西安南郊丰水年秋季土壤水分研究

 通过对西安南郊丰水年秋季土壤含水量的测定，研究了地下0~6 m之间土壤含水量的变化与土壤干层的恢复问题。研究结果表明，丰水年西安南郊人工林下2~3 m的土壤含水量在20％左右，远远高于正常年份的土壤含水量，而且大于表层和深层的土壤含水量。分析得出，土壤干层发育较弱的地区在降水丰富的年份可以得到一定程度的恢复；西安地区基本适合进行人工造林；通过人工措施，增强降水入渗和土壤含水量，对树木成活和长期的生长应当具有明显的作用。     

汾河流域上游人工林地深层土壤干燥化探讨

以汾河上游环境生态重点治理县静乐、娄烦和岚县的近30年主要人工林杨树、杏树林为例,在14个采样点分别取0~600cm深度共820个土壤样品,测得各取样点土壤水分数据序列,分析不同林龄以及不同植被在不同地点生长期内的耗水情况。研究得出:娄烦10a龄杨树林200~400cm土壤平均含水量为9.89%,娄烦20a杨树林地200~400cm土壤平均含水量为7.88%,岚县18a龄杨树林200~400cm土壤平均含水量在7.27~8.83%之间,静乐30a龄杨树林阳坡200~570cm土壤平均含水量为9.02%、阴坡200~400cm为9.72%。表明:静乐、娄烦和岚县人工林各土壤剖面均存在干燥化现象,有中度或轻度干层发育。汾河流域上游人工林地干层发育具有普遍性,发育深度一般达到了600cm或更大深度。该区干层发育的自然现象,是降水量较少决定的。地形、植被等对干层发育有重要影响,梁峁地段人工林干层强于低洼冲沟地段,阳坡强于阴坡。从植被的适宜性角度提出汾河上游流域区作为生态建设重点地域,应遵循演替规律,科学实施退耕还林还草。在轻度干层发育区可以发展较为耐旱、低耗水的人工林;在中度干层发育区应先发展草灌为主的植被,水分条件改善后再恢复乔灌草相结合的植被。本研究为该地区的生态恢复提供了理论依据。     

特大丰水年洛川人工林地土壤水分特征研究

根据2004年1月对洛川人工林地和农田0~6 m深度土壤含水量的测定,研究了黄土高原半湿润地区土壤干化现象和土壤水分恢复问题。受2003年特大丰水年降水补给作用,人工林地4 m以上深度的土壤干化现象消失,而4 m以下的土壤干化层依然存在。这就表明,年均降水量600 mm左右的黄土高原半湿润区人工林地存在难以自然消除的土壤深层干燥化现象,成为黄土高原植被生态建设的限制性因素。特大丰水年降水对土壤水分的补给深度一般可以达到4 m深度以下,并且随人工林植被类型和植被生长年限不同而有较大差异。因此要从根本上消灭和减轻土壤干化层的危害,应该通过选择合适的造林树种和控制造林密度加以实现。     

蓝田、长安人工林地土层含水量研究

根据蓝田孟村杨树林和梧桐林、长安县韦曲镇南杨树林地与西安市南郊麦地土壤含水量的测定,研究了0～600cm土壤含水量的变化和土壤干层特点与分布。实验表明,蓝田、长安地区在正常降雨年份人工林地土壤含水量从地表向地下呈现由高到低再到高的变化：12龄杨树林、14龄梧桐林、13龄和10龄杨树林地180～360cm深度范围内土壤含水量平均为9．5％、9．3％、9．0和9．2％,发育了明显的土壤干层：麦地土层含水量较梧桐林和杨树林地明显高,无土壤干化的显示;在丰水年蓝田、长安地区人工林土层含水量与正常降雨年份林地土壤含水量显著不同,12龄杨树林、14龄梧桐林、13龄和10龄杨树林地180～360cm深度范围内土壤含水量平均为22．5％、23．2％、22．5％和22．4％,土壤干层消失。这表明在降水量增加的条件下,土壤干层中的水分完全有可能恢复。土壤干层的发育会影响植物的正常生长,植被类型,植树造林和生态环境恢复,因此土壤干层水分恢复有重要意义。     

