天然荒漠植物干旱期根区土壤贮水量的确定

在土壤-植物-大气连续统中,植物根区土壤贮水量是一个重要水源。对植物根区贮水量的研究是对该连续统研究的一个重要内容。准确估计植物根区土壤贮水量将为估计灌溉水量、生态需水量及环境的可持续发展提供科学的依据。特别是在中国干旱内陆河下游地区,由于水量减少造成植物根区贮水量减少而产生植物死亡．由此引起一系列生态环境问题。本文基于在一定边界条件下Richard方程的解,利用地表测值(0～10cm土层容积含水量——遥感方法可确定的值)及根系分布密度来确定黑河下游地区天然荒漠植物根区土壤贮水量,从而证明了利用遥感方法可以确定中国荒漠天然植物根区土壤贮水量。为今后从面上确定根区贮水量提供了科学基础。     

科尔沁沙地人工固沙林土壤水分与植被适宜度探讨

依据水量平衡原理,分析不同密度、不同树龄人工小叶锦鸡儿固沙植被区土壤水分及蒸散量变化特点。结果表明:人工固沙小叶锦鸡儿林地土壤水分状况随着树龄增大和栽植密度的加大而不断恶化,流动沙丘和天然植被区土壤水分状况优于人工植被区;蒸散量与同期降水量之间存在显著正相关。1m×1m密度4年生植被区和2m×2m密度成龄植被区土壤含水量高于凋萎湿度,生长末期土壤贮水量有较多节余,土壤水分能够满足植物生长需求,建议小叶锦鸡儿固沙林幼年期采用1m×1m密植,其后通过间伐,成龄期保持2m×2m密度,为科尔沁沙地人工固沙植被建设提供科学依据。     

滇石林石漠化与次生林的土壤含水率时空变化比较研究

土壤水分是植被发育和生态恢复的关键。降雨、植被等影响着土壤含水率的时空异质性等的变化,这种作用在西南喀斯特地区尤为显著。以云南石林为例,选取典型石漠化样地及次生林样地,利用PR2(PR2-UM-2.0)传感器于每月月末对两类样地中0~1 000 mm土层的土壤含水率进行测定。结果表明：（1）石漠化样地各土层的土壤含水率在1年测定时间范围内均显著高于次生林样地,这与非喀斯特区域植被-土壤含水率关系不同;（2）两类样地的1年内各月土壤含水率之间差异显著,雨季各层土壤含水率高且波动较旱季小;（3）土壤含水率随土层深度增加而增加,400~600 mm范围增幅最大,600 mm以下的土壤含水率增幅会逐渐减小。     

吉林西部大安灌区土壤贮水能力空间变异特征及土壤水分有效性

为研究吉林西部土壤贮水能力的空间分布特征和水分有效性,以吉林西部大安灌区为研究对象,通过试验测定土壤贮水量及根系区土壤的水分特征曲线,并利用van Genuchten模型进行水分特征曲线拟合,结合经典统计和地统计分析方法分析土壤贮水量空间变异特征。结果表明:盐碱土和非盐碱土吸持贮水量、滞留贮水量和饱和贮水量的均值之间不存在显著性差异(P0.05),实际贮水量均值存在显著差异(P0.05);土壤实际贮水量呈现由西向东、由北向南逐渐升高的变化趋势,且南北方向的空间变异性均高于东西方向的空间变异性;轻度盐碱地、水田和旱田实际有效含水量分别占其最大有效含水量的78.94%、58.28%和56.62%,水分有效性较高,蔬菜地、高粱地、草甸土以及中度和重度盐碱土实际有效含水量占其最大有效含水量的20.83%27.13%,土壤水分有效性较小;水田、轻度和中度盐碱地的贮水和持水能力强,旱田和蔬菜地土壤贮水能力较强,持水能力中等,而重度盐碱地、高粱地、草甸土等土壤的持贮水能力较弱。研究结果对旱改水工程水资源管理和预防次生盐渍化有重要意义。     

