黄土丘陵沟壑区深层土壤水分空间变异及其影响因子

以甘肃省定西市龙滩流域为例,对比分析了不同坡位、坡度和坡向典型植被(柠条林地、油松林地、侧柏林地、苜蓿草地、荒草地和农地)0～8 m深度土壤水分的空间变异状况。结果表明,不同植被和地形条件下,深层土壤水分的剖面分布特征均表现为随土层深度增加而增加。地形是浅层土壤水分空间变异的重要影响因子,而植被生长状况是深层土壤水分空间变异的决定因素,植被生长越好则深层土壤含水量越低。坡度对深层土壤水分有显著影响,缓坡地土壤含水量显著高于陡坡地。水土保持工程和耕作管理措施能有效提高深层土壤含水量,可作为提高土壤储水的有效途径。     

南亚热带丘陵土壤水分循环及其有效性的研究──Ⅳ.丘陵土壤贮水量的增减规律

根据三年定位实测资料,阐述0～100cm土层贮水量的动态变化,分析土壤贮水增减与降雨、蒸发的关系．观测结果表明,在气候正常年,雨季土壤贮水为增量,旱季土壤贮水为减量,但在坡地不同坡段和梯地不同梯级,土壤贮水增减有差异。在旱月土壤贮水减至最低,仅相当子田间持水量的55％～80％．因此在土壤水分管理上．应当密切注意土壤贮水减量最大的时期,以采取有效措施减少土壤水分蒸发,提高土壤水分利用率。     

土地利用方式和施肥管理对黑土物理性质的影响

为了探讨东北黑土区土壤水分的调控能力及其影响因素以及土壤水分对降水和不同植被覆盖的响应,以海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站内的长期定位试验为基础,利用中子水分仪测定土壤体积含水量,研究裸地、休闲地以及包括单施有机肥、化肥+秸秆还田、单施化肥和不施肥4种处理的农田耕层土壤物理性质和土壤水分动态.结果表明:与休闲地相比,农田土壤容重增加7.47％,而孔隙度、饱和含水量和田间持水量均呈降低趋势,分别下降2.59、6.04和1.90百分点;肥料的施入尤其是施用有机肥和秸秆还田能够改善土壤物理性质;裸地土壤物理性质最差.由于植被耗水量较大,农田和休闲地土壤剖面年平均体积含水量显著低于裸地,施用化肥和秸秆还田可显著降低农田土壤剖面年平均体积含水量.各处理土壤剖面水分变异系数均随土壤深度的增加(0～70 cm深处)而呈先减小后增加趋势.由于植被生长的耗水作用,休闲地和农田土壤水分变化比裸地强烈,秸秆还田加剧了农田土壤水分的变异.土壤储水量的动态变化与降水量之间存在明显相关性,不同土地利用方式和施肥管理对浅层土壤储水量的影响较大,但随着土壤深度的增加,各处理对土壤储水量的影响越来越不明显.     

土壤温湿度对北京大兴杨树人工林土壤呼吸的影响

采用Li-cor-8150土壤呼吸测定系统,对北京大兴杨树人工林(欧美107,Populus×euramericana cv."74/76")土壤CO_2释放通量、土壤温度和水分进行了为期1年(2007)的定位连续观测,系统研究土壤温度(T_S)和土壤含水量(w)对土壤呼吸速率(R_s)的影响.结果表明:(1)土壤呼吸速率日变化呈单峰曲线,具有明显的白天高,夜间低的规律.非生长季土壤呼吸速率较低,自5月份土壤呼吸速率上升,8月份达到最大值.(2)土壤温度是影响土壤呼吸速率的主要因素,用指数模型解释全年过程中土壤温度对土壤呼吸速率变化的能力为69%.在低温段(<0℃)土壤呼吸速率随土壤温度升高而下降,而在土壤温度>0℃条件下土壤呼吸速率与土壤温度表现为正相关.土壤呼吸速率随土壤含水量上升表现出先升高后降低的趋势,三次方程模拟表明土壤水分的贡献率为33%,而当土壤含水量低于9.5%时,土壤水分的贡献率上升到51%.(3)土壤温、湿度共同作用于土壤呼吸,在不同含水量区间土壤呼吸对土壤温度的响应程度不同:在4%～10%土壤含水量范围内.土壤温度与土壤呼吸的指数模型的R~2达到0.86,而在土壤水分较高或较低时,其相关系数仅为0.6.土壤温度是影响土壤呼吸速率变化的主导因素,当土壤含水量过低或过高时,土壤温度的主导作用相对减弱,土壤含水量的影响作用相对加强.土壤呼吸的温度敏感性受土壤温度区间和水分区间的综合影响,用指数模型模拟土壤温湿度对土壤呼吸的影响不能很好的模拟土壤湿度的作用,所以单一模型并不是描述土壤温湿度对土壤呼吸的共同影响的最优模型,而多种模型复合的数学模型有待进一步研究.     

