枯落物覆盖对阔叶红松林土壤蒸发的影响

通过对枯落物覆盖下森林土壤蒸发的观测,研究了不同干重及类型的枯落物对土壤蒸发的影响,及其与含水率的关系。结果表明:土壤含水率相同,枯落物覆盖量越大,土壤蒸发量越小;不同类型的枯落物对土壤蒸发的抑制作用不同,在相同干重的枯落物覆盖下,未分解、半分解和分解的枯落物对土壤蒸发的抑制能力依次减弱。土壤蒸发量与枯落物质量呈对数关系。随土壤含水率的降低,土壤蒸发量减少,含水率在41%～38%时,每下降1%,75g、45g、15g枯落物覆盖下的土壤蒸发量依次减少2.38g、1.43g、1.30g,且在土壤含水率下降过程中,覆盖的枯落物分解程度越高,土壤蒸发速率降低越不显著。     

不同初始含水率下粘质土壤的入渗过程

土壤入渗是降雨渗入土体形成土壤水的基本水文过程,土壤渗透能力影响着地表径流和土壤侵蚀强度。土壤初始含水量决定了入渗初期的土水势,是影响土壤入渗过程的重要因素。利用环刀法,观测了三峡库区林地和草地的土壤入渗过程,对比分析了不同初始含水率下土壤入渗率和常用入渗模型的适宜性。结果表明,随土壤初始含水率的增大,林地和草地下土壤初始入渗率减小,入渗趋于稳定所需时间缩短,累积入渗量和稳定入渗率增大。土壤含水率为12%的林地初始入渗率为8.95 mm/min,是含水率40%林地初始入渗率的4倍,但1h累积入渗量仅是含水率40%林地的2/3。有机质含量丰富的草地土壤入渗过程对初始含水率的敏感性较弱,干湿草地相比较入渗参数的差异不如林地明显。随时间的延长,土壤入渗率逐渐降低,入渗曲线渐趋平缓,最小二乘法拟合结果显示Horton模型对林地和草地下土壤入渗过程的拟合效果较好,且模型参数具有物理意义,是分析和预测三峡库区林草覆盖下土壤入渗过程的适宜模型。     

膜孔灌溉条件下点源平均入渗水深的数学模拟

应用RETC和SWMS-3D软件对多种典型土壤的膜孔灌溉点源入渗特性进行模拟,分析了膜孔灌溉入渗特性及其影响因素,在此基础上建立了包含开孔率、膜孔直径、粘粒含量和土壤容重等因素的膜孔灌溉点源平均入渗水深通用模型,并利用黄土高原典型土壤的室内试验资料对所建模型进行了验证.结果表明：膜孔灌溉条件下的入渗系数随开孔率的增大而增大,随膜孔直径和土壤粘粒含量的增大而减小;入渗指数随开孔率和土壤粘粒含量的增大而减小.新建模型能较简单和准确地确定入渗系数和入渗指数,可以较准确地反映膜孔灌溉点源入渗特点 .     

凹凸棒土添加对土壤蒸发及裂缝特征的影响

水分是限制干旱与半干旱地区植被恢复和农业发展的最重要因素之一,减少土壤水分无效蒸发损失可提高水分利用效率。凹凸棒土(ATP)作为一种黏土矿物,其亲水性和吸附性对限制土壤蒸发具有重要作用。本研究选取黄土高原干旱与半干旱区3种不同质地的典型土壤(黑垆土、黄绵土、风沙土),设置5种ATP添加量(0%、1%、2%、3%、4%),使用微型蒸发器在自然条件下进行土壤蒸发试验,探究ATP添加对不同土壤蒸发过程和蒸发面裂缝特征的影响。结果表明: 当ATP添加量<3%时,在同一种土壤下累积蒸发量与蒸发损失率随ATP添加量的增加而减小;ATP添加量为3%时,黑垆土、风沙土的累积蒸发量和蒸发损失率均减小,黄绵土的累积蒸发量和蒸发损失率增加;ATP添加量为4%时,黑垆土的累积蒸发量减小、蒸发损失率增加,风沙土的累积蒸发量增加、蒸发损失率减小,黄绵土的累积蒸发量和蒸发损失率均减小。不同土壤平均累积蒸发量表现为:黑垆土>黄绵土>风沙土。在同一种土壤的整个蒸发过程中,施加ATP处理的土壤含水量始终高于对照。累积蒸发量与时间平方根关系的模拟结果表明,蒸发结束时ATP处理下土壤样品可以释放的水量高于对照。添加ATP后黑垆土和黄绵土的裂缝面密度显著增加,风沙土裂缝面密度随ATP添加量的增加而增加,3种土壤的裂缝面密度在ATP添加量为4%时均达到最大值。ATP添加量为3%时可以在最大程度上减少土壤水分无效蒸发。     