半干旱岩溶区土壤次生碳酸盐比例及对岩溶碳汇计算的影响

定量评价半干旱岩溶区土壤次生碳酸盐比例和来源有助于认识土壤系统影响岩溶作用的机理。选取山西晋中盆地西南,吕梁山东侧的半干旱岩溶区马跑神泉小流域为研究对象,通过对林地、退耕地、灌丛地土壤剖面进行分层取样并测定碳酸盐含量及其δ13C、CO2浓度及其δ13C值,分析其随深度的变化规律和控制因素;并结合研究区碳酸盐岩的δ13C值计算3个剖面各层土壤次生碳酸盐所占比例。研究结果表明:3个土壤剖面的碳酸盐含量、CO2浓度在0~50 cm土层随深度增加而增加,在50~70 cm土层随深度增加而减少;土壤碳酸盐δ13C值、δ13CCO2值在0~50 cm土层随深度增加而偏负,在50~70 cm土层随深度增加而偏重;土壤碳酸盐含量及其δ13C值主要受次生碳酸盐比例控制,而土壤CO2及其δ13CCO2值在上层主要受大气CO2和土壤有机质分解生成的CO2共同影响,下层还受土-岩界面岩溶作用过程制约;退耕地、林地、灌丛剖面次生碳酸盐所占比例的均值分别为52%、42%和32%,证实北方半干旱岩溶区土壤中存在原生碳酸盐向次生碳酸盐转化过程。      

喀斯特峡谷区不同经济林地土壤水分变化特征——以贵州花江示范区为例

选择喀斯特高原峡谷关岭—贞丰花江示范区为研究对象,在2018年5-9月采用土壤水分传感器对0~40 cm土层的土壤含水率进行监测,以分析花椒地、金银花地、火龙果地3种不同经济林地土壤储水量的季节变化特征及土壤含水量的剖面变化特征.结果表明:(1)3种经济林地土壤储水量随着降雨的季节变化明显,与降水随时间的变化趋势一致,但在时间上滞后于降水量.在观测期内不同经济林地0~40 cm土层土壤储水量表现为火龙果地(478.97 mm)>金银花地(372.64 mm)>花椒地(322.15 mm);(2)随着土层的加深,含水率总体呈增加趋势,观测期火龙果地、金银花地、花椒地的土壤含水率分别为35.97%、27.36%、23.55%,整体变异系数分别为9.64%、19.53%、24.27%,火龙果地为弱变异,花椒地和金银花地为中等变异.火龙果地的持水效果最好,金银花地和花椒地次之,因此在贵州省花江喀斯特高原峡谷区的石漠化治理过程中可适量种植火龙果以达到生态恢复效果,并推动当地产业发展.     

天津市蓟州区富硒土壤成因与土壤硒来源研究

以天津市蓟州富硒区土壤为研究对象,对富硒土壤的成因及影响因素进行了分析.结果表明,研究区土壤硒平均含量为0.37×10-6,高于全国土壤硒平均水平(0.29×10-6),达到富硒土壤(≥0.4×10-6)的样品比例为31.7%.研究区土壤硒含量明显受土壤类型、土地利用方式和有机质含量的影响,而且与土壤中镉、铅、砷和锌等重金属呈显著正相关关系.研究区大气干沉降物硒含量为2.77×10-6,高达当地土壤背景值的12倍;而有机肥硒含量为0.88×10-6,达到背景值的3.8倍,两者的输入通量分别为0.53 mg/(m2·a)和2.2 mg/m2,说明成土母质、干沉降和有机肥均为土壤硒的重要来源.     

包气带增厚区土壤水力参数及其对入渗补给的影响

为探讨包气带深部增厚区土壤水力参数变化对入渗补给过程的影响,采用压力膜仪对河北正定深部包气带(8.0~21.0 m)10个原状土样进行水分特征曲线测试,利用RETC软件中Mualem-van Genuchten导水率模型对其拟合,获取含水率与非饱和导水率的关系曲线,并根据达西法对其进行分析讨论.结果表明:场地包气带深埋区的非饱和导水率为25~240 mm/a.当某一埋深历史水位下降速度越快,该埋深处相同含水率情况下土壤非饱和导水率越大,说明对应土层的入渗补给强度越大;因包气带厚度增大使原来位于饱水带的层状非均质土层转变为包气带,潜水位波动下降过程中深部包气带土层因排水压密作用,使得土壤水力特性发生变化,进而影响垂向入渗补给过程.      

