兰州市南北两山人工灌木林地土壤水分动态

通过定位监测与对比分析,对兰州市南北两山不同生境下柠条和柽柳林地的土壤水分变化情况及土壤水分亏缺状况进行了研究。结果表明:水分亏缺程度、耗水量、耗水强度、吸水能力、根系周围土壤深层水分下降速度,都表现为：柠条>柽柳\.据此认为,在兰州市南北两山这种较干旱地区,如果立地条件允许,更适宜种植柽柳。土壤水分的季节性变化是降水和植物生长综合作用的结果,降水和植物生长对土壤表层的含水量影响较为显著,而对深层土壤水分的作用不明显。土壤水分的季节变化与降水和植物生长的季节性变化相似,可分为三个时期：春季水分消耗期、夏季水分补给期、秋末冬季土壤水分平稳期。     

渭北旱塬土壤水分空间变异性

渭北旱塬是陕西省重要的苹果生产基地，探讨该区不同土地利用的土壤水分时空变异特征，对农业生产布局、种植业结构调整和减少径流、控制侵蚀具有特殊的现实意义。本文用地统计学的理论和方法，分析了渭北旱塬区3种主要土地利用类型农地、苹果地和苜蓿地3个土层深度(0～20cm、60～80cm、280～300cm)的土壤水分空间变化趋势。变异函数分析结果表明，3种土地利用类型的土壤水分具有明显的空间变异特性。在0～20cm土层，空间变异性尺度为9～16m，60-80cm土层为5～12m，280-300cm土层深为5～10m，空间变异性程度随尺度变化。自相关尺度为1～17m，自相关部分的空间变异性在0～20cm、60～80cm和280-300cm分别占总空间变异性的90．0％～94．0％、84．0％～98．0％和85．0％～94．0％，明显大于随机部分的空间变异性。从苜蓿地、苹果地到农地，空间自相关的尺度逐渐增大。各向异性分析表明，农地和苜蓿地在表层(0～20cm)具有明显的各向异性，而苹果地的土壤水分含量接近各向同性。     

草甸草原降水特征与土壤水分对降水脉动响应——以呼伦贝尔草原额尔古纳市为例

利用额尔古纳牧业气象试验站降水量与土壤水分数据,通过降水与土壤水分动态变化及转化过程分析,确定土壤水分响应的降水临界值与不同降水级别引起土壤水分响应的概率,构建了降水过程量与土壤水分增量函数关系。结果表明：（1） 研究区降水量呈“先降后升”变化趋势,年内降水量呈单峰型分布。（2） 研究区以无降水天气为主,降水又以小降水事件占主导,大降水事件发生频次低、过程降水量大,小降水事件则相反。（3） 可以引起研究区0~50 cm各层土壤水分响应的降水临界值分别为8.1 mm、10.1 mm、19.0 mm、27.9 mm和31.6 mm,小雨仅能引起0~10 cm土壤水分响应的概率为28.6%,中雨不能引起40~50 cm土壤水分的响应。（4） 降水量与0~10 cm和10~20 cm土壤水分达到最大值时的滞后时间呈现出极显著负相关关系,与20~30 cm呈显著负相关关系,0~30 cm各层土壤水分达到最大值时的滞后时间与降水量符合幂函数关系。（5） 降水量和0~50 cm土壤水分增量均呈现出极显著正相关关系,降水量与0~10 cm和10~20 cm土壤水分增量符合线性关系,与20~30 cm、30~40 cm和40~50 cm土壤水分增量符合多项式关系。检验结果表明,构建的函数模型可以较好地模拟研究区0~30 cm各层水分增量。研究结果为地方政府抗旱减灾提供了科学依据。     

