点源滴灌滴头流量设计模式的试验研究

以室内试验为基础,测定了重壤土、中壤土、砂壤土在不同滴头流量、不同灌水量下的点源人渗运动过程,通过对点源人渗特性的单因子分析表明,湿润锋水平、垂直扩散距离不仅与滴头流量、灌水量关系密切,与土壤特性(土壤容重、初始含水率)也存在良好的幂函数关系,得出了以土壤物理参数和湿润比及湿润深度为基础的点源滴灌滴头流量的设计模式。     

不同土壤质地的滴灌点源入渗规律研究

以试验为基础,测定了重壤土、中壤土、砂壤土在不同滴头流量、不同灌水量下的点源入渗运动过程,研究滴灌点源入渗土壤水分分布与运移规律。研究表明点源湿润锋的水平、垂直距离与入渗时间之间符合良好的幂函数关系,湿润锋水平、垂直运移速率与入渗时间均满足良好的幂函数关系,土壤含水率与湿润锋水平、垂直运移距离之间具有良好的线性函数关系,该研究结果对滴灌系统的科学设计和合理运用起到指导作用。     

地下滴灌条件下土壤水盐运移特点的试验研究

为探讨新疆盐碱土地下滴灌条件下土壤水盐运移的特点,进行了一定供水条件下地下滴灌入渗实验,并观测了大田地下滴灌条件下土壤水分和盐分数据,结果表明地下滴灌条件下土壤水盐运移的特点是：滴头附近含水量最高,并向周围湿润锋处逐渐降低,对于均质中壤土,则均匀降低,湿润体近似圆柱,垂直方向土壤含水量和含盐量的分布图类似抛物线,而含盐量的分布则是在滴头附近最低,向周围湿润锋处逐渐升高,即含水量和含盐量的分布范围基本相同,含量高低相反。     

滴头间距对线源滴灌土壤湿润均匀度的影响

通过室内试验研究了滴头间距对线源滴灌土壤湿润均匀度的影响。试验中滴头间距设为10、30、40、50和70cm5个处理,滴头流量和滴水量恒定,分别观测分析了滴头连线方向的土壤湿润均匀度、垂直该连线方向的湿润均匀度、交汇区的湿润均匀度以及地表湿润带的均匀度。结果表明:在试验范围内壤土沿滴头连线方向、垂直滴头连线方向以及交汇区的湿润均匀度均不受滴头间距的影响;滴头间距大于30cm时,沙土沿滴头连线方向的湿润均匀度减小,而垂直滴头连线方向和交汇区的湿润均匀度基本不随滴头间距而变化,但其交汇区土壤含水量却随滴头间距增大而明显降低;滴头连线方向的土壤湿润均匀度是评价线源滴灌质量的最主要指标。以上结果可以为滴头间距和滴灌带间距设计提供参考。     

不同覆盖作物模式对茶园土壤剖面物理性质的影响

为了探究覆盖作物对土壤物理性质的影响,以茶园土壤为研究对象,共设置4个处理组,即2种(EZ)、4种(SZ)、8种(BZ)不同作物覆盖处理以及以自然留养杂草为对照(CK)处理,测量不同覆盖作物模式下0～15 cm和15～30 cm土层的土壤容重、总孔隙度、田间持水量、含水量、机械稳定性团聚体、水稳性团聚体、平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD).结果发现:与CK处理相比,SZ处理可以显著降低0～15 cm土层土壤容重,增加总孔隙度、田间持水量、MWD和GMD(P 0.05);EZ处理可以显著增加0～15 cm土层土壤田间持水量、MWD和GMD(P 0.05);BZ处理可显著降低0～15 cm土层的土壤容重,增加田间持水量(P 0.05). 3种不同覆盖作物模式均有利于2.00～5.00 mm粒级土壤机械稳定性团聚体的形成,尤其是SZ处理.不同覆盖作物模式对土壤物理性质的影响主要集中在0～15 cm土层,对15～30 cm土层影响较小. 3种覆盖作物模式中,SZ模式是茶园最适宜的覆盖模式.     

