摘要：【目的】土壤水是连接大气降水、地表水、地下水的关键因子,在地表径流、降雨入渗和植被蒸腾等生态水文过程中发挥重要作用。分析坝上高原地区不同雨量降雨事件中各植被类型覆盖下土壤水分含量动态响应过程及差异,将有助于深入探讨该区土壤水分含量的补给效应特性,对优化区域植被结构具有十分重要的理论及现实的意义。【方法】选取河北省张北县草地、柠条灌木林、杨树乔木林为研究对象,通过监测2019年4-10月连续土壤水分含量和降雨数据,分析不同植被类型覆盖下土壤水分含量对大小降雨事件的动态响应过程及差异。【结果】(1)研究区主要降雨事件由小雨和中雨构成,但主要降雨量由大雨提供。小雨和中雨发生次数占比为81.58%,其贡献的降雨量仅占年总降雨量42.66%;大雨发生次数占比仅为18.42%,却提供了年总降雨量的57.34%。(2)4-10月杨树乔木林土壤水分含量均值显著高于草地(P柠条灌木林(12.63±0.93)%>草地(10.67±2.77)%,土壤水分含量变异系数均值呈柠条灌木林(26.22%)>杨树乔木林(20.51%)>草地(13.89%),均为中等强度变异。(3)草地20~40 cm土层的土壤水分含量显著高于0~20 cm及40~100 cm的4个土层(P<0.05);柠条灌木林在20~40 cm和80~100 cm土层之间、0~20 cm和40~60 cm之间均不存在显著差异,且20~40 cm和80~100 cm土层土壤水分含量均显著高于其他3层(P<0.05);杨树乔木林80~100 cm土层的土壤水分含量显著高于其他4个土层(P<0.05)。(4)在不同雨量降雨作用下,除某些特殊情况外,柠条灌木林对降雨响应的各指标常与其他两种植被类型呈显著差异(P<0.05)。各植被类型覆盖的土壤水分含量开始响应速度均值、补给量均值、补给速率均值为柠条灌木林最大而杨树乔木林最小。小雨、中雨只能使3种植被类型0~20 cm土层做出响应,补给较为有限;而大雨作用下草地响应土层为0~60 cm,乔、灌木均为0~80 cm。3种植被类型覆盖下土壤水分含量响应速度、达峰速度、补给量、补给速率均随着土壤深度增加而变弱,上层土壤对于降雨的响应总是快于且幅度大于下层土壤。【结论】在当前降雨条件下,柠条灌木林对降雨响应最为敏感且响应效应最为强烈,而杨树乔木林响应速度最慢且响应效应最弱。此外,只有在大雨作用下,3种植被类型所覆被的中下层土壤水分含量才会得到明显的响应与补充。本研究结果为该地区未来营造防护林过程中改变重乔木轻灌木的传统观点,合理调整灌木比重,实现生态水文功能的整体提高等提供了一定的科学依据。

摘要：应用盆栽试验方法,采用完全随机试验设计,研究了菖蒲在不同土壤水分含量下的萌发和幼苗生长。试验共设6个处理,处理时间为60d。结果表明:(1)水分亏缺对菖蒲萌发和幼苗有不同程度的影响,在持续干旱60d条件下,菖蒲幼苗的萌发率仅为32.5%,为正常水分条件下的1/3,幼苗的平均高度为19.0cm,是正常水分条件下的1/3左右;(2)菖蒲幼苗叶片长度、宽度和基茎随土壤水分含量降低而减小,叶片数量与叶片面积也随土壤水分含量降低而减小,叶片含水率各试验组无明显差异;(3)在试验的20、40、60d,各试验组的根、茎、叶及总生物量都比对照组(CK)有不同程度的降低,并随试验时间的延长,各水分含量条件下的生物量差别增大,在不同土壤水分条件下,根、茎和叶生物量增量均表现为茎的最多,叶的次之,根的最少,叶、茎、根生物量比例平均为1∶1.59∶0.82;(4)菖蒲幼苗叶片的叶绿素a、b随土壤水分含量减少而下降,叶绿素a/b随土壤水分含量减少而下降而升高,类胡萝卜素(Car)含量随土壤水分含量减少而下降;(5)Fv/Fm、qP随土壤水分含量降低而下降,重度干旱对菖蒲幼苗光合系统PSⅡ的最大量子产量影响显著,菖蒲幼苗在重度干旱条件下30、45、60d的Fv/Fm分别为0.800、0·796、0.787,分别比对照降低5.0%、4.7%和6.2%;菖蒲幼苗在重度干旱条件下30、45、60d的qN分别为0.270、0·259和0·200,分别是对照的6.75、3.92、2.78倍,可见干旱条件会导致菖蒲幼苗以热的形式耗散掉的光能部分增加,有效保护了菖蒲叶片PSⅡ系统,但持续干旱(60d)导致qN降低,菖蒲叶片PSⅡ系统受到不同程度的破坏;干旱胁迫还对菖蒲植株的光响应曲线具有较大的影响,使最大ETR降低。

