祁连山地区林下地被物持水量与采样方法的关系研究

林下地被物持水量的准确计算对生态环境脆弱的寒区水文功能的模拟和预测尤为关键。本研究以青藏高原北麓的祁连山典型流域为研究区,对原状和散状两种采样方法下,青海云杉林下苔枯层(苔藓与枯落物形成的层状结构)持水特征参数的差异进行分析,探讨不同采样方法在林下苔枯层水文特征研究时的影响。本研究中原状样本采用PVC管取样,散状样本采用尼龙网袋取样,获得2 596个实验数据。研究发现平均厚度为14.3cm的原状苔藓与苔枯样本最大持水量分别为2.29kg·m^(-2)与5.42kg·m^(-2),最大持水率分别为2 071%与890%,散状苔藓最大持水率为610%。苔枯层与苔藓层的最大持水量差异显著,苔枯层相比苔藓层具有更好的保水功能,林下地被物水文特征量化时应区别对待;相比于原状样本,散状采样方法下苔藓层的最大持水率被低估近70.5%,即在散状采样方法下,林下苔藓层的最大持水率会被严重低估;地被物脱湿曲线为幂函数,蒸发时长为4.8~5.6h,关键参数的估算对于地被物水分蒸发过程的模拟和预测具有重要参考价值。不同采样方法对地被物持水量的估算差异显著,实践中应根据实验目的和研究对象,选择合适的采样方法。

绿洲边缘人工固沙植被自组织过程

在对植被自组织过程研究进展评述的基础上,研究了河西走廊荒漠绿洲边缘人工固沙植被格局40年来自组织及种群自疏过程,发现在干旱区,特别是降水量200mm以下的荒漠区,绿洲边缘雨养或者降水和地下水共同维系的沙丘人工植被也会发生自组织过程,原来基本均匀栽植的植被出现斑块化,最大斑块面积、斑块密度、斑块聚集度在20~30a出现,但种群自疏过程并未遵循随植被发育年龄变化的规律,而与生境与绿洲的距离及生境地下水埋深显著相关。未来应加强在气候变化和人类干扰条件下植被格局发生突变的阈值范围的研究,也应加强干旱区人工植被自组织过程及其变化等的研究。

长期机械耕作压实对绿洲农田土壤优先流的影响

长期机械耕作压实会对土壤的物理性质和水力特性产生显著影响,进而影响土壤优先流强度,但机械耕作压实对土壤优先流强度的影响仍存在较大争议。本研究在临泽绿洲农田边缘持续压实区(CC)和正常耕作区(对照,CK)分别设置3个样方,利用亮蓝溶液进行原位染色试验,测定土壤容重、土壤孔隙度和土壤饱和导水率等指标,分析长期机械压实对土壤优先流的影响。结果表明:长期机械耕作压实对耕作层(0～20 cm)的土壤物理和水力特性无显著影响,而对犁底层20～60 cm的土壤物理和水力特性影响显著(P<0.05)。其中,持续压实区土壤剖面20～60 cm土壤容重增加了10.8%,土壤总孔隙度减少了11.9%,土壤饱和导水率减少了32.3%。长期机械耕作压实显著改变了土壤优先流特征及强度。持续压实区的土壤优先流呈现明显的横向流,显著区别于正常耕作区的大孔隙流;并且持续压实区的土壤优先流显著大于正常耕作区的土壤优先流(P<0.05),主要体现在最大入渗深度(P<0.05)。本研究结果表明,长期机械耕作压实显著改变了耕作层以下的土壤物理和水力特性,并加强了土壤优先流强度。

绿洲农田土壤斥水性及其影响因素

土壤斥水性(Soil Water Repellency, SWR)指水分不能或很难湿润土壤颗粒表面的现象,对农业水管理、土壤水入渗、农化污染物运移及土壤侵蚀有重要影响,土壤斥水性在绿洲化过程中的变化特征及其影响因素尚不明确。在甘肃临泽绿洲分别选取未开垦的沙地(0年)及开垦10、30、50、100年绿洲农田表层土壤(0~5 cm),分别测定土壤有机碳含量、土壤质地(砂粒、粉粒、黏粒)和土壤pH,并用毛管上升法测定土壤斥水性。结果表明:土壤斥水性随着开垦年限的增加而不断增加。不同开垦年限土壤的'土-水'接触角58°~89°,差异显著(P<0.001)。土壤有机碳含量、土壤质地和土壤pH均与'土-水'接触角存在显著的回归关系(P<0.001)。逐步回归分析的结果表明,绿洲化过程中土壤有机碳含量和pH共解释了土壤斥水性72.1%的变异。因此,在绿洲农田进一步研究土壤斥水性对土壤水运动的影响应更多关注土壤有机碳和pH两大因素。