黄土丘陵区小流域表层土壤的有机碳密度及其空间分布

通过野外调查和室内分析,采用多元线性逐步回归和地理信息系统(GIS)相结合的方法,研究了黄土丘陵区燕沟流域表层(0~20 cm)土壤的有机碳密度、空间分布及其与土地利用类型和地形因子等的关系。结果表明,流域表层土壤有机碳密度平均为1.72 kg/m2,变幅为0.97~2.93 kg/m2;土地利用类型是影响土壤有机碳密度变化的首要因子;流域土壤有机碳密度呈镶嵌的树枝状和条带状空间分布格局,其高值斑块区与乔木林地和灌木林地的分布一致,中值斑块区与草地和川坝地的分布一致,低值斑块区与梯田、果园、坡耕地、疏林地和未成林地的分布一致。流域表层土壤有机碳总储量为76.81×103t。

黄土高原坡地苹果园土壤肥力及矿质氮累积分析

采用田间取样与室内分析相结合的方法,研究了黄土高原坡地苹果园肥力状况与矿质氮累积。结果表明,坡地苹果园土壤肥力低,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—60cm土层土壤有机质含量为9.24～28.12g/kg,全氮为0.22～0.60g/kg,速效磷为0.17～16.08mg/kg,速效钾为80.06～168.39mg/kg;黄土高原坡地苹果园中NO3-—N有深层累积分布,累积深度大于2m,在180—200cm层最高累积量达249.61kg/hm2,而NH4+—N无深层累积。不同施肥处理对土壤剖面中的NH4+—N和NO3-—N含量分布影响不同,对NH4+—N含量和分布影响不明显,但不同施肥方式对NO3-—N含量分布影响显著。施加氮肥促进NO3-—N深层累积,施加磷肥有助于降低土层中的NO3-—N含量,缩小富集量的分布范围。

黄土区退果还耕对黑垆土硝态氮积累和迁移的影响

在黄土高原沟壑区王东沟小流域,针对塬面、梁地和坡地三种地形,分别选取了盛果期果园、老果园和退果还耕地等,研究了退果还耕条件下,三种地貌类型土壤剖面中水分含量变化及NO_3~--N、NH_4~+-N积累和迁移规律。结果表明,无论塬面、梁地或者坡地上,果园土壤水分含量显著降低(10%～14%);果园退耕后,土壤水分开始缓慢恢复。盛果期,塬面NO_3~--N峰值主要处于100—200 cm之间,退果还耕后,100 cm以上土层中NO_3~--N含量降低,100cm以下NO_3~--N积累量在增加,并且峰值不断向下移动。盛果期果园NO_3~--N积累量为631～3032 kg/hm~2;退果还耕地、老果园NO_3~--N积累量都显著高于盛果期果园。盛果期40%以上的NO_3~--N积累在100—200 cm土层,但退果还耕地上50%左右集中分布在200—300 cm土层。土地利用与管理方式的变化对NH_4~+-N分布特征的影响并不明显。

黄土高原水蚀风蚀交错区土壤剖面水分动态的数值模拟研究

利用SWAP(Soil-Water-Atmosphere-Plant)模型对黄土高原水蚀风蚀交错区坡地土壤-植被-大气系统中的水循环进行数值模拟。结果显示,SWAP模型很好的模拟了不同土地利用方式条件下的土壤水循环过程。根据模拟结果,水蚀风蚀交错区的丰水年份,农地和种植第一年的紫花苜蓿地季末土壤水分稍有盈余,谷子和紫花苜蓿的日蒸散量分别为1.2~2.6 mm和1.2~2.5 mm。

半干旱区柠条林利用土壤水分深度和耗水量

植物根系利用土壤水分深度和耗水量是研究植物与土壤水关系的基础。以柠条为对象,采用中子仪,对撂荒地和柠条林地土壤水分进行长期定位观测和分析。结果表明,2002年内,随着时间推移,柠条利用土壤水分深度从播种时的2cm左右,迅速增加到9月1日的90cm,10月15日的110cm,11月1日的170cm,到11月15日柠条利用土壤水分深度为220cm;除丰水年(2年生)柠条土壤储水量增加了122.8mm外,随着林龄的增加和降雨量等的变化,植物利用土壤水分的深度和耗水量增加,土壤储水量下降。到2004年生长季末,3年生柠条林地100cm土层出现土壤干层,5年生柠条林地剖面60—300cm土层出现土壤干层。此时需要采取措施,控制柠条生长、密度和耗水量,实现土壤水资源的可持续利用。

