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黄土高原旱塬区土壤贮水量对冬小麦产量的影响

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生态学报 2011年第18期31卷 5281-5290页

作者：邓振镛张强王强张谋草王润元倾继祖王鹤龄徐金芳中国气象局兰州干旱气象研究所甘肃省(中国气象局)干旱气候变化与减灾重点(开放)实验室兰州730020 甘肃省气象局兰州730020 西峰农业气象试验站西峰745000 甘肃省气象信息中心兰州730020

选择黄土高原旱塬区最具代表性的董志塬所在地西峰站冬小麦2 m土层20 a土壤贮水量与产量资料,从大气降水-土壤水-作物循环系统的理论观点出发,研究土壤贮水量对冬小麦产量的影响。结果表明:土壤贮水量减少是旱塬区现代气候暖干化的重要... 详细信息

选择黄土高原旱塬区最具代表性的董志塬所在地西峰站冬小麦2 m土层20 a土壤贮水量与产量资料,从大气降水-土壤水-作物循环系统的理论观点出发,研究土壤贮水量对冬小麦产量的影响。结果表明:土壤贮水量减少是旱塬区现代气候暖干化的重要特征,冬小麦生长年度2 m土层土壤贮水量历年平均值为351 mm,总体变化呈下降趋势,每10 a约减少21.4 mm,生长关键阶段的拔节期和孕穗-开花期变化最大,每10 a约减少32.1 mm和54.2 mm;而秋季底墒和返青期变化较平缓,每10 a约减少12.2 mm和7.6 mm,愈往生殖生长阶段干旱出现频率愈大。土壤贮水量突变年与气候产量突变年均发生在1994—1995年。不孕小穗率和千粒重与产量的相关性非常密切,是影响产量的主要要素。不孕小穗率对土壤贮水量的反应尤为敏感,其次是千粒重,最小是穗粒数。不同生育期2 m土壤贮水量与千粒重均呈正相关,其中拔节期与千粒重呈极显著直线相关,每增加10 mm千粒重提高0.8 g,当土壤贮水量在320—500 mm时,千粒重≥30 g,出现频率为80%。土壤贮水量是影响产量最重要的因素,拔节期2 m土壤贮水量与气候产量关系最密切。苗期主要利用浅层土壤水,营养生长中后期至生殖生长阶段主要利用中层和深层土壤水,而且愈往生长后期所利用的土层愈有加深的趋势。在产量形成过程中,不同深度土壤贮水量均起到重要作用,但浅中层(50 cm至1 m)具有突出作用;生殖生长阶段深层(2 m)土壤水向浅中层输送,对产量形成起重要的"补偿作用"。秋季底墒和返青至拔节期土壤贮水量是冬小麦需水和供水矛盾最突出的时期,对产量影响最显著。土壤贮水量对冬小麦产量贡献非常显著,产量年际波动主要受土壤贮水量的影响,气候变干前后的土壤贮水对产量的贡献不同,变干前平均气候产量为604.4 kg/hm2,变干后平均气候产量为-154.2 kg/hm2,下降了758.6 kg/hm2,125.5%。气候变干后,干旱年份出现的频率增大,丰产年型减少20%,而歉收年型增加12%。建立冬小麦前期气候产量预测模式,应选用浅中层底墒作预测因子;中期模式应选用浅中层拔节期土壤贮水量作预测因子;綜合最佳模式应选用浅中层底墒和拔节期深层土壤贮水量的复合预测因子。因此,创建旱塬区现代农业发展模式,建立一整套旱作农业生产机制来应对气候暖干化,确保冬小麦安全生产。

关键词：黄土高原旱塬区土壤贮水量冬小麦产量影响

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土地整治区典型林地土壤贮水量预测方法比较

长江流域资源与环境 2014年第6期23卷 827-832页

作者：李谦廖凯华杨桂山朱青郑锦森中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室江苏南京210008 中国科学院大学北京100049 南京市国土资源局江苏南京210005

在长期田间试验基础上,分别利用数值模拟方法(Numerical Simulation,NS)和人工神经网络(Artificial Neural Network,ANN)模型构建江南平原土地整治区典型林地的土壤水分运动模型,并对土壤贮水量进行预测。NS模型校正结果表明,该模型虽... 详细信息

