黑河上游坡面尺度土壤贮水量的时间稳定性

利用土壤水分速测仪,获得黑河上游天老池流域2014年5-9月祁连圆柏林、灌木林、青海云杉林3个坡面0~60 cm土壤深度坡面土壤贮水量,通过时间稳定性分析,研究该区域坡面尺度的时间稳定性特征.结果表明:土壤贮水量的季节变化趋势与降雨动态基本一致,坡向和植被类型共同影响着土壤水分的空间分布.累积概率分析认为祁连圆柏林的时间稳定性最高.通过平均相对偏差、平均相对偏差的标准差、时间稳定性指数、平均绝对偏差误差确定了坡面土壤水分平均状态的代表性测点.3个坡面土壤贮水量的Spearman秩相关系数基本都在P0.01的水平上显著,具有强烈的时间稳定性,Spearman秩相关系数为分析区域土壤贮水量的时间稳定性分析提供了便捷途径.     

压砂地土壤水分的时间稳定性研究

土壤水分时间稳定性研究可获得准确可靠的土壤水分时空分布模式.以西北旱区有着300多年历史的压砂地为研究对象,利用平均相对偏差、Spearman秩相关系数等方法研究了西北景泰地区压砂地土壤水分的时间稳定性.结果表明,裸地及新、中、老砂地土壤水分的变异性只有少数几个时间点属于弱变异,其余都属于中等变异;平均相对偏差(-14.81%—12.84%)及标准差(0.78%—18.99%)变化范围较小,可以选择代表性测点39、测点42、测点10和测点4代表裸地及新、中、老砂地土壤水分平均值的估计值,Spearman秩相关系数和显著性水平较高;利用最小二乘法对代表性测点与土壤水分均值进行统计回归分析,相关系数R介于0.8640—0.9973,标准误差和平均偏差较小.以期为该区域合理布设土壤水分监测点提供理论依据,实现对研究区墒情的准确预测.     

压砂地土壤盐分时空变异规律研究

针对景泰地区代表性很强的压砂地,研究不同土层土壤盐分时空变异规律.结果表明:土壤盐分时间稳定性随土层深度的增加而减弱,各测点土壤盐分与均值之间相对偏差的离散程度随土层深度的增加而增加.通过时间稳定性可初步确定研究区土壤盐分均值的代表性测点.不同时段土壤盐分均值均表现为中等弱变异性,各土层土壤盐分均值以及变异系数之间的相关性较强,土壤盐分与土层深度具有明显的正相关关系,相关系数介于0.911~0.986,说明土层深度是土壤盐分含量的决定因子.对不同时段0~10cm土层土壤盐分进行时空模拟,各时段土壤盐分累计分布曲线变化规律相似,模拟值与实测值略有差异,其空间分布基本趋势与实测数据相符,各时段土壤盐分模拟值半方差变化趋势明显.     

果园土壤水分时间稳定性研究

利用TRIME-TDR获取烟台某果园0—30cm、0—60cm和0—100cm土层土壤水分,运用变异系数和相对偏差等方法研究土壤水分时间稳定性.结果表明,研究区大部分测点不同土层土壤水分在时间上的变异程度都属于中等变异;土壤水分时间稳定性随土层厚度增加而增强;基于土壤水分时间稳定性特征可确定研究区不同土层土壤水分平均值的代表性测点,且代表性测点的预测精度都较高;不同土层土壤水分平均值之间以及变异系数之间的相关性都较强,精度要求不高时,研究区0—60cm和0—100cm土层土壤水分平均值可分别用其代表性测点的上层土壤水分估算.     

不同降雨条件下天然次生林水文过程动态分析

以中亚热带天然次生常绿阔叶林(以下简称天然次生林)生态系统为对象,研究了不同降雨强度下森林生态系统的水文过程。结果表明:(1)降雨前期土壤水分条件对天然次生林 集水区径流影响显著。在前期土壤水分干燥至中等湿润的条件下,天然次生林集水区径流最大值滞后于降雨峰值5~7 h;在前期土壤水分湿润的条件下,天然次生林集水区径流最大 值滞后于降雨峰值缩减为1 h。(2)不同层次土壤含水量差异显著。5 cm土层含水量最低,其次为20 cm和50 cm两个层次的含水量,10 cm土层含水量在各层次中最高。(3)不同降雨强 度下,各层次土壤最大含水量出现的时间与降雨量最大值出现时间差异显著,在降雨前期土壤水分干燥至中等湿润的条件下,两者达到最大值的时间间隔为2~6 h; 在前期土壤水分湿 润的条件下,两者达到最大值的时间一致。     