黑龙港易旱地区不同类型农作物的水分生态适应性研究

本文通过二个不同土壤水分年型的试验,用农田水分平衡法和彭门公式分别计算了黑龙港地区作物的蒸散量和需水系数,由此计算了旱地作物的水分亏缺率;运用生长分析进行平行分析,应用多年气候资料计算年型频率,对不同类型农作物一秋粮,夏粮和棉花的水分生态适应性进行了研究。秋粮中玉米和高粱的气候生态适应性较好。干旱年份虽在干旱时期水分亏缺比谷子严重,生育状况不如谷子,但由于玉米和高粱在雨后比谷子和大豆有较高的干物质累积速度,最终也能获得与谷子相同的产量、水分利用效率和光能利用率。正常年和夏涝年份,水份亏缺率各作物差异不大,但生育状况玉米和高粱则明显地优于谷子和大豆,具有较高生产力、水分利用率和相对较强的抗涝能力,经济效益也高于谷子和大豆。春播作物生育期间旱年占37%,初夏降水正常,湿润和夏涝的年份占63%;夏播作物旱年占21%,夏常和夏涝的年份占79%。底墒足和春多雨的年份冬小麦可获得一定产量(亩产可达500-600斤)。底墒的作用可以维持到4月下旬前后。在冬小麦获得一定产量的基础上,加上夏播构成二熟,可比一熟获得较高的年产量、光能利用率和经济效益。若7月下旬(雨期)土壤水分达到田间持水量,计算得出达到底墒足指标所需的8～9月降水量为167.4毫米。     

河北坝上半干旱／半湿润过渡带土壤水分状况研究

本文分析了河北坝上半干旱／半湿润过渡带的阴坡华北落叶松人工林地、沙地华北落叶松人工林地、沙地沙棘林地、沙地草场、平滩草地的土壤水分物理参数、机械组成和土壤水分状况。结果表明，田间持水量、毛管持水量、最大持水量与土壤中０．０５ｍｍ～０．０１ｍｍ、０．０１ｍｍ～０．００１ｍｍ两个粒级颗粒含量呈显著正相关，而与０．５０ｍｍ～０．２５ｍｍ颗粒含量呈显著负相关。既使在干旱的年份，沙地草场、沙地沙棘林地、沙地杨树人工林地生长季初和生长季末０ｃｍ～１００ｃｍ土壤水分贮量及有效水分贮量基本平衡；而华北落叶松人工林地水分亏损较严重，但生长季末仍有２７ｍｍ左右有效水分，说明除华北落叶松人工林地外，其它植被区土壤水分状况均无明显恶化现象。由此推断，在本区人工植被建设中，采用先草本、后灌木、再乔木的人工植被建设程序从土壤水分平衡角度分析是可行的。除阴坡华北落叶松人工林地土层较薄的缘故外，其余５种植被类型的土壤水分垂直变化均有活跃层和活动层了分，只不过两个层次在土壤剖面分布深度有差异，而无类似干旱区沙地植被土壤的“死水层”，土壤水分状况均属淋溶型。     

灌溉与施氮对黑河中游新垦沙地春小麦生长特性、耗水量及产量的影响

在黑河中游边缘绿洲新垦沙地设计大田试验,研究了不同灌溉量(估算春小麦生育期需水量的0.6、0.8、1.0倍)与施氮量(0、140、221和300 kg/hm2)对春小麦生长特性、耗水量及产量的影响.结果表明,灌溉与施氮对春小麦植株高度产生一定的影响,但其效果不明显.高灌溉量加大作物的耗水量,春小麦全生育期,高灌溉处理的耗水量比中等灌溉处理与低灌溉处理分别增加16.68%与36.88%.当施氮量小于221 kg/hm2时,增加施氮量可以提高地上部干物质量、单位面积粒数、单穗粒重与产量,从而提高水分利用效率(WUE);当施氮量大于221 kg/hm2时,高施氮量使大量干物质滞留于营养器官,导致成熟前物质的转移不充分,同时在土壤水分亏缺的条件下,高施氮处理加重干旱胁迫,从而使221 kg/hm2处理的地上部干物质量(4 159 kg/hm2)、单位面积粒数(3 774)、单穗粒重(259.42 mg)、产量(2 132.83 kg/hm2)与WUE(3.85 kg·mm-1·hm-2)在各施氮处理中最高.地上部干物质量、籽粒产量及产量构成要素随灌溉量的增加而增加.低灌溉处理的WUE显著高于中等灌溉处理与高灌溉处理处理,中等灌溉处理与高灌溉处理之间的WUE差异不显著.结果表明,低灌溉处理(春小麦全生育期灌溉量378 mm)与221 kg/hm2施氮是黑河中游边缘绿洲新垦沙地农田可以获得相对较高的经济产量与高WUE的最佳组合.     

