低丘红壤深层水分的CASCADE模型应用与管理

低丘红壤深层水分对建立合理的耕作制度和旱季作物水分调控有重要意义。花生地定位试验实测数据表明:旱地土壤水分垂直梯度变化趋势基本表现为增长型,土壤含水量受降雨影响在40cm土层旱季明显大于雨季。采用CASCADE模型模拟了不同年型低丘红壤地区花生地土壤含水量的动态过程,各层次模拟值与实测值的平均绝对偏差<4 7%,模型可用于分析红壤水分的季节性变化规律和采取抗旱措施。还针对水分利用存在的问题,从工程措施、生物措施和生产措施三方面进行红壤旱地水分资源的有效管理,提高红壤地区降水资源与深层水分的利用率。

用遥感资料估算深层土壤水分的方法和模型

该文以热惯量法为基础，在ＥＰＰＬ７地理信息系统（ＧＩＳ）的支持下，考虑土壤质地的影响，探讨了利用ＮＯＡＡ／ＡＶＨＲＲ遥感资料估算深层土壤水分的方法和模型．结果表明：表层土壤水分与深层土壤水分之间有较好的非线性关系，可以用遥感得到的表层土壤水分去估算深层土壤水分。

京郊平原区粮田深层土壤水分的预测

通过对北京市通州区徐辛庄镇粮田土壤剖面土壤水分的研究 ,得到了京郊平原区粮田的土壤水分垂直变异特征———各层间的变异表现出明显的层次性 ;土壤水分随深度的变化呈曲线的形式 ,但是随表层土壤水分的减少 ,其随着深度的变化近乎于直线。在研究土壤水分垂直规律的基础上对不同土层的土壤水分进行了模拟预测 ,三个层次的预测平均误差均小于 10 % ,其中以 0～ 60cm土层的预测结果最好 ;在这些预测之中相对误差小于 10 %的均占 80 %左右 ,相对误差小于 5 %的占 5 0 %以上 。

黄土丘陵区不同土地利用类型下的深层土壤水分变化特征

人工林草地土壤干化问题正在日益严重的威胁着黄土高原人工植被建设成效。利用2013年5月—2014年11月的定位监测0—900cm深层土壤水分资料分析得出:(1)研究区四种不同土地利用类型剖面土壤水分均表现出上层波动剧烈,下层变化较小的特征。上层土壤含水量具有与明显的季节性波动变化特征,代表当年降水的入渗深度,枣林、苜蓿草地、杏林和农地降水入渗深度范围分别为0—240,0—180,0—200和0—120cm。(2)深层土壤含水量年内变化较小,枣林、苜蓿草地和杏林土壤水分在根系吸水作用下有微弱减少,农地作物对深层土壤水分利用有限,得到降水补给土壤水分有所增加。土地利用方式对深层土壤水环境的影响大小依次为苜蓿草地>杏林>枣林>农地。(3)枣林、苜蓿草地和杏林深层土壤水分均存在一定的亏缺,苜蓿草地亏缺最为严重,平均亏缺度为67.7%,杏林和枣林平均亏缺度为55.4%和48.7%。深层土壤水分的变化规律能够反映长时段不同土地利用类型对土壤水分生态环境的深刻影响,对黄土高原植被的恢复、建设及评价具有重要意义。

腾格里沙漠人工植被区固沙灌木影响深层土壤水分的动态模拟研究

灌木是我国沙漠地区主要的优势植物类型,固沙灌木的存在有益于沙丘的固定进而有利于退化沙漠生态系统的生态恢复。基于腾格里沙漠沙坡头地区50多年的人工植被区长期观测研究,建立生态-水文模型模拟了该地区固沙灌木盖度和深层土壤水分的动态变化过程,结果表明,固沙灌木的建立改变了沙区原有的生态-水文过程,在固沙灌木建立40多年后,固沙灌木的盖度和深层土壤水分达到了新的平衡状态。灌木盖度逐渐稳定在(10±0.9)%左右,而深层土壤水分稳定在(2.58±0.2)%左右。因此,在年均降雨量为186mm的腾格里沙漠沙坡头地区,土壤水分的最大植被承载力为:灌木和生物土壤结皮的盖度分别维持在10%和60%,深层土壤水分维持在3%左右。