黄河口湿地典型植物群落土壤水、盐入渗过程模拟

为探究积水条件、盐分条件对黄河三角洲河口湿地土壤水盐运移规律的影响,本研究采用实验室原位土柱实验,对芦苇、柽柳和盐地碱蓬3种典型河口湿地植被土壤的入渗过程及水盐重分布过程进行观测,并采用Hydrus-1D模型模拟水分入渗及重分布后的土壤剖面含水率、含盐量分布状况。结果表明：积水深度对土壤水分运移影响明显,不同积水深度条件下3种类型土壤的入渗速率均表现为先升高后骤降的变化趋势,并随入渗时间延长而不断衰减并趋于稳定;入渗实验结束后,0～30 cm土层含盐量基本与入渗水含盐量一致,在水盐运移末端(深度100 cm)趋近于土壤原始含盐量;水盐重分布后,剖面各层土壤含水率的差异减小,各层含盐量同入渗实验结束时含盐量相比基本保持不变;Hydrus-1D能很好地模拟土壤水盐入渗速率及土壤剖面的整体变化趋势,研究结果可为河口湿地水盐调控、湿地水文连通修复提供理论依据。     

半干旱区不同垄沟集雨种植马铃薯模式对土壤蒸发的影响

通过垄沟集雨种植马铃薯试验，研究了不同垄沟集雨种植模式对土壤蒸发的影响.结果表明，在马铃薯全生育期，垄上覆盖塑料薄膜(CR)处理土壤蒸发量为122.9～165 mm，垄上原土夯实不覆膜(UR)处理土壤蒸发量为90.9～101.2 mm，无垄带状种植(CK) 土壤蒸发量为80.7 mm.其中，覆膜垄处理CR₆₀在马铃薯成熟期土壤蒸发强度最大，达2.6 mm·d^-1，平均为1.46 mm·d^-1，而对照的土壤蒸发强度为0.65 mm·d^-1；不覆膜土垄处理(UR₃₀)土壤蒸发强度苗期最小，只有0.2 mm·d^-1，平均为0.39 mm·d^-1，而对照的土壤蒸发强度为0.58 mm·d^-1.在马铃薯生长的现蕾期和开花期，水面蒸发量最大，日平均水面蒸发量分别为8.3和9.0 mm，与土壤蒸发不同步.马铃薯成熟期，各处理棵间土壤蒸发量都达到最大值.覆膜垄蒸发量最大，集雨效果显著，所以应采取抑制土壤蒸发措施，以便进一步提高水分利用效率.     

腾格里沙漠东南缘人工植被区降水入渗与再分配规律研究

试验于2001年8月17日至9月30日在中国科学院沙坡头沙漠试验研究站进行,主要利用时域反射仪(TDR)连续测量土壤剖面水分含量的方法,观测受植物根系吸水,蒸散作用影响下的人工植被荒漠灌木柠条(Caragana korshinskii)群落区固定沙丘降水入渗与再分配过程。土壤体积含水率由水平埋设在植物根系剖面内12个深度层次(5～200cm)的时域反射仪探头每小时自动测定1次。天然降水条件下的土壤入渗速率由入渗深度与相应的入渗时间之比值计算得到。结果表明：在7次不连续降水过程中,土壤入渗速率与降水强度呈简单线性相关关系,土壤入渗速率约为降水强度的10倍强。然而当次降水过程中降水强度小于0．46mm／h时,土壤入渗速率约为0cm／h,此时的降水对人工植被固定沙丘区的土壤基本上没有水分补给作用。受荒漠灌木柠条根系吸水作用的影响,其根系密集剖面深度40～140cm内降水水分入渗积累不明显。降水入渗速率及入渗深度受土壤剖面初始含水率多寡而变化,干燥土壤剖面有助于提高入渗速率及入渗深度。降水以后随着时间的推移,区域环境内空气温度、湿度等气象条件适宜,柠条生长进入相对旺盛阶段,其根系密集层140cm深度处土壤含水率在总体上下降的过程中,表现出昼消夜长的趋势,翌日8：00土壤含水率值略高于前一日20：00水分值0．1％～0．3vol．％。     