摘要：应用温室盆栽试验方法,采用完全随机试验设计,研究了土壤水分含量对1年生落羽杉实生苗的营养吸收及分配的影响。试验共有5种处理,即W1(淹水,水深为土壤表面以上5cm)、W2(渍水,水面与土面保持水平)、W3、W4、W5(土壤含水量分别为土壤田间持水量的75%、50%和25%),处理时间为130d。研究结果表明:(1)随着土壤水分含量的减少,落羽杉根、茎和叶中全N质量浓度均逐渐升高,根、茎、叶中全P质量浓度则又先升高后下降的趋势,以W3水分处理最高,根、茎和叶中全Ca、全K、全Na、全Mg、全Fe质量浓度则有不同的变化趋势;(2)所有处理根、茎、叶中全Fe、全N、全P、全Mg、全Na、全Ca、全K质量浓度大小的顺序为叶>根>茎;(3)随着土壤水分含量的减少,落羽杉对各种营养元素的吸收累积量减少,分配到根和茎中的比例增加,分配到叶中的比例逐渐减少。

摘要：为探求适宜的整地抗旱措施,在阜蒙县新民镇开展春玉米不同整地方法田间试验。采用单因素完全随机设计方法,以6种整地措施设置6个处理,分析不同处理对土壤水分含量及春玉米出苗率的影响。结果表明:秋做垄整地措施可以使耕层土壤水分含量提高10.0%以上、春玉米出苗率达90.0%以上,适宜在阜新地区推广应用。

摘要：量化土壤呼吸的时间变化(包括热时刻)并阐明不同土壤水分条件下(“干旱”和“湿润”)氮沉降增加和放牧干扰对自养呼吸和异养呼吸的影响,有助于准确估算区域生态系统的CO_(2)通量。本研究于2016年在松嫩草甸草原进行了氮添加和放牧处理试验,于2020年6~8月对土壤呼吸及其组分进行连续测定,并同步测定了土壤理化性质、土壤微生物特征和植物生物量。研究发现,在观测期间的“湿润”时期,所有处理的土壤呼吸和自养呼吸均高于“干旱”时期。各处理对土壤呼吸的影响受土壤水分条件调控,即在“干旱”条件下,放牧处理以及氮添加和放牧共同处理显著降低了土壤呼吸,而氮添加显著增加了土壤呼吸和自养呼吸,对异养呼吸无显著影响。在“湿润”条件下,放牧以及氮添加和放牧共同处理增加了土壤呼吸,单独氮添加对土壤呼吸及其组分均无显著影响。研究结果阐明了氮沉降增加和放牧干扰对自养呼吸和异养呼吸影响的水分条件依赖性。

摘要：利用静态暗箱法对关中平原27 a长期定位施肥农田氧化亚氮(N_2O)和一氧化氮(NO)排放通量进行周年(2017年6月到2018年6月)观测,目的是阐明N_2O和NO的排放特征及其影响因子,定量评估施用牛粪对气体排放的影响.田间试验采用随机区组试验设计,设置3种处理.对照(CK)处理全年不施肥.全化肥(NPK)和化肥加牛粪(NPKM)处理全年施氮(N)量为353 kg·hm^(-2),其中夏玉米季为188 kg·hm^(-2),均为尿素N;冬小麦季为165 kg·hm^(-2),NPK处理全部为尿素N,而NPKM处理尿素N与牛粪N的比例为3∶7.结果表明,CK处理气体排放通量较低且无明显季节变化,NPK和NPKM处理气体排放高峰主要与施肥和灌溉有关,N_2O和NO排放最高峰值分别为103. 0 g·( hm^2·d)^(-1)和71. 0 g·( hm^2·d)^(-1),均出现在NPKM处理玉米季.当土壤温度高于20℃时,NPK和NPKM中NO/N_2O比均与土壤充水孔隙度呈显著负相关关系(P <0. 01),说明土壤温度和水分含量共同影响气体排放.各处理N_2O年排放量分别为0. 21、2. 32和2. 15 kg·hm^(-2),NPK与NPKM处理间差异不显著(P=0. 74); NO年排放量分别为0. 23、0. 80和1. 46 kg·hm^(-2),NPK和NPKM处理间差异显著(P <0. 05).说明长期施用牛粪对N_2O排放无影响,但可显著增加NO排放.

