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探索采煤沉陷区坡面微地形上土壤水分、养分和颗粒迁移转化的作用机理,为促进矿区生态环境综合整治的科学决策提供重要的理论和实践价值。以焦作九里山矿典型平原型采煤沉陷坑内的耕地和林地为研究对象,对比分析了土壤含水率、有机质含量和质地在不同土地利用类型（耕地和林地）、沉陷坡位（中心、坡底、坡中、坡顶和对照）和剖面深度（0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm）上的空间变异性。结果表明,耕地土壤含水率和黏粒含量较林地显著降低（p<0.05）,而砂粒含量则显著增加（p<0.01）。坡中或坡底处的土壤含水率、有机质和粉粒含量最小,而砂粒和黏粒含量则最大,成为整个沉陷坡面上的极值点。在剖面深度上,土壤含水率、有机质、砂粒含量表现为显著的表层聚集,黏粒含量则为显著深层聚集的特点。通过对土壤含水率、有机质含量和土壤质地在沉陷区坡面微地形空间变异作用机理的分析,建议平原型采煤沉陷区的土地复垦方向应以耕地为主,林地为辅的基本原则,在坡中到坡底的等高段复垦为林灌地,能起到对沉陷区土壤水分与养分流失控制和生态环境效益改善的关键作用。 相似文献
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采煤沉陷区不同土地利用类型土壤水分、有机质和质地的空间变异性 总被引：3，自引：0，他引：3
探索采煤沉陷区坡面微地形上土壤水分、养分和颗粒迁移转化的作用机理,为促进矿区生态环境综合整治的科学决策提供重要的理论和实践价值。以焦作九里山矿典型平原型采煤沉陷坑内的耕地和林地为研究对象,对比分析了土壤含水率、有机质含量和质地在不同土地利用类型(耕地和林地)、沉陷坡位(中心、坡底、坡中、坡顶和对照)和剖面深度(0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm)上的空间变异性。结果表明,耕地土壤含水率和黏粒含量较林地显著降低(p0.05),而砂粒含量则显著增加(p0.01)。坡中或坡底处的土壤含水率、有机质和粉粒含量最小,而砂粒和黏粒含量则最大,成为整个沉陷坡面上的极值点。在剖面深度上,土壤含水率、有机质、砂粒含量表现为显著的表层聚集,黏粒含量则为显著深层聚集的特点。通过对土壤含水率、有机质含量和土壤质地在沉陷区坡面微地形空间变异作用机理的分析,建议平原型采煤沉陷区的土地复垦方向应以耕地为主、林地为辅的基本原则,在坡中到坡底的等高段复垦为林灌地,能起到对沉陷区土壤水分与养分流失控制和生态环境效益改善的关键作用。 相似文献
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黑土农田冻结-融化期土壤剖面温度变化特征 总被引：4，自引：0，他引：4
[目的]研究东北黑土区农地土壤温度变化特征,为冻融作用程度量化分析和冻融作用对土壤侵蚀影响提供基础数据。[方法]利用2015—2018年黑龙江省宾州河流域典型农地2 m土壤剖面11月至翌年4月土壤温度观测资料以及气温数据,分析了冻结和融化过程中土壤温度变化特征以及土壤温度对气温变化的响应,确定土壤冻结与融化过程中耕层土壤冻融循环次数。[结果] 11月至翌年2月的冻结期,土壤温度随土层深度的增加而增加;3—4月份土壤温度梯度发生反向改变,当土壤完全消融后,土壤温度随着土层深度的增加而递减,土壤最大冻结深度为80 cm。研究结果还表明,0—60 cm土层的土壤温度均与气温呈极显著正相关,其相关性随土壤深度增加而减小;而80 cm以下土层,土壤温度均与气温呈负相关。[结论]研究区土壤冻结和融化过程分别呈单向冻结和双向融化现象,冻融循环主要发生在农地耕层0—20 cm土层,其年最大冻融循环次数分别为12次和7次,为设计黑土冻融循环模拟试验提供了数据支持。 相似文献
