黄土高原植被恢复与新产业带形成的生态学基础研究

从生态地理背景论草地畜牧业产业在黄土高原农业可持续发展中的战略地位 黄土高原要实现生态与生产双赢的目标，契机是退耕还林还草，突破口是建立能兼顾生态生产协调发展的主导产业。从地形地貌、水热分布及自然植被特征的角度分析，黄土高原实施以农为主或农林牧综合发展的方略，均有悖于黄土高原生态地理背景。而草地畜牧业产业的生产要素及其过程在较大程度上吻合了黄土高原的生态地理背景，具有生态的适应性和生产的有效性，应作为黄土高原优化的生态生产范式建制中的主导产业。未来黄土高原产业的发展格局应该是以草地畜牧业为主导，农业和林业作为补充和完善的产业发展体系。此外，未来黄土高原草地畜牧业家畜养殖应以舍饲为主。 黄土高原自然植被演替过程中的物种特征与土壤养分动态研究 在3—149年的时间尺度上，对黄土高原自然植被次生演替过程中物种特征和土壤养分动态进行了研究。结果表明：1）随着演替时间尺度的延伸，土壤全C、全N含量呈增加趋势，而土壤全K、全Na和土壤pH值呈下降趋势，土壤全P变化趋势不明显;此外，表层( 0~10 cm)土壤Ca0含量呈下降趋势，深层( 20-30 cm，40-50 cm)则呈增加趋势。演替过程对土壤养分动态影响的程度随着取样深度的增加而减弱;2）植物群落物种丰富度在演替的中间阶段最高，后者对应于中等土壤养分水平;3）在演替的早期阶段，植物群落优势种往往具有稳定的土壤种子库，CR-生活史对策和S．繁殖对策，在贫瘠的土壤上具有较强的竞争能力;而具有较强的水平扩展能力和克隆繁殖能力，C-生活史对策、对土壤C，N具有较强竞争能力的多年生植物在演替中后期占据群落的优势地位。此外，在所涉及的物种生物学特征中，多年生生活史，C-、CR-、SC-、SR-、S．对策，以及R-、W-、Bs-、VBs-和V-繁殖对策等在非优势物种中有较高的出现频率。4）C-、 SC-对策，克隆能力，多年生生活史，水平扩展能力，种子的动物传播方式，秋季开花，荚果、坚果等特征的比例在一定程度上与土壤全C，全N和全K含量正相关; 而S一、SR-、R-、CR-对策，一、二年生生活史，种子繁殖，S．繁殖对策，以及胞果、蒴果等特征的比例与土壤全Na，Ca0含量和土壤pH正相关。在演替过程中出现的物种均属草本植物生活型，因此，草原可能是黄土高原上受制于大尺度环境条件（显域生境）下的优势植被类型（特别是降雨量不超过550 mm的地区）。 黄土高原植被恢复过程中几种优势植物叶片碳稳定性同位素和氮含量的动态特征 探讨了黄土高原植被恢复过程中六种优势植物叶片碳稳定性同位素(6 13C)和氮含量的季节动态、种间差异及其与植被恢复过程的关系。六种优势植物分别是猪毛蒿( Artemisia scoparia)，出现在演替的先锋阶段：达乌里胡枝子( Lespedeza davurica)，出现在演替的第二阶段;长芒草(Stipabungeana)、万年蒿(Artemisia gmelinii)和茭蒿(Artemisia giraldii)，出现在演替的第三阶段; 白羊草( Bothriochloa ischaemun)出现在演替的顶级阶段。六种优势植物叶片碳稳定性同位素比率分别是-26.89±0.66‰，-26.24±0.48‰, -26.21±0.49‰, -26.86±1.09‰, -27.61±0.39‰和-15 .81±1. 79‰;氮含量分别是2.36±0.63%，2.38±0.29%，2.0±0.29%，2.0±0.25%，1.50±0.37% 和1.24±0.19%。白羊草、长芒草、茭蒿和达乌里胡枝子叶片氮含量季节变化与土壤水分呈正相关．猪毛蒿和铁杆蒿叶片氮含量季节变化与土壤水分呈负相关。白羊草叶片δ 13C与土壤水分呈正相关，而其他5个优势种叶片δ 13C与土壤水分呈负相关。不同演替阶段优势种的δ 13C值和氮含量特征表明：处于演替顶级阶段的优势种具有最高的水分利用效率，净光合产量较低，但光合作用动态对土壤水分的季节波动表现出较强的可塑性;相反，处于先锋阶段的优势种水分利用效率较低，叶片净光合产量较高，光合作用对土壤水分波动的可塑性较低。本文的主要结论是：黄土高原植被恢复过程中处于不同演替阶段的优势种无论是在叶片δ 13C，氮含量均存在差异。优势种叶片δ 13C和氮含量季节动态反映了不同物种在环境（主要指土壤水分）波动条件下的生理生态对策。具有最高的水分利用效率（而非最高光和能力）和最高光合可塑性的物种将成为黄土高原自然植被顶级植物群落中的最终统治者。 黄土高原草地畜牧业产业形成与发展的牧草生产力基础 遵循生产-生态兼顾的原则，在黄土高原197个区县土地利用方式重新规划的基础上，对支撑黄土高原畜牧业产业形成与发展的牧草生产潜力进行了分析预测。结果表明：规划的牧、林、农、果用地占生产用地的比例分别是草地44%、林地22%、基本农田20%、果园14%; 197个县区预测的总牧草生产潜力达1，0488，1028t.y-l，可载畜1，0488，1028个羊单位．y-1。按1999年不变价格计算，黄土高原预测的畜牧业总产值将达到524，4051万元．y-1，是1999年畜牧业总产值的5.3倍，超过1999年黄土高原农业总产值14 %。农业人口人均预测畜牧业产值大于1000元的区县占59%;小于1000元的区县占41%。此外，黄土高原预测的农业总产值将达到1147.2234亿元RMB.yr-1。畜牧业、果业、林业和基本农田产值占农业总产值的比例分别是46%、27%、14%和13%。随着畜牧业产业链的逐步建立与完善，产业发展布局的日趋合理，黄土高原畜牧业生产总值将有较大幅度的提高。黄土高原草地畜牧业蕴藏着巨大的发展潜力，有望成为黄土高原优化的生产．生态范式建制中的主导产业。