苹果园表层与深层土壤水分的转换关系研究

2005年4—10月期间利用Trime土壤水分速测系统,测定苹果园内0—18c0m范围内的土壤水分,建立了土壤水分随深度变化曲线及利用表层水分进行深层水分的预测模型。结果表明,0—50cm范围内土壤水分变化剧烈为强变异,50cm以下土壤水分变化随深度增加逐渐变弱呈中等强度变异。0—10cm和0—30cm土层与深层水分的拟合效果较差,预测结果相对误差大于10%的占55.56%和50.00%。利用0—50cm土层水分进行深层水分预测时精度较高,预测结果中相对误差小于10%的占88.89%,最大相对误差为12.98%,且以经验关系的预测效果最为理想。故本地区进行深层水分预测的最佳表层土壤深度为0—50cm土层。

表层土壤水分反演深层土壤水分的研究进展

随着遥感技术的发展,由遥感资料得出大面积范围土壤水分已有了很大的发展,但目前由遥感数据反演土壤水分一般以2 0 cm左右深度土壤水分与遥感资料相关较好,故国内外学者进行了由表层土壤水分反演深层土壤水分的研究,主要有经验公式法、线性回归法等。但目前模型中部分未分类考虑降雨和灌溉的影响,在无降雨和灌溉条件下模型精度较好,但有降雨和灌溉时,模型精度将大大降低;部分对于降雨和灌溉以及不同地表状况有分类模拟,但每一土壤分层太大,不太实用。其中,文中的S=A(d-d0 ) +S0 [1 +B(d-d0 ) 2 ]+Sc式,除了在降雨和灌溉时精度较低外,因其应用方便,精度较高而被采用较多。因而在其基础上,可以收集和处理降雨和灌溉时的数据,对这一时期的模型加以修改完善。

黄土高原人工林深层土壤水分利用研究

探讨黄土高原人工林的深层土壤水分利用状况,对该区植被恢复的可持续发展具有重要意义。以黄土高原半干旱偏旱区、半干旱区、半湿润区的刺槐林和柠条林为研究对象,通过野外实地调查,分析了不同气候区人工林0—800 cm土层土壤水分含量、深层(200—800 cm)土壤水分消耗量及土壤耗水速率,探究了不同气候区人工林对深层土壤水分的影响。结果表明:(1) 3个气候区农地土壤含水量显著高于刺槐林和柠条林。刺槐林、柠条林在2个气候区0—800 cm土层的土壤水分含量变化范围分别为6.64%~11.01%,6.38%~11.41%,均在半干旱偏旱区平均土壤含水量最低。(2)刺槐林和柠条林的深层土壤耗水量、深层土壤耗水速率均以半干旱偏旱区最高,分别为:808 mm,698 mm,32.33 mm/a,31.76 mm/a。(3)人工林在半干旱偏旱区和半干旱区的植物根系较半湿润区活跃,特别是在0—300 cm土层,对土壤水分影响较大。(4)土壤质地是人工林深层土壤水分变化的重要因素之一。黏粒含量与土壤水分呈正相关,砂粒含量与土壤水分呈负相关。半干旱偏旱区、半干旱区、半湿润区的黏粒含量依次增加,砂粒含量则相反。不同气候区人工林对深层土壤水分影响不同,同时受根系和土壤质地影响较大,因此选择合理的人工植被配置模式对深层土壤水的保护和持续利用非常重要。

