2025, 45(1):190-198.DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.01.020
摘要:[目的] 探究排土场土体裂缝在经过不同回填技术处理后土壤的水分蒸发特征,为排土场土体裂缝的有效治理、促进生态环境修复和土地复垦提供科学依据。[方法] 试验用土取自海州露天矿西排土场表面覆土,通过对土体裂缝进行模拟回填处理,采用室内模拟蒸发试验进行分析。[结果] 裂缝的日蒸发量在试验中呈现出明显的3阶段蒸发规律,不同回填处理对裂缝的日蒸发量影响较小;随着裂缝宽度增加,裂缝的累积蒸发量变大,经过回填处理可有效减少裂缝累积蒸发量,回填比例为1∶1(处理1)累积蒸发量均为同组裂缝回填下的最小值;裂缝的出现会导致土壤含水率减少,但回填处理能够提高裂缝的含水率,其中回填比例为1∶1(处理1)的含水率均为3组裂缝的最高值,均值达29.74%;裂缝宽度的增加对蒸发失水比也有影响,经过回填处理后能够降低蒸发失水比,且回填比例为1∶1(处理1)在减少蒸发失水比方面表现最佳。[结论] 裂缝的存在对裂缝的日蒸发量、累积蒸发量、含水率和蒸发失水比均有影响,且回填比例为1∶1(处理1)在对排土场土体裂缝的水分蒸发研究中表现效果最佳。
2024, 44(1):9-19.DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.01.002
摘要:[目的] 黄河沿岸地带是水土流失最严重的地区之一。研究沙区河岸固沙林带不同带间距下的土壤水分和植被群落特征,确定最优配置模式下的带间距,为建设沙区河岸固沙林带行带式造林提供依据。[方法] 以内蒙古自治区鄂尔多斯市达拉特旗西柳沟不同带间距行带式固沙林为研究对象,对带间距8,16,22,28 m的固沙林样地进行土壤取样和植被调查,统计不同带间距固沙林带的带间土壤物理性质以及植被群落特征,并分析土壤水分与植被间的相关性。[结果] ①不同行带式固沙林中的土壤水分与植被指数整体上均随带间距增大而提升。②各样地带间0-100 cm范围内不同土层土壤水分也随水平间距增加而升高,至11 m后变化趋于稳定。③各样地带间土壤水分均与植被指数大体呈极显著正相关,但均匀度指数与丰富度指数有所差异。带间距越大,植被恢复效果越好,带间距22 m时约达峰值。[结论] 以低覆盖度行带式固沙林进行沙地治理时,植被恢复效果随带间距增大而增长,但带间距并非越宽越好。22 m带间距的行带式固沙林带间植被恢复效应最佳,对沙地的近自然修复效果最优。
2024, 44(4):45-54.DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20240711.001
摘要:[目的] 探究甘肃省张掖市荒漠—绿洲过渡带不同类型植被群落物种组成、多样性特征,以及植物群落特征和土壤水分含量的关系,为该区水土保持效益评估提供科学依据。[方法] 选择不同类型荒漠植被,调查和测定了不同类型植被群落植物多样性和0—120 cm土壤水分含量。[结果] ①该区域共有6种植被类型,植被结构非常简单,物种组成以适生于干旱荒漠生境的红砂、合头藜、珍珠猪毛菜、三芒草、雾冰藜等耐旱、超耐旱的小灌木、半灌木、草本植物为主,植物群落为灌草群落类型,物种多样性指数较小。②土壤水分在垂直方向上的变化呈现“双峰形”,土壤湿度由表层向深层逐步升高,到20—40 cm处升到“第一个峰值”,40—60 cm处又降到了较低水平,到60—120 cm土壤湿度又逐步上升,直至120 cm处升高到“第2个峰值”。③各植物群落的植被高度、植被密度、植被盖度随土壤水分含量的升高而增高、增大,植被高度与40—120 cm土层土壤水分呈显著正相关,草本植物、灌木植物密度、植被盖度与其根系主要分布层的土壤水分含量呈显著正相关。[结论] 在0—20 cm表层土壤、40—80 cm深层土壤水分含量均不足2%的荒漠绿洲过渡带,适宜种植红砂、合头藜、白刺等旱生灌木和三芒草、刺沙蓬、雾冰藜、画眉草、猪毛蒿等草本植物;表层土壤、深层土壤水分含量均超过2%的荒漠地带,适宜种植红砂、珍珠猪毛菜等旱生灌木和冷蒿、内蒙古旱蒿、寸草等草本植物,能够有效促进生态恢复和重建。
2024, 44(1):76-85.DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.01.009