间歇降雨和多场次降雨条件下黄土坡面土壤水分入渗特性

基于可控的坡面间歇降雨和多场次降雨试验,对黄土坡面土壤水分入渗及分布特征进行了研究.结果表明：间歇降雨条件下,两次降雨期间的累积径流量均随降雨历时的延长呈近似线性增加,湿润锋也随降雨时间的延长而增加;在两次降雨的间歇期,湿润锋增加缓慢.入渗率随着坡度的增大而减小,第2次降雨的入渗率随时间而减小的趋势更明显;15°坡面的累积入渗量比25°大,分别为178和88 mm.多场次降雨条件下,各场次降雨的初始入渗率均较高,其中第1场降雨的土壤入渗率、累积入渗量在各时段均明显高于其他场次,后3场降雨的入渗率差异不大;降雨场次越多,湿润锋越深.     

覆膜对绿洲棉田土壤CO2通量和CO2浓度的影响

基于静态箱法和气井法分别测定新疆棉田覆膜位置的土壤CO2通量和CO2浓度.结果表明:土壤CO2通量和CO2浓度时间变化特征与土壤温度变化趋势一致,均表现为7月较高,10月最低.观测期内,棉田土壤CO2累积排放量非覆膜处理为2032.81 kg C·hm-2,覆膜处理为1871.95 kg C·hm-2;而1 m深度内土壤CO2浓度非覆膜处理为2165~23986μL·L-1,覆膜处理为5137~25945μL·L-1,即覆膜减少了棉田土壤排放CO2的同时增加了土壤CO2积累量.覆膜和非覆膜处理下不同深度土壤CO2浓度和CO2通量的相关系数分别为0.60~0.73和0.57~0.75,表明地表释放的CO2强烈依赖于土壤剖面储存的CO2.覆膜和非覆膜处理下Q10值分别为2.77和2.48,表明覆膜处理下的土壤CO2通量对土壤温度变化的响应更敏感.     

六盘山南侧华北落叶松人工林蒸腾对土壤水分和潜在蒸散的响应

量化林分蒸腾对大气蒸发需求和土壤供水变化的响应能更好预测林分水分利用和水分循环特征并深化对林水关系的认识。本研究以六盘山南侧的香水河小流域的华北落叶松人工林为研究对象,采用热扩散探针法监测树干液流,同步测定环境因子,分析林分蒸腾对潜在蒸散和土壤体积含水率变化的响应关系。结果表明: 林分蒸腾对土壤体积含水率变化响应的曲线在不同潜在蒸散水平下基本相似,即随土壤体积含水率增大,林分蒸腾先快速后缓慢增大,达到阈值后趋于平稳,该过程可用饱和指数增长函数得到较好的拟合;但土壤水分阈值存在差异,且阈值随潜在蒸散的升高而增大。林分日蒸腾量随潜在蒸散增加的变化遵循抛物线曲线,也存在阈值效应。采用连乘方式耦合了生长季中期林分蒸腾响应土壤体积含水率和潜在蒸散的关系,形成了同时考虑土壤供水能力和大气蒸发潜力影响的林分蒸腾模型,该模型能很好地估测蒸腾的日变化,可为人工林水分调控管理提供指导。     

Water-retention additives’ effects on plant water status and some physiological parameters of two olive cultivars under reduced irrigation regimes

In arid and semi-arid zones of world, the majority of annual rainfall or irrigation water is lost due to high evaporation from the soil. The amount of available water in soil can be increased by surface mulching. However, the effect varies with soils, climate and kind of mulch material used. Some physiological and biochemical parameters of two olive cultivars (‘Konservolea’ and ‘Manzanilla’) as affected by different water-retention additives (organic, chemical and mineral mulches and hydrogel) and two amounts of irrigation water were studied in pot experiments during 2013. Water stress affects plant water relations and photosynthesis and caused oxidative stress in olive. Our results confirmed that water-retention additives partly mitigated the adverse effects of water stress on olive restoring most of the measured parameters similar to those of control unstressed plants. Mulching treatment enhanced antioxidative defenses and reduced water deficit-induced oxidative damage in olive compared to zero mulching treatment. The results indicated that de-oiled olive pomace mulch and pistachio shell mulch—as new mulch materials—proved to be very effective for soil water conservation under arid conditions. It can be concluded that water management through mulch application can strongly influence the cultivar response to water deficit.     