黄土区不同地类坡面水沙动态过程及其发生机理的模拟实验研究

利用模拟降雨在降雨性质上的可控性优势,分析了在黄土丘陵区具有代表性的几种坡面土地利用方式(林灌地、封禁荒草地、弃耕农地)的产流产沙动态过程及发生机制。结果表明,在降雨条件相近时,不同类型坡面状况的初始产流时间差异明显。次降雨过程中各地类小区产沙和产流动态变化不完全一致,产沙量较产流量增加趋势更为显著。在降雨和土壤条件相对一致的条件下,不同地类小区的侵蚀产沙过程差异显著,其中林地和草灌地与坡耕农地相比可增加入渗,减水效益明显,减沙效益更为显著,表明实施林草植被建设,包括退耕封禁等措施在内的生态治理减蚀效益明显,能够有效地减少坡面的来水来沙;并提出了可反映土壤抗蚀能力的量化指标——单位冲刷强度,为在实验流域对包括退耕还林草、封禁措施在内的生态恢复重建过程的流域水沙变化及其效应评估提供量化指标。

黄土丘陵区生态修复地不同抗侵蚀植物的消长变化过程

依据黄土丘陵区生态修复过程中植被演替阶段与植物生长型,将抗侵蚀植物分为一年生草本植物,多年生根茎禾草植物,多年生根蘖性草本和半灌木植物、灌木植物和乔木植物5类。一年生草本植物、多年生根茎禾草植物适应土壤侵蚀环境的能力比较强,同时具有一定程度的防止土壤侵蚀的作用;灌木和乔木植物适应土壤侵蚀环境的能力比较弱,而防止土壤侵蚀的作用很强;多年生草本和半灌木植物适应土壤侵蚀环境的能力适中,而防止土壤侵蚀作用的能力优于一年生草本和多年生根茎禾草群落,但不及乔灌木群落。并提出了在天然草本植被恢复的基础上进行人工造林的相关建议。

浅论黄土高原集雨补灌农业的地位与作用

干旱缺水与水土流失并存是制约黄土高原经济发展的两大瓶颈性因素.集雨补灌农业作为雨水利用的更高发展阶段,更加强调了从时间和空间2个方面对有限雨水资源实施主动调控与利用.大量研究与实践证明,集雨补灌农业不仅是黄土高原不可缺少的水资源开发利用形式,也是黄土高原水土保持工程技术体系的重要组成部分,更是黄土高原旱地农业持续发展的一种综合模式和战略性措施,是对旱地农业的进一步继承和发展.另外,具有工程化、科技化、规模化内涵的集雨补灌农业也已经成为现代节水农业技术体系的重要研究内容之一.黄土高原集雨补灌农业研究的深度和广度将会持续深入,其技术发展更加依赖于高新技术的支撑与应用.

宁夏黄土区不同植物群落土地利用方式对土壤质量的影响

本文研究了宁夏南部山区典型植物群落土地不同利用方式下土壤质量的变化。结果表明:(1)典型长芒草群落土地,开垦地比封禁地土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷、速效钾养分含量明显降低,降低幅度分别为19.5%、20.1%、17.6%1、3.0%、77.8%和47.5%。脲酶活性为开垦地>封禁地,蔗糖酶则表现为封禁地>开垦地,中性磷酸酶差异不明显。(2)铁杆蒿群落土地三种利用方式下:放牧地土壤有机质、全氮、全磷、速效钾等养分含量较封禁地与开垦地有一定幅度的增加;放牧地的土壤脲酶、蔗糖酶和中性磷酸酶活性均高于封禁和开垦的同土层土壤,封禁地的脲酶和蔗糖酶次之,开垦地的脲酶和蔗糖酶活性最小,开垦地的中性磷酸酶活性高于封禁地。脲酶活性在土层之间变化较小,最高为放牧地表层177.6 mg/(kg.h),最低为开垦地表下层114.5 mg/(kg.h),蔗糖酶活性层次之间变化明显,其中放牧地表层为表下层的3倍左右。长芒草群落土壤表层各级微团聚体表现为封禁地远大于开垦地,铁杆蒿群落土地不同利用方式下各级微团聚体表现不同,结构系数表现为表层>表下层,保持率则为表层<表下层。结构系数与保持率均表现为封禁地>放牧地>开垦地。(3)在...