黄土丘陵区退耕还林草对深层土壤水分动态的影响

【目的】量化黄土丘陵区退耕还林草植被恢复下深层土壤储水量和耗水量,弄清植被恢复类型对深层土壤水分动态的影响,为优化该区植被管理和土壤水资源调控提供理论依据。【方法】采用室外调查和室内检测的方法,研究了黄土丘陵区园则沟小流域坡耕地,草地和枣林0~1000 cm剖面土壤含水率和深层(200~1000 cm)耗水量。【结果】(1)0~1000 cm土层,土壤含水率为枣林<草地<坡耕地。0~200 cm土层,坡耕地、草地和枣林土壤含水率均呈先增加后减少的趋势,均值分别为11.91%、11.23%和9.99%;200~1000 cm土层,土壤含水率缓慢下降趋于稳定,均值分别为11.77%、11.62%和9.96%。(2)200~1000 cm土层,土壤储水量坡耕地>草地>枣林,均值分别为148.78、145.28和121.11 mm;各土层坡耕地和草地土壤储水量显著大于枣林(p<0.05),但坡耕地储水量和草地土壤储水量无显著差异。(3)200~1000cm土层,枣林存在明显的深层土壤耗水量并显著高于草地(p<0.05),枣林耗水量范围为21.67~32.97 mm,均值为27.67 mm,草地耗水量范围为-4.47~10.32 mm,均值为3.50 mm。(4)各样地土壤深层含水率与黏粒呈显著正相关,与砂粒呈显著负相关,与有机碳质量分数呈负相关。【结论】枣林存在明显的深层土壤水分消耗量,且显著高于草地;草地在深层土壤虽然也出现土壤水分消耗,但消耗量较低。

高寒半干旱区沙地植被土壤水分变化特征及其影响因素

为揭示高寒半干旱区不同降雨强度对植被差异下沙化土地土壤含水量变化过程的影响。以青海共和盆地东缘黄沙头乔木、灌木和裸地为研究对象,基于2020、2021和2022年5月—9月植物生长季土壤含水量、降雨量和细根分布监测数据,分析2020年、2021年、2022年各生境0—200 cm深度土壤水分对小雨、中雨、大雨的响应。连续动态监测结果表明,大雨、中雨条件下,随土层深度的增加土壤水分对降雨的响应时间延长。乔木林和灌木林土壤水分对中雨、大雨最大响应深度为70 cm、100 cm,裸地对中雨、大雨最大响应深度为50 cm、100 cm。随土层深度的增加,小雨对乔木、灌木、裸地土壤水分的补充作用逐渐降低;中雨对灌木林土壤水分的补充作用逐渐降低,乔木林与之相反;大雨时乔木林、灌木林变异系数呈现S型变化,因此大雨对其土壤水分的补充存在明显的分层利用现象。不同植被类型土壤水分空间变化差异以及对降雨的响应受植被冠层截留对降水再分配的影响,土壤含水量与环境因子间的主成分分析表明,郁闭度、叶面积指数、150—200 cm土壤容重、细根生物量密度、根表面积密度、根长密度、比根长是反映研究区土壤水分的显著因子(P<0.05)。研究表明不同降雨强度植被土壤含水量存在明显差异,高寒半干旱区沙化土地乔、灌植被的建植可提升深层土壤储水能力;结果可为沙化土地恢复和水土流失防控提供科学依据。

黄土高原人工林对区域深层土壤水环境的影响

通过对典型黄土区 1 0m土层土壤水分的分析表明 :黄土高原土壤深层具有丰富的土壤水资源 ,3～ 1 0m土层内土壤水资源从南部的 1 0 86.8mm逐渐降低到北部的 5 2 4.1mm ,各地土壤水资源量约相当于当地多年平均降水量的 2倍。在 1 0m土壤水分剖面内 ,随土层深度的变化土壤含水量具有波动性和相对稳定性的特征。以荒坡地或低产农田为对照 ,通过对比分析发现 ,黄土高原目前主要的造林树种可利用 9～ 1 0m以下土层的土壤水资源。在黄土高原半干旱气候背景下 ,人工林植被的耗水主要使黄土区中北部地区 3～ 8m土层土壤含水量降低到长期接近或低于凋萎湿度 ,形成难以恢复的深厚土壤干层。人工林大量耗水形成的难以恢复的土壤干层是黄土高原特殊的生态水文现象 ,是目前区域人工植被生态系统不稳定性的体现。同时表明 ,黄土高原营造的人工林尚不能达到涵养水源之功能。