岷江上游干旱河谷典型阳坡海拔梯度上土壤水分动态

结合气象观察和土壤质地的分析，监测和研究了岷江上游干旱河谷茂县段典型阳坡土壤水分动态．结果表明：1．土壤水分的季节变化可分为土壤水分亏缺期、土壤水分补偿期和土壤水分消退期．2．土壤含水量在旱季随土层深度的增加呈升高趋势，雨季中期出现相反的变化趋势，据变异系数可将土壤剖面分为剧变层、渐变层和相对稳定层．3．相同土层深度含水量随海拔高度的增加先升高后降低．4．降雨和土壤特性是影响岷江上游干旱河谷土壤水分的主要因素：降雨量与0～100cm土层平均含水量的相关系数达到极显著水平，降雨对土壤含水量的影响随土层深度增加而减弱；大于10mm的降雨对土壤水分的补充作用明显，气温及蒸发量较低时，连续的小于10mm的降雨对土壤水分也有一定补充作用，降水可到达50cm土层深度．以沙质粘壤土为主的土壤含水量远高于以砂壤土为主的土壤含水量．岷江上游干旱河谷造林时间在4月为宜，以沙壤土为主的地段穴深在45～60cm较好，以沙质粘壤土为主的地段穴深在60—70cm比较适宜．图3表3参15     

晋西黄土区土地利用类型对阳坡土壤水分特征的影响

土壤水分是黄土区植被恢复建设过程中的主要限制因素,但不同土地利用下阳坡坡面土壤水分变化研究较少.以晋西黄土区土桥沟小流域为研究区,选取刺槐林、油松林、荒草地和梯田退耕地4种不同土地利用类型阳坡坡面为研究对象,用TDR土壤水分测量仪,以20 cm为间隔,测量阳坡各监测点0-200 cm土层土壤水分,并进行数理统计分析.结果表明:(1)观测期内,同一月份不同土地利用和同一土地利用不同月份阳坡土壤含水量差异显著(P 0.05),梯田退耕地各月土壤含水量较高,各土地利用类型10月份土壤平均含水量最高,6月份最低.(2)不同土地利用下阳坡土壤含水量均在0-100 cm土层变化较大,60 cm附近土壤含水量最高,随深度增加,变化趋势逐渐减弱,最终达到稳定状态,在观测范围内呈"S"状分布.(3)不同土地利用下阳坡坡面土壤水分活动层划分范围不同,刺槐林活跃层为0-80 cm,其深度范围大于其他3种土地利用类型,荒草地次活跃层深度范围最大为0-100 cm,此外,4种土地利用类型下,100-200 cm土层均为相对稳定层.(4)阳坡不同土地利用下土壤水分季节变异系数随土层深度增加先变大后减小,其中土壤水分季节变异系数均在土层40 cm处最大,140 cm左右开始趋于稳定.综上所述,阳坡不同土地利用类型下,土壤水分时空变化、土壤剖面活动层划分和土壤水分季节变异特征均呈现不同变化特征,结果可为黄土区阳坡植被恢复建设,土地与水资源有效利用提供理论依据.(图3表2参26)     

乌东德库区消落带土壤水分分布特征

消落带土壤水分是制约植物生长发育的关键因素,对库区消落带生态修复意义重大.本文系统分析了乌东德库区消落带修复试验区土壤含水量分布,探索了土壤水分空间变化和影响因素.结果表明:研究区5月水分含量低于5％,不同试验分区和高程区域土壤水分分布受到微地形、土壤特征、植被类型和植被覆盖度等影响.土壤水分随深度变化的主控因素包括地...     

