黄土高原坡地密植枣园土壤质地与肥力状况分析

采用田间取样与实验室分析相结合的方法,研究了黄土高原坡地密植枣园土壤质地与肥力状况。结果表明,坡地枣园土壤肥力低,氮、磷严重缺乏,钾相对丰富,土壤属于砂壤土,通气性强,保肥、保水性差。0~60 cm土壤有机质含量为1.687~5.002 mg/kg;全氮为0.072~0.316 g/kg;硝酸盐为2.325~16.846 g/kg;铵态氮为1.187~2.146 g/kg,速效磷为0.270~2.480 mg/kg,速效钾为51.9~169.1 mg/kg,并且含量均随剖面向下减少。颗粒组成大部分为粉砂粒,含量一般在65.75%~68.98%;随有机质含量升高,0.25~0.05 mm微团聚体数量呈上升趋势,二者为正相关;<0.05 mm微团聚体含量则逐渐下降,二者呈负相关。黄土高原坡地密植枣园土壤肥力总体水平很低。除了速效钾为中等级外,有机质、全氮、碱解氮、速效磷均为很低等级。

黄土高原地区耕作制度区划探讨

黄土高原地区气候类型多样、地貌特征复杂、水土流失严重,造成农业生产条件在区域上存在很大差异,因此,有必要对耕作制度进行分区,以指导该区农业生产发展。以热量(≥0℃积温)、水分(降水量、干燥度)、地貌等作为分区指标,以县(区)为基本单元,采用地理位置-地貌-水旱作-熟制的命名方法,将该区划分为10个耕作区,并描述了各区的自然与社会条件、作物类型、主要耕作方式及发展方向等。

黄土高原旱地小麦氮磷钾与有机肥优化配施试验

试验研究了不同施肥处理对小麦产量及肥料、水分利用率的影响。结果表明:氮磷配施对产量的贡献率最高,产量达5 099.8 kg/hm2,增产率达21.5%,较氮、磷肥单施产量分别增产14.0%和18.4%,具有正交互效应;单施有机肥较NM、PM、NPM增产率分别达到6.63%、4.12%、11.3%。化肥配施可显著提高旱地小麦的肥料利用率和水分利用效率,氮磷有机肥配施肥料氮、磷肥的利用率分别较氮、磷肥单施提高1.71和12.55个百分点;氮磷配施可同时提高氮肥、磷肥肥效,此时氮贡献率为15.53%,磷贡献率达12.26%,且水分利用率提高了24.1%,耗水系数降低了17.57%。

不同耕作方式对黄土高原旱地麦田土壤物理性状的影响

通过冬小麦田间试验,研究了免耕、深松、翻耕三种不同耕作措施对土壤物理特性的影响。结果表明:冬小麦收获时,免耕与其它处理相比,增大了土壤容重、土壤硬度,其土壤干筛法>0.25 mm团聚体含量比深松和翻耕每层平均增加3%和5%,但较冬小麦耕作处理前每层平均下降5%;免耕条件下,湿筛法>0.25 mm团聚体含量比深松和翻耕每层平均增加11%和32%,较冬小麦耕作处理前每层平均下降42%;免耕可增加土壤蓄水量,收获期土壤蓄水量为373.1 mm,较深松和翻耕提高17%和8%;随着降水量的增加,冬小麦收获期水分入渗速率逐渐减少;且不同耕作方式水分入渗速率为免耕>深松>翻耕。

黄土高原旱区长期施肥条件下土壤钾素形态空间分布特征及有效性研究

在黄土高原南部旱地长期肥料定位试验的基础上研究了土壤钾素空间分布特征及其有效性。结果表明:长期施肥后土壤中特殊吸附性钾(SAK)和非特殊吸附性钾(NSAK)储量增加,但水溶性钾(WSK)和非交换性钾(NEK)则有明显的下降,单施N水溶性钾下降了48.24%,单施P下降32.32%,NP配施和NPK配施分别下降10.61%和17.93%,非交换性钾降幅为8.56%~24.91%。增施钾肥可以缓解因长期施肥作物生长所携出的钾素,增加耕层土壤中的水溶性钾、非特殊吸附性钾及特殊吸附性钾。相关分析结果表明,土壤不同形态钾素对速效钾的重要性依次为WSK>NSAK>SAK>NEK,土壤速效钾与水溶性钾、非特殊吸附性钾呈显著相关,与特殊吸附性钾和非交换性钾无显著相关性。

