饱和点等都呈下降趋势。同时,根冠比和水分利用率随着水分胁迫的加重而有所提高,表明飞机草对土壤水分胁迫有一定的适应能力,但总体而言,土壤水分胁迫不利于飞机草的生长,限制了其向降雨量较少的地区入侵。

三峡调蓄过渡期长江河口地区不同水文年土壤水盐变化特征

通过布置土壤水盐动态监测网开展长江河口地区土壤水盐动态数据监测、采集和统计分析,研究该区不同水文年土壤水盐变化特征及水盐动态因子关系,结果表明该区不同水文年土壤水盐变化都有春秋季土壤积盐的季节性特点,但其枯水年份夏季土壤积盐更剧,土壤水盐动态各因子间存在明显相关性。针对三峡调蓄如何影响河口水情及土壤水盐动态这一问题,分析2003年6月三峡进入调蓄过渡期后河口土壤水盐实际动态情况及其影响因素,结果表明蓄水试运行后的3年,三峡调蓄对河口土壤水盐动态的影响尚不明显,气候因素对河口土壤水盐动态影响占主导地位,河口江水位偏低20 cm左右,河口成潮入侵势头加强,雨季土壤和地下水积盐严重,影响作物生产,为此需采取各种水利农耕措施将不利影响降至最低。

三峡库区消落带土壤水分变化对落羽杉(Taxodium distichum)幼苗根部次生代谢物质含量及根生物量的影响

模拟三峡库区消落带土壤淹水变化特征设置了常规生长水分条件(CK组,土壤含水量为田间持水量的60%～63%)、轻度干旱水分胁迫(T1组,土壤含水量为田间持水量的47%～50%)、土壤水饱和(T2组,土壤表面一直处于潮湿状态)以及水淹(T3组,苗木根部淹水超过土壤表面1cm)4个不同处理组,研究落羽杉当年实生幼苗根部次生代谢物质含量与生物量的变化(均以干重计)。研究表明,不同水分处理对落羽杉幼苗主根、侧根和根部苹果酸、莽草酸含量以及生物量的影响程度有所差异,其中以T3组受到的影响最为明显。主根苹果酸、莽草酸含量在整个试验期的总体平均值,T3组显著低于CK组,分别达28.0%和16.4%;相反侧根苹果酸、莽草酸总体平均含量T3组则极其显著地高于CK组分别达105.7%和152.6%,根部平均值T3组显著地高于CK组分别达32.7%和26.2%。与之形成鲜明对比,主根、侧根和根部苹果酸、莽草酸含量在整个试验期的总体平均值,T1、T2与CK组相互之间分别均无显著差异。各处理组之间主根生物量没有显著差异;与CK和T1组相比,T3组侧根生物量分别降低38.3%和40.8%,根部生物量分别降低31.9%和31.1%,但与T2组相比均未达到显著差异。主根苹果酸含量与根系各部分莽草酸含量和生物量之间均无显著相关性,相反侧根、根部的苹果酸与莽草酸含量以及二者与生物量相互间均表现出显著或极显著相关性。在三峡库区消落带土壤含水量变化条件下,落羽杉幼苗将充分利用侧根增强代谢适应调节能力,通过产生大量苹果酸和莽草酸、减少根部生物量积累适应根部水淹环境,通过维持与CK组同样水平的代谢和生长而适应轻度干旱与饱和水环境。

黄土高原水蚀风蚀交错带沟岸灌木林地土壤水分变化

选择黄土高原水蚀风蚀交错带典型切沟,采用人工取样和中子仪测定研究了柠条坡地不同坡位土壤水分变化,明确了切沟对沟岸柠条林地土壤水分的影响范围,建立了土壤储水量与距沟沿不同距离之间的关系。结果表明:在黄土高原雨季(7～10月),天然降水对柠条坡地下位的补给深度达到了220cm,对坡地上位和中位的补给深度分别为180cm和160cm。在土壤剖面200cm深度范围内,坡下位土壤水分含量始终高于坡上位和坡中位,200cm深度以下,坡地上、中、下位土壤水分趋于一致。切沟对柠条林地土壤水分影响水平宽度达到3～4m,垂直深度达到6m以下。沟岸柠条坡地距沟沿不同距离土壤剖面储水量与沟沿距离间的关系可以用线性函数来表达。研究沟岸地距沟沿不同距离的土壤水分变化规律对沟岸地植被的恢复具有重要的科学意义。

东北半湿润地区深埋秸秆周围土壤水分的动态变化

为了探讨深埋秸秆周围土壤水分动态变化规律，通过田间小区对比试验，设置4个处理：秸秆无膜（S）、秸秆＋覆膜（S＋M）、无秸秆＋覆膜（M）和无秸秆无膜（CK），分析了不同处理条件下土壤水分的动态。结果表明，深埋秸秆可有效提高春播前0～30cm土层土壤含水率，比无秸秆的处理高0．03cm／cm2;深埋秸秆处理提高了土壤对雨水的拦蓄存储能力，降雨后随时间延长这种作用更加明显。强降雨132h后，S处理与s＋M处理各层土壤含水率差异不显著，S处理0～30、30~40、40～60cm土层土壤平均体积含水率比M处理提高了0．01、0．03、0．04cm3／cm3，比CK提高了O．02、0．05、0．05cm3／cm3；在长期干旱情况下，深埋秸秆处理具有更好的持续保墒效果．S处理与S＋M处理保墒效果差异不显著，S处理0～30、30~40、40～60cm土层土壤平均体积含水率比M处理提高了0．01、0．02、0．06cm3／cm3，比CK提高了0．02、0．05、0．09cm3／cm3。深埋秸秆提高了土壤的含水率，起到了蓄水、抗旱、保墒的作用。