不同灌溉方式对樟子松生长、光合特性及土壤水分运移的影响

【目的】研究滴灌、漫灌和对照3种处理方式下樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)生长状况和土壤水分运移规律,探讨其生长、光合、蒸腾特性和水分运移对不同灌溉技术的响应,为在干旱、半干旱地区高效栽培樟子松提供参考。【方法】以内蒙古大青山国家级自然保护区的樟子松林为研究对象,基于单因素方差分析比较不同灌溉方式下樟子松的生长(地径、树高、冠幅、抽穗长和生物量)与光合特性[光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、胞间CO₂浓度(C_i)和水分利用效率(E_WUE)];采用土壤剖面观测法比较不同灌溉方式和灌溉时间下土壤水分垂直和水平运移的变化规律,并利用经验模型对土壤水分运移轮廓进行模拟。【结果】①滴灌处理下樟子松的地径、树高、冠幅、抽穗长和生物量分别比漫灌方式下高1.5 cm、0.5 m、10.0 cm、5.9 cm和11.5 kg,分别比对照高3.4 cm、0.9 m、60.0 cm、7.2 cm和2.5 kg;②滴灌处理下樟子松的光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO₂浓度显著高于漫灌和对照(P < 0.05),各种灌溉方式下的上述指标大小具体表现为滴灌>漫灌>对照;水分利用效率大小表现为对照>滴灌>漫灌,表明樟子松可在较低的土壤含水量条件下生长;③在灌溉2、4和6 h后,樟子松林地滴灌比漫灌处理下土壤湿润锋的垂直运移距离和停灌后最终垂直运移距离深,两种灌溉方式下3种不同灌溉时长的土壤湿润锋的最大水平运移距离都出现在0~20 cm土层,然而停灌后的垂直运移距离以滴灌>漫灌;④利用经验模型对土壤湿润体轮廓进行模拟,设定:为垂直方向上任意位置处土壤水分水平运移距离(i=1,2,3,4);L_MR为土壤水分水平最大运移距离;R_MH为垂直方向上任意位置处土壤水分垂直运移相对距离;a_i为模型参数。则滴灌和漫灌的最优模型分别为多项式模型(M_R1)和Baldwin模型(M_R4), $M_{\mathrm{R} 1}=L_{\mathrm{MR}}\left[a_{1}\left(R_{\mathrm{MH}}-1\right)+a_{2}\left(R_{\mathrm{MH}}^{2}-1\right)+a_{3}\left(R_{\mathrm{MH}}{ }^{3}-1\right)+a_{4}\left(R_{\mathrm{MH}}^{4}-1\right)\right]$; $M_{\mathrm{R} 4}=a_{1}+\left[\left(R_{\mathrm{MH}}-1\right) /\left(R_{\mathrm{MH}}+1\right)\right]+a_{2}\left(R_{\mathrm{MH}}-1\right)$。【结论】在北方干旱区,滴灌区樟子松的生长和光合特性明显优于漫灌;在持续灌溉2、4和6 h后,滴灌试验区60 cm土层以上的土壤湿润锋在最终水平运移距离上均大于漫灌区。将滴灌技术应用于樟子松林木培育,有利于根系吸收水分和促进树木生长,且樟子松的光合特性受水分利用效率影响,合理的灌溉可改善林木的生长机制。     