施肥对黄土旱塬区黑垆土土壤肥力及硝态氮累积的影响

本文以长期定位试验为依托,研究了黄土高原旱塬区黑垆土大田对比试验和长期定位施肥对土壤肥力及硝态氮累积和淋溶的影响。结果表明:长期施用有机肥能够明显增加土壤养分,氮磷和有机肥配施效果显著;和1984年土壤养分状况相比,大田对比试验土壤有机质增加了27.1%,全氮和全磷提高了84.2%和34.8%,有效氮、有效磷和速效钾增加了46.9%、540.0%和10.2%,养分水平与长期定位试验中氮磷配施相近。长期定位试验中氮磷配施或与有机肥配施能够有效地减少土壤剖面中硝酸盐的累积和淋溶,氮肥单施硝态氮累积量最大,为1006.4kg/hm2,大田对比试验土壤硝态氮总累积量较长期定位试验中施用氮肥处理的总累积量少。

PAA对不同土壤保水和蒸发性能的影响

采用土柱法研究了不同PAA施入量对3种黄土高原主要土壤类型(黄绵土、黑垆土和塿土)的持水性能、土壤饱和导水率和土壤蒸发量的影响,以进一步阐明PAA的保水和蒸发作用。结果表明,施入PAA提高了土壤的持水性能。在未加入PAA之前黑垆土的持水性能最低,塿土的最高,黄绵土的次之;加入PAA后,黑垆土的持水能力显著增加,几乎为对照的2倍,塿土和黄绵土也都比对照高。土壤的供水能力随PAA用量的增加而增强,不同土壤类型之间表现为:塿土>黑垆土>黄绵土。未加入PAA时,3种土壤饱和导水率大小为:塿土>黑垆土>黄绵土;加入PAA后,3种土壤的饱和导水率都降低,且基本随PAA用量的增加而降低。在一定水分条件下,PAA的施入提高了土壤的抗蒸发性能,随PAA用量的增加,塿土和黑垆土的土壤蒸发量增加,但都低于对照,而黄绵土的土壤蒸发量随PAA用量的增加而降低。其中施PAA54.5 mg/kg的塿土、黑垆土和施PAA225.8 mg/kg的黄绵土与对照相比,土壤蒸发量分别减少了44.0%,44.6%和30.6%。

黄土高原水土流失治理进展及其对策

黄土高原地区水土流失类型复杂,既有自然因素和人为因素,也有水力、风力、重力产生的变化。同时气候干旱、水资源缺乏成为植物生长和生态环境改善的最大障碍。在国家实施西部大开发的进程中,良好的生态环境成为生存与发展和建设小康社会的标志。无论从西部大开发的战略角度考虑,还是从退耕还林(草)政策实施8年以后,如何解决黄土高原地区人民群众衣食住行、经济发展问题及黄河减沙的角度来看,采取有效措施,加快该区的生态建设已势在必行。根据第十一个五年规划的建议,以生态恢复学和土壤侵蚀学的基本原理为指导,分析了黄土高原地区的重要性,探讨了黄土高原生态建设与经济发展的基本现状,因地制宜地提出了发展对策。

半干旱区人工林地土壤入渗过程分析

森林是陆地生态系统最高大的植物群落,是维护陆地生态系统平衡的主要力量。穿过林冠到达地表面的雨水,要么通过空隙进入土壤形成土壤水,要么沿坡面流失形成地表径流。进入土壤的水分,或存储在土体内供植物吸收和利用,或在垂直入渗过程中改变方向形成壤中流,或穿过土层形成深层渗漏补给地下水。近年来,黄土高原大部分地区人工林地林水关系失调,在多年生人工林草地出现了以土壤旱化为主要特征的土壤退化现象。由于黄土高原大部分人工林地的地下水埋藏较深,水资源缺乏,无灌溉条件,因此林地土壤水分主要依靠天然降雨补给,林水关系调控只能依据土壤水分补给和存储情况决定。目前,根系利用土层土壤水分与植物生长的动态关系又成为生态需水研究的一个核心问题[1]。因此研究半干旱地区人工林地土壤入渗过程,确定土壤水分入渗深度和入渗量,对于可持续利用土壤水资源,防治土壤旱化,改善土壤水分与植被生长关系均具重要意义。测定土壤入渗的方法有直接测法和间接测定法。刘向东等采用流水型下渗仪,测定了宁夏南部的六盘山区主要森林植被类型原状土入渗速率[2]。双环入渗仪[3]是国内外常用的一种测定入渗的方法。但是这种方法不能用于山坡地。在双环入土时,对土壤,特别是表层土壤产生破...

