氢氧同位素示踪法探测新疆地区防护林和棉花体系水分来源与竞争

农田防护林能够防风固沙,但同时也会和农作物竞争水分,引起防护林体系水资源利用紧张。运用氧同位素焦点法与SIAR模型,量化分析新疆莫索湾地区不同生长季棉花与杨树防护林的主要水分来源区域,探究杨树对棉花水分利用的影响。结果表明:棉花在膜下滴灌方式下主要吸收表层土壤水,蕾期主要利用0—20 cm的土壤水,花铃期主要利用20—40 cm土壤水;而杨树在漫灌前主要利用深层40 cm以下土壤水,在灌溉后水分来源虽有向上迁移倾向,但仍大约有60%的水分源于土壤40 cm以下。δD同位素示踪发现杨树根系垂向可生长到土层200—400 cm范围,水平延伸至棉田内5—8 m,在5 m内棉花必定面临着杨树的水分与养分竞争。通过两种同位素方法分析出杨树和农作物的主要水分来源与潜在竞争区域,对防护林采取合理的管理措施及绿洲环境生态平衡提供指导。     

不同放牧条件下锡林郭勒典型草原土壤水分分布特征及降水入渗估算

由人类活动所导致的锡林郭勒草原草场退化、土地沙化等问题日趋严重, 区域土壤水资源评价及其科学管理显得尤为重要。为确定锡林郭勒典型草原不同放牧条件对深层土壤剖面水分动态及降水入渗补给的影响, 选取1979年以来禁牧(UG79)、1999年以来禁牧(UG99)和持续放牧(CG) 3个小区6个土壤剖面, 基于不同深度土层的质量含水量、Cl ^-浓度等数据, 分析了放牧对深层土壤水分特征的影响, 且利用氯质量平衡法估算了降水入渗补给量。结果表明: 1)禁牧可以提高土壤含水量, 且禁牧时间越长, 效果越显著, 尤以表层最为明显。整个土壤剖面(0-5 m)土壤质量含水量的平均值表现为UG79 > UG99 > CG, 但各处理间差异不显著; 0-2 m UG79处理土壤剖面质量含水量分别比UG99和CG处理高26.6%和33.7%, 储水量分别高87.19 mm和82.52 mm, 且UG79处理与UG99、CG差异显著, 但UG99与CG之间差异不显著; 除局部地区受土壤颗粒组成影响含水量不同外, 各处理2-5 m土层含水量和储水量差异较小; 2)不同处理土壤含水量影响因素不同, 0-2 m土层含水量主要受地表植被状况和土壤性质的综合影响, 而2-5 m土层则主要受土壤颗粒组成的影响, 但随着禁牧年限的增加, 土壤有机质(SOM)含量对土壤水分的影响越来越大。UG79整个土壤剖面含水量与土壤颗粒含量和SOM含量呈极显著相关关系, UG99与CG处理0-2 m含水量与SOM含量呈极显著相关关系, 2-5 m土壤含水量与土壤颗粒含量呈极显著相关关系, 而与SOM含量相关性不显著; 3)氯质量平衡法估算得出年降水入渗补给率为UG79 > UG99 > CG, 35年和15年禁牧分别将降水入渗补给率提高了130.2%和44.5%; 考虑干沉降的不确定性, 研究区年降水入渗补给率为1.95-7.61 mm·a ^-1, 仅占年降水量的0.55%-2.13%。总之, 禁牧能够增加土壤含水量和储水量, 增加降水对土壤水分的补给, 但降水不是该区地下水的主要补给源。     

黄土丘陵区不同土地利用模式对深层土壤含水量的影响

对陕北米脂人工经济林、神木退耕还林和榆林榆阳区防风固沙林具有代表性植被类型0～20 m土壤剖面水分特征的差异进行了研究,分析黄土丘陵区不同土地利用模式对深层土壤剖面水分分布和储存特征的影响及生态环境效应.结果表明: 在0～20 m土层,不同位点具有代表性土地利用方式均影响土壤含水量的垂直分布;在整个剖面中,人工经济林土壤储水量有显著差异,为矮化枣树 ＞ 未矮化枣树,储水量相差587.9 mm;神木退耕还林和榆林榆阳区防风固沙林土壤剖面中土壤储水量无较大差异,在神木整个剖面中土壤储水量的大小为退化人工草地 ＞ 柠条林,储水量相差98.8 mm;在榆阳为荒草地 ＞ 樟子松,储水量相差7.5 mm.与未矮化枣树相比,人工经济林矮化枣树减少了对土壤水分的消耗,矮化枣树冠幅较小,降低了蒸腾作用,从而更加有利于土壤水分的可持续利用;人工柠条林和退化人工草地土壤水分含量无明显差异,这是因为退化人工草地过去为苜蓿地,根系分布深以及生物量大,对土壤深层水分利用较大所致;防风固沙林樟子松与荒草地整个剖面中的平均土壤含水量较低,土壤砂粒含量较高,土壤持水性差,土壤含水量随土壤深度的增加而增加,平均土壤含水量分别为3.4%和3.6%,且该地植物对深层土壤水分影响有限.综上,土壤剖面中土壤水分除了受土壤质地的控制,不同土地利用模式由于植物根系不同,对土壤水分也产生较大的影响.为此,选择合适的植物对于土壤深层水的保护和持续利用非常重要.