摘要:[目的] 分析野火变化特征并探讨火点数与不同深度土壤水分的关联性,为评价生态文明建设和人类生产生活提供科学依据。[方法] 基于SNPP/ⅦRS卫星火点监测、火烧迹地和SMAP土壤水分等数据,使用统计方法多角度对2016-2021年中南半岛野火变化特征进行分析,探讨不同干湿条件下火点数与0-5 cm和0-100 cm 2个不同深度土壤水分的相互作用。[结果] ①中南半岛火点数和火烧迹地年内主要出现在2-4月,二者在时空分布上具有较高的一致性,多集中在缅甸西部与印度接壤区域、缅甸中部以东和老挝北部。②2-4月火点主要出现在林地、灌木地和耕地,而易发生在归一化植被指数(NDVI)为如下3个等级的区域:0.2
2024, 44(6):77-87.DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20240923.002
摘要:[目的] 分析华北土石山区坡面土壤水分的动态变化及其对降雨的响应,揭示其降雨响应补给特征及规律,旨在为该地区水资源合理利用以及水土保持提供参考和理论依据。[方法] 以华北土石山区典型自然荒坡地为研究对象,实时监测不同坡位土壤水分动态变化,研究土壤水分对降雨的动态响应特征及其内在规律。[结果] ①坡面年均含水量表现为下坡(20.3%±5.5%)>上坡(19.5%±5.7%)>中坡(15.9%±7.0%),在垂直剖面呈现深层土壤含水量大于浅层土壤含水量。②土壤水分对降雨的响应速度表现为中坡(1.50 h)显著高于上坡(4.10 h)和下坡(2.80 h),在垂直剖面呈现深层土壤水分较浅层土壤水分对降雨的响应更为迅速。③降雨对土壤水分的平均补给速率和消退速率为中坡(1.4%/h,0.3%/h)>上坡(0.9%/h,0.2%/h)>下坡(0.7%/h,0.1%/h),在垂直剖面呈现降雨对深层土壤水分的补给速率、消退速率均大于浅层土壤。[结论] 在华北土石山区,当降雨量>2.7 mm能有效补给坡面土壤水分,中坡和深层土壤对降雨的响应更为迅速。
2024, 44(4):187-195.DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.04.020
摘要:[目的] 探明覆膜材料汇集微量降水及露水对土壤水分的影响,为宁夏回族自治区中部干旱带微量降水及露水有效利用提供科学依据及支撑。[方法] 设置了普通聚乙烯膜覆垄(T1)、高密度聚乙烯膜覆垄(T2)、聚四氟乙烯膜覆垄(T3)共3个处理,以裸地(T4)为对照,进行集流面坡度优化,对微量降水和露水发生过程中土壤水分变化特征进行研究。[结果] ①研究区多年单次5 mm以下降水总量占年降水量的29.8%,年平均露水量为31.68 mm,占多年平均降水量的13.2%; ②不同覆垄模式5 cm和15 cm埋深位置土壤体积含水率大小顺序一致,表现为:聚四氟乙烯膜覆垄>普通聚乙烯膜覆垄>高密度聚乙烯膜覆垄>裸地; ③覆垄汇集微量降水对土壤水分影响深度明显增加,降水量为2 mm时,对土壤水分的影响深度可达15 cm,而裸地条件下仅达到5 cm位置; ④露水对土壤水分的影响在0—5 cm,当露水量为0.8 mm时,普通聚乙烯膜覆垄、高密度聚乙烯膜覆垄、聚四氟乙烯膜覆垄、裸地的土壤体积含水率分别提高0.6%,1.6%,4%,0.2%。[结论] 不同覆膜处理汇集微量降水和露水对土壤水分影响存在显著差异,其中聚四氟乙烯膜覆垄汇集效果最好,垄沟内土壤体积含水率最大。
2023, 43(6):10-17.DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.06.002
摘要:[目的] 研究腾格里沙漠东北缘1992年飞播造林区主要植物群落土壤水分特征,为区域人工固沙植被合理建设与管理提供理论依据。[方法] 采用环刀法测定研究区4种不同植物群落不同坡位200 cm深度土壤含水量,分析其土壤水分分布、变异性及土壤贮水亏缺度。[结果] ①不同植物群落土壤平均含水量呈现:花棒群落(0.57%)>沙拐枣群落(0.55%)>花棒+沙拐枣群落(0.51%)>沙拐枣+花棒群落(0.51%),花棒群落土壤含水量与花棒+沙拐枣群落和沙拐枣+花棒群落之间具有显著差异(p<0.05),不同坡位平均土壤含水量均呈现出:坡底>坡中>坡顶的趋势。花棒和沙拐枣组合的植被群落土壤水分垂直变异性以及随坡位的变异性小于花棒群落和沙拐枣群落。②不同植物群落200 cm深度土壤总贮水量变化范围为15.45~17.79 mm,土壤贮水量随土层深度变化趋势与土壤含水量一致。③不同植物群落土壤贮水亏缺度呈现:花棒+沙拐枣群落(97.74%)>沙拐枣+花棒群落(97.62%)>花棒群落(97.48%)>沙拐枣群落(97.44%)。[结论] 研究区土壤含水量偏低,不足1%,丘间低地大于坡中和坡顶,垂向随土层深度增大,花棒和沙拐枣组合的植物群落土壤含水量垂直变异性更低。因此,花棒和沙拐枣组合的植物群落能够更大程度利用不同土层土壤水分,整体水分吸收和利用效率更高,对干旱环境的适应性更强。