地膜覆盖对土壤水温和春小麦产量形成的影响

通过大田试验研究了地膜覆盖对土壤水温状况及春小麦产量形成的影响．结果表明,地膜覆盖对土壤的增温作用在春小麦生育期内呈“U”型变化,地膜覆盖可以通过防止蒸发和提升土壤深层水分至作物可利用层来增加土壤中有效水含量,利于作物利用．地膜覆盖的增温保墒作用利于作物前期生长和水分利用,在生育后期覆膜,作物根系发育受到抑制,作物蒸散量和水分利用效率下降,影响产量的形成．对照(CK)、播前灌水(W)、全程覆膜(M)、播前灌水 覆膜30d(WM30)、播前灌水 覆膜60d（WM60)及播前灌水十全程覆膜(WMw)6个处理的产量分别为2554、2424、2750、3138、3305、3123kg·hm^-2,最佳覆膜时间在40—60d．     

间歇灌溉对北方水稻生理生态需水的影响

通过田间试验研究了间歇灌溉(IT)条件下北方水稻生理生态需水变化特性．试验于2002年在中国科学院沈阳生态实验站水田试验区进行．分别采用非称重式蒸渗仪和小型蒸渗仪对间歇灌溉和淹灌(CSF)条件下的稻田蒸散量和棵间蒸发量进行了测定．结果表明。间歇灌溉条件下的水稻蒸腾量与淹灌相比没有达到显著差异,而稻田棵间蒸发量和渗漏量则分别减少了16％和24％。水分利用效率提高了10％,在显著减少用水量的情况下并未对水稻产量造成不良影响．针对本地区土质而言,与淹灌相比,尽管间歇灌溉可以有效地减少稻田用水量,但仍有近60％的稻田用水通过渗漏损失掉．为此,本文提出着眼于提高稻田水分利用效率、降低渗漏量和土壤水蒸发量的相应对策．     

黄腐酸拌种对春小麦产量和水分利用效率的影响

在大田研究了黄腐酸拌种对春小麦产量形成和水分利用效率的影响。实验设４个处理：对照（ＣＫ）,播种前种子不处理;ＦＡ处理：播种前用ＦＡ拌种;ＷＭ处理：浇３０ｍｍ底墒水,覆膜;处理ＷＭＦＡ：浇３０ｍｍ底墒水,覆膜,播种前用ＦＡ拌种。２个覆膜处理均在播种后６２ｄ揭膜。同ＣＫ相比,ＦＡ拌种后,根系生长良好,吸收利用了更多的土壤水分,增加了穗重、单穗籽粒重和收获指数,产量和水分利用效率均显著提高。ＷＭ和ＷＭＦ     

Native soil fungi associated with compostable plastics in three contrasting agricultural settings

Plastics are used widely as agricultural mulches to suppress weeds and retain soil moisture. Disposal of conventional plastic mulches requires physical removal for disposal in a landfill or incineration. Biodegradable plastic mulches that could be tilled into the soil at the end of a growing season represent an attractive alternative to conventional plastic mulches. In this study, three commercially available mulches labeled as “biodegradable” and one experimental, potentially biodegradable mulch were used during a tomato growing season, and then buried in field soil at three locations for approximately 6 months, as would occur typically in an agricultural setting. Degradation after 6 months in soil was minimal for all but the cellulosic mulch. After removal of mulches from soil, fungi were isolated from the mulch surfaces and tested for their ability to colonize and degrade the same mulches in pure culture. The majority of culturable soil fungi that colonized biodegradable mulches were within the family Trichocomaceae (which includes beneficial, pathogenic, and mycotoxigenic species of Aspergillus and Penicillium). These isolates were phylogenetically similar to fungi previously reported to degrade both conventional and biodegradable plastics. Under pure culture conditions, only a subset of fungal isolates achieved detectable mulch degradation. No isolate substantially degraded any mulch. Additionally, DNA was extracted from bulk soil surrounding buried mulches and ribosomal DNA was used to assess the soil microbial community. Soil microbial community structure was significantly affected by geographical location, but not by mulch treatments.     