土壤水分对外来入侵植物五爪金龙植株表型可塑性和化感作用的影响

外来入侵植物五爪金龙（Ipomoea cairica）对华南地区的生态环境造成严重危害,表型可塑性可增强外来物种的入侵能力。本文通过盆栽试验研究土壤含水量为10%、20%和30%对外来入侵植物五爪金龙种子萌发、植株表型可塑性和化感作用的影响,探讨五爪金龙对土壤水分变化的响应机理,为进一步了解五爪金龙的入侵机理和提高对入侵种的预警和控制能力提供理论依据。结果表明,（1）在土壤含水量为10%,20%和30%条件下,五爪金龙种子的萌发率分别为15.2%、36.4%和33.6%。五爪金龙种子的萌发率随土壤含水量的增加而增加,尤其是在土壤含水量为30%时,五爪金龙种子萌发率最高。（2）土壤含水量为10%、20%和30%时,五爪金龙植株的总生物量分别为0.88、2.26和2.42 g。与土壤含水量为10%相比,土壤含水量为20%和30%条件下五爪金龙的总生物量分别增加了156.8%和175.0%,表明土壤水分增加显著增加了五爪金龙的总生物量。土壤含水量增加显著增加了五爪金龙的叶面积、叶生物量比、比叶面积和茎长,同时减少了根生物量比和根冠比,而对茎生物量比无显著影响。（3）相同浓度的五爪金龙水浸提液对受体植物莴苣（Lactuca sativa）和萝卜（Raphanus sativus）根长和苗高生长的化感抑制作用随着土壤含水量的减少而增强。研究表明：五爪金龙通过改变生物量分配模式和化感潜力对土壤水分变化有一定的适应能力。     

Ce3+在土壤中的扩散

通过^141Ce^3 同位素示踪法，研究了不同温度（19℃，30℃，40℃）和土壤饱和含水量（25％，37％，50％）条件下Ce^3 在四种土壤中的扩散。通过Fick第二定律推导的扩散系数计算公式，求得Ce^3 在不同条件下不同土壤中的扩散系数，结果表明：Ce^3 在土壤中的扩散系数因土壤类型、温度、土壤水分含量的不同而存在明显的差异。Ce^3 在四种土壤中的扩散系数与温度呈正比，随温度的升高（19℃→40℃），扩散系数逐渐增大；土壤水分含量在一定数量下（小于饱和土壤含水量），扩散系数与土壤水分含量呈明显相关；在相同条件下，Ce^3 在四种土壤中扩散系数的大小顺序为：马肝土＞黄土＞潮土＞黑土。     

红壤丘岗坡地土地利用与土壤水分的时空变化关系

利用连续2a土壤水分定位观测数据，对红壤丘岗坡地不同土地利用类型与土壤水分时空关系的研究结果表明：（1）生长季（3—10月）不同土地利用类型之间0—90cm深土壤平均含水量差异显著，丰水年的差异比平水年大。（2）不同水文年同一土地利用类型土壤水分季节变化差异明显。丰水年土壤水分含量较高，年内变化较平稳，土壤基本处于湿润状态；而平水年土壤水分先升高后显著降低再缓慢升高，出现明显的干湿交替。（3）从丰水年到平水年土壤水分的剖面结构类型没有发生改变，湿地松区属波动型，其他4种土地利用类型属增长型。（4）土壤水分沿坡位的年内变化始终是坡上大于坡下，持续干旱能减少土壤水分沿坡位分布的变化幅度。     