黄土丘陵半干旱区人工沙棘林水文特性及效益

沙棘是黄土丘陵半干旱区的主要生态-经济型树种，在生态环境建设中有重要作用。利用野外长期观测资料，系统分析了该区人工沙棘林的水文作用。结果表明：7～10a沙棘林冠平均年截留率为8．5％，林冠截留率(I)与郁闭度(C)关系式为I=-1．59 0．018C^1.439。5～10a沙棘林枯枝落叶层单次降雨可截留0．89mm降水。林地土壤入渗速率大于荒坡，其稳渗速率为1．5mm／min。林地土壤水分随季节变化明显，5月末0～500cm土层平均含水率为生长季最低，10月末最高。0～100cm土层是沙棘利用水分的主要层次，100cm土层是沙棘抵御持续干旱的主要层次。和荒坡比较，2～3a沙棘幼林减少产流的作用较小，产流量占荒坡的90．8％～99．5％，从4a起，产流量迅速减少，占荒坡的35．5％，10a沙棘林地的产流量为2．74t/hm^2，仅占荒坡的5．3％。林地产流量(Rs)与降雨量(P)和最大30min雨强(I30)密切相关，关系式为Rs=0．094P^0.603I30^0．610。     

Effect of apple production base on regional water cycle in Weibei upland of the Loess Plateau

Weibei upland of the Loess Plateau containing Xianyang city, northern part of Weinan city, southern part of Yan'an city and a part of Tongchuan city covers a total area of 30,000 km2 with an elevation of 900 to 1500 m above sea level and annual average precipitation is from 550 to 600 mm. The Luochuan and Changwu uplands are two of those large uplands in Weibei region. These uplands have been identified as a commercial apple production base for its special features of topography and climate…     

Effect of apple production base on regional water cycle in Weibei upland of the Loess Plateau

Weibei upland, located in southern part of the Loess Plateau, is a commercial apple production base in China. The enlargement of apple-planting area has a great impact on the regional water cycle. The effects of different land use on hydrological parameters are compared and studied in this paper. The main results are as follows: (1) The initial and steady infiltration rates in apple orchard are higher than those in other land use types such as grassland, idle land and farmland. Their initial rates of infiltration are 0.823 cm/min, 0.215 cm/min, 0.534 cm/min and 0.586 cm/min in apple orchard, grassland, idle land and farmland respectively. Their steady infiltration rates are 0.45 cm/min, 0.038 cm/min, 0.191 cm/min and 0.155 cm/min respectively. (2) There is no runoff generated in plot of apple orchard in all 8 storm events in observed natural rainfalls, while runoff is generated in winter wheat plot, corn plot and alfalfa plot with runoff coefficients of 2.39%, 1.58% and 0.31% respectively. (3) The transpiration of apple trees is strong and thus soil moisture is gradually depleted. The average soil water contents in 3-9 m soil profile in Changwu plots with apple trees of 14 and 32 years in age are 11.77% and 11.59% and in Luochuan plots with those of 15 and 28 years in age are 11.7% and 11.59% respectively, which are nearly 9.0% of wilting moisture of Changwu soil and 8.6% of wilting moisture of Luochuan soil. The pathway of rainfall percolating to groundwater is hindered by dry soil profile.     