滴灌施肥条件下氮磷钾对‘龙脑香樟’幼苗生长及光合特性的影响

【目的】研究滴灌施肥条件下1年生‘龙脑香樟’幼苗的施肥效应,以获得最佳氮磷钾使用浓度和配比方案。【方法】在浙江余杭西北部的径山丘陵区,开展了不同N、P、K施肥配比试验,通过测定‘龙脑香樟’苗高、地径、生物量等生长指标和净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)等生理指标,比较滴灌施肥和常规施肥对‘龙脑香樟’生长的影响。【结果】①滴灌施肥显著增加了‘龙脑香樟’幼林苗高和地径年生长量、生物量,且均在N、P、K分别为26.0、2.6、16.9 g/株处理时达到最大值,分别比常规施肥增加了20.36%、55.15%、79.44%;②全年滴灌施肥和常规施肥苗高、地径生长一致,各处理苗高均在9月达到增长峰值,而地径则分别在6月、9月出现并达到增长峰值,苗高和地径全年生长差值最大均出现在8月和9月;③滴灌施肥显著提高了1年生‘龙脑香樟’的叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)等生理指标,它们的变化趋势基本一致,即一定范围内随着施肥量增加而增加,过量施肥反而使其降低。相比常规施肥,滴灌施肥显著提高了1年生‘龙脑香樟’叶片的光饱和点(LSP)和表观量子效率(AQY),降低了光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(Rd),使得‘龙脑香樟’叶片光合时效延长,这有利于‘龙脑香樟’叶片光合产物的积累,促进‘龙脑香樟’的生长。【结论】滴灌栽培1年生‘龙脑香樟’幼林最佳N、P、K施肥配比为N肥26.0 g/株、P肥2.6 g/株、K肥16.9 g/株,由此制定出滴灌栽培1年生‘龙脑香樟’幼林的优化施肥制度。     

吴起县不同土地利用类型土壤物理性质特征

为探讨沙棘人工林对黄土高原区土壤的改良作用,采用烘干法和环刀法对裸地、草地和沙棘3种植被类型的土壤物理性质进行测定,分析0～40 cm土壤含水量、土壤容重、最大持水量、毛管持水量、毛管孔隙度、非毛管孔隙度6个土壤物理性质指标,使用单因素方差分析植被类型与土壤物理性质的差异性,结果表明：不同植被类型的土壤物理性质差异显著,与裸地相比,沙棘能够显著提高土壤含水量、最大持水量和非毛管孔隙度,并能显著降低土壤容重;沙棘土壤含水量、最大持水量、毛管持水量及非毛管孔隙度显著高于草地,土壤容重显著低于草地;沙棘人工林土壤物理性质优于裸地及草地,沙棘人工林在土壤持水性、土壤改良及土壤抗侵蚀能力等方面具有一定优势,对研究区土壤质量提升具有一定效果。     

滴灌条件下土壤渗流数值模拟研究

基于弹性不稳定渗流过程的基本特征,考虑了土壤及水的压缩性影响,建立了单点源滴灌条件下渗流微分方程,根据数值计算方法可以模拟不同灌溉时间及滴头流量条件下土壤水头分布和润湿锋距离。计算结果表明:随着滴头流量的增大和灌溉时间的延长,土壤压降漏斗前缘不断向外扩展;在相同的滴头流量条件下,润湿锋距离增加的幅度随着灌溉时间的延长而减小。     

地表滴灌条件下土壤湿润体运移经验方程

为给滴灌制度提供设计依据,研究了地表滴灌下土壤湿润体的运移规律。设置33种情景,采用SWMS_2D模型进行数值模拟实验,建立了描述土壤饱和导水率、初始含水率和滴头流量等影响湿润体运移规律的经验关系式。结果表明:湿润体体积与灌水量成正比,比例系数与土壤饱和含水率和初始含水率正相关,与滴头流量负相关;湿润锋比和灌水量之间呈幂函数关系,主要受地表积水入渗半径的影响,地表积水半径由滴头流量与土壤饱和导水率的比例决定。与其他试验数据对比表明,本经验关系式具有较高的模拟精度。     

