基于HYDRUS-1D模型的半干旱黄土区典型整地措施土壤水分动态模拟

[目的]探究不同整地措施下的土壤水分动态特征,为评估坡面整地的生态水文效益,促进旱区植被恢复提供科学依据。[方法]通过半干旱黄土区油松林自然坡面和鱼鳞坑、反坡台的原位对照研究,基于土壤水分动态监测,结合降雨事件,利用HYDRUS-1D软件模拟,揭示不同整地措施对土壤水分垂直运移特征的影响。[结果](1)一维非饱和土壤水分运移数值模型对0—40 cm土壤水分的模拟精度大于40—100 cm,适于表层(0—40 cm)土壤水分的模拟;整个研究期内,相同降雨条件下,鱼鳞坑、反坡台的土壤水分通量显著大于相应对照自然坡面样地(p<0.05),鱼鳞坑的土壤水分通量显著大于反坡台(p<0.05)。(2)单独降雨条件下,0—40 cm内鱼鳞坑、反坡台的土壤水分通量比相应对照自然坡面样地平均提高9.07%,4.02%;鱼鳞坑、反坡台与相应对照自然坡面样地的平均差值最大在20,30 cm处,分别为0.79%,0.37%,整体呈先增后减趋势;降雨量为5—10 mm时,鱼鳞坑、反坡台的土壤水分通量最大为1.94%,1.42%,分别在30,40 cm;降雨量>10 mm时,鱼鳞坑、反坡台的土壤水分通量最大值均在0—20 cm,随降雨量增大而逐渐降低;鱼鳞坑、反坡台各层土壤水分通量之间差异均不显著。(3)持续降雨条件下,0—40 cm内鱼鳞坑、反坡台的土壤水分通量比其对照自然坡面样地平均提高10.73%,4.72%;鱼鳞坑、反坡台与相应对照自然坡面样地的差值在0—20 cm内最显著(p<0.05),平均差值整体均呈递减趋势;鱼鳞坑、反坡台与相应对照自然坡面样地各层的差值在降雨量为10—20 mm时最显著(p<0.05),最大增量均在10 cm处,分别为1.35%,0.53%;鱼鳞坑各层的平均土壤水分通量呈递减趋势,反坡台呈递增趋势;不同降雨特征下,鱼鳞坑、反坡台土壤水分通量最大值的深度不同,降雨量<20 mm时,鱼鳞坑、反坡台在10,20 cm,分别为1.58%,0.72%,降雨量>20 mm,均在40 cm,为2.61%,1.92%;鱼鳞坑、反坡台各层土壤水分通量间的显著性也不相同,降雨量为5—10 mm时鱼鳞坑各层土壤水分通量之间均有显著差异(p<0.05),反坡台在20—40 cm土壤水分通量之间有显著差异(p<0.05)。[结论]鱼鳞坑、反坡台均对土壤水分有不同程度的影响,鱼鳞坑在降雨条件下蓄水效果更好。