基于水分变化动态方程的土壤水分变化量估算

以淮河流域地表土壤含水量为研究对象,利用2010年3~6月多时相MODIS数据和降雨量、土壤相对湿度等实测数据,结合水文模型和土壤水分变化动态方程,研究地表土壤水分变化量的模拟方法。结果表明:根据土壤水分变化动态方程估算的地表土壤含水量变化量,与实测值进行比较,在10 cm和20 cm深度处两者变化趋势一致,拟合的一元线性回归方程均能够通过显著性检验,相关系数分别为0.53和0.62,符合显著相关;均方根误差分别为9.87%和4.64%。可认为该方法能够较好估算地表浅层土壤含水量的变化量。     

晋西北黄土区不同植被春季土壤水分动态变化特征研究

以晋西北黄土丘陵区为背景,对当地有代表性的植被(乔木类小叶杨林、灌木类沙棘林和柠条、油松-小叶杨混交地及撂荒地)为主要研究对象,系统地对5种不同植被土壤水分含量状况、垂直分布特征及变异情况进行分析,结果表明:在0~600 cm土层深度范围内,不同类型植被的平均土壤水分含量高低依次为撂荒地油松-小叶杨混交林沙棘林柠条小叶杨,且总体都呈现出先增加后减少然后趋于恒定的变化趋势;其中乔、灌木的土壤水分含量最大值均出现在150 cm~220 cm之间,而撂荒地在320 cm处出现最大值,5种植被类型的最小值大都出现在0~20 cm的表层土壤。最后,根据不同植被的土壤水分分布分层的定量分析,将土壤剖面划分为:易变层(0~100cm)、活跃层(100 cm~200 cm)、次活跃层(200 cm~300 cm)和相对稳定层(300 cm~600cm)。因此,根据本区域土壤水分变化特点,在进行植被恢复建设过程中,依据因地适宜原则,实行乔-草或乔-灌-草相结合的植被配置模式。     

晋西黄土区不同林龄人工刺槐林下植被及土壤水分特征

以晋西黄土丘陵沟壑区10、15、20a人工刺槐林为研究对象,原生荒草地为对照,采用时空互代法,调查分析坡面刺槐人工林植被恢复过程中林下植被演替和0~400cm土层土壤水分分布情况.结果表明:随着人工刺槐林林龄的增加,林下灌草植被物种丰富度变大,植被结构发育变好;不同林龄刺槐林地与荒草地土壤平均含水量由大到小顺序为荒草地(16.61%)、20a刺槐林地(10.08%)、15a刺槐林地(9.54%)、10a刺槐林地(8.52%);随着刺槐林龄的增加,土壤水分随坡位下降而增大的趋势有所改变,成熟刺槐林对坡面土壤水分空间分配的调节作用明显;人工刺槐林土壤水分沿垂直剖面变化方式与原生荒草地差异明显,15a以上刺槐林对100cm以下土壤水分的影响已基本稳定;人工刺槐林的生长造成了严重的林地土壤水分亏空,随着林龄的增长0~200cm土层土壤水分条件有所改善,但深层土壤(200~400cm)没有明显的恢复迹象.研究结果为黄土区植被恢复和刺槐林的经营管理提供了科学依据.     

SWCC测定时吸力计算公式与最佳离心时间的探讨

采用离心机法测定了南京市栖霞区东阳镇0～20cm,20～40cm,40～60cm 3层土壤的水分特征曲线(SWCC),分析了密度变化对吸力的影响、质量含水量与时间的关系、土壤吸力与质量含水量的关系;根据分析结果改进了传统的吸力求解公式,得出了离心机法测定粉砂壤土水分特征曲线时的最佳离心时间.改进公式克服了传统公式计算吸力时没有考虑土壤压缩的弊端,计算得到的土壤体积含水量可以随土壤干密度的变化而变化,土壤水分特征曲线更能合理地反映土壤水分的保持和运动规律.     

土壤水分空间分布研究——以斜峪河流域为例

利用经典统计学指标对斜峪河小流域土壤水分的整体特征进行分析,小流域土壤水分含量总体变化为7.81%~38.44%;从剖面分布看,上中下游0~80 cm各层平均土壤水分变化为13.91%~22.29%,上游土壤水分含量均大于中下游.利用半方差函数分析方法,研究了小流域土壤剖面水分空间分布特征,结果显示,上中下游0~80 cm土层平均土壤水分半变异函数最优模型分别为高斯模型、高斯模型、指数模型,各区段土壤剖面水分均表现为强烈空间自相关.     