鲁北盐渍土区棉花微咸水滴灌技术研究

对春棉利用含盐量3.8g/L浅层地下微咸水及1.2g/L深井水进行膜下滴灌、无膜滴灌、覆膜畦灌及无灌溉田间对比试验,结果表明;1.2g/L膜下滴灌皮棉产量最高,其次为3.8g/L膜下滴灌,相差22％;两种灌溉水的无膜滴灌及覆膜畦灌4个处理的皮棉产量基本持平,无灌溉产量最低。3.8g/L微碱水灌溉条件下,膜下滴灌比覆膜畦灌增产38.6%,比无膜滴灌增产40.1%,比无灌溉增产92.5%。滴灌比覆膜畦灌省水60％左右,滴头的湿润半径能达到20cm左右,湿润深度能达到60cm左右;试验期间0－60cm土层土壤盐分含量低于0.2%,不会对棉花生长产生危害。     

印度梨形孢对干旱胁迫下桂花生长及抗旱性的影响

【目的】研究了干旱胁迫下印度梨形孢(Piriformospora indica)对桂花(Osmanthus fragrans)的接种效应,为桂花节水低碳的栽培模式提供理论依据。【方法】以2年生桂花苗为材料,通过园土盆栽的方法,设置接种(40 mL含1 g新鲜印度梨形孢菌丝体的菌剂)+干旱(土壤含水量为田间最大持水量的20%～25%)、接种+轻度干旱(土壤含水量为田间最大持水量的45%～50%)、接种+正常供水(土壤含水量为田间最大持水量的65%～70%)、对照(40 mL灭活菌剂)+干旱、对照+轻度干旱、对照+正常供水共6个处理。【结果】印度梨形孢在桂花根系中定殖率高达81%。与对照组相比,接种印度梨形孢的桂花苗在轻度干旱和干旱胁迫下,株高、地径、干质量均高于对照,尤其是接种+干旱处理达到显著或极显著水平。与对照+干旱处理相比,接种后的桂花过氧化物酶(POD)与超氧化物歧化酶(SOD)、脯氨酸和可溶性糖含量分别增加了13.8%、37.9%、47.6%、40.7%。接种+干旱组的丙二醛含量比对照+干旱组增长量大幅降低。【结论】印度梨形孢与桂花共生能促进干旱(伴随夏季高温)胁迫下桂花生长,...     

温度对点源入渗影响的实验研究

模拟膜下滴灌技术，进行了不同温度下的点源入渗实验，分析温度对土壤湿润体形状，水平湿润半径，垂直湿润深度以及湿润体含水量的影响，结果表明，湿润体近似为半椭球体，随着入渗时间的延长，湿润体不断增大；温度越高，湿润半径和深度越大，而土体平均含水量越小。     

一、二代马尾松林土壤微生物数量及酶活性垂直分布特征

【目的】揭示连栽马尾松林根际土壤环境在垂直方向上的变化。【方法】以不同栽植代数的马尾松人工林作为研究对象,采用配对样地法,于2015年10月,对比研究不同代马尾松人工林的根际与非根际土壤可培养微生物数量及土壤酶活性土层垂直变化特征。【结果】两代马尾松人工林根际土壤可培养微生物数量与酶活性的土层垂直分布特征明显,均表现为在0~10cm土层最高,在10~20cm土层较低,在20~30cm土层最低;同层次不同代之间比较,二代林根际土壤可培养微生物数量及酶活性均高于一代林,除土壤脲酶活性在代际间没有统计学意义上的差异外,其余酶的活性和3大类微生物数量在代际间的差异具有统计学意义(p0.05);两代马尾松人工林各土层根际可培养微生物数量与酶活性皆高于非根际,随着土层加深,根际与非根际间没有呈现出明显相关规律;两代马尾松林微生物与土壤酶呈统计学意义上的正相关关系(p0.01)。【结论】连栽提高了马尾松林根际土壤微生物数量和酶活性,二代林根际土壤性质在土层垂直方向上的表现均优于一代林。     