2023, 43(2):23-33.DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20230420.001
摘要:[目的] 研究高寒半干旱区沙棘群落内的土壤水分时空变异特征及其影响因素,为青海湖流域沙地生态系统恢复提供科学依据,为半干旱风沙区生态环境保护和建设提供理论指导。 [方法] 以青海湖东克土沙地不同年限栽植的人工沙棘(Hippophae rhamnoides)群落为研究对象,在2020和2021年生长季,对各沙棘群落进行植被调查和土壤取样。通过经典统计学方法,对沙棘在不同沙丘地貌部位的植被特征和土壤水分的时空变化特征进行综合分析。[结果] ①就植株株高来看,2008年栽植的沙棘(08SJ)植株高度最高,其次为1987年栽植的沙棘(87SJ),2015年栽植的沙棘(15SJ)株高最小。植被盖度表现为:87SJ>15SJ>08SJ; ②土壤含水量表现为:87SJ>08SJ>15SJ,87SJ与15SJ均在迎风坡土壤含水量最高,而08SJ土壤含水量在背风坡达最大值; ③土壤水分呈现明显的季节变化,各样地都表现为生长旺盛期土壤含水量最低而生长末期最高; ④土壤水分随土层深度的增加整体表现为0—20 cm处土壤含水量最高,在60 cm深度以下变化逐渐趋于稳定。 [结论] 土壤水分在高寒半干旱沙区沙棘群落下的分布除受到局地降水量、植被分布格局的影响外,还与沙丘微地貌形态有关。
2023, 43(3):25-33.DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20230524.002
摘要:[目的] 明确雨季生物炭添加对黄绵土储水、保水能力的影响,为科学利用生物炭改良黄土高原地区土壤以及确定合理的生物炭施用量提供基本理论支持。[方法] 采用多层一体式土壤水分温度测量系统(JDTS-01)对黄土高原地区土壤水分进行野外定点观测,并使用烘干法对监测数据进行校正,研究黄绵土0—40 cm土层水分动态变化与补给、消退情况。基于双变量相关分析探讨了不同生物炭添加量下土壤水分补给和消退变化的影响因素及其相对重要性。[结果] ①整体上生物炭添加能在一定程度上增加土壤水分含量,低生物炭添加量增加了深层土壤水分,而高生物炭添加量增加了表层土壤水分,2.5%左右的生物炭添加量可能是影响土壤水分入渗和蒸发的拐点。②添加生物炭后,0—20 cm土层水分补给量增大,20—40 cm土层水分补给量减小。降雨带来的水分补给能够很大程度上滞留在土壤耕层,添加生物炭量较大时土壤水分补给效果更好;0—20 cm土层中添加生物炭处理的水分消退更快,而不添加生物炭的土壤水分入渗土层更深。③生物炭添加可以促进黄绵土土壤水分补给,减弱土壤水分消退,有利于降雨后土壤储水。[结论] 生物炭添加能够改善黄土高原地区土壤水分入渗特性,减小土壤水分深层入渗量和增加耕层土壤储水量,在添加量大于4%时效果更显著。
2023, 43(6):40-48.DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.06.006
摘要:[目的] 探究黄土覆盖区煤矿开采沉陷变形造成的地表裂缝对土壤水分变化的扰动效应,为采煤沉陷区土壤水分变化规律研究提供数据支撑。[方法] 以典型黄土覆盖区的采煤沉陷区为模型,使用自主研制的开采沉陷地表裂缝模拟装置进行物理模拟试验,并在裂缝周围布设水分传感器,分析地表裂缝引起的土壤水分变化特征。利用Hydrus软件构建水文模型,结合物理模拟试验结果对数值计算模型进行优化。采用控制变量法,利用优化后的模型计算在不同裂缝形状、地形以及初始含水量条件下裂缝周围土壤含水量与非变形区土壤含水量差值。[结果] 裂缝宽度主要影响土壤水分散失量的最大值,而裂缝深度主要影响散失量最大值出现的位置;裂缝对上坡方向和下坡方向影响规律存在差异,且坡度越大,差异越明显;土壤初始含水量越小,裂缝对土壤水分扰动程度越小;当初始含水量低于20%时,地表裂缝对土壤水分的影响范围不超过15 cm。[结论] 在相同边界条件下,土壤水分模拟试验结果与物理试验数据变化规律呈现一致性,利用优化后的数值计算模型可以定量地分析黄土覆盖区土壤水分对采动地表裂缝的响应特征。