黄土高原人工刺槐林土壤呼吸及其与土壤因子的关系

利用Li-cor 6400-09测定了黄土高原地区人工刺槐林(Robinia pseudoacacia L)的土壤呼吸速率;同时,对土壤呼吸测定点的土壤温度(土层深度0、5、10和15 cm)、土壤含水量、土壤空隙度和土壤C和N等土壤因子进行了测定.结果表明,黄土高原人工刺槐林地土壤呼吸速率有显著的空间变异性;土壤温度、土壤水分、土壤空隙度和土壤有机C显著的影响着土壤呼吸速率变化,分别可以单独解释土壤呼吸速率变化的86、82、89和85%.偏相关分析和通径分析表明,土壤水分和土壤温度之间有较为密切的相关关系(偏相关系数为0.321),土壤水分与土壤呼吸间的正相关关系是由于温度变化所引起;土壤空隙度和有机C具有密切的相关关系(偏相关系数为0.99),空隙度和有机C对土壤呼吸速率变化具有最大的决定力(通径系数最大＞30).多元回归分析表明,包含土壤水热因子和土壤空隙度及有机C的回归模型能较好的解释土壤呼吸速率变化(R2=0.938,P＜0.001).     

荒漠草原区不同土地利用类型土壤水分时空特征

土壤水分是荒漠草原区土地可持续利用的重要指标,通过多个连续生长季的观测能够分析土壤水分的可持续性.对2011-2012年连续2a土壤水分和降水量进行定点观测,比较分析了荒漠草原区不同土地利用类型土壤水分的时空变化.结果表明:枯水年不同土地利用类型之间土壤水分差异比丰水年大;枯水年5种土地利用类型土壤水分随时间的变化均呈增长型,而在丰水年均呈波动型;5种土地利用类型土壤水分在枯水年呈现3峰3谷的变化特征,在丰水年与降水量的波动显著相关,并且有较长时期处于稳定期(7月至次年4月);无论是丰水年还是枯水年,荒漠草原区土壤含水量以人工苜蓿地和人工甘草地较大,甘草苜蓿昆合草地和天然草地次之,柠条林地最低.通过对比分析不同年份5种土地利用类型土壤水分的时空变化,以及水分补给与消耗在土壤剖面上的变化特点,可以更好地理解在景观尺度上的生态过程,对荒漠草原区土壤水分的有效利用及水土保持具有重要意义.     

广东山地丘陵土壤的特性

广东山地丘陵面积约占总面积的70％,山地丘陵在广东经济发展中占有重要地位。本文根据长达5年的南方山区土壤资源考察及前人的研究成果,论述了广东山地丘陵土壤中有机质、全氮、颗粒组成、代换性能、矿质营养元素和土壤水分等的特点。建议根据山地土壤资源的优势和生态系统的脆弱性,实行保护性开发、建立良性人工生态系统,因地制宜,因土种植,合理施肥和实行人工灌溉等土壤水分的调控措施。     

陕北黄土区陡坡土壤水分变异规律研究

土壤水分是制约陕北黄土区陡坡林草植被建设主要限制因素,深入系统的研究陡坡土壤水分变异规律是科学开展林草植被建设的重要前提。目前,陡坡不同季节、不同坡向、不同坡度的土壤水分变异规律尚未见系统的研究。为此,本研究通过观测陕北黄土区坡面尺度的自然恢复流域陡坡土壤含水量,研究分析了陡坡土壤水分季节变化规律、陡坡土壤水分垂直变化规律,结果表明：（1）陕北黄土区陡坡的土壤水分消耗期、土壤水分积累期、土壤水分消退期和土壤水分稳定期分别对应3-6、7-9、10-11和12月-次年2月;（2）0~120 cm土层中0~60 cm土层土壤含水量变化活跃。土壤水分随着土层深度的增加而增加,且各层间的差异也越来越显著;（3）基于土壤水分的垂直变化规律,陡坡的土壤水分弱利用层、土壤水分利用层、土壤水分调节层分别为0~40、40~60和60~100 cm。（4）在垂直于陡坡坡面方向上,深度大于40~50 cm的土壤层能为植被生长提供良好的土壤水分环境,有利于人工植被建设在陡坡开展。     