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[目的] 研究冬灌和冻融条件下土壤水热盐的再分布规律及其对作物生长的影响,为防治土壤盐渍化和保障粮食安全提供科学依据。[方法] 基于宁夏青铜峡灌区2018年10月25日至2020年10月3日试验田实测气象、土壤理化指标和作物生长数据,采用统计分析及可视化方法对冬灌与非冬灌区农田水热盐的运移规律及作物生长情况进行对比分析。[结果] 青铜峡灌区土壤温度变化滞后于气温变化,土壤浅表层温度受气温变化影响更显著。土壤从表面开始逐渐向下冻结,冻结深度随着气温的降低不断加深,消融期土壤冻结层从表层和底部同时进行消融,整个土壤冻融期共历时98 d。农田灌溉后含水率显著增高,冻结期灌溉降低各土层土壤温度0.1~1.1 ℃。冬灌农田不同深度土层土壤温度变化趋势和含水率变化特征与非冬灌区农田基本一致。冬灌后各土层盐分含量均下降,其中0—30 cm土层土壤盐分显著下降,但冻融期后冬灌农田土壤出现返盐现象。冬灌农田相较于非冬灌农田,小麦植株较高,玉米生长发育速度较快,小麦增产20.64%,玉米增产4.20%。[结论] 青铜峡灌区冬灌明显改变了土壤水热盐的分布规律,可以有效降低土壤盐分,促进作物生长和增产,特别是明显提高小麦产量。 相似文献
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不同肥料类型对土壤酶活性与微生物数量时空变化的影响 总被引：12，自引：0，他引：12
采用等氮技术进行原状土柱法试验,研究了不同肥料类型对土壤酶活性和微生物数量时空变化的影响。结果表明,柱栽条件下,不同肥料类型对土壤酶活性和微生物数量的时空变化有明显影响。不同土壤深度脲酶和蛋白酶总活性均表现为肥料配施>有机肥>尿素;土壤脲酶活性均随土壤深度的增加而下降,0~20 cm土层的土壤脲酶活性占全生育期1.2 m土层总活性的50%以上,0~40 cm土层占79%左右,在0~20 cm和20~120 cm的土层所占比例大致相当;不同土层的脲酶活性均在拔节期达到最高;在小麦生育后期,脲酶活性在不同土壤深度表现为升高的趋势。3种肥料类型处理不同土层的蛋白酶活性均在成熟期达到最大值,其次为拔节期,在拔节期和扬花期出现峰值,在抽穗期和灌浆盛期出现低谷,其最小值出现在灌浆盛期;土壤蛋白酶在20~40 cm和80~100 cm时出现峰值,并在20~40 cm土层时活性最高。3种肥料类型处理间比较,微生物数量均表现为肥料配施>有机肥>尿素。在同一土层中的细菌数量以苗期最大;真菌数量以抽穗期最大;放线菌随着小麦生育期的推进数量逐渐增加,成熟期达最大值。在小麦不同生育时期,以20~40 cm土层中的细菌、真菌和放线菌数量最大,0~20 cm土层次之,40~120 cm土层随土层深度加深数量逐渐减少。 相似文献
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为明确土壤冻融过程中水分垂直迁移与其主要影响因素间的定量关系,以我国东北典型黑土为研究对象,通过单向冻融试验,进行了不同初始含水率、降温幅度和地下水位条件下土壤冻结过程中水分垂直迁移试验,定量分析了主要影响因素对黑土冻融过程中水分垂直迁移的影响规律。结果表明:(1)试样中温度变化先快后慢,最终试样内部温度随深度呈现稳定的温度梯度分布;(2)初始含水率对土壤的冻结影响较为明显,初始含水率越高,冻结经历时间越长,冻结过程中消耗的潜热量越大,冻结锋面形成越晚;(3)不同降温幅度使得土壤温度梯度差距较大,15℃温差变温时垂直方向水分迁移量最大,土壤最快进入冻结稳定期,并在冻结16 h时,20 cm土层附近含水率达到冻结期峰值;(4)地下水位越高,温差越小,冻结锋面向下迁移速率越慢,各层水分均明显增加,并且在中上层聚集。 相似文献