陕西咸阳人工林地土壤干层研究

根据咸阳庞西村苹果林地、梧桐林地和草地土壤含水量测定,研究了0~6m土壤含水量的变化和土壤干层特点与分布。结果显示, 咸阳人工林地从表层向下含水量呈现由高到低再到低的变化;10龄苹果林地2~4m深处土壤含水量平均为8.3%,12龄梧桐林2~4m深处土壤含水量平均为8.6%,均发育了明显的土壤干层;4龄苹果林下土层有干化显示,但无干层发育;草地土层含水量明显较苹果林地高,无土壤干化的显示。研究表明,土壤干层形成的具体原因一是降水量少决定的薄膜水带埋藏深度小,二是薄膜水的运移速度缓慢和含水量低。为保持人工林基本正常的生长和土壤水的正常运移,应避免严重的土壤干层出现。咸阳附近土壤干层的出现表明土壤干层在黄土高原广泛分布,该区的植被恢复首先应以疏林或森林草原为主,待土壤水分改善后再考虑恢复森林植被。     

关中平原人工林地的干层及其成因

根据关中平原人工林地土层含水量测定,研究了0~6m土层含水量的变化、干层特点、分布和形成原因。分析得出,在年降水量小于600mm的中国西北地区,人工林地的干层是普遍发育的自然现象,干层形成的主要原因是降水量少决定的重力-毛管水带厚度明显小于4m,引起干层发育的直接作用的水分因素是薄膜水带埋藏深度小、含水量低、运移速度缓慢,而乔木树种的耗水则是引起干层发育的植物因子。关中和黄土高原重力-毛管水带与薄膜水带分布深度很清楚地指示,该区的土壤干层主要是自然原因决定的,不论是人工林还是自然林,厚层黄土上的中龄林一般都有干层发育。在干层发育弱的地区可以造林,在发育强的地区则不适宜造林。     

青海湖北土壤水分分布与土壤干层恢复

通过对青海湖北沙柳河镇土壤含水量的测定, 研究了该区土壤水分含量和土壤干层恢复等问题。结果表明:青海湖北沙柳河镇土壤含水量随着深度的增加而减少, 在年降水量略多于400 mm的条件下, 多数土壤干层中的水分得到了恢复, 干层消失, 少数土壤还有干层存在。在2009 年降水增多, 到2011 年土壤水分恢复深度达到了1.3 m, 2011 年土壤含水量显著高于2009 年。在年降水量为410 mm左右的条件下, 土壤干层恢复到1.3 m深度需要的时间为2 年左右。该区土壤水分运移缓慢, 干层恢复比黄土高原缓慢, 恢复的深度较小, 这主要是该区土壤冻结期较长等决定的。土壤干层中水分的恢复表明, 该区2009年以来草原土壤水分输出量略小于输入量。     

陕西兴平与咸阳人工植被土壤含水量研究

根据兴平和咸阳梧桐林地与杨树林地等土壤含水量测定,研究了0～6m土壤含水量的变化和土壤干层特点与分布。结果显示,兴平与咸阳人工林地从地表到6m深度范围内含水量呈现由高到低再到低的变化;中龄人工林地2～4m深处土壤含水量平均值变化在8．5％～9．5％之间,发育了明显的土壤干层;5龄人工林下2～4m深处土壤含水量平均值为12．2％左右,土层有干化显示,但无干层发育;草地2～4m深处土壤含水量平均值为13．2％左右,含水量明显较人工林地高,无土壤干化的显示。研究表明,土壤干层的形成主要是自然原因造成的,是降水量少决定的重力水带分布深度小引起的。兴平与成阳土壤干层的出现表明黄土高原的土壤干层分布广泛,向南分布已达关中地区。在土壤干层发育较轻的地区可以进行植树造林,在干层发育严重的地区则不适于造林。为防止严重的土壤干层发生,选择生长较缓慢、消耗水分少的树种是必要的,并应减小造林树种植株密度。     