宁夏黄土区稀疏带状山杏人工林土壤湿度动态与影响因素

【目的】以宁夏南部黄土丘陵区带状山杏人工林为例,揭示林带内与带间的不同深度处土壤湿度的时空变化及其关键环境影响因素,为半干旱区林草植被科学管理及雨水资源高效利用提供依据。【方法】2020—2022年,在宁夏彭阳县山杏人工林带内和带间各布设1套200 cm测深的智墒传感器,分层逐时监测土壤体积含水量和土壤温度变化,同时布设1台气象站连续监测近地面降水、气温、空气湿度等气象条件,采用相关分析探究土壤湿度对前1日土壤湿度、土壤温度和气象因子的响应规律。【结果】2020年和2021年为平水年,降水量分别为467.4和440.8 mm;2022年为枯水年,降水量为354.8 mm;土壤体积含水量平均值为平水年(2021年,17.0%)显著高于枯水年(2022年,14.3%)。土壤体积含水量随土层加深呈近线性增加,其斜率表现为林带间高于林带内,平水年高于枯水年。在0~120 cm土层的土壤体积含水量为林带内(15.3%)高于林带间(14.0%),但在120~200 cm土层为林带间(17.6%)高于林带内(16.8%)。在0~60 cm土层的土壤体积含水量变异系数为林带间(42.9%)高于林带内(37.8%),但在60~200 cm土层为林带内(23.2%)高于林带间(19.1%)。土壤湿度变化的季节格局为:相对稳定期(3—4月)、耗损期(5—8月)、恢复期(9—11月)和衰退期(12月—次年2月),最大值多出现在4月,最小值出现在8月(平水年)和12月(枯水年);土壤湿度变化的垂直空间格局为:速变层(0~50 cm)、活跃层(50~90 cm)、次活跃层(90~170 cm)、相对稳定层(170~200 cm)。相关分析发现,土壤湿度日变化相关性最强的环境因子为正相关的前1日土壤湿度和负相关的土壤温度,月变化相关性最强的环境因子为负相关的土壤温度。【结论】宁夏黄土区稀疏带状山杏人工林林带内和林带间土壤湿度在季节和剖面上均表现出较大波动,枯水年比平水年波动的层次更深。综合分析发现前1日土壤湿度、土壤温度、气象因子均是影响枯水年和平水年日及月尺度各剖面层次土壤湿度变化的要素。其中,前1日土壤湿度和土壤温度为主要影响因子;在0~120 cm土层内的土壤湿度为林带内高于林带间。本研究结果对宁夏半干旱黄土区水平沟整地后退化植被科学恢复及土壤水分高效利用有很好的指导意义。

黄土高原半干旱区覆膜和施磷对紫花苜蓿草地土壤磷组分的影响

在黄土高原半干旱区,较低的土壤磷(P)有效性限制了紫花苜蓿(Medicago sativa L.)的生长。阐明连续覆膜和施磷对紫花苜蓿草地土壤磷组分的影响对合理施磷和提高紫花苜蓿草地生产力具有重要意义。试验设置2个覆膜处理(不覆膜和覆膜)和4个磷肥梯度[0 kg(P)·hm^(−2)、9.7 kg(P)·hm^(−2)、19.2 kg(P)·hm^(−2)和28.8 kg(P)·hm^(−2)],研究了覆膜和施磷在不同处理年限(3年和9年)对紫花苜蓿草地不同活性土壤磷组分及其影响因素的影响。结果表明,与不覆膜相比,覆膜处理第3年紫花苜蓿地上部分磷吸收量显著增加52.4%,土壤Olsen-P、活性较高的NaHCO_(3)-Po和NaHCO_(3)-Pi以及中等活性的NaOH-Pi含量分别显著降低15.5%、20.2%、10.2%和27.9%;覆膜处理第9年土壤NaHCO_(3)-Po和NaHCO_(3)-Pi含量显著增加37.3%和24.3%,而地上部分磷吸收量、土壤Olsen-P和NaOH-Pi含量没有显著变化。与不覆膜相比,无论处理年限长短,覆膜均显著降低了活性较低的稀HCl-Pi含量,显著提高了土壤Na-OH-Po、浓HCl-Po和残留态磷(Residual-P)含量,而对浓HCl-Pi和全磷含量没有显著影响。与不施磷相比,除施磷处理第3年土壤残留态磷含量没有显著变化外,施磷处理第3年和第9年紫花苜蓿地上部分磷吸收量、土壤全磷、Olsen-P以及所有磷组分含量均显著增加。冗余分析显示,地上部分磷吸收量、土壤pH和碱性磷酸酶活性是影响土壤磷组分变化的主要因素。与不覆膜相比,覆膜处理在第3年和第9年显著增加了土壤碱性磷酸酶活性,在第9年显著降低土壤pH。与不施磷相比,施磷处理在第3年和第9年显著降低了土壤pH,在第9年显著降低了土壤碱性磷酸酶活性。综上,覆膜可通过降低土壤pH和提高磷酸酶活性促进低活性磷组分向中、高活性磷组分转化,所以将覆膜和施磷结合可有效提高紫花苜蓿草地土壤磷有效性和供磷潜力,且随着处理年限的延长,效果愈加明显。