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古尔班通古特沙漠南缘固定沙丘土壤水分时空变化特征 总被引：10，自引：0，他引：10
土壤水分是维系古尔班通古特沙漠荒漠植被发育最主要的制约因子。为了研究古尔班通古特沙漠南缘固定沙丘土壤水分特征,于2012年12月4日至2013年11月4日,采用中子仪法对0~400cm沙层土壤含水率进行了原位观测,分析了沙丘不同部位土壤含水率的时空变化及不同发育阶段梭梭对其根区土壤含水率的影响。结果表明:(1)0~40 cm土层为土壤水分活跃层,40~200 cm土层为土壤水分次活跃层,200 cm以下土层为土壤水分相对稳定层;(2)西坡、坡顶和东坡的土壤含水率差异不显著,丘间地土壤含水率与西坡、坡顶和东坡均存在极显著性差异,且丘间地土壤含水率相对较高;(3)3—5月是土壤水分补给期,6—10月是土壤水分耗损期,11月—翌年2月是土壤水分稳定期;(4)不同发育阶段梭梭根区土壤含水率秋季均显著低于春、夏两季,壮年阶段梭梭根区土壤含水率各季都较低,青年阶段梭梭根区土壤含水率各季相差较大,壮年阶段梭梭和青年阶段梭梭根区土壤含水率春、夏季均存在显著性差异。 相似文献
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半干旱采煤塌陷区植被土壤碳循环及源、汇功能转换特征 总被引：1，自引：0，他引：1
以大柳塔矿区采煤塌陷前后不同草地为研究对象,以区域实测数据为基础,分析了0—80cm土层土壤有机碳储量变化以及春季、夏季、冬季3个季节不同植被部位以及土壤碳循环差异及碳源/汇功能转换特征。结果表明:(1)对照区和沉陷区不同季节土壤碳储量都具有明显的垂直分布特征,采煤沉陷造成春季草地生态系统土壤碳储量显著下降(P=0.001),随季节变化呈现出冬季夏季春季的趋势;(2)采煤沉陷造成草地生态系统春季地上立枯和枯落物碳储量显著上升(P=0.000,P=0.004),冬季枯落物和根系碳储量下降(P=0.016,P=0.015),沉陷区不同植被部位碳储量随季节变化均呈现出春季夏季冬季的趋势;(3)相较对照区,沉陷区植被碳储量随季节变化均表现为碳源过程,土壤碳储量随季节变化由碳源—碳汇过程转变为碳汇过程;(4)相关分析显示,对照区地上新鲜植被碳储量和立枯碳储量呈现出显著的负相关性(P0.05),而沉陷区地上新鲜植被碳储量和立枯碳储量呈现出极显著的正相关性(P0.01)。 相似文献
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秸秆深还田对土壤微生物特征及其影响因素的研究 总被引：2，自引：0，他引：2
为探索秸秆深还田后土壤微生物碳氮和酶活性的动态规律,采用尼龙网袋的方法,研究秸秆还田到土壤不同深度(0 cm、0~15 cm、15~30 cm、30~45 cm)30天、60天、90天、120天后对土壤微生物碳氮和酶活性的影响。结果显示:秸秆还田120天,秸秆深埋分解率(70%~80%)远大于秸秆覆盖分解率(20%);比较各时期不同土层土壤微生物碳氮的变化,还田15~30 cm微生物碳含量最高,在各时期与其他处理达到显著差异,地表覆盖微生物氮含量最高,与其他处理达到显著差异;比较各时期不同土层土壤酶活性的变化,均为秸秆地表覆盖的土壤酶活性较高,土壤酶活性均随季节变化呈先升高后降低的趋势,秸秆还田90天后脲酶出现峰值,秸秆还田60天后蔗糖酶出现峰值。与对照相比,秸秆还田显著增加了土壤脲酶及蔗糖酶活性,且在还田15~30 cm,土壤脲酶及蔗糖酶活性的提高更加显著。相关性分析表明,秸秆还田深度与土壤微生物氮含量、土壤脲酶、蔗糖酶、土壤温度及土壤含水量有着显著地相关性。 相似文献