高寒沙地柠条群落土壤水分空间分布特征研究

为探讨治理50余年人工植被恢复区地表0～100 cm深度范围内土壤水分的空间分布特征,文中选取典型高寒干旱荒漠区——共和盆地西北部沙珠玉沙区不同年代栽植的典型固沙植物—柠条(Caragana korshinskii)沙丘,采用植被样方调查和烘干法分析该地区土壤水分的空间分布特征。结果表明:(1)植被恢复年限越长,土壤含水量越低;(2)通过分析土壤水分与植被盖度的关系,发现在一定的土壤含水量条件下,植被盖度维持在一定的水平;(3)土壤含水量具有明显的季节性,与降水量的变化几乎同步;(4)各植被恢复区的土壤水分垂直分布存在季节差异性,主要表现为降水引起的表层10 cm土壤水分的变化。由此可见,植被盖度与土壤水分空间分布特征相关性对理解与探讨沙地人工生态系统稳定性机理有着重要作用。     

不同退化湿地土壤含水量纵向变化分析

以若尔盖湿地作为研究对象,测定了不同退化程度湿地的土壤水分含量,并分析其随土壤深度变化的纵向变化规律.结果表明,在典型苔草湿地中,土壤含水量主要受植被根系蓄水影响,在20 cm深度左右含水量达最大.在轻度和中度退化湿地中,土壤含水量受植被根系蓄水和地下水的共同影响,土壤深度在20 cm以内,随土壤深度增加而增加;土壤深度在20~65 cm之间,土壤含水量随深度增加而减少;土壤深度在65 cm以下,土壤含水量随深度增加而增加.在严重退化湿地中土壤含水量主要受地下水影响,随深度增加持续增加.     

沙坡头地区不同植被结构对沙地土壤水分的影响

本文利用沙坡头地区人工植被结构的调查结果及与其对应的土壤水分观测数据,分析了不同植被结构对地表水分的影响.结果表明流沙区土壤水分的变化是由浅层至深层逐渐增加,植被区土壤水分由上至下递减明显,并且人工植被区沙层水分随着植被建立时间的延长而线性减少.该地区草本植物对10cm一20em层的土壤含水量影响较大,灌木主要影响20cm一40cm层的土壤含水量.其中雾冰藜和油蒿对地表水分影响较大.对雾冰藜、油蒿、花棒和小画眉草来说,其密度与土壤含水量呈负相关.     

基于时间序列MODIS数据的川续断栽培区土壤水分变化研究

以栽培川续断为研究对象,选择贵州省黔南州龙里县、贵定县的栽培基地为试验区,利用贵州省2010年全年的MODIS植被和温度产品,采用Ts-NDVI特征空间模型,先构建温度植被干旱指数(temperature-NDVI dryness index,TVDI),再通过TVDI与土壤水分的经验关系,反演得到试验区的土壤水分分布图.利用时间序列分析,得到了试验区土壤水分的年内变化特征.从总体上看,从春末到秋初,栽培区的土壤水分比较稳定,变化相对其他时段较小.初春时节,土壤含水量最低.进入秋季后,土壤含水量变化剧烈.在冬季,土壤水分则是先上升后下降,且变化幅度最大.此外,将遥感反演结果与同一时段的两次实地测定的土壤水分进行对比验证,发现遥感反演的结果与实测值较接近.研究结果表明利用本文的方法监测中药材栽培区的土壤水分含量切实可行.     

不同类型结皮影响下土壤水分的变化规律

通过对库布齐沙漠不同类型结皮覆盖下不同深度土壤含水量的野外动态监测和室内实验测定,研究了不同类型结皮与土壤水因子的相互影响关系,结果表明:(1)土壤含水量在不同类型结皮影响下,随土层深度的增加,生物结皮表现为先下降后升高的趋势,物理结皮则表现为一直升高的趋势.(2)同一土层土壤含水量差异显示,0~5cm藓结皮和藻结皮与物理结皮土层含水量差异显著(P0.05),而藓结皮和藻结皮土层含水量只在降雨后差异显著(P0.05);5~10cm土层含水量只有藓结皮与物理结皮及降雨后藻结皮与物理结皮差异显著(P0.05);深层土壤含水量差异均不显著.(3)不同类型结皮影响下不同土层土壤水分含量日动态变化受土壤水分蒸发、深层土壤水和大气凝结水补给的影响,均显示8:00~16:00下降、16:00~8:00上升的规律.日变化幅度显示降雨前较小,降雨后明显增大;降雨后表层变幅最大,深层土层变幅最小;表层物理结皮降幅最大,藓结皮升幅最大.(4)生物结皮增加了表层土壤持水力,对深层土壤持水力几乎没有影响.     