黄土高原半干旱偏旱区苜蓿-粮食轮作土壤水分恢复效应

该文测定和分析了黄土高原半干旱偏旱区不同生长年限苜蓿草地以及轮作不同年限粮食作物后0～1000cm深层土壤水分变化规律。结果表明:随着苜蓿生长年限的延长,苜蓿草地土壤干层厚度逐渐增加,3年生苜蓿草地土壤干层深度达到760cm,6、7、10年生苜蓿草地土壤干层深度均超过1000cm,6年生苜蓿地1000～1500cm土层仍为干燥层,土壤平均湿度为9.68%;采用草粮轮作能明显减小苜蓿草地干层的厚度和范围,0～1000cm土壤水分较10年生苜蓿草地都有不同程度的恢复,轮作2、6、8、12和18a粮田平均土壤水分恢复速率25.2mm/a,年均累积恢复土层厚度123.1cm,0～300cm土层水分恢复程度较高,且轮作年限愈长,土壤水分恢复效果越好,轮作18a粮食作物后0～660cm土层土壤水分恢复量达到了531.1mm;苜蓿草地适宜翻耕年限为5～6a,且6年生苜蓿草地0～1000cm土壤水分恢复到当地土壤稳定湿度值需要23.8a,该地区适宜的苜蓿-粮食轮作模式为"5～6年生苜蓿→24年粮食作物"。

黄土高原半干旱雨养农业区冬小麦气候适宜度评价——以通渭县为例

气候适宜度可以表征气候条件对作物生长发育的影响程度。利用黄土高原半干旱区通渭县近40 a气象资料和农业气象观测资料,基于模糊数学方法,根据冬小麦各发育时段对温度、水分、光照的需求,对黄土高原半干旱雨养农业区冬小麦全生育期气候适宜度进行评价。结果表明:通渭县近40 a冬小麦全生育期温度适宜度为0.58,停止生长—返青期的温度适宜度最高,达0.95,三叶期—停止生长的温度适宜度低,仅为-0.42,年际间差异小,全生育期温度适宜度以0.019/10 a的速率上升;水分适宜度为0.46,乳熟期—成熟期的水分适宜度最高,为0.66,其次为返青期—拔节期,为0.63,年际间差异大,全生育期水分适宜度以0.017/10 a的速率上升;光照适宜度为0.62,三叶期—停止生长和返青期—拔节期的光照适宜度最高,为0.68,乳熟期—成熟期最低,为0.51,全生育期光照适宜度以0.011/10 a的速率上升;综合适宜度为0.54,返青期—拔节期的综合适宜度最高,为0.70,三叶期—停止生长最低,为-0.36,全生育期综合适宜度以0.014/10 a的速率上升。冬小麦产量与抽穗期—乳熟期温度适宜度、乳熟期—成熟期水分适宜度、乳熟期—成熟期综合适宜度呈显著相关。气候适宜度能够较准确地反映出黄土高原半干旱雨养农业区冬小麦生育期内气象条件的优劣变化。

气候变暖对晋北黄土高原半干旱区马铃薯适播期的影响

以气候变暖为主要特征的气候变化对马铃薯物候期、生长发育及产量都产生很大影响,研究马铃薯生长季热量资源和适播期变化特征,对调整品种布局和合理利用气候资源具有重要意义。利用1981—2016年晋北地区地面气象观测站和农业气象观测站资料,通过趋势分析和相关分析,研究晋北马铃薯气候资源变化特征及对马铃薯产量的影响;基于积温稳定性原理,建立气象产量预测模型,得出最高气象产量对应的适播期,并分析适播期的年代变化特征。结果表明,晋北马铃薯生长季气温以0.32℃·10a^(-1)速率呈升温趋势,≥5℃积温以47.0℃·d·10a^(-1)速率呈增加趋势。气候变暖背景下对晋北马铃薯产量影响显著的气候因子主要是出苗~分枝期的平均气温,全生育期的积温、日照时数、需水量,出苗~分枝期、花序形成~可收期及全生育期的最高气温≥30℃的日数。气温和日照基本为负效应,降水在营养生长期为负效应,生殖生长期为正效应。晋北马铃薯适播期随着气候变暖有提前的趋势,20世纪80年代适播期在5月上旬末至5月中旬,90年代适播期在5月上旬,21世纪最初10 a适播期在4月下旬至5月上旬初,2010年以后马铃薯适播期提前到4月中旬末至4月下旬。建议晋北黄土高原半干旱区盆地地区种植中晚熟品种,尽量选择早播,可以选择4月中旬末至4月下旬,高海拔地区建议种植中熟品种或采取地膜覆盖提早播期来种植中晚熟品种,可以在4月下旬末至5月上旬播种。