半湿润农田杂草及施氮对夏玉米产量及氮素利用的影响

以土垫旱耕人为土为供试土壤,采用大田试验,研究了半湿润农田两种杂草处理方式下(成熟后期清除杂草-A区和苗期开始清除杂草-B区),不同施氮量对夏玉米产量及氮素利用效率的影响。结果表明,当施氮量为0、45、90、1351、80 kg/hm2时,B区玉米子粒产量比A区分别增加了8.7%、12.1%、9.4%、5.0%和12.5%;吸氮量分别增加了1.5、2.9、4.85、.2和4.3 kg/hm2。A区和B区全生育期0—100 cm土层矿质氮(Nmin)累积量变化趋势基本一致,但B区比A区变幅较大。当施氮量为45、90、135和180 kg/hm2时,B区氮肥利用率、氮肥农学利用率、氮肥生理利用率均高于A区。研究还发现,在A区,当施氮量为180 kg/hm2时,杂草干生物量最大,为1518.3 kg/hm2,不施氮时,杂草的生物量最低,为845.7 kg/hm2;杂草的吸氮量随施氮量的增加而增加。可见,清除玉米农田杂草不仅可以提高作物产量和氮肥利用率,而且在减少氮素损失方面具有一定作用。

轮作和施肥对半干旱区作物地上部生物量与土壤有机碳的影响

了解轮作与施肥对土壤有机碳的影响是建立持续发展措施的关键。【方法】以长期定位试验(1984～2002)中的10个典型处理为基础,分析了地上部生物量和耕层(0～20cm)土壤有机碳变化,探讨半干旱区轮作和施肥对0～20cm土层有机碳的影响,10个典型处理分别为休闲(F);冬小麦连作体系中的3个施肥处理:不施肥(W/W+CK)、化肥(W/W+NP)、化肥有机肥(W/W+NP-FYM);冬小麦-冬小麦+糜子-豌豆轮作体系中的3个施肥处理:不施肥(W/WM/P+CK)、化肥(W/WM/P+NP)、化肥有机肥(W/WM/P+NP-FYM)处理;1个冬小麦—冬小麦-红豆草轮作处理(W/W/S+NP);人工苜蓿中2个施肥处理:不施肥(A/A+CK)和化肥有机肥处理(A/A+NP-FYM)。【结果】冬小麦连作体系(W/W)中,不施肥处理(W/W+CK)的地上部生物量平均为3.3t·ha-1,化肥处理(W/W+NP)和化肥有机肥处理(W/W+NP-FYM)依次为7.5和11.2t·ha-1;冬小麦-冬小麦+糜子-豌豆轮作(W/WM/P)体系中,不施肥处理(W/WM/P+CK)地上部生物量平均3.1t·ha-1,W/WM...