山东省土壤有机碳库及其时空变化特征

土壤作为陆地生态系统的重要组成部分,土壤碳储量研究在全球碳循环变化中意义重大。利用山东省多目标区域地球化学调查(2003年)获得的双层网格化大密度、高精度土壤有机碳(SOC)含量数据,估算了全省0～20 cm、0～100 cm及0～160 cm的土壤碳密度和储量,并对SOC密度和储量的时空变化规律及土壤固碳潜力进行研究。结果表明：(1)山东省0～20 cm、0～100 cm和0～160 cm土层SOC密度分别为222 kg/m2、764 kg/m2、1009 kg/m2,各土层SOC密度均明显低于全国平均水平(319 kg/m2、1164 kg/m2和1534 kg/m2);(2)0～20 cm表层SOC密度分布总体呈现为沿海地区低,鲁西北平原、鲁东丘陵中等,鲁中南山区偏高的分布格局;(3)与18年前第二次土壤普查(1985年)数据对比,表层SOC密度从143 kg/m2升高到222 kg/m2,全省陆域(1570万km2)0～20 cm表层SOC储量则由22641 Mt增加至35065 Mt,净增了12424 Mt,SOC密度以0044 kg/(m2·a)的平均速率在土壤中积累,整体表现为“碳汇”效应;据估算,尚有50523 Mt的固碳潜力。     

贵州喀斯特区域土壤水分时空分布特征

基于贵州喀斯特区域2011-2015年53个自动土壤水分观测站0~100 cm的逐日土壤水分、降水、气温资料,分析了不同农业气候区土壤水分时空分布特征、变异系数以及土层之间的相关关系。得出以下主要结论:（1）各区土壤水分的范围总体相差较小,据 0~100 cm层土壤水分相对小值区的分布形态,可分为持续性土壤干旱区、季节性土壤干旱区、土壤湿润区。（2）依据各区土壤水分的变异系数相对大值区的时空分布形态类似可分为变异一致区、季节变异区及持续变异区。（3）通过10~50 cm对其下层土壤水分的关系研究发现,温暖湿润区、温和湿润区、高寒区研究土层（10~50 cm）与其下层（20~90 cm）土壤水分相关系数均>0.60,其余各区土层只与其下20~40 cm土层相关系数较大,而对其下更深土层相关系数较小;从滑动日数来看,各区10~50 cm土层与其下10~20 cm、30~50 cm、60~100 cm层最大相关系数的滑动日数随深度的增加而增加,分别为3~10日、10~20日、20~30日。（4）通过对比各区土壤水分与其变异系数分布特征发现,土壤水分的低值区发生的层次及时间与变异系数大值区基本相对应,土壤水分的变化除与降水、气温直接关系外,还可能与土质及环境等其他要素有关。      

应用农田水量平衡模型估算土壤水渗漏量

建立了一个农田水量平衡模型。并据于模型假设的条件,模拟计算了在冬小麦-夏玉米及冬小麦-裸地条件下历年1m土层土壤水渗漏量。结果表明,土壤水渗漏量与季节内降水量呈正相关,但在不同作物种植制度下有不同的相关关系式。不同水文频率年型下的渗漏量具有明显的差异,湿润年型下比干旱年型下的渗漏量多70～140mm,冬小麦-裸地比冬小麦～夏玉米种植条件下的渗漏量多30～50mm。     

太行山低山区泉水涌流规律试验研究

通过系统监测，对冀南太行山区泉水流量的日变化和季节变化进行了试验研究，建立了泉水流量典型日变化模型，研究发现，泉水流量与土壤热通量密切负相关，均为以24小时为周期的正弦曲线，二最大相关系数达到0.93，土壤热通量在相位上提前3个小时左右。泉水流量的季节性增加主要由降水补给。     

黑河流域山前绿洲灌溉农田蒸散发模拟研究

基于Penman-Monteith蒸散公式, 应用土壤-植被-大气系统水分和能量传输理论对Shuttleworth-Wallace蒸散模型的参数进行改进, 得出解析计算农田作物蒸腾和土壤蒸发的双源模型. 对黑河流域山前绿洲农田春小麦生长期土壤蒸发、作物蒸腾以及总蒸散过程进行了模拟研究. 对模型的计算结果以田间观测和水量平衡方法进行验证, 误差目标NSE=0.98, 说明该模型用于农田蒸发和蒸腾的计算是合理的. 对影响蒸发和蒸腾的主导因子净辐射、叶面积指数、土壤含水量进行了相关性分析, 得出三者的变化对土壤蒸发、作物蒸腾的影响. 通过不同时期日蒸散发量变化特征的分析, 表明土壤、冠层两个界面对能量和水汽传输的交互影响效应显著.     