黄土区渭北旱塬苹果基地对区域水循环的影响

通过对苹果地、农田和其他塬面主要土地利用方式的比较研究，发现苹果地土壤入渗速率大、降雨产流率低和存在生物利用型土壤干层。这些水文学性质将增强土壤－植物－大气间垂直水分交换，削弱降雨转化为地表径流和地下水的比例，最终影响区域地表和地下水资源的数量。另外土壤干层的出现还削弱了土壤水库对年际和季节性干旱的调节作用，导致苹果产量随降雨量的自然变化呈现较大波动。     

古尔班通古特沙漠南缘丘间地梭梭群落蒸散特征

根据2016年古尔班通古特沙漠南缘丘间地梭梭生育期定点观测的土壤水分、气象要素等资料,基于水量平衡原理估算了梭梭生育期蒸散量,分析了蒸散变化规律。结果表明：（1）在梭梭生长季,降雨量为206.7 mm,降雨分布不均,梭梭萌发期,降雨量最多;梭梭生长旺盛期,月降雨量逐月减少;梭梭枯落期,降雨量最少。（2）在梭梭生长季,梭梭群落0~400 cm土壤贮水量变化整体呈下降趋势,梭梭萌发期是土壤贮水量盈余期,生长旺盛期和枯落期为土壤贮水量亏损期;梭梭群落发挥土壤水库效应,依靠生长季前土壤蓄水来弥补梭梭群落生长季需水缺额。（3）在梭梭生长季,蒸散量变化特征为多峰曲线,峰值主要出现在降雨集中期,最低值出现在土壤贮水量亏损期。（4）在梭梭生长季,梭梭群落累积蒸散量增幅始终高于累积降雨量增幅,累积蒸散量大于累积降雨量。     

人工苹果园持续时间对土壤重金属分布的影响

以陕西渭北旱塬典型苹果园为研究对象,运用SPSS数理统计软件进行数据分析,对该区洛川县不同种植年限苹果园土壤重金属含量进行研究,试图阐明种植年限对果园土壤发育过程的影响。结果表明:该区苹果园的高投入种植管理模式,能够影响重金属在土壤中的迁移与富集,使土壤重金属含量发生明显变化。随着树龄的增加(0→60 a),在0~20,20~40、40~60 cm各土层砷含量的差异逐渐减小(4.1→0.4 mg/kg);40 a树龄果园土壤铬含量在各个土层均达最高值(分别为:87.3、89.7和94.6 mg/kg),而60 a果园则在各个土层均达最低值(分别为:76.0、79.5和73.3 mg/kg);0~20 cm,铜含量与镍含量随树龄增加呈线性递增趋势(22.9→31.7 mg/kg与29.6→31.9 mg/kg);不同种植年限果园土壤铅含量均随土层深度的增加而降低;不同种植年限果园土壤锌含量随土层深度的变化没有明显的变化规律。不同树龄果园土壤环境指标的综合污染指数均小于0.7,土壤环境质量为清洁。     

Spatial Variability and Persistence of Soil Moisture in Oklahoma

Using a hydrologic model to estimate daily soil moisture at 258 evaluation locations over a 30-year period, the spatial variability and persistence of soil moisture across Oklahoma is examined. The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) uses readily available meteorological inputs with detailed land surface information. Spatial variability of soil moisture across Oklahoma is extremely dynamic and exhibits a remarkable range of individual characteristics due to the heterogeneous land surface. An autocorrelation analysis is used to evaluate the persistence of soil moisture at each evaluation location. In general, soil moisture across Oklahoma persists from 5 to 10 weeks in the eastern portion of Oklahoma to over 30 weeks in western Oklahoma as a result of the large-scale climatic variability of precipitation supply and evapotranspiration demand. However, the lags are not spatially coherent due to the heterogeneity of the land surface. Land surface characteristics potentially influencing the persistence of soil moisture across Oklahoma are examined, including vegetation type and soil texture and depth. Of the three parameters, soil depth plays a significant role in the memory of soil moisture conditions. As the soil profile depth increases, a corresponding increase in the persistence of soil moisture occurs.     