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西部风沙区不同采煤沉陷区位土壤水分中子仪监测 总被引：6，自引：4，他引：2
为探究西部风沙区采煤沉陷对土壤水分的影响,选取大柳塔某工作面为研究对象,采用中子仪法,对沉陷盆地的盆底区、边缘区和未受开采影响的未开采区2 m以内土壤含水量进行为期2 a的定位动态监测(包括采前—采中—采后0.5 a—采后1 a—采后1.5 a—采后2 a)。研究表明:1)研究区2 m内土壤含水量具有明显的分层特征,在10~60 cm内含水量呈线性增加,60~200 cm内基本稳定;2)采煤沉陷对土壤水分的影响具有明显的分区分层特征,使盆底区土壤含水量在10~130 cm内减小,130~200 cm内含水量增加,使边缘区含水量在2 m内均减小;整体而言,对边缘区的影响大于盆底区;3)采后盆底区土壤含水量呈现自我恢复现象,采后1 a土壤含水量便可恢复到采前水平,采后1.5 a和2 a,表现出高于未开采区的特点;边缘区含水量自我恢复效果不明显,采后2 a 10~130 cm土层内仍没达到未开采区的水平。因此,在对西部风沙区采煤沉陷地进行土地复垦和生态修复时,要分区治理,盆底区要充分依靠土壤水分的自我恢复能力,对边缘区要施以人工修复措施,使含水量及时恢复,满足植物生长的需要;这样尽量依靠自然的力量,有针对性、有重点的治理,既可以减小人工修复带来二次扰动的可能性,又可以减少生态修复成本。 相似文献
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采煤塌陷对风沙区土壤性质的影响 总被引：6，自引：0，他引：6
以毛乌素沙地东南缘大柳塔矿区为典型研究区,将灰色关联度模型引入土壤性质研究体系,对近20年陕北风沙区采煤塌陷造成的土壤性质变异性进行分析.结果表明：1）沉陷区坡中部位土壤含水量明显减小（P＜0.01）;坡中和坡顶部位土壤孔隙度增大（P＜0.05）;土壤粒级变粗;沉陷区土壤有机质和速效氮质量分数与未沉陷区相比差异显著（P＜0.01）;沉陷区土壤过氧化氢酶活性明显降低且在相当长的一段时间内不可修复（P＜0.01）.2）从不同土层深度上,风沙区采煤塌陷主要对表层（0 ～ 20 cm）土壤性质影响显著,对土壤养分的影响主要表现在碳和氮元素上,特别是不利于土壤中氮元素的保持与利用,同时塌陷裂缝和风蚀、水蚀作用加剧了土壤水分流失. 相似文献
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[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。 相似文献
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[目的]探究科尔沁沙坨地—草甸地土壤温度与冻结深度的变化规律,为合理指导该区农工生产和建设提供支持。[方法]基于2007—2015年冻融期人工观测数据,对比分析科尔沁沙坨地与草甸地冻融期多年土壤温度与最大冻结深度变化规律。[结果]研究区100cm处沙坨地与草甸地多年土壤温度的标准差变化规律基本一致,草甸地要小于沙坨地,但融解后期由于草甸地融解期历时较长,其标准差大于沙坨地;同时考虑土壤温度和土壤水分对最大冻结深度的影响时,沙坨地在200cm处和草甸地在140cm处的R2分别为0.959和0.788。[结论]研究区内沙坨地先冻结与先融解,沙坨地最大冻结深度较草甸地深,同时考虑土壤温度与土壤水分的最大冻结深度的拟合优度最好,沙坨地与草甸地中最大冻结深度与土壤温度和土壤水分均呈负相关关系。 相似文献