在长期田间试验基础上,分别利用数值模拟方法(Numerical Simulation,NS)和人工神经网络(Artificial Neural Network,ANN)模型构建江南平原土地整治区典型林地的土壤水分运动模型,并对土壤贮水量进行预测。NS模型校正结果表明,该模型虽能较好地预测林地土壤含水量动态变化,但是NS模型对训练期和验证期0~60cm土层贮水量预测的均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)分别为11.09和8.29mm,而ANN预测的RMSE分别为4.17和4.08mm,说明ANN的预测效果好于NS模型。最后,敏感性分析结果表明ANN预测精度对输入参数的敏感程度由高到低依次为:前期土壤贮水量>降水量>最高气温>最低气温。

关键词：林地土壤贮水量数值模拟神经网络土地整治区

基于LSTM神经网络模拟的陇中黄土高原沟壑区保护性耕作下土壤贮水量变化

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中国生态农业学报（中英文） 2019年第8期27卷 1226-1237页

作者：王钧李广刘强甘肃农业大学林学院兰州730070 甘肃农业大学信息科学技术学院兰州730070

为分析陇中黄土高原沟壑区不同保护性耕作措施的贮水效果,本研究利用春小麦/豌豆(W/P)、豌豆/春小麦(P/W)轮作的长期定位试验,分别设置传统耕作(T)、免耕(NT)、传统耕作秸秆覆盖(TS)和免耕覆盖(NTS)4种耕作措施,以当地月平均气温、月降... 详细信息

为分析陇中黄土高原沟壑区不同保护性耕作措施的贮水效果,本研究利用春小麦/豌豆(W/P)、豌豆/春小麦(P/W)轮作的长期定位试验,分别设置传统耕作(T)、免耕(NT)、传统耕作秸秆覆盖(TS)和免耕覆盖(NTS)4种耕作措施,以当地月平均气温、月降水量、月平均辐射量、月平均蒸发量、月作物耗水量为输入因子,以月土壤贮水量为输出,建立基于长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)神经网络的土壤贮水量预测模型,并对该模型的有效性进行评估。研究结果表明:1)基于LSTM神经网络建立的土壤贮水量模型对陇中黄土高原沟壑区保护性耕作下土壤贮水量预测具有较好的适用性,模型模拟结果的平均均方根误差为7.76mm,平均绝对误差为6.95mm,相对误差控制在5%^+5%的范围内。2)P/W轮作序列中各处理的土壤贮水量均比W/P轮作序列增加1.09%~1.43%。3)不同轮作序列,NTS处理的贮水效果均优于其他3种耕作措施,在W/P轮作序列中,NTS处理的年均土壤贮水量比T、NT和TS分别增加2.89%、1.70%和2.46%;在P/W轮作序列中,NTS处理的年均土壤贮水量比T、NT和TS分别增加3.03%、1.91%和2.57%。4)不同降水年型,NTS处理的土壤贮水量最高,且干旱年效果更加显著,其中丰水年NTS处理的土壤贮水量比T、NT和TS平均增加2.71%、1.48%和2.19%,而干旱年平均增加3.97%、2.54%和3.64%。5)保护性耕作措施的贮水效果随季节发生变化,作物生长前期(3—5月)保护性耕作措施的贮水优势较为明显,进入作物生长旺盛期(5—6月)保护性耕作措施与传统耕作的贮水效果差异不显著,而作物生长后期(7月)保护性耕作措施较传统耕作土壤贮水量明显增加。基于LSTM神经网络模拟环境下免耕覆盖的贮水保墒效果最好,为陇中黄土高原沟壑区最适宜的保护性耕作措施。

关键词：保护性耕作春小麦/豌豆轮作土壤贮水量 LSTM神经网络预测模型陇中黄土高原沟壑区

宁夏半干旱黄土丘陵区不同土地利用类型土壤贮水量变化分析

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干旱区资源与环境 2011年第10期25卷 184-189页

作者：董立国李生宝蒋齐张源润蔡进军王月玲季波潘占兵许浩马璠宁夏农林科学院荒漠化治理研究所银川750002

气候变化加剧了黄土丘陵区生态建设的严峻性,通过农地、林地、草地等土地利用类型0-20cm、20-100cm和20-180cm土壤贮水量的分析,研究得出:(1)不同土地利用类型土壤贮水量变化趋势相似,与降雨具有极大的相关性,都是在土壤解冻后下降,然... 详细信息