海北高寒草甸返青期土壤温度与水分动态变化

分析青藏高原高寒草甸返青期土壤水分和温度的变化以及相互关系是理解高寒草甸生态系统变化的重要基础。为明晰青藏高原祁连山东部高寒草甸返青期的土壤温度与水分变化规律,选择祁连山东部海北高寒草甸为试验区,以实地测试与方差、相关及回归分析相结合的方法研究了海北高寒草甸返青期土壤分层水分和温度的动态变化。结果表明:(1)观测期内,高寒草甸整个返青期表层0 cm及地表以下5、15、30、60和120 cm土壤各层平均温度分别为10.47、4.11、3.28、1.76、0.80和0.51℃,表层0 cm地温受气温变化影响最为显著;返青早期各层土壤温度均稳定于0℃左右,返青中期各层土壤温度迅速增加,返青中后期自上而下不同土壤层温度逐渐降低;(2)表层、中层和深层土壤平均含水量分别为17.3%、20.6%和20.9%,中层和深层土壤水分含量较小;表层土壤含水量波动剧烈,在整个返青期呈逐渐下降趋势,中层和深层土壤含水量连续增加,波动范围小;(3)高寒草甸土层0~15 cm的土壤体积含水量与土壤温度呈显著负相关,随土壤平均温度增加,土壤体积含水量逐渐降低;15~30、30~45和45~60 cm较深层土壤含水量与土壤平均温度呈显著正相关,随土壤深度增加其相关性也随之增强。该研究可为理解青藏高原高寒草甸生态系统的变化规律和变化过程提供参考依据,对高寒草甸的保护及可持续利用也具有重要意义。     

不同土壤水分条件下添加硅对紫花苜蓿茎叶和土壤氮磷钾含量的影响

为提高植物氮磷钾利用能力,采用盆栽试验研究了不同土壤水分条件下添加硅对紫花苜蓿(Medicago sativa)茎叶和土壤氮、磷、钾含量的影响.结果表明,土壤含水量为饱和含水量的35%和80%时添加硅对紫花苜蓿生物量没有明显影响,而土壤含水量为饱和含水量的50%和65%时则显著提高了紫花苜蓿生物量(P<0.05);添加硅对紫花苜蓿茎叶内氮含量没有显著影响,但显著提高了茎叶内钾和磷含量(P<0.05);添加硅对土壤全氮、速效氮、全钾和全磷含量没有显著影响,而显著提高了土壤速效磷含量(P<0.05),显著降低了土壤速效钾含量(P<0.05).说明添加硅能够显著增加紫花苜蓿茎叶内磷和钾的积累量,刺激土壤速效磷释放,降低土壤速效钾含量.     

土壤水分对沙棘成活率及抗逆生理特性的影响

为提高沙棘在滩涂区，半干旱区造林的成活率，对不同土壤水分下沙棘的生理学特性进行了分析。结果表明：（1）在不同土壤水分处理下，随土壤含水量降低及处理时间的延长，沙棘叶片脯氨酸（Pro)含量升高，POD活性增强，可溶性糖含量升高；水淹情况下，沙棘叶片Pro含量明显上升，POD活性增强，可溶性糖含量升高。（2）土壤含水量在15%-30%之间，沙棘苗木成活率最高（100%），生长最好；35%和40%处理下，沙棘苗木成活率较高（66.7%)，生长良好；5%，10%处理水平和水淹情况下，沙棘苗木成活率低（33.3%)，生长不良，（3）不同处理下，随土壤含水量的降低，沙棘叶片的相对电导度增大，沙棘受伤害的程度加剧，且淹水对沙棘的伤害最重。     