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渭北旱塬矮化苹果园滴灌下土壤剖面水分和 总被引：1，自引：0，他引：1
通过采集渭北旱塬矮化果园4个不同时间点（4月2日，5月1日，5月30日，8月13日）的土壤剖面样品，分析滴灌施肥下土壤剖面水分和养分时空分布的特征。结果表明：（1）前期土壤剖面水分集中分布在滴灌点附近，水平迁移距离20 cm，垂直迁移距离100 cm；后期滴灌和降雨增多，导致在60—100 cm深土层出现较高的土壤水分含量，土壤水分在水平方向上有明显的分布差异。（2）土壤硝态氮表现出明显的随水移动规律，且集中分布在水分湿润区边缘附近，垂直迁移距离大于水平距离。（3）土壤速效磷、速效钾在土壤剖面呈现出"表聚现象"，速效磷主要分布在水平方向0—20 cm，垂直方向0—30 cm区域，速效钾主要分布在水平方向0—40 cm，垂直方向0—40 cm；均表现滴灌点区域含量高，远离滴灌点含量相对较低，具有明显的空间分布差异。在水平方向20—40，0—40 cm深土层速效钾含量相对较低，出现较明显的低值区域，后期该区域出现水平方向远离。（4）建议减少灌溉量，水分入渗深度应控制在0—40 cm，从而减少氮素淋溶流失；合理调整滴灌点与树干的距离，保证当年新生根系能吸收到充足氮、磷、钾养分。 相似文献
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黄土高原水蚀风蚀复合区人工植被土壤水分状况 总被引：3，自引：0，他引：3
采用烘干法及WP4水势仪对黄土高原水蚀风蚀复合区人工林下土壤重量含水量及水势进行测定,从土壤水分数量和能量两方面分析该区土壤水分时空分布和动态变化特征,并且通过实测数据对不同树种土壤水分特征曲线进行拟合,旨在为该区今后植被建设及生态用水提供理论参考。结果表明,各树种在0-300 cm土层土壤含水量随深度增加而逐渐降低,并趋于稳定。0-30 cm土层土壤含水量变化剧烈,30 cm以下土层土壤含水量逐渐降低,并趋于稳定在3.00%~5.00%。土壤水分受降雨量及其分配影响显著,观测期内土壤储水量盈余26.7 mm。土壤水势与土壤含水量变化规律一致,土壤水分特征曲线拟合结果较好。在丰水年,降雨只对浅层土壤水分起到补给作用,深层土壤水分亏缺严重,存在土壤干层。在特殊降水年份对该区土壤水分进行研究具有重要意义。 相似文献
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土壤水分是季节性干旱区农业生产的限制因子,研究紫色土坡耕地土壤水分变化特征有助于解决坡耕地的生态水文型干旱问题。以金沙江下游季节性干旱区紫色土坡耕地为研究对象,使用PR2/6土壤剖面水分测定仪在雨季对5°、10°、15°、20°、25°、30°坡面10、20、30、40、60、100 cm土层的土壤体积含水量进行连续监测,分析紫色土剖面含水量变化特征。结果表明:坡耕地土壤水分随时间的变化特征可分为四个阶段:6月初至6月底为土壤水分恢复期,7月初至8月中旬为土壤水分快速补充期,8月中旬至8月底为土壤水分消耗期,9月初至9月底为土壤水分回升期。土体剖面含水量自上而下呈现逐渐增加的趋势,且各层含水量都具有显著的差异性和相关性。6个监测点最大含水量均出现在100 cm处,为19.67% ~ 33.82%,最小含水量大多出现在20 cm处,为3.07% ~ 11.71%。土壤含水量变异系数自上而下逐渐降低,10 cm处土壤含水量变异系数最大,为8.67% ~ 56.28%,100 cm处最小,为0.68% ~ 14.76%;土壤含水量随着坡度的增加总体上呈减小趋势,在0 ~ 60 cm土层,10°监测点的土壤含水量最高,为12.20% ~ 20.40%,在0 ~ 100 cm土层,25°监测点的土壤含水量较低,为4.28% ~ 19.22%。降雨和坡度对土壤含水量均有显著影响,二者对土壤含水量的影响随土层深度的增加而减弱。研究结果对紫色土坡面水资源高效利用及提高农业生产力具有重要意义。 相似文献