岷江冷杉原始林土壤物理性质的海拔梯度变化

为探明岷江冷杉原始林土壤物理性质与海拔梯度的关系,以卧龙邓生阴坡岷江冷杉原始林沿海拔梯度2 700~3 600m内设置的样地调查数据为基础,分析土壤密度、土壤孔隙度、土壤持水性能和土壤石砾含量随海拔梯度的变化.结果表明,相同海拔下土壤密度随土层深度增加明显增大,各土层土壤密度随海拔升高出现先升高后降低的变化趋势,但差异不显著;土壤总孔隙度和毛管孔隙度随着土层深度的增加有所减小,但减小不明显.相同海拔下土壤含水量、毛管持水量、最小持水量、最大持水量等随土层深度增加呈现显著性减小;不同海拔梯度岷江冷杉原始林下土壤总孔隙度和毛管孔隙度的差异不显著,导致土壤含水量、毛管持水量、最小持水量、最大持水量等也呈现出不显著的变化趋势,土壤石砾含量与土层深度和海拔高度的关系也不显著.     

干旱胁迫对接种AMF的香樟幼苗生物量分配及生长的影响

采用3种丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)——幼套球囊霉(Glomus etunicatum,GE)、摩西球囊霉(Glomus mosseae,GM)和层状球囊霉(Glomus lamellosum,GL)分别对香樟(Cinnamomum camphora)种子单一接种、混合接种以及不接种(对照)处理,对90d大幼苗进行不同程度的干旱胁迫:正常供水(NW,土壤含水量为田间持水量的80%~90%)、轻度干旱胁迫(MW,土壤含水量为田间持水量的60%~70%)、中度干旱胁迫(MS,土壤含水量为田间持水量的56%~60%)、重度干旱胁迫(SS,土壤含水量为田间持水量的35%~40%);150d后对香樟生长指标进行测定。结果表明,在不同干旱胁迫下,除GM外接种AMF提高了香樟幼苗植株总生物量和抗旱性,而在SS条件下接种AMF显著促进了幼苗的生长(p0.05);在干旱胁迫下接种AMF通过影响植株的生长性状来影响植物的生物量分配;在干旱胁迫下,菌种差异通过影响叶面积来影响幼苗根、叶生物分配从而影响幼苗的总生物量积累和生长;在干旱胁迫下,菌种组合的方式则对幼苗生物量分配与生长均无显著影响;在喀斯特地区多种菌种共存不是以简单的叠加来发挥它们的影响效应,而是通过多种菌种应对不同的水分条件,发挥不同的抗旱效应来影响植物的生长性状,从而优化植物生物量的分配,维持植物在干旱生境下的生长。     

干旱胁迫对接种AMF的香樟幼苗生物量分配及生长的影响

采用3种丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)——幼套球囊霉(Glomus etunicatum,GE)、摩西球囊霉(Glomus mosseae,GM)和层状球囊霉(Glomus lamellosum,GL)分别对香樟(Cinnamomum camphora)种子单一接种、混合接种以及不接种(对照)处理,对90 d大幼苗进行不同程度的干旱胁迫:正常供水(NW,土壤含水量为田间持水量的80%~90%)、轻度干旱胁迫(MW,土壤含水量为田间持水量的60%~70%)、中度干旱胁迫(MS,土壤含水量为田间持水量的56%~60%)、重度干旱胁迫(SS,土壤含水量为田间持水量的35%~40%);150 d后对香樟生长指标进行测定。结果表明,在不同干旱胁迫下,除GM外接种AMF提高了香樟幼苗植株总生物量和抗旱性,而在SS条件下接种AMF显著促进了幼苗的生长(p<0.05);在干旱胁迫下接种AMF通过影响植株的生长性状来影响植物的生物量分配;在干旱胁迫下,菌种差异通过影响叶面积来影响幼苗根、叶生物分配从而影响幼苗的总生物量积累和生长;在干旱胁迫下,菌种组合的方式则对幼苗生物量分配与生长均无显著影响;在喀斯特地区多种菌种共存不是以简单的叠加来发挥它们的影响效应,而是通过多种菌种应对不同的水分条件,发挥不同的抗旱效应来影响植物的生长性状,从而优化植物生物量的分配,维持植物在干旱生境下的生长。
     