半干旱黄土区人工栽植黑果枸杞生长变化及其对土壤水分的影响

本文通过对半干旱黄土区水平梯田内人工引种栽植野生黑果枸杞与原产地野生黑果枸杞生长状况的比较,确定黑果枸杞生长变化及其对土壤水分的影响。结果表明:(1)水平梯田内引种栽植7年的黑果枸杞植株下0—100 cm土壤水分含量显著高于植株间,野生黑果枸杞植株下和植株间0—100 cm土壤水分含量相差较小;(2)水平梯田内引种栽植7年的黑果枸杞其株高、冠幅、冠幅体积和分枝数均显著高于野生黑果枸杞,人工栽植黑果枸杞其株高和冠幅分别是野生的4.4倍和4.5倍,同时人工栽植黑果枸杞其地上、地下生物量和根冠比均显著高于野生黑果枸杞;(3)野生黑果枸杞地上和地下生长量均与0—100 cm土壤水分呈负相关,且0—100 cm土壤水分含量显著影响了野生黑果枸杞的株高和冠幅;人工栽植黑果枸杞生长量与0—100 cm土壤水分含量也呈负相关,但相关性较小。半干旱黄土区水平梯田栽植黑果枸杞可快速、稳定生长,并可提升植株下表层土壤水分含量,研究结果为黑果枸杞在半干旱黄土区退化人工林草地修复改造及推广利用提供参考依据。

半干旱黄土区苜蓿草地轮作农田土壤氮素变化

田间试验研究了多年生苜蓿草地轮作为农田后2年内土壤矿质氮和全氮的变化,结果表明,与苜蓿连作相比,土壤全氮在苜蓿翻耕后迅速下降,土壤硝态氮和铵态氮在耕作下层出现大量累积,土壤氮素有效性提高。不同轮作方式对土壤氮素变化有显著影响,轮作第2年种植玉米或马铃薯可以增加硝态氮在土壤中的累积,种植春小麦则增加了铵态氮和总矿质氮累积量,休闲土壤矿质氮变化幅度居中。与轮作春小麦相比,轮作玉米显著增加了对土壤全氮的消耗,因此多年生苜蓿草地轮作农田后应避免种植玉米等耗肥量较大的作物以维持土壤氮素平衡。

半干旱黄土丘陵区不同人工植被恢复土壤水分的相对亏缺

土壤水分是制约半干旱黄土丘陵区植被恢复和生态建设的关键因子。而缺乏科学指导的人工植被恢复会加剧土壤水分耗竭,造成土壤水分亏缺,从而严重阻碍该区生态系统恢复和脆弱生境的有效改善。以典型半干旱黄土丘陵区甘肃定西龙滩流域为例,对比不同植被恢复模式下土壤储水状况,并通过构建土壤水分相对亏缺指数CSWDI(Compared Soil Water Deficit Index)和样地土壤水分相对亏缺指数PCSWDI(Plot Compared Soil Water Deficit Index)进行定量化分析与评价,发现各人工植被均存在不同程度的土壤水分亏缺。其中,柠条、油松、山杏林地PCSWDI分别达到0.65、0.62、0.62,土壤水分亏缺严重,尤其是100 cm以下土层;山毛桃林地和苜蓿草地PCSWDI分别为0.38和0.17,在100—200 cm土层有一定程度的水分亏缺,但相对较轻;侧柏林地土壤水分的亏缺主要集中在20—100 cm这一层次,100 cm以下则随深度增加而降低;0—200 cm土层内,杨树林地、撂荒草地和马铃薯农地无显著水分亏缺,且在0—100 cm内土壤水分有一定的补充。CSWDI和PCSWDI能有效反映不同层次和样地土壤水分相对亏缺状况,可用于同一地区不同植被恢复模式土壤水分响应的定量化分析与评估。