Soil-stratigraphic techniques in the study of soil and landform evolution across the Southern Alps, New Zealand

The Southern Alps lie along the convergent Pacific-Indian plate boundary. Geomorphically distinct eastern, axial and western regions reflect the east-west gradient in tectonic uplift (1 to 10 mm a⁻¹) and precipitation (600 to 10,000 mm a⁻¹). The eastern region is divided into front-ange and basin-and-range subregions. Soil-sequence studies on terraces established temporal contrasts in pedogenesis within and between eastern and western regions encompassing Entisols, Inceptisols and Spodosols. On Late Pleistocene and early Holocene terraces Dystrochrepts are persistent soils in the eastern region and Aquods in the western region. These soil sequences are used in the interpretation of relative soil age, stratigraphy and erosion history in hill and mountain drainage basins of the eastern and western regions. In the subhumid to humid eastern front-range subregion, simple soil forms occur as catenary sequences, and there is little evidence of erosion following the destruction of forests in the last millenium. Mollisols are dominant in the subhumid, and Dystrochrepts in humid areas, respectively. Soil-debris mantle regoliths date from the early Holocene and are still developing on slopes. The soil pattern on mountain slopes in the humid, eastern basin-and-range subregion is a complex array of simple, eroded, composite and compound soils. This pattern has resulted from erosion following forest destruction within the last millenium. The oldest surface or buried forest soils are Dystrochrepts dating from the Late Pleistocene to early Holocene. Wind erosion of these low-fertility soils contributes to the loessial sediments in which younger soils have formed. In the western region, soil patterns and soil stratigraphy indicate continous instability with a complex pattern of highly leached, shallow Orthents and bedrock outcrops on slopes. The soils are eroded from slopes within 2 ka. These contrasts in soil development and erosion periodicity in the eastern and western regions of the Southern Alps parallel the east-west contrasts in erosion rates of ca. 1–10 mm a⁻¹.     

西北地区东部可利用降水的时空变化特征

 利用西北地区东部91站1961-2009年间的实测气温降水资料,分别计算了该区水分资源各分量降水、蒸发及可利用降水,使用REOF等统计方法,整体分析了该区可利用降水的时空变化特征。结果表明：西北地区东部水分资源匮乏且年际变化大,水分资源各分量时空分布极不均匀;总体上各分量从该区东南部向西北部递减,呈南多北少特征,其中该区东南侧的陕南、陇南、六盘山区及青藏高原东部部分地区年降水量、蒸发量和可利用降水量分别在500、200和200 mm以上,年降水可利用率在30%~50%,可利用降水标准差达80~110 mm,而该区西部的河西走廊和青海西部的年降水量不足50 mm、年可利用降水量不到10 mm,年降水可利用率不足10%,可利用降水标准差在20 mm以下;各分量夏季最大,冬季最小,5~9月是该区主要降水和可利用降水的集中期;降水在水资源各分量中起决定性作用,因此降水的小幅变化导致可利用降水的大幅变化是降水稀少的西北地区东部可利用降水资源匮乏的主要原因,但气温变化造成的影响也不可忽视;西北地区东部5~9月可利用降水异常分布的局域特征明显,常出现陇南、河东、高原、河西走廊等4种异常分布特征。近50 a来,区内可利用降水总体呈东部减少(六盘山区及陇南区尤甚),西部增加的变化格局。     

基于SMOS的黄土高原区域尺度表层土壤水分时空变化

用SMOS土壤水分数据、MODIS植被指数数据和TRMM月降水数据,通过对黄土高原区域尺度表层土壤水分含量时空变化的研究,对表层土壤水分的时空变化特征及其对降水的响应进行了分析。结果表明：黄土高原表层土壤水分空间分布主要表现为西部和东北部低、东南部较高。青海石质高山区及山西西南部等区域土壤水分含量与整个区域存在差异。黄土高原西部与河套平原部分区域表层土壤水分含量季节性变化较大。在不同降水条件下,土壤水分含量与降水量相关性呈显著差异。     

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。