宁夏河东沙区柠条植株叶片蒸腾对干旱胁迫的响应

以宁夏河东沙地沙生灌木柠条(Caragana korshinskii Kom.)为材料,采用采用盆栽方法分析不同土壤水分条件下的柠条植株叶片蒸腾日变化特征及其与环境因子的相关关系,研究干旱胁迫下柠条蒸腾对主要环境驱动因子的响应机制,为区域植被恢复与重建及林分结构的优化配置提供理论依据。结果表明,(1)充分供水条件下的柠条蒸腾速率是土壤水分严重胁迫下的3.43倍,随着水分胁迫的加剧,蒸腾速率峰值前移,且日蒸腾过程在较为干旱时表现为双峰型;各水分梯度下柠条蒸腾速率日过程与气孔导度具有相同的变化规律,呈极显著的线性相关。(2)随着土壤含水量的逐渐降低,柠条苗木叶片蒸腾速率先增加后缓慢下降,过高的土壤含水量同样会抑制植物的蒸腾,该临界值为15.78%,即土壤质量含水量为田间持水量的74.1%。(3)低光强柠条叶片蒸腾作用的光响应曲线差别不大,都表现出随着光合有效辐射强度增加而缓慢上升的趋势,但启动速度随着土壤含水量的减少而降低;在土壤水分受到限制时(土壤质量含水量≤40%田间持水量),进一步增强光合有效辐射量(≥1 000μmol·m-2·s-1)并没有使蒸腾速率提高,严重水分胁迫下,增加光辐射强度反而导致蒸腾速率降低。(4)柠条蒸腾速率的主要影响因子偏相关分析表明:充分供水下,光合有效辐射(PAR)是主要影响因子,贡献率为54.4%;随着土壤含水量的下降,气孔对PAR的敏感性下降,叶片内外水汽压饱和亏缺成为调节柠条蒸腾过程的主导因素。     

衡阳紫色土丘陵坡地微地形对土壤水分及生物量的影响

采用样方调查和随机采样相结合的方法,对衡阳紫色土丘陵坡地6种微地形(包括:原状坡(CK)、浅沟(Ⅰ)、切沟(Ⅱ)、塌陷(Ⅲ)、缓台(Ⅳ)和陡坎(Ⅴ))的土壤水分及地上生物量进行调查和研究.结果表明:(1)6种微地形两两配对的Wilcoxon秩检验,CK~Ⅰ(0.110)、Ⅱ~Ⅲ(0.109)、Ⅱ~Ⅳ(0.973)和Ⅳ~Ⅴ(0.339)的相关性不显著外(P0.05),其余两两配对的相关性达到显著或极显著正相关(P0.05或P0.01);(2)6种微地形中,从土层(0~20 cm)→土层(20~40 cm)→土层(40~60 cm),土壤含水量显著减小(P0.05).0~60 cm土层,各微地形土壤含水量的大小顺序为:Ⅲ(13.32%)Ⅳ(12.28%)Ⅰ(10.30%)Ⅱ(12.03%)CK(9.53%)Ⅴ(8.22%)(P0.05);(3)6种微地形中,从土层(0~20 cm)→土层(20~40 cm)→土层(40~60 cm),土壤水分的变异系数显著减小(P0.05).0~60 cm土层,各微地形土壤水分变异系数的大小顺序为:Ⅴ(26.0%)Ⅳ(25.9%)CK(24.9%)Ⅱ(20.7%)Ⅲ(18.0%)Ⅰ(15.1%)(P0.05);(4)不同微地形的生物量的大小顺序为:Ⅲ(263.82 g/m2)Ⅱ(254.29 g/m2)Ⅰ(238.67 g/m2)CK(193.61 g/m2)Ⅳ(154.86 g/m2)Ⅴ(122.35 g/m2)(P0.05),微地形生物量与0~60 cm土壤水分的变异系数呈负相关(y=-0.006x+35.30,**R2=0.690).研究结果表明:在衡阳紫色土丘陵坡进行植被恢复时,在按传统立地类型划分原则的基础上,还应按微地形的水分特征有区别地配置植被恢复模式.图1,表4,参24.     

温度和水分对羊草草原土壤呼吸温度敏感性的影响

采用静态暗箱-气相色谱法对内蒙古锡林河流域羊草(Leymus chinensis)草原土壤呼吸进行测定,研究了温度和水分条件对土壤呼吸温度敏感性系数Q_(10)值的影响.结果表明羊草草原土壤呼吸与5cm地温具有很好的指数关系(r~2=0.338～0.858,P<0.001～0.08),Q_(10)介于1.15～2.25之间,均值为1.72.Q_(10)值与5 cm地温呈负相关关系(r~2=0.407),而与0～10 cm土壤水分含量呈显著的二次函数关系(r~2=0.872,P<0.05).在较低含水量时Q_(10)值随着水分含量的上升而增大,当土壤水分含量较高时转而减小.以往大多数研究认为Q_(10)值与土壤水分含量呈正相关关系,这可能是土壤水分跨度不足造成的,极端的水分条件对Q_(10)值具有重要影响.