黄土高原半干旱区土壤干层水分恢复研究

黄土高原土壤干层是一个重要的生态环境问题,研究干层土壤水分的恢复对正确指导黄土高原退耕还林还草,实现该区土地的可持续利用具有重要意义。研究在黄土高原半干旱区的固原县,选择了将紫花苜蓿翻耕后3a、12a的坡耕地,对其土壤干层的水分恢复状况进行了分析。发现二者土壤干层水分最大恢复深度分别为3m、4.8m,但土壤水分含量在中效水及其之上的主要恢复层深度分别为2m、2.2m。苜蓿翻耕3a和12a后2m以上土层土壤平均湿度都能恢复到易效水或极易效水的水平,可以满足1年生农作物的生长需求而不会进一步恶化土壤水分生态环境。但即使苜蓿翻耕12a后土壤水分,也不能满足林木和多年生豆科牧草正常生长的水分需求。

黄土高原半干旱区苜蓿草地土壤干燥化特征与粮草轮作土壤水分恢复效应

实地测定了黄土高原半干旱区固原不同生长年限苜蓿草地和连作8a苜蓿草地翻耕轮作不同年限粮食作物后深层土壤水分特征,分析了苜蓿草地土壤干燥化特征和粮草轮作对土壤水分的恢复效应。结果表明：（1）苜蓿连作1a、5a、8a和12a等4类苜蓿草地0~1000cm土层平均土壤湿度值为6.6%,平均土壤水分过耗量702.8mm,平均土壤干燥化速率147.1 mm/a,达到强烈干燥化程度,苜蓿连作5a土壤干层深度超过1000cm,苜蓿连作8a土壤干层深度超过1360cm,苜蓿草地合理利用年限为7a。（2）连作8a苜蓿草地翻耕并轮作4~7a和25a粮食作物等5类粮田0~1000cm土层土壤湿度介于6.74%~11.95%,土壤贮水量恢复值介于210.6~887.3mm,平均土壤水分恢复速率为80.8mm/a。轮作6a后粮田土壤干层轻度恢复程度以上深度达到1000cm。通过粮草轮作使苜蓿草地土壤湿度恢复到当地土壤稳定湿度需要13a以上。黄土高原半干旱区适宜的粮草轮作模式为：7a苜蓿→13a粮食作物。

黄土高原半干旱区植被建设的土壤水分效应及其影响因素

水分是黄土高原半干旱地区植物生长与植被建设的主要限制因子,植被是影响土壤水分最活跃、最积极的因素。为了给黄土高原半干旱区植被的合理经营和今后植被的科学营造及开展植被建设的水文生态效应研究提供参考,从不同植被类型、生长状况与结构,不同植物的耗水特点及影响因素等方面,概述半干旱地区不同植被对土壤水分影响的研究进展。认为:为保证植被建设的可持续,需适度发展植被生产力,合理选择植物类型。在深入研究不同植物需耗水规律的基础上,加强植被生产力与水分利用的结合研究和从景观配置水平研究植被建设对土壤水分环境的影响。

不同水分条件下核桃蒸腾速率与光合速率的研究

在黄土高原半干旱区,采用LI-1600稳态气孔仪和LI-6200便携式光合测定仪对不同土壤水分条件下盆栽核桃的生理指标进行了观测,研究土壤含水量对核桃蒸腾速率与光合速率的影响。结果表明,不同土壤含水量条件下核桃蒸腾速率、光合速率和水分利用效率的日变化具有显著的差异。当土壤体积含水量在5%以下时,核桃气孔导度很低,蒸腾速率日变化也不明显;当体积含水量为10%和15%时,蒸腾速率、光合速率和水分利用效率随着土壤水分的增加而升高,而且具有明显的日变化。土壤含水量越低,核桃叶片气孔导度与蒸腾速率和光合速率的相关性越差。通过对比得出,核桃光合作用适宜土壤体积含水量为10%~15%;土壤体积含水量控制在15%时核桃的水分利用效率达到较好状态。