聚丙烯酸钠对黄土坡面产流产沙的影响研究

通过野外模拟降雨试验,研究了施用SP对黄土坡面产流、产沙的影响,并对实验数据进行数学模拟,建立了SP施用量与产流、产沙强度间的关系模型。结果表明:SP施用量与产流时间、平均产流强度呈二次函数相关关系,与产沙强度呈线性负相关关系。SP用量在0~2.42 g/m2之间时,能够延缓坡面产流,用量为1.21 g/m2时延缓产流效果最明显;用量介于0~3.31 g/m2之间时,能够增加土壤入渗,减少坡面产流量,用量1.65 g/m2的增渗减流效果最佳;施用SP后,能够减少坡面输沙强度,且用量越大,减沙效果越明显。SP可影响坡面产流过程,用量1.8 g/m2时,能够减小产流初期径流强度增幅,用量为3.6 g/m2时,其产流过程线与对照极接近,而施用量增加到5.4 g/m2时,产流强度明显增大。SP对坡面产沙过程的影响表现为:随施用量增大,产沙强度峰值呈逐步减小的变化趋势。

黄土高原不同降水类型区旱作玉米田土壤干燥化效应与土壤水分承载力模拟研究

在模拟精度验证基础上,应用WinEPIC模型模拟研究了黄土高原不同降水类型区1960～2000年期间不同肥力水平下连作春玉米的产量变化和土壤水分效应。模拟结果表明:(1)洛川、延安、寿阳、榆林连作春玉米产量地区间差异显著,其年平均值分别为4.40、3.75、2.50、1.75t/hm2。施肥增产率和水分利用效率地区间差异均显著,均表现为洛川>延安>寿阳>榆林;同一地区水分利用效率随施肥量的增加而提高,不同地区施肥增产率最大值范围不同。(2)0～7m土层逐月土壤有效含水量地区间差异显著,洛川>延安>寿阳>榆林;同一地区内肥力水平越高,春玉米耗水量越大,逐月土壤有效含水量平均值越低。在春玉米生育期内0～7m土层年度土壤有效水分增减量地区间差异显著,洛川<延安<寿阳<榆林;不同肥力处理间的差异在模拟前期为显著,在模拟后期为不显著。(3)所有地区的春玉米在连作期间0～7m土层土壤湿度剖面分布,在经历了土壤湿度逐年降低、土壤干层逐年加厚的干燥化过程后,均出现了稳定的土壤干层。土壤干燥化速度地区间差异显著,洛川<延安<寿阳<榆林;不同肥力处理间随着施肥水平的提高土壤干燥化速度加快。(4)洛川、延安、寿阳、榆林连作春玉米的...

黄土高原沟壑区通量数据空间代表性研究

利用FSAM(Flux Source Area Model)模型,对中国科学院长武黄土高原农业生态试验站2004—2005年冬小麦生育期内的通量数据空间代表性进行了研究。结果发现,在90%贡献率水平下,整个冬小麦各生育期内通量源区范围动态变化明显,通量贡献最大点在距离观测点7.7~36.2m范围内变化。在盛行风向上,通量源区离观测点最近点为3.3 m,最远点可达172.8 m;在侧风向上,通量源区在38.1~128.4 m范围内变化。不同观测高度的对比研究表明,观测高度从1.86 m增加到12.17 m,盛行风向上源区距观测点最远距离从172.8 m增加到1 555.2 m;在侧风向上则从123.2 m增加到665.8 m,通量源区范围随高度的增加而增大。大气稳定度对通量贡献源区影响很大,在大气稳定状态下,通量源区面积最大,距观测点最远距离达到135.3 m;中性条件下次之,为101.7 m;在不稳定条件下面积最小,为36.3 m。同一日内,夜晚源区面积较白天大。在日和季尺度上,大气稳定度是影响通量源区范围的一个重要因素。