一、二代马尾松林土壤微生物数量及酶活性垂直分布特征

【目的】揭示连栽马尾松林根际土壤环境在垂直方向上的变化。【方法】以不同栽植代数的马尾松人工林作为研究对象,采用配对样地法,于 2015 年 10 月,对比研究不同代马尾松人工林的根际与非根际土壤可培养微生物数量及土壤酶活性土层垂直变化特征。【结果】两代马尾松人工林根际土壤可培养微生物数量与酶活性的土层垂直分布特征明显,均表现为在 0~10cm 土层最高,在 >10~20cm 土层较低,在 >20~30cm 土层最低;同层次不同代之间比较,二代林根际土壤可培养微生物数量及酶活性均高于一代林,除土壤脲酶活性在代际间没有统计学意义上的差异外,其余酶的活性和 3 大类微生物数量在代际间的差异具有统计学意义(p <0.05 );两代马尾松人工林各土层根际可培养微生物数量与酶活性皆高于非根际,随着土层加深,根际与非根际间没有呈现出明显相关规律;两代马尾松林微生物与土壤酶呈统计学意义上的正相关关系(p <0.01 )。【结论】连栽提高了马尾松林根际土壤微生物数量和酶活性,二代林根际土壤性质在土层垂直方向上的表现均优于一代林。
     

密度调控对川西山地云杉人工林地被物及土壤水文特征的影响

【目的】研究不同密度调控(对照(未疏伐)、密度调控Ⅰ(疏伐强度65%)、密度调控Ⅱ(疏伐强度75%))对川西山地云杉(Picea asperata Mast.)人工林地被物及土壤水文特征的影响。【方法】通过典型抽样法获取了不同处理方式下林地苔藓、枯落物和土壤的水文指标,并开展相关指标的比较分析。【结果】疏伐不但促进了云杉人工林的单株生长量,还促进了林下植被的生长,各调控处理促进效果从强到弱依次为调控Ⅱ、调控Ⅰ、对照;林下苔藓的最大持水率介于558%~594%之间,显著低于天然林,但在3个处理间不存在显著差异;就苔藓蓄积量和最大持水量而言,密度调控Ⅱ显著高于另两种处理,这可能与林下苔藓多样性和生物量随着光照条件的改善而增加有关;3个处理间,林下枯落物的蓄积量、最大持水率和最大持水量均无显著差异;云杉人工林林下土壤密度介于0.87~0.93 g/cm~3之间,显著高于天然次生林以及原始林土壤密度,但无论是在各个层次间还是不同的处理类型下均无显著的差异。两种密度调控处理的土壤毛管持水量、最小持水量和最大持水量均较对照组显著增加,但两密度调控组间则无显著差异,这可能是因为林分地下生物量的增加,促进土壤层有机质含量以及土壤动物活动等,进而促进土壤层孔隙度增加并改善渗透能力。【结论】从6 a的短期效应看,两种调控处理均对云杉人工林的地被物和土壤的持水能力产生了一定的正面效应,且密度调控Ⅱ的影响更大些,长期影响仍有待于进一步研究。     

不同年龄阶段马尾松人工林土壤水分-物理性质

本研究以广西横县镇龙国有林场内的马尾松人工林为对象,旨在为马尾松林的合理经营提供科学理论依据。采用环刀法对4种不同种植年限马尾松林的土壤物理性质进行研究。结果发现,马尾松人工林土壤容重随林龄的增长呈减小的趋势,土壤饱和持水量、土壤毛管持水量和土壤渗透率随林龄的增长呈逐渐增加的趋势。土壤容重随土层深度的加深而增大,土壤孔隙度、土壤持水量以及土壤渗透速率随土层深度的加深而减小。总体上,马尾松人工林随着林龄的增长对土壤改善起到促进作用,且表层土壤处于较好状态,深层土壤改善效果逐渐增大。