气候变化对黄土高原半干旱区春小麦生长和产量的影响——以定西市为例

气象因子是影响春小麦生长发育的主要因素,探究全球气候变暖对黄土高原半干旱区春小麦生长和产量的影响,为防灾减灾提供科学依据。利用1960-2016年甘肃省定西市气象观测资料和1986-2016年春小麦试验资料,研究气候变化对春小麦生长和产量的影响,分析春小麦各发育期的变化,探讨影响春小麦生长和产量变化的主要因素,为春小麦应对气候变化提供保障。结果表明:近57年春小麦生育期气温呈显著上升趋势,在1997年发生突变;1960-1997年之前春小麦生育期降水呈减少趋势,之后呈增加趋势,但整体上呈增加趋势;日照时数和≥0℃积温呈增加的趋势。春小麦生长日数年际波动较大,整体呈缩短趋势,春小麦播种到出苗期、抽穗期到开花期和乳熟期到成熟期生长天数减少导致了春小麦全生育期生长日数缩短。近31年春小麦产量呈增加趋势,不孕小穗数和成穗率呈减少趋势,穗粒数和千粒重呈增加趋势。降水是影响黄土高原半干旱区春小麦产量的主要因素。

半干旱黄土丘陵区退耕地林草植被恢复对土壤质量影响评价

[目的]探讨退耕还林还草对土壤质量的综合影响,为半干旱黄土丘陵区退耕地植被恢复与建设提供理论依据。[方法]选择半干旱黄土丘陵区的宁夏回族自治区彭阳县白阳镇中庄村示范区不同退耕地林草植被恢复样地为研究对象,采用AHP决策法对不同林草植被恢复下土壤理化因子进行综合评价。[结果]土壤水分是影响土壤环境状况的最主要因子,其权重值达到了0.210,其次为土壤的总孔隙度和土壤有机质含量,其权重值分别达到0.136,0.108,同时土壤的毛管持水量、土壤碱解氮含量和土壤脲酶含量也对土壤环境具有十分重要的作用,其权重值分别达到0.085,0.071及0.064。[结论]通过对影响土壤环境的化学性质、物理性质和生物活性的综合评价,认为林地、人工草地和天然草地不同程度地改善和提高了土壤的环境质量,以林地改善程度最大。

MODIS资料遥感黄土高原半干旱地区气溶胶光学厚度

借助6S辐射传输模式,模拟了MODIS红、蓝、中红外通道的表观反射率在不同气溶胶类型下对地表反射率和气溶胶光学厚度的敏感性试验.利用Kau fman扩展的暗像元方法反演了黄土高原半干旱地区晴空天气条件下的2.5km高分辨率气溶胶光学厚度,选取的10天反演结果有6天的相对误差较小,在16%以下,绝对误差小于0.05的有7天.反演的10天资料中,兰州大学半干旱气候与环境观测站与之对应的CE-318观测资料的光学厚度平均值为0.2226,反演的平均值为0.2170,反演结果较合理.将反演结果与CE-318观测资料和NASA发布的气溶胶产品进行了对比,显示反演结果与NASA发布结果的空间发布存在一致性.

半干旱黄土丘陵区坡地集流水平沟的设计与应用

为解决现行集流水平沟设计方法缺乏合理性和系统性的问题,从理论分析入手,研究了这类工程的内涵及断面参数,并对集流水平沟工程的集流蓄水效果进行了研究。结果表明,2002—2008年的6a中,在整个生长季3—9月内,集流水平沟的土壤贮水量均明显高于隔坡的土壤贮水量;在试验雨强和降雨量条件下,25°坡面水平沟在3个雨强条件下拦截坡面径流量分别为4.41,64.23,104.13mm;35°坡面水平沟在2个雨强条件下拦截坡面径流量分别为5.25和72.39mm,而且单位时间内水平沟拦截坡面径流的潜力也随雨强的增大而增大。研究结果表明高强度降雨对坡地改造后水平沟的水分补给具有重要意义。