毛乌素沙地油蒿(Artemisia ordosica)群落土壤水分动态特征

以流动沙地作对照,在毛乌素沙地选择半固定沙地油蒿(Artemisia ordosica)群落、具生物结皮的油蒿群落和油蒿+本氏针茅(Stipa capillata)群落设置样地,以10min间隔获取5、15、30、50、70cm深度土壤水分实时监测数据,分析生长季不同植被覆盖下沙地土壤水分动态变化特征。结果表明:(1)4个样地均为秋季储水量最大,油蒿+本氏针茅群落0~80cm层土壤储水能力最强,平均增加了30mm。(2)受土壤蒸发影响的同时,得不到春季小降水事件的补给,流动沙地20~60cm层春季土壤含水量只有4%,生长季波动明显,呈双峰型,0~20cm层和60~80cm层土壤含水量较稳定;半固定沙地油蒿群落0~60cm层土壤含水量长期处于6%左右,60~80cm层春季最低、夏季和秋季得到较好的补给,呈双峰型;具生物结皮的油蒿群落0~10cm平均土壤含水量大于10~20cm层,0~10cm层土壤水分受生物结皮影响呈双峰型,而10~60cm土壤水分较稳定,呈单峰型,60~80cm层土壤含水量在春季最低,呈双峰型;油蒿+本氏针茅群落土壤持水性有明显增加,夏季和秋季土壤含水量可长期处于12%~14%,呈明显的双峰型,而60~80cm土层得不到充分的降水补给,长期处于4%左右,呈单峰型。(3)不同植被覆盖的沙地土壤水分对30mm左右降水的响应深度不同,流动沙地可到70cm,半固定沙地油蒿群落到50cm,具生物结皮的油蒿群落到30cm,油蒿+本氏针茅群落到40cm;极端降水能够影响所有样地0~70cm土壤含水量。     

古尔班通古特沙漠南缘风沙土土壤水分特征与毛管水最大上升高度

为确定古尔班通古特沙漠南缘地下水深埋区毛管上升水的最大上升高度,对划分固沙植物水分来源提供理论依据,于2016年3月~2018年11月,采用中子仪法对试验地0~10 m土层土壤含水量进行观测,分析沙丘不同坡位土壤含水量的季节变化情况,并利用最大分子持水量与土壤含水量曲线交会法确定试验地毛管水的最大上升高度。结果表明：沙丘不同坡位0~130 cm土层的土壤含水量受外界气象因素影响较大,随季节变化规律明显;130 cm土层以下至570~760 cm土层为土壤含水量较为稳定的干沙层;而570~760 cm以下土层的土壤含水量主要受地下水水位波动和毛管上升水的影响,其含水量变化上界可看作是毛管水的最大上升高度。试验地的最大分子持水量为0.026 1 cm³·cm^-3,且沙丘不同坡位毛管水的最大上升高度分布在250~290 cm之间。     

咸阳市三原县新庄不同植被土层含水量研究

通过测定咸阳市三原县新庄2005和2006年降雨正常年份人工林地土壤含水量得知,从地表向下土层含水量呈由高到低再到高的变化;2005年草地和玉米地土层含水量由上向下呈逐渐增高趋势,比同年12龄杨树林地和13龄中国梧桐林地平均含水量高约7%。2003年降水量达880 mm丰水年后,人工林土壤干层中水分完全恢复,人工林出现持续近4年茂盛生长期,预计2007年该区将会再次出现发育弱的土壤干层。     