TRMM/PR在青藏高原土壤水分变化研究中的应用

针对热带降雨观测计划(TRMM)上搭载的降雨雷达(PR)参数情况发展了基于积分方程模型与一阶植被散射模型的青藏高原地区的土壤水分变化反演模型．利用AVHRR/NDVI产品以及PR数据,用上述模型对青藏高原3个试验区1998年4～9月的土壤水分变化情况进行了反演,结果显示模型反演结果与实测结果吻合较好,3个站点的均方根误差分别为0．045,0．069和0．056．

黄土丘陵区不同立地条件下紫花苜蓿地土壤水分动态变化

研究了定西市安家沟流域不同立地条件紫花苜蓿Medicago sativa土壤水分的变化。结果表明：阳坡土壤水分均小于阴坡土壤水分，紫花苜蓿在不同立地条件下土壤水分都发生了显著的变化，但其顺序为阴坡台地〉阴坡坡地〉阳坡台地〉阳坡坡地。不同立地类型各土壤层次的月变化存在显著差异，阴坡台地和阴坡坡地第1茬（4—6月）的土壤水分极显著高于阳坡台地和阳坡坡地的土壤水分，二者间没有显著差异．而在7月后，阴坡台地极显著高于其他立地条件的土壤水分。不同立地条件下紫花苜蓿每层深度土层的土壤水分都发生了不同程度的变化，在整个垂直剖面上都在降低。40～100cm土层土壤水分降低最多。

不同灌水次数对日光温室番茄土壤水分动态变化规律的影响

根据番茄在整个生育期内土壤水分变化特点,充分利用有限水资源,调节土壤水分状况。在相同灌水量条件下,利用时域反射仪研究不同灌水次数对土壤含水量的变化的影响。结果表明:各处理土壤贮水量变化的深度一般在0～100cm内,尤其在0～60cm变化最为激烈,100～180cm范围内土壤水分变化不明显。按土壤水分运移规律进行划分,将土壤水分的垂直变化分为4层,即活跃层(0～30cm)、次活跃层(30～60cm)、缓变层(60～100cm)和均稳层(100～180cm)。灌水次数越少对土壤水分消耗的越多,易造成活跃层和次活跃层土壤水分亏缺;反之,则土壤水分消耗较少。

坝上地区老芒麦草地土壤水分和生物量变化特征

于2004-2007年利用TDR对田间土壤水分动态进行监测,研究了该地区不同降水年型下多年生老芒麦草地土壤水分的动态变化特征,同时对该地区老芒麦的耗水特性和生长特征进行了分析。结果表明,土壤水分在6月下旬达最低值,7月中旬牧草头茬草收割后土壤贮水开始迅速增加,至8月份雨季结束后又迅速下降。老芒麦的生物量以头茬草为主,干物质的主要积累时期为6月下旬到7月初的拔节抽穗期。该地区牧草的主要干物质累积时期和土壤水分的充分供给时期存在严重的不一致,建议进行土壤水分季节调控或人工草地的生育期调节研究。

不同灌水次数对日光温室辣椒土壤水分动态变化规律的影响

在膜下滴灌条件下,研究不同灌水次数对日光温室辣椒土壤水分动态变化规律的影响。结果表明：随着灌水次数的增加,灌水间隔时间短,单次灌水量较少,对土壤水分的消耗逐渐减少,并且土壤贮水量变化的深度一般在0~100cm内,灌溉水基本能满足辣椒生长的需要;灌水次数越少土壤水分消耗得越多。

不同灌水量对日光温室辣椒土壤水分动态变化的影响

通过田间试验,研究不同灌水量对日光温室辣椒土壤水分变化的影响。结果表明:随着灌水量的增加,0～60 cm土壤水消耗逐渐减少。各处理0～100 cm土壤贮水量随着灌水量的增加而增加,而土壤水分的消耗则随着灌水量的增加而明显减少。在苗期、营养生长期和结果前期,蒸腾蒸发量相对较少,灌溉水能基本满足植株生长需要,植株从土壤中吸收的水分较少。

果树微润灌溉条件下土壤水分变化特征试验研究

以经果林木为对象,引进微润灌溉技术产品,建立试验区。开展桃树微润灌溉条件下,水分入渗过程及土壤水变化特征试验研究。试验结果表明:1个微型水库可形成水平60cm纵向80cm的湿润体,2个时水平湿润范围可达120cm;微型圈湿润范围水平40cm纵向50cm;稳定2m水头时,微型水库湿润体达到水平40cm纵向70cm需要15d左右;微型圈湿润纵向60cm土层需要20d;不同微润灌给水器均能使各土层土壤水分保持在田间持水率上下,为植物根系提供较好土壤水分环境,并有效减少作物棵间蒸发及无效耗水,提高灌溉水利用效率。