黄土高原水蚀风蚀交错带小流域土壤水分季节变化特征与主控因素

土壤水分是黄土高原水蚀风蚀交错带生态环境恢复的关键因子,具有明显的时空异质性。以水蚀风蚀交错带的代表性流域—老爷满渠小流域为对象,采用网格法(50 m×50 m)共布设了73个样点,原位观测0—5 m土壤含水率,共测定23次(2013年6月至2019年10月),通过获取每个样点的环境因子,结合经典统计、地统计、随机森林等方法,分析了小流域尺度不同土层深度(每层1 m,共5层)土壤含水率的季节变化特征与影响因素。结果表明:不同土层土壤含水率的空间分布特征和季节性变化规律不同;对于0—1 m土层,土壤含水率在夏季和冬季之间存在显著性差异(p<0.05),而对于1 m以下土层,春季平均土壤含水率高于其他季节,但不显著;无论在何种季节,不同土地利用方式、壤土与砂土间的土壤含水率在3 m以上土层均存在显著差异(p<0.05),而阴、阳坡的土壤含水率在所有土层均存在显著差异(p<0.05);在不同季节,土壤含水率与容重和砂粒呈负相关,与其他环境因子(有机碳含量、黏粒、粉粒、有机碳密度、土地利用、坡向、土壤质地和pH)呈正相关;除有机碳密度和黏粒较为稳定外,土壤含水率与环境因子的相关性均随土层深度增加呈减少趋势;环境因子对土壤含水率空间变异的整体相对贡献表现为土壤性质>地形>土地利用。研究结果可为研究区深层土壤水资源管理、土壤水文观测与模拟、植被优化布局等提供参考。

黄土高原退耕还林措施对深层土壤含水率的影响

深层土壤水分分布状况对于黄土高原植被恢复和农业可持续发展意义重大。对陕北黄土区不同退耕还林措施(1979年种植的侧柏林、油松林和苹果林)及农地(对照)20 m深土壤剖面的土壤水分、根系分布状况及土壤粘粒含量进行了取样分析。结果表明:退耕还林措施显著降低了土壤含水率,总体表现为农地(11.30%)>苹果林(6.66%)≈油松林(6.48%)≈侧柏林(5.92%)。深层土壤含水率同时受植物根系和土壤质地的影响,植物根系是影响4~10 m土壤含水率的主要因素,根系通过吸水作用降低了土壤含水率,但随着深度的增加,根系对土壤含水率的影响逐渐减弱,土壤质地对土壤含水率的影响逐渐增强,土壤含水率与土壤粘粒含量之间呈正相关关系。侧柏人工林根系影响土壤水分深度可达18 m,油松林的影响深度为16 m,35 a树龄的苹果林耗水深度为19 m左右。

采煤沉陷区深层土壤物理性质时空变化研究

为了研究深层土壤容重、孔隙度以及含水率时空变化,基于榆神府矿区纳林河二号矿采煤沉陷区实测数据,研究了0~10m深度的土壤含水率及土壤容重、孔隙度的时空变化规律。结果表明,随着采煤沉陷区形成时间的推移,土壤容重逐渐减小,孔隙度逐渐增加,土壤含水率有所恢复。在空间分布上,拉伸区土壤容重低于盆底区,土壤孔隙度高于盆底区,说明采煤沉陷对拉伸区地表结构的影响更为明显且持久;拉伸区土壤含水率变化小于盆底区,纵深方向上0~2m土壤含水率主要受采煤地裂缝影响,6~10m主要受地下水变化影响,中间为过渡地带,土壤含水率相对稳定。