蕉肥间作下微喷灌对蕉园土壤水氮动态及香蕉产量的影响

为研究香蕉—粮肥兼用绿豆间作模式(简称蕉肥间作)下微喷灌对蕉园土壤水氮动态及香蕉产量的影响,试验设置4种不同灌溉定额处理:MSI2(900 m~3·hm~(-2))、MSI3(1 350 m~3·hm~(-2))、MSI4(1 800 m~3·hm~(-2))、MSI5(2 250 m~3·hm~(-2)),以不灌溉和清耕栽培为对照。结果表明:蕉肥间作下绿豆生长期间各灌溉处理土壤棵间蒸发量均呈不同程度的下降,香蕉清耕栽培MSI0土壤棵间蒸发量呈上升趋势。随着灌水量的增加,香蕉棵间蒸发量逐渐增高,MSI5棵间累积蒸发量最高达385.6 mm,分别比MSI2、MSI3、MSI4高12.2%、7.6%、4.9%,导致灌溉水利用效率降低。微喷灌处理提高表层土壤含水量,MSI2、MSI3、MSI4和MSI5处理0～30 cm土层含水量显著高于MSI0和MSI1,在30 cm以下,土壤含水量开始递减。微喷灌还可改善土壤耕层结构,提高土壤有效氮含量。以MSI2处理土壤三相比(2∶1∶1)较为理想,MSI3处理表土层有效氮含量最高。MSI4处理产量高达48 218 kg·hm~(-2),MSI3处理蕉果含糖量高达25.67%。因此,蕉肥间作下通过微喷灌方式,适量灌溉有利于提高香蕉产量和改善品质。     

双元覆盖对果园土壤水分的调控效果

为了研究双元覆盖对渭北旱塬苹果园土壤水分的调控效果,对4个不同处理(地膜压秸秆双元覆盖、地膜覆盖、秸秆覆盖和对照)下的果园0～600 cm土层范围内的土壤水分进行测定,并对果树产量和枝条生长量进行了统计.结果表明: 双元覆盖的整体保墒效果最佳,0～600 cm土壤贮水量比对照高6.7%;长期双元覆盖能够有效地缓解该地区深层土壤出现的干燥化现象,稳定层(240～600 cm)月平均土壤贮水量比对照高64.22 mm;双元覆盖和地膜覆盖两种措施均能降低浅层(0～60 cm)土壤水分随时间的波动,提高浅层土壤水分随时间变化的稳定性;与单一覆盖方式相比,双元覆盖方式更能减小土壤剖面水分垂直变异,提高土壤剖面水分垂直分布的稳定性;双元覆盖方式增产效果明显,苹果产量比对照高48.2%.综上,相对于单一的覆盖方式,双元覆盖能更好地调控果园土壤水分、提高苹果产量.     

西北黑河中游荒漠绿洲农田作物蒸腾与土壤蒸发区分及作物耗水规律

利用中国生态系统研究网络临泽内陆河流域研究站绿洲农田2009年小气候、湍流交换、土壤蒸发和叶片气孔导度等综合观测试验数据,应用Shuttleworth-Wallace(S-W)双源模型以半小时为步长估算了绿洲农田玉米生长季实际蒸散量,并利用涡动相关与微型蒸渗仪实测数据对田间蒸散发量和棵间土壤蒸发量计算结果进行了检验。结果表明:S-W模型较好地估算研究区的蒸散量,并能有效区分农田作物蒸腾和土壤蒸发;全生育期玉米共耗水640 mm,其中作物蒸腾累积量为467 mm,土壤蒸发累积量为173 mm,分别占总量的72.9%和27.1%;日时间尺度上,作物蒸腾和土壤蒸发分别在0—6.3 mm/d和0—4.3 mm/d之间变化,其日平均分别为2.9和1.0 mm/d;田间供水充足,作物蒸腾与土壤蒸发比值明显受作物生长过程影响,播种—出苗期、出苗—拔节期、拔节—抽雄期、抽雄—灌浆期、灌浆—成熟期,其比值分别为0.04、0.8、7.0、5.2和1.4,不同阶段的比值差异主要受叶面积指数影响。     

不同土壤水分条件下核桃的生理生态特性研究

采用完全随机设计试验方法对不同土壤水分条件下核桃生理生态特性进行研究.结果表明,土壤贮水量、耗水量、水分盈亏值均与灌水量成正比.轻剪、中剪和重剪可分别提高土壤贮水量0.2％、0.5％和0.9％,耗水量-0.5％、-2.0％和-2.5％以及水分盈亏值的1.5、1.9和2.1倍.灌水、覆草、覆膜、修剪处理下的土壤贮水量分别提高了4.4％、1.2％、1.6％和0.5％.灌水(225 kg,4月1日)、中剪、覆草、覆膜处理对增大小叶夹角、提高叶水势效果明显,重剪处理使叶绿素含量增加幅度最大（0.27 mg·dm^-2）.小叶夹角与叶水势呈正相关关系.以小叶夹角作为评估核桃树体水分状况及其立地土壤水分含量状况指标,具有可靠、直观、及时和简单等特点,并具有较高的应用价值.