气候变化加剧了黄土丘陵区生态建设的严峻性,通过农地、林地、草地等土地利用类型0-20cm、20-100cm和20-180cm土壤贮水量的分析,研究得出:(1)不同土地利用类型土壤贮水量变化趋势相似,与降雨具有极大的相关性,都是在土壤解冻后下降,然后随着雨季的到来逐步升高,或者升高后在降低的趋势,主要以"V"型为主进行波动。(2)0-20cm土层中少量土地扰动能够保持较多的土壤贮水量,人工翻地对土壤水分损失较大,秋粮作物生长发育规律与区域气候变化规律适应性较强;(3)整地造林等措施,一定程度上改变了局部的小环境,利于土壤水分的蓄积,从而利于造林,沙棘纯林不利于区域生态环境的恢复。(4)水平沟隔坡苜蓿地土壤贮水量和水平沟隔坡天然草地土壤贮水量比自然坡面(陡坡)高;(5)区域降雨量能够补偿180cm土壤层次的土壤水分的消耗,依据降雨变化规律,采取各种保水控水节水措施,可以提高区域水分利用效率。

关键词：黄土丘陵区土壤贮水量土壤水分宁南山区土地利用类型

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黑河上游坡面尺度土壤贮水量的时间稳定性

兰州大学学报（自然科学版） 2017年第2期53卷 178-185页

作者：原黎明赵传燕兰州大学生命科学学院兰州730000

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... 详细信息

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P土壤贮水量的时间稳定性分析提供了便捷途径.

关键词：土壤贮水量时间稳定性相对偏差秩相关系数黑河上游

黄土高原土壤贮水量对小麦产量构成要素的影响

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高原气象 1998年第4期17卷 437-442页

作者：邓国伦万信邓振镛方德彪兰州气象学校兰州干旱气象研究所甘肃省气象局

在黄土高原旱作区，小麦拔节至抽穗期土壤贮水量与穗粒数，灌浆至乳熟期土壤贮水量与穗粒重的关系最为密切。这两个时期受外界环境因素的影响最为敏感。播种前底墒对小麦产量的影响极为重要。随着小麦的生育进程，愈往后深层次的土壤贮... 详细信息

在黄土高原旱作区，小麦拔节至抽穗期土壤贮水量与穗粒数，灌浆至乳熟期土壤贮水量与穗粒重的关系最为密切。这两个时期受外界环境因素的影响最为敏感。播种前底墒对小麦产量的影响极为重要。随着小麦的生育进程，愈往后深层次的土壤贮水量发挥的作用愈大。

关键词：黄土高原土壤贮水量小麦产量构成要素

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气候暖干化对环县土壤贮水量的影响

干旱地区农业研究 2009年第5期27卷 127-132页

作者：毛玉琴中国气象局兰州干旱气象研究所中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室甘肃兰州730020 庆阳市气象局甘肃庆阳745000

通过对干旱半干旱区环县近38年（1971-2008）来的气温、降水分析发现，环县气候暖干化明显，年平均气温增高，增幅为0．0385℃／a，增温幅度远高于全国近40年增温幅度（0．004／a）；气温年代变化以80年代到90年代上升幅度最大；季节变... 详细信息

通过对干旱半干旱区环县近38年（1971-2008）来的气温、降水分析发现，环县气候暖干化明显，年平均气温增高，增幅为0．0385℃／a，增温幅度远高于全国近40年增温幅度（0．004／a）；气温年代变化以80年代到90年代上升幅度最大；季节变化以春季、冬季增温最为显著，夏季、秋季增温缓慢。年降水量呈略减趋势，逐月降水量变化不一致，6月、9月降水量呈显著增加，7月、11月呈显著减少，其它各月正常或略减变化；年代变化，70到80年代呈现增加，80到90年代减少，90到2000年来呈现增加；从80年代以来，春季降水呈显著减少，表明春旱明显，夏季、秋季和冬季的降水随年代不同有增有减，变化趋势不一。近26年（1983—2008）来，0—100cm土壤贮水量呈升高趋势变化，年增幅为0．5586mm／a。其中，春季和秋季呈递增变化，增幅分别为0．941mm／a、0．5164mm／a；夏季呈现减少趋势；不论是在干旱年、多雨年、或是不同年代情况下，一年中土壤贮水量的低值区总是出现在作物旺盛生长时期的6月份，而高值区总是出现在秋季，而不是出现在降雨量最多的夏季；气候暖干化对耕作层30cm以上土壤贮水量影响明显，年景不同，土壤贮水量差异较大。