植物篱技术对表层土壤水分的影响

通过研究黄花菜处理组(T1)及对照组(CK)间土壤的含水量,探求植物篱技术对表层土壤水分的影响.结果表明:各对照组之间土壤含水量差异不显著,而经过黄花菜植物篱技术处理之后的土壤含水量有所增加;各处理组的坡面在次降雨条件下产生细沟侵蚀的时间不同,发生细沟侵蚀的时间对照组要晚于黄花菜植物篱处理组.从坡上至坡下表层0～5cm土壤的临界含水量有逐渐增加的趋势.     

不同植被类型下的土壤水分特征研究——以陕西省神木县中鸡镇为例

研究陕西省神木县中鸡镇不同植被类型下土壤含水量的变化特征,主要对不同植被类型下0~70 cm剖面土壤水分总体分布特征进行分析.研究区土壤水分平均值范围3.42%~5.66%,从垂直分布分析,不同地类下土壤水分含量沿垂直剖面的变化具有波动性.小叶杨林地剖面土壤水分的变化呈波浪形趋势,沙柳灌丛剖面土壤水分的变化总体呈降低型趋势,沙葱草地剖面土壤水分的变化总体上呈增长型趋势,裸露沙地剖面土壤水分的变化总体呈稳定型趋势.对研究区土壤水分进行半方差函数分析,块基值显示小叶杨林地、沙葱草地、沙柳灌丛、裸露沙地的土壤水分属于强烈的空间自相关.     

防护林对库布其沙漠土壤理化性质的影响

结合野外采样和室内分析,对库布其8种防护林0~100 cm的土壤水分和0~60 cm的土壤养分进行分析.0~100 cm土壤水分随着土层深度逐渐增加,土层和防护林类型均对土壤水分有极显著影响,8种防护林样地的土壤水分从大到小依次为:旱柳+小美旱扬旱柳沙枣+沙柳沙枣速生杨速生杨+羊柴拧条羊柴.对0~60 cm的土壤养分分析表明,土层对7个土壤养分指标均无显著影响,表土层0~10 cm土壤养分高于10~60 cm土层的,表现出土壤养分的表聚效应.防护林类型对7个土壤养分指标均有极显著影响,柠条和旱柳样地中土壤养分较高,羊柴样地中土壤养分相对较低.结果表明:旱柳、旱柳+小美旱杨和柠条等防护林对土壤的改良作用较好,土壤有较好的水分和养分条件,林下草本植被的物种多样性和盖度都较高,羊柴和速生杨防护林表明对流沙的改良作用较差,土壤水分和养分较低,林下草本植物的物种多样性和盖度均较低.     

阴山北麓荒漠草原土壤水分时序变化特征分析

对阴山北麓荒漠草原地区的土壤水分的时序变化进行了3年的连续观测,通过对观测数据的统计和拟合,对土壤水分的月际和日际变化特征进行了分析,建立了土壤水分日际消耗模型.结果表明:月际土壤水分受蒸散的影响,最大值并未出现在降雨量集中的6～9月.而是出现在4月和10月;10cm和30cm土壤含水量从最大值19%和14%到萎蔫系数分别需要16 d和19 d.     

西鄂尔多斯绵刺(Potaninia mongolica)和短脚锦鸡儿(Caragana brachypoda)根系特征对土壤水分的响应

以西鄂尔多斯荒漠草原常见灌木绵刺与短脚锦鸡儿为研究对象.采用全根挖掘法研究西鄂尔多斯绵刺与短脚锦鸡儿的根系形态特征,调查土壤水分的分布格局.结果表明绵刺和短脚锦鸡儿根系生物量和根长密度均表现出随土壤深度的加深先增大后减小的趋势.绵刺和短脚锦鸡儿的根系分布浅,主要分布于0~30cm的土壤中;根/冠比很小(分别为0.47和1.38),但根幅可达冠幅6~8倍.根系的细根根长密度、吸水能力与土壤含水量呈显著正相关关系,根系形态构型与土壤含水量的垂直分布格局相匹配.绵刺和短脚锦鸡儿的根系特征表现出了对干旱区的有限降水、局限渗透和土壤含水量的垂直分布格局的生态适应性.