土壤添加物对土-水曲线和土体收缩的影响

为探索不同添加物(小麦秸秆、麦壳和植物油渣)对土壤持水性能和土壤收缩特性的影响,定量掺混3种粉末,采用离心机法测定土-水曲线,并对土壤持水能力和土壤收缩特征进行评价。结果发现:各处理土-水曲线形态无差异,van Genuchten模型可用于此条件土-水曲线拟合;3种添加物均可提高土壤容重和土壤含水率并利于保水,且土壤持水能力表现为油渣 >麦秆 >麦壳 >纯土;随着土壤脱水,土体以轴向收缩为主,三直线模型可用于土壤收缩曲线拟合,土体线缩率与吸力和含水率分别满足对数和Logistic函数关系;土体几何收缩量表现为麦壳 <油渣 <麦秆 <纯土,土壤开裂程度表现为油渣 <麦秆 <麦壳 <纯土。     

山前平原土壤水资源评价层的实验研究

根据冉庄水资源实验站资料,分析土壤水分布特征。实验提出当地下水埋深为2m时,土水势剧烈变化带在0~1.4 m。地下水埋深超过10 m时,土壤水剧烈变化带为0~2.2 m。地下水埋深为8 m时,2 m以下的土壤水资源量仅占全剖面的11.1%,3 m以下的土壤水资源量仅占全剖面的8.1%。本地主要作物为玉米、小麦。玉米最大根深在1.0~1.5 m,小麦最大根深在2.0~2.5 m。综合分析,得到河北省山前平原地下水大埋深区土壤水资源评价层厚度为2.5~3.0 m。     

Study on Movement Evolution Law of Soil Water in Condition of Agronomic Water Saving Irrigation

Fresh water supplied are often limited in mainland China, reducing agricultural productivity. However the use of straw mulch is the main management technique for agronomic water saving. This paper investigates the movement of soil water under straw mulch compared to a non-mulch test plot. Results demonstrated that straw mulch effected soil water movement primarily during drought periods and throughout shallow soil (i.e. depths of less than 200 cm). The soil moisture and soil water potential at the mulch test plot in drought period are both higher than that of contrast test plot, and along with increasing soil depth, the straw mulch effect weakens. When evaporation is dominated by surface evaporation, straw mulch will effectively restrict the evaporation of soil water; when evaporation dominated by vegetation transpiration, the straw mulch promotes the transpiration of vegetation. In drought periods, straw mulch is not effective for deep soil water infiltration, but is advantageous for soil water utilization of mid- and shallow- soils (0-120 cm), however the infiltration speed rate of straw mulch point during high water period is higher than that of contrast plot. This paper highlights the importance of good management practices of agricultural land in order to limit soil water losses, which is essential when water is such a limited resource.     

氯离子守恒法确定土壤生态蓄水量

通过实验测得降水及土壤水的氯离子浓度,依据化学守恒原理,即降水与包气带土壤水中氯离子的质量守恒关系,计算出长春市丘陵、台地、阶地3类不同地貌区土壤一年内所得水量,该水量为土壤生态蓄水量。将土壤生态蓄水量与土壤的田间持水量、作物的生态需水量进行对比分析,评述了三者之间的关系。阐明土壤生态蓄水量不仅能客观反映土壤中的水分含量情况,也能对植被生态需水量的满足情况给予客观评价。     

浅析山西水资源现状及综合利用对策

山西水资源不仅具有总量少、水资源衰竭严重、丰枯悬殊、时空分布不均、水土流失严重、河流含砂量大等诸多不利于开发利用因素,同时也具有岩溶大泉水质优良,水量稳定、水、土、矿产资源多种优化组合等有利条件.水资源具有多种功能,必须扬长避短,因地制宜,合理开发,协调发展.     

基于CROPWAT的宁夏虚拟水战略适宜性初步评价

虚拟水战略为解决水资源短缺问题提供新的想法与措施。借助CROPWAT8.0软件,利用CROP数据库、CLIMATE2.0数据库和《宁夏统计年鉴》等资料,对宁夏三大产业用水进行评价,分析了农业虚拟水战略的可行性;通过计算典型农作物虚拟水含量筛选虚拟水战略作物,设定六种不同方案进行适宜性情景模拟。结果表明,在保障粮食安全基础上,春小麦可作为农业虚拟水战略首选优势作物,减少或替代种植可一定程度上增加效益,减少用水量。