黄土高原不同土壤中Cd形态分级及其生物有效性研究

研究黄土高原主要农田土壤重金属Cd的形态与生物有效性的关系,为评价本区土壤重金属Cd污染程度及其生物有效性提供一定的理论与数据依据。【方法】以黄土高原自北向南采集的12个0~20 cm耕层土壤为供试土样,通过室内分析和盆栽试验,研究了黄土高原石灰性土壤中不同形态Cd的分布特征及其生物有效性。【结果】黄土高原农田土壤Cd各形态总体分布特征为:有机结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd>碳酸盐结合态Cd>交换态Cd>残渣态Cd,自北向南各形态Cd含量均呈不同程度的增加趋势。各土壤类型间铁锰氧化物结合态Cd及碳酸盐结合态Cd平均含量均表现为:干润砂质新成土<黄土正常新成土<简育干润均腐土<土垫旱耕人为土,自北向南依次增加。碳酸盐结合态Cd和全Cd含量主要受到全氮、有效磷和砂粒含量的影响,且全氮和有效磷含量对其的影响为正效应。铁锰氧化物结合态Cd含量主要受全氮、有效磷、砂粒和粉砂粒含量的影响,且全氮、有效磷和粉砂粒含量对其的影响为正效应。土壤中各形态Cd含量与有机质、C/N、pH、CaCO3、粘粒含量的相关性均不显著,其中与C/N、pH、粘粒含量呈负相关。Cd在小麦茎叶层的含量小于根系;而作物不同部位Cd累积量表现...

黄土丘陵区纸坊沟流域农业生态安全预警分析

为黄土丘陵区生态安全预警及其建设提供科学依据。【方法】以纸坊沟流域近70年代表年份生态安全态势及影响因子的分析为基础,参考压力-状态-响应(PSR)模型建立农业生态安全预警指标体系。运用层次分析法(AHP)和德尔菲法(Delphi)确定指标权重,采用综合指数法计算生态安全质量值,用演化轴解释生态安全预警模式,定量评价该流域1938~2005年的农业生态安全状况,并预测2015年的发展趋势。【结果】纸坊沟流域1938年处于蓝灯区,无需预警;1958年为黑灯区,需作生态安全恶化速度预警;1975和1985年处于红灯区,需作生态安全较差状态预警;1995年处于黄灯区,2005和2015年继续向良好方向演化,均不需预警,但从发展趋势来看,预计人口密度于2020年左右进入警戒状态。【结论】研究结果与该流域的实际情况相符,该指标体系和生态安全预警模型可以应用于黄土丘陵区。

黄土丘陵区流域生物量和气体调节服务功能价值动态变化及评价

文章研究纸坊沟流域内草地、农地、林地、灌丛四种不同生态系统类型植被生产力及逐年生物量,估算各生态系统类型固定CO2和释放O2的能力,并根据生态学原理和生态经济学方法,运用碳税法、造林成本法和影子价格法,推算出各生态类型固定CO2和释放O2气体的生态、调节服务功能价值。研究表明,1985～2001年流域总生物量年均生物量和总体呈线性增加趋势。由于各种治理措施的实施和退耕还林(草)政策的正确导向,纸坊沟流域土地利用趋于合理,CO2/O2气体调节服务功能价值逐步增强,流域生态经济系统向良性演变。不同生态系统类型气体调节功能价值的估算为退耕还林(草)年限及生态补偿提供了科学决策依据。

黄土丘陵区不同土地利用方式土壤团粒结构分形特征

土壤团粒、水稳性团粒和微团粒状况是影响土壤结构和性质的重要因素。运用分形理论研究黄土丘陵区纸坊沟流域7种不同土地利用方式土壤团粒结构的分形特征。结果表明:表层土壤团粒的分形维数在1.641~2.114之间,其大小顺序为人工草地>果园>坡耕地>乔木林地>灌丛>天然草地>人工梯田。土壤水稳性团粒的分形维数在1.774~2.384之间,其变化顺序为果园>乔木林地>人工草地>坡耕地>天然草地>人工梯田>灌丛,二者均表现出≥0.25 mm粒级土壤团粒含量越低,分形维数越高的规律;分形维数与≥5 mm、5~2 mm和≥0.25 mm粒级的土壤团粒、水稳性团粒呈极显著负相关(P<0.01),与<0.25 mm粒级的呈极显著正相关(P<0.01);结合团粒结构体破坏率可知,灌丛土壤结构与稳定性最好,其次为天然草地,人工草地最差;表层土壤微团粒结构分形维数在2.360~2.487之间,大小顺序为天然草地>乔木林地>坡耕地>人工梯田>人工草地>果园>灌丛,灌丛有助于促进土壤微结构形成,分形维数与0.25~0.05 mm和>0.001 mm粒级土壤微团粒含量呈极显著负相关(P<0.01),与<0.001 mm粒级土壤微团粒含量呈极...