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神府矿区采煤塌陷裂隙对坡面土壤水分及植被生长状况的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
[目的]探究采煤塌陷裂隙(塌陷发生2a之后)对坡面土壤水分和植被影响的过程与特征,为采煤塌陷区域植被恢复与生态环境重建提供理论支持。[方法]通过对神府矿区采煤塌陷产生的裂隙两侧的土壤容重,土壤水分以及植被状况进行调查分析开展研究。[结果](1)采煤塌陷裂隙的出现会导致周边土壤松动,致使土壤容重降低。(2)在裂隙走向与坡向呈直角或接近直角的情况下,裂隙的出现阻隔了正常的坡面径流,裂隙下方由于接受径流变少而导致水分状况变差,裂隙对于坡面土壤水分的影响大约在裂隙下方3m的范围内;在裂隙两壁处,由于裂隙而出现新的表土面,该处的蒸发效应强烈,裂隙坡面的土壤含水量低于无裂隙坡面(3)裂隙坡面植被的地上生物量较无裂隙坡面低,且越远离裂隙,地上生物量恢复程度越高。[结论]在不考虑其他因素的影响下,裂隙的出现会使裂隙处以及下部坡面水分状况变差,进而会对植被生长产生抑制作用。 相似文献
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黄土高原典型切沟土壤水分时空分布特征及其影响因素 总被引：3，自引：0，他引：3
研究切沟土壤水分及干层时空分布特征,有利于提高地区水资源利用效率及植被恢复效益。以神木市六道沟小流域典型切沟为研究对象,对土壤水分状况进行定位监测,分析沟底、沟缘和沟岸土壤水分时空分布、干层分布特征及其影响因素。结果表明:沟底土壤含水率由沟头至沟口呈明显增加趋势。沟底、沟缘和沟岸0~480 cm剖面土层平均含水率分别为17.1%、13.5%和14.4%。沟底0~480 cm剖面土层平均储水量为80.54 cm,沟缘及沟岸分别为67.49 cm和71.05 cm。地形和土壤质地是影响土壤储水量的主要因素;土壤储水量与距沟头距离、土壤黏粒、粉粒含量呈极显著正相关。沟底、沟缘和沟岸均有干层出现,且主要集中在靠近沟头位置,平均厚度和起始深度分别为243 cm和257 cm,平均含水率为9.5%。沟底、沟缘和沟岸干层平均厚度分别为100 cm、286 cm和331 cm。研究结果可为该区域土壤水资源管理和土壤水库评价提供理论依据。 相似文献
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内蒙古草原地处季节性冻土区,与放牧强度相关,土壤冻融过程对该地生态和水文过程有着显著影响,但相关研究相对欠缺。该文重点研究了内蒙古锡林郭勒草原3种放牧条件下UG79(1979年以来禁牧)、UG99(1999年以来禁牧)、HG(1979年以来持续放牧)季节性冻融期的土壤水热动态,以期准确理解放牧这一当地主要土地利用模式对土壤生态水文过程的影响。结果表明:与地上覆盖度相关,不同放牧条件下地表积雪厚度有明显差异,其中HG处理积雪厚度远小于其他处理,其土壤温度变化也最为剧烈。与不同处理土壤冻结速率相关,土壤冻结时HG,UG79和UG99的"聚墒区"分别为20—30cm,10—20cm和10—30cm,其中UG99"聚墒区"分布范围最广,且集中在牧草根系发达区域,对来年牧草生长提供了更好的水分条件。换言之,由于冻后聚墒效应,土壤消融期水分含量在土壤表层高于冻融前,其中UG99处理最大,达到了0.19m~3/m~3。该研究结果为内蒙古草原季节性冻土区控制放牧及合理的禁牧措施提供理论依据。 相似文献