关键词：气候暖干化环县趋势土壤贮水量

湘西北小流域典型植被恢复群落土壤贮水量与入渗特性

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林业科学 2007年第4期43卷 1-8页

作者：漆良华张旭东周金星周小玲田育新魏远吴建平柯裕洲中国林业科学研究院林业研究所国家林业局林木培育重点实验室北京100091 湖南省林业科学研究院长沙410004

对湘西北女儿寨小流域7种典型植被恢复群落土壤贮水量与入渗特征进行研究。结果表明:1)森林群落土壤饱和贮水量与最大吸持贮水量均高于荒草灌丛群落,表明森林植被能较好地改良土壤、提高土壤持水能力;2)通用经验方程对各种植被类型土壤... 详细信息

对湘西北女儿寨小流域7种典型植被恢复群落土壤贮水量与入渗特征进行研究。结果表明:1)森林群落土壤饱和贮水量与最大吸持贮水量均高于荒草灌丛群落,表明森林植被能较好地改良土壤、提高土壤持水能力;2)通用经验方程对各种植被类型土壤入渗过程的拟合效果最好,Kostiakov方程次之,Horton方程最差;3)毛竹杉木混交林群落土壤初渗率(17·10mm·min-1)和平均入渗率(7·42mm·min-1)最大,杉木人工林稳渗率(11·51mm·min-1)最高,油桐人工林初渗率(4·93mm·min-1)、稳渗率(0·52mm·min-1)和平均入渗率(1·23mm·min-1)均最小;4)坡位对土壤入渗率的影响具有不确定性,杜仲人工林表现为上坡>中坡>下坡,马尾松天然林、润楠次生林及荒草灌丛群落表现出与之相反的规律,以下坡最高,上坡最低,杉木人工林和毛竹杉木混交林则以上坡最高,中坡最低,油桐人工林以中坡最高,上坡最低;5)主成分分析结果表明,土壤水分入渗性能与土壤持水量、土壤孔隙状况密切相关,并受林分结构、植物群落生物量、海拔、坡度及坡位因子的制约,而坡向、草层盖度、土壤密度的作用较小;6)通过双重筛选逐步回归分析,建立土壤初渗率、稳渗率、平均入渗率的主导因子方程。

关键词：植被恢复群落土壤贮水量土壤水分入渗小流域

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高寒草甸草地土壤贮水量对牧压梯度的响应

中国草地学报 2018年第4期40卷 88-94页

作者：祝景彬贺慧丹李红琴杨永胜未亚西罗谨李英年中国科学院西北高原生物研究所青海西宁810001 中国科学院大学北京100049 中国科学院高原生物适应与进化重点试验室青海西宁810001

为探讨放牧情况下土壤水分驱动特征,揭示其水源涵养能力,以青海海北高寒草甸为研究对象,采用实地采样与室内测试分析相结合的方法,分析了禁牧(CK)、轻牧(LG)、中牧(MG)、重牧(HG)等不同牧压梯度下植被生长季5~9月的土壤贮水量特征及其... 详细信息

为探讨放牧情况下土壤水分驱动特征,揭示其水源涵养能力,以青海海北高寒草甸为研究对象,采用实地采样与室内测试分析相结合的方法,分析了禁牧(CK)、轻牧(LG)、中牧(MG)、重牧(HG)等不同牧压梯度下植被生长季5~9月的土壤贮水量特征及其与环境因素的关系。结果表明:在0~50cm层次上,牧压梯度并未显著改变土壤贮水量的季节变化动态,均表现在5、6月高,7月低,8月以后缓慢升高。但封育提高了土壤贮水量,0~50cm层次土壤平均贮水量表现出CK>HG>LG>MG,分别为222.82±26.44mm、199.71±16.91mm、189.00±16.36mm、187.69±14.71mm,表明禁牧有利于提高土壤贮水量。同一时期土壤贮水量垂直分布变化受牧压梯度影响较小,不同月份土壤贮水量在垂直变化上呈现出不同变化趋势。土壤含水率与容重显著负相关(P土壤有机质含量、地下生物量显著正相关(P土壤特征来影响土壤贮水量。

关键词：牧压梯度高寒草甸草地土壤贮水量影响因素