基于指数滤波法的中国区域深层土壤水分估算

微波遥感技术已经可以实现区域尺度表层土壤水分的观测,但是与生态、水文和农业等领域更密切相关的是深层土壤水分,如何实现由表层土壤水分估算深层土壤水分仍是亟待解决的科学问题。本研究利用中国区域2121个土壤水分观测站点的多层土壤水分数据(统计数据未含港、澳、台地区。下同),基于10 cm土壤水分,应用指数滤波法分别估算20、30、40和50 cm深度的土壤水分。结果表明:1)随着土壤深度的增加,指数滤波法的估算精度逐渐下降,NSE(纳什效率系数)中值对应4个深度分别为0.76、0.54、0.39和0.28,R^(2)(决定系数)中值分别为0.86、0.73、0.64和0.59,RMSE(均方根误差)中值分别为0.023、0.027、0.028和0.028 m^(3)/m^(3);2)由2121个土壤水分站点率定得到的站点最佳T值(表征土壤水分从表层运移至深层的时间)的中值估算深层土壤水分具有可行性,尤其估算浅层(如20 cm)土壤水分时,估算结果与用最佳T值相比,93%的站点NSE差值<0.05,82%的站点RMSE差值<0.001;3)表层和深层土壤水分的相关性越好,指数滤波法的估算精度越高。综上,指数滤波法在中国区域具有较好的适用性,中国区域T的中值,可以作为指数滤波法在中国区域应用的参考值。

地下水埋深对膜下滴灌棉田水盐动态影响及土壤盐分累积特征

为了探究不同地下水埋深条件下膜下滴灌农田的水盐运移规律,于2012—2016年在新疆库尔勒绿洲,对采用膜下滴灌结合冬春灌压盐的棉田开展定位观测,在不同位置处150 cm深土壤剖面进行水盐监测,探究不同生育阶段地下水埋深与土壤水盐含量的关系。结果表明,膜下滴灌农田土壤水分呈反"S"型分布,土壤盐分呈"酒杯"状表聚型分布;试验期内地下水埋深从2~3 m增加到5~6 m,相应地苗期和非生育期返盐程度显著降低,收获期盐分含量下降;5a来土壤含盐量从6.5 g/kg下降到1 g/kg,土壤累积含盐量与地下水埋深呈负的指数关系;深层水分交换量表明土壤水和地下水间的联系明显减弱。建议将类似地区的地下水埋深控制在3.5 m左右,膜下滴灌结合冬春灌淋洗可有效抑制土壤层盐分累积,并可保证自然植被的生态需水。

淮北地区小麦高产的关键技术措施

淮北地区小麦高产的关键技术措施孔令聪，汪芝寿，曹承富，张存岭，王敏（安徽省农科院作物研究所，合肥２３００３１）（濉溪县科委，濉溪２３５１００）（蒙城县种子公司）我省淮北地区处黄淮平原的南端，包括阜阳、宿县的地区和蚌埠、淮南、淮北三市，共二十五个县（市...

甘草育苗技术

1.选地野生甘草生长在干旱、半干旱地区.土壤为沙壤和碱性壤土。甘草根系发达,能吸收土壤耕层以下深层水分,故抗旱能力强。

中耕——重要的抗旱辅助措施

谈到抗旱，很多人都想到浇水。其实，中耕也是一项重要的抗旱辅助措施。 中耕之所以能够起到一定的抗旱作用，主要是因为中耕能够弥合开裂的土缝，切断土壤毛细管，阻断深层土壤水分上升通道，减少水分蒸发，保住土壤墒情。在浇水或雨后及时进行浅耕，保墒效果尤为显著。中耕还有利于土壤蓄水纳墒，促进作物根系下扎，

降水增加对黄土高原深层土壤水分的影响

为了解降水增加情况下,黄土高原土壤储水量是否增加以及深层土壤水分的变化趋势,2018年对陕西省绥德境内的油松林和柠条林土壤水分进行了测定,并将其与2001年和2006年的同一样地土壤水分数据进行对比分析,结果表明:研究区近20年降水量呈增加趋势,2009~2018年该区域年平均降水量比1999~2008年的平均降水量增加了156 mm。油松和柠条林地深层土壤水分呈波浪形变化,且深层土壤总储水量呈现2018年>2001年>2006年,这种变化与1999~2018年降水变化趋势相一致。深层土壤储水量年际变化与植被类型有关,即油松林地深层土壤水分年际变化显著,柠条林则不显著。短时间尺度内(<6年)的降水对深层土壤储水量有影响,影响深度大约为0~5.0 m,长时间尺度(>5年)的降水对深层土壤储水量的影响深度会随时间加深,并且长时间尺度的降水可能会导致土壤水分"高湿层"下移现象出现。