黄土丘陵区人工刺槐林土壤活性有机碳与碳库管理指数演变

土壤碳库管理指数是表征土壤碳变化的重要量化指标,研究黄土丘陵区人工刺槐林土壤活性有机碳与碳库管理指数的变化过程对认识该地区生态恢复过程中土壤质量的演变及其效果评价具有重要意义。【方法】采用时空互代法,以典型侵蚀环境纸坊沟流域生态恢复过程中不同年限的人工刺槐林为研究对象,选取坡耕地和天然侧柏林为参照,分析了植被恢复过程中土壤有机碳(TOC)、活性有机碳(LOC)、非活性有机碳(NLOC)及碳库管理指数(CPMI)的演变特征,并运用相关和回归分析方法对生态恢复过程中碳库各组分和恢复年限进行拟合。【结果】营造刺槐林可以显著增加土壤碳库各组分含量,并随恢复年限呈显著线性关系,50a时TOC、LOC、NLOC和碳库指数(CPI)分别较坡耕地增加271%、174%、467%和271%,其中NLOC增加速率略高于LOC,表明植被恢复增加的土壤碳素绝大多数以非活性形态贮存起来,而为了满足生物生长所必须的活性物质来源,土壤碳库必须维持一定的活度状态来满足碳素的动态转化平衡,碳库管理指数在营造刺槐林初期显著降低,随后先增加后降低,与刺槐林生长特性密切相关;但与天然林相比差距仍然较大,恢复50a时TOC、LOC和NLOC仅...

黄土丘陵区不同立地达乌里胡枝子群落水分特征及生物量研究

对黄土高原丘陵沟壑区不同立地条件下的达乌里胡枝子群落水分特征及生物量进行了研究.结果表明:(1)不同立地下的达乌里胡枝子蒸腾日变化均呈单峰型,上午呈上升趋势,于13:00达到峰值,之后均呈不同程度下降趋势.(2)不同立地达乌里胡枝子群落0~200 cm土层平均含水量为阴坡12.34%,半阳坡11.29%,半阴坡11.15%,阳坡8.96%.不同立地达乌里胡枝子叶片相对含水量和饱和亏与各立地土壤含水量关系密切.(3)不同立地下各个时期的达乌里胡枝子群落的地上生物量表现为阴坡>半阴坡>半阳坡>阳坡,地下生物量则表现为阳坡(447.39 g/m2)>半阳坡(409.12 g/m2)>半阴坡(344.92 g/m2)>阴坡(217.01 g/m2).可见,达乌里胡枝子群落的水分生理特性及生物量的积累与立地条件密切相关.

黄土高原沟壑区王东沟流域土地利用/覆被变化过程初探

黄土高原沟壑区王东沟流域从1986年至2006年的土地利用/覆被发生了较大变化,土地利用动态指数分别为:耕地3.21%,园地-36.11%,林地-4.05%,牧草地4.24%,居民点及独立工矿用地-0.62%,交通运输用地-12.27%,未利用地1.85%;变化趋势是:耕地逐年向园地流转,园地变化烈度较大,其他各类用地变化不太显著。引起这一变化的主要因素是自然、社会、经济、技术以及政策因素。结合这一变化,针对黄土高原沟壑区的实际情况,在黄土高原沟壑区土地利用经营与管理方面,应重视土地产出效益与粮食安全的关系,在保障区域粮食安全的基础上实现效益最大化。

黄土旱塬冬小麦水分利用效率及相关生理特性研究

采用Li-6400便携式光合测定系统在模拟光照条件下,通过对冬小麦叶片生理指标及其相应环境因子的测定,研究了小麦的生理指标和叶片水分利用效率的动态变化规律及其对环境因子的响应。结果表明:净光合速率日变化呈不明显的双峰曲线,蒸腾速率日变化呈明显的倒"U"型曲线,且不同生育期两者峰值出现的时间不同。拔节期环境因子对生理指标的影响要比灌浆期明显的多。光合有效辐射和CO2浓度是对净光合速率和叶片蒸腾速率影响最强烈的环境因子。在小麦整个生长过程中,温湿度对气孔导度的影响在逐渐增大,对胞间CO2浓度的影响也比较明显。小麦叶片水分利用效率的日变化呈不明显的双峰曲线,其峰值出现的时间早于净光合速率和蒸腾速率峰值出现的时间。灌浆期日平均WUE比拔节期低30.5%。小麦净光合速率、蒸腾速率和气孔导度三者之间极显著相关,叶片温度与气孔导度显著负相关。