黄土半干旱区白榆和侧柏夜间液流动态分析

利用TDP茎流计研究了黄土半干旱区白榆和侧柏夜间液流的特征,结果表明:与白天相比较,2树种夜间液流通量密度较小;夜间水分补充的时间段主要在前半夜;受干旱胁迫的影响,白榆的夜间水分补充量雨天要远大于晴天;白榆的夜间液流通量密度及其对日蒸腾量的贡献率对环境因子较为敏感,主要影响因素为降雨量;侧柏由于本身极强的保水能力和抗旱性,其夜间液流通量密度及其对日蒸腾量的贡献率受环境因子的影响不显著。在黄土半干旱区侧柏具有比白榆更强的适应能力。

黄土高原半干旱区几种人工林的土壤水分、光照变化及其对林分的影响

对黄土高原半干旱的山西黄土丘陵沟壑区17年生4种造林密度(1 5m×2m、1 5m×4m、1 5m×6m、1 5m×8m)的人工刺槐林、2种造林密度(1 5m×3m、1 5m×5m)的白榆林及2种造林密度(1 5m×3m、1 5m×5m)的油松林地土壤水分、林下光照强度进行了观测;并对各林分林木的生长状况和林下植物的种类、数量、生长及发育状况进行了研究。结果表明,在相同林分类型中,密度小、营养空间大的林分林内土壤水分、光照强度有显著随林分密度增大而减小的趋势。在刺槐林内随着林分密度的增大,渐渐出现干旱、半干旱地区成龄人工林所具有的土壤干化现象,林下植被的种类和数量相应减少,物种丰富度和物种多样性指数也降低,且逐步由以田旋花、小菅草为典型的中生植物,向以铁杆蒿、达乌里胡枝子、铁丝草为典型的旱生植物过渡;白榆林密度1 5m×5m的林分中已有30%的林木出现枯梢,密度为1 5m×3m的林分中65%的林木严重枯梢,林下植被以耐旱性强的达呼里胡枝子为主要植物;油松林两个密度的林分林地平均土壤水分含量均比其他林分低。反映出林分内的小环境条件、林木生长状况和林下植被发育水平随林分种类、林分密度变化而变化的特点。因此,在半干旱区的营林中,树种选择要以其生物生态特性和实际生长状况为依据,且密度不可过大。

修剪与覆盖对黄土丘陵区枣林土壤干层的修复效应

【目的】探究修剪与覆盖对黄土丘陵区旱作枣林土壤水分的影响,为该区林地土壤干层修复提供科学依据。【方法】2012—2015年,以典型黄土丘陵区枣林及农田为研究对象,设计10种试验处理:常规(PI-1)、轻度(PI-2)、中度(PI-3)、重度(PI-4)修剪;林下秸秆、石子覆盖、地膜覆盖、林下裸地;PI-4+塑料膜覆盖;农地。并采用中子水分仪定位监测土壤剖面水分含量,探讨不同处理下的土壤水分状况。【结果】与相似条件下的旱作农地相比,15龄旱作山地枣林土壤干层深度达560 cm,年均耗水量高出农地19.7 mm;不同修剪处理间,枣林土壤含水量存在显著差异(P<0.05),4种修剪处理土壤含水量表现为PI-1<PI-2<PI-3<PI-4;在常规修剪情况下,采取林下秸秆、石子覆盖和地膜覆盖的枣林地土壤水分含量都显著增加(P<0.05),分别比林下裸地土壤储水量增加31.8~43.1、69.9~71.4和84.0~92.7 mm;地膜覆盖储水量在枣林休眠期达339.45 mm,显著高于石子覆盖和林下秸秆处理(P<0.05);PI-4+塑料膜覆盖处理土壤水分与农地土壤水分在枣林生育期无显著差异(P>0.05),但在休眠期枣林土壤含水量高于农地。【结论】增加枣树修剪强度可明显减少林地耗水;全年林地覆盖更有利于生育期土壤水分储存并可有效降低林地休眠期土壤水分损失;适度修剪+全年地膜覆盖可有效防治林地土壤干层加重或发生。