摘要：机器学习结合多源遥感数据反演土壤水分含量(SMC)是目前SMC研究的热点,因较少考虑温度、蒸散等重要SMC影响因子,反演结果存在一定的不确定性。利用Sentinel-1影像、MODIS产品和SRTM数据,提取雷达后向散射系数等32个SMC影响因子,经相关分析选择27个显著的SMC影响因子(P<0.05)作为反演因子,并设计三组因子组合。这三组因子组合分别与随机森林、支持向量回归、BP神经网络三种机器学习方法结合,发现基于随机森林结合所有因子的方案,其SMC反演精度最高,该组合均方根误差RMSE为0.039 m^3/m^3,将该方案被用于反演2017年生长季锡尔河流域中下游平原区农田SMC。结果表明:从上部至下部SMC总体呈逐渐增加的态势,但存在显著时空差异,春季和秋季SMC较高而夏季较低。SMC差异主要由土壤质地、热量条件和地表植被状况差异引起。春季平原区下部农田SMC要高于上部,SMC的主控因子是土壤质地和地表植被状况;在夏季,土壤水分的主控因子是热量条件,农田灌溉弥补了热量条件差异对土壤水分的影响,导致空间上平原上部和下部土壤SMC空间差异不显著;秋季SMC的主控因子植被状况抵消地表温度和土壤质地差异对SMC的影响,使得秋季SMC空间差异不显著。本文采用的研究方法在一定程度上克服了因考虑SMC影响因子不足而获取更高SMC精度的限制。

摘要：针对目前我国农业灌溉用水量大、水资源利用效率低的问题,基于ZigBee无线通信技术设计了田间灌溉自动测控系统。通过湿度传感器HM1500测量土壤的水分,经下位机单片机系统采集,并通过ZigBee无线数传模块发送土壤水分含量数据至上位机;上位机能够实时监测现场数据,并通过与设定的土壤水分下限值进行比较,若达到灌溉要求则经ZigBee发送命令至下位机,启动水泵灌溉。设计的测控系统成本低、性能优,为节水灌溉系统的设计提供了借鉴。

摘要：从陕西省黄土区高速公路高陡边坡土壤干旱、瘠薄、陡峭的生态环境条件出发,提出采用雨水叠加利用和易地利用模式来提高平台土壤水分含量;铺设一维网垫草皮和土工格室;增施有机肥料,培肥地力;选择适生乡土树草种等技术措施,以提高高陡边坡绿化植物的成活率和保存率。

摘要：吸收和传导水分一直被视为植物根系最主要的功能之一,而人们对根系在某些情况下还可以向土壤释放水分的事实及其对植物生长和生态系统功能的影响了解得还很不充分,尽管这样的证据由来已久。土壤-根系统水分再分配(Hydraulic redistribution,HR)是近20年间被发现和证实的,指水分从土壤中较湿的部分经由植物的根系传导而运动到土壤中较干的部分,通常发生在蒸腾减弱的夜间,可以沿水势梯度下降的方向而在不同土层间向上向下或侧向运动。HR研究揭示了土壤-植物-大气连续体中有时会存在土壤-根-土壤的水流小通路,细化了土壤-根系统中水分储存和运输的时空动态和机制。土壤水分状况的连续监测、根木质部液流测量、稳定性同位素技术的使用构成了HR实验研究的三大手段。当土壤中深层水分充足的时候,HR可以提高根系吸收和传导水分的效率,有利于植物充分利用资源,延长了浅层土壤的水分可利用期,有利于维持植物组织的生理活性和水流传导;旱季后降水来临的时候,HR可以将一部分降水转移到深层土壤,增加了可利用性水分的总量。对于干旱半干旱的沙地和草原、季节性干旱的森林等类型,HR过程可能对生态系统水分循环产生重要影响。有必要在国内针对这些生态系统展开深入的实验研究,同时探索将HR过程适当结合到生态系统模型和水文模型中,从而更准确地研究和预测群落内植物水分关系和生态系统水分动态。此外,结合农林设计、植被恢复、生态需水量估算和农业节水等方面进行的HR研究也值得深入探索。