青海湖北沙柳河镇薄土层含水量与水分平衡

通过对青海湖北刚察县沙流河附近厚度15 cm、20 cm、30 cm、40 cm薄土层的土壤含水量的测定,研究了此区土壤水分含量和水循环等问题.研究结果表明,沙柳河附近40 cm以上土层以粗粉砂为主.薄土层含水量从表层向下呈现出低-高-低的变化趋势,这是表层水分易于蒸发、中部蒸发较少和下部水分易于入渗流失的结果.虽然该区土壤在0.40m以上含水量较高,没有土壤干层发育,但如按1 m厚度土壤和1.5m厚度土壤计算,该区薄土层水分不足,并由中度干层和严重于层发育,±壤水分为负平衡.与厚土层相比,该区薄土层分布区土壤水分存在形式多为薄膜水,含水量较低,蓄水量少,土壤水库调节能力差,易于发生荒漠化,这样的地区应该是青海湖流域生态环境保护的重点地区.     

生态垫覆盖对沙漠土壤水分和温度的影响

在流动沙丘迎风坡覆盖生态垫后,通过对土壤水分和温度的连续观测发现：在生态垫覆盖林地的生长季内,表层0—20 cm的土壤温度和20—60 cm的土壤含水量受覆盖影响最明显。覆盖与未覆盖生态垫的流动沙丘相比,可提高20—40 cm处土壤含水量为56%,提高40—60 cm处土壤含水量58%;7月可降低土壤表层温度14.27℃,且覆盖后土壤各层之间温度变化平缓,对10 cm以下土壤有保温作用。     

不同植被盖度沙质草地生长季土壤水分动态

水分是干旱半干旱沙地生态系统最大的限制因子，研究植被盖度和土壤水分之间的关系有助于沙地生态恢复和保护。基于生长季科尔沁沙质草地不同植被盖度下土壤水分动态和降水的观测试验，分析了沙质草地植被盖度和土壤水分的耦合关系。结果表明：在土壤剖面上土壤水分存在明显的分层结构，依次为水分剧变层（0~40 cm）、缓变层（40~100 cm）和稳定层（100~180 cm）；植被盖度对土壤水分有很大影响，不同植被盖度下土壤含水量存在显著差异，土壤水分与盖度之间呈倒“V”型关系，土壤水分状况在28%的盖度下最优；不同的植被盖度下土壤水分对降水的响应也存在差异，在13%盖度下响应最敏感，28%和46%的盖度下响应微弱，后二者的土壤水分也相对稳定。在沙地生态恢复建设过程中合理的植被盖度配置可提高降水利用效率，并能使土壤水分和植被达到一种良好的平衡状态，从而有利于生态系统的稳定。     

陇中黄土高原土壤水分变化特征及其机理分析

基于兰州大学半干旱气候与环境观测站（SACOL）2010年全年的观测资料,对陇中黄土高原半干旱区土壤水分的年变化和日变化特征进行了研究,并通过计算水汽通量与蒸散量,探讨了土壤-地表-大气间水分的交换和运移机理。结果表明：土壤湿度的季节变化主要受降水影响,各季节的平均土壤湿度均呈现出表层和深层低、中间层高的特点,最高值出现在地下10 cm附近;在无降水的情况下,土壤5~20 cm处的含水量呈现出夜间逐渐降低、白天逐渐上升的波形变化,这种变化与土壤水汽通量具有很好的一致性,而水汽通量的方向则受温度梯度的影响;在白天,地表温度高于气温与较深层地温,水汽在向空气蒸散的同时也由地表流向土壤深部,夜晚地表温度则低于较深层地温,水汽由土壤深部流向地表。因此土壤内部的水分蒸发主要出现在夜晚,且主要发生在地表40 cm以内的土壤孔隙中,而白天地表的实际蒸发主要存在土壤浅层0~5 cm,5 cm以下土壤水分的蒸发十分微弱。本研究结果对于改进半干旱区陆面计算模式以及当地的生态环境建设具有一定的参考价值。