黄土丘陵区退耕撂荒地土壤微生物量演变过程

土壤微生物量是表征土壤生态系统中物质和能量流动的重要参数,研究黄土丘陵区坡耕地撂荒后微生物量及其活性的变化过程对认识该地区生态恢复过程中土壤质量的演变及其效果评价具有重要意义。【方法】采用时空互代法,以典型侵蚀环境纸坊沟流域生态恢复过程中不同年限的撂荒地为研究对象,选取坡耕地和天然侧柏林为参照,通过室内测试分析,并运用统计和相关分析等方法,研究坡耕地撂荒后土壤微生物量、呼吸强度、代谢商(qCO2)及土壤理化性质的演变特征。【结果】侵蚀环境下的坡耕地土壤微生物量含量偏低,土壤理化性质较差,撂荒后理化性质得到显著改善,微生物量碳(Cmic)在撂荒1a后显著增大,前7a较为剧烈,增幅较大,随后呈波动式上升,50a达到最大值;微生物量氮(Nmic)在撂荒初期增长缓慢,40a时才达到显著水平,微生物量磷(Pmic)在撂荒初期显著降低,5～7a达到最低值,随后逐渐上升,20～25a时和坡耕地没有显著差异,50a时达到最大值。撂荒50a时土壤Cmic、Nmic和Pmic分别较坡耕地增加166%、146%和52%,但仅为侧柏林的43.42%、45.06%和51.47%。呼吸强度在撂荒初期迅速增加,随后趋于稳定,与侧柏...

黄土高原半干旱区人工林刺槐展叶期树干液流动态分析

应用热扩散式树干茎流计(TDP)于2008年4月26日至5月31日,在黄土高原半干旱区安塞县对人工林刺槐展叶期树干液流及其气象、土壤水分等6个指标进行连续测定。结果表明:刺槐展叶期可分为芽期、展叶初期、中期和全叶期。在芽期,刺槐树干液流速率日变化无明显昼夜波动;在展叶初期至全叶期日变化呈现出从微弱波动逐渐增大到趋于平稳的剧烈波动;在展叶中期以后液流速率表现为上升快、下降缓慢的单峰曲线;在全叶期平均峰值约为0.0027cm.s-1;树干液流速率与光合有效辐射强度、大气温度、水蒸气压亏缺和风速呈极显著正相关,与相对湿度呈负相关,其相关程度依次为光合有效辐射强度>大气温度>水蒸气压亏缺>相对湿度>风速,且可用光合有效辐射强度和大气温度线性表达式来估测;土壤水分在展叶期呈逐渐减少趋势,但对树干液流的胁迫不显著;在展叶期刺槐单株日蒸腾耗水量随直径的增大而增大并与胸径呈良好的线性关系,可用来估算展叶期刺槐人工林蒸腾耗水量。

黄土高原子午岭林区6个典型群落优势种的热值和养分特征

能量流动、物质循环和信息传递共同构成了生态系统三大功能。能量是维持生态系统功能与过程的动力,Jordan(1971)认为能量比干物质更能反映出群落对自然资源(特别是太阳能)的利用情况。Long(1934)率先用热值来表示植物所含能量的多少,此后关于植物热值的研究工作逐渐展开。我国的植物热值研究始于20世纪80年代(杨福囤等,1983;祖元刚等,1986),主要集中在海南(林益明等,2000)、福建(林益明等,2004)、广东(任海等,1999)和浙江(郝朝运等,2006)等热带亚热带植物群落以及内蒙古羊草草原(鲍雅静等,2003),但有关黄土高原地区的植被热值研究尚未见报道。子午岭林区是黄土高原主要的天然次生林区,其植被主要是在弃耕地基础上逐渐恢复起来的(邹厚远等,2002)。由于自然因素与人为因素的影响,子午岭的植被在恢复时间上存在较大差异,形成了处于不同演替阶段的各种植被群落类型。本研究选取的6个代表性植被群落分别是沙棘(Hippophae rhamnoides)群落、山杨(Populus davidiana)群落、白桦(Betula platyphylla)群落、油松(Pinus tabulaeform...