高产抗旱优质谷子新品种辐谷7号的选育与推广利

利用400Gy 60Co γ射线处理87070谷子品系干种子,选育出辐谷7号新品种。该品种具有株型紧凑、茎秆矮、高产抗旱优质并且适应种植地区广等特点。2002年2月通过陕西省农作物品种审定委员会审定,截止2008年在黄土高原地区累计推广10.8万hm2。

不同生育期土壤-苜蓿系统水流阻力和水容变化规律研究

紫花苜蓿是水蚀风蚀交错带重要的人工种植牧草,具有较强的耐寒、耐旱性。自然条件下的模拟土柱试验在陕北神木试验站进行,采用抑制蒸腾法定量分析了水蚀风蚀交错带土壤-苜蓿系统水流阻力、水容等瞬态水流参数变化过程。结果表明:不同生育期内瞬态水流阻力及水容有明显差异:开花旺盛期平均水流阻力最小0.22×108Mpa.s.m-3,约为干枯老化期的1/9;平均水容最大5.38×10-4m3/Mpa;是现蕾期的4倍多。该研究结果有助于揭示紫花苜蓿体内水分调节作用及抗旱机制,对干旱半干旱地区植被恢复有重要指导意义。

乙酰丙酸钾对黄土高原山地红枣生长发育及产量品质的影响

选用9 a生盛果期矮化密植梨枣树为试验材料,研究乙酰丙酸钾叶面喷施对黄土高原山地红枣生长发育及产量品质的影响。结果表明:叶面喷施稀释800倍的乙酰丙酸钾,对枣树的生长发育、产量和品质都有明显的促进作用,建议在黄土高原区红枣实际生产中采用稀释800倍的乙酰丙酸钾喷施。

地球科学研究数据的分类与组织研究

科学数据是重要的科技资源,科学数据的共享管理日益成为学术界和政府关注的前沿领域。地球科学门类众多,研究对象复杂且往往时空尺度大,在此过程中产生了大量数据结构形式各异的数据,诸如图型数据、表格数据、文本数据、影像数据等等。在数据库系统环境下如何对这些异构的数据进行存储、发布、显示是科学数据管理必须首先面对的问题。在分析研究地球科学数据特征的基础上,结合黄土高原数据中心的建设实践,以科学数据共享管理为目标,对地球科学研究数据的分类和组织进行了研究。阐述了地球科学研究数据的异构性、密集性、复合性等基本属性和特征,提出了关系类型、空间类型、文件类型等3种基本类型的数据集分类和组织方式,并提出了整编数据集的基本原则和方法以及科学数据分级、保护、共享的方式。实践表明:该数据分类与组织技术方案符合地球科学研究数据的特点,并将科学数据管理与计算机网络技术、信息技术有机结合,具有思路与技术的先进性和广泛的应用场合。

黄土高原半干旱区水土保持植被恢复限度——以人工柠条林为例

为了确定水资源不足地区植被恢复潜力和水土保持林建设目标,在黄土丘陵半干旱区宁夏固原上黄试区,对相同立地条件的16年生人工柠条林进行疏伐,建立不同密度林地,进行林分密度、森林植被水土保持效益和土壤水分关系的定位实验。结果表明:平均基径随密度的增加而减少,二者为线性关系;盖度随密度的增加而增大,盖度与密度为对数关系;林冠截留随密度的增加而增大,二者为指数关系;地表径流随密度的增加而减少,二者为对数关系;泥沙含量随密度的减少而增加,二者关系可用倒S形曲线描述。虽然密度增加,盖度增加,森林植被水土保持效益增强,但是受土壤水资源的限制,柠条林有一个最大恢复限度。当超过限度时,势必会引发或加剧土壤旱化。

黄土沟壑区小流域不同地形下土壤微量元素分布特征

研究了黄土沟壑区小流域塬面、坡地、梯田和沟道土壤微量元素的剖面分布特征,以揭示不同地形条件下微量元素的有效性及地球化学特性.结果表明,不同土层土壤全量微量元素的变异系数均小于15%,为小变异土壤性质,有效态和吸附态铁和锰的变异系数均高于36%,为高度变异土壤性质;有效态和吸附态锌和铜属于中到高度变异.全量铁、锰和铜以沟道土壤较高,全锌、有效态和吸附态微量元素含量以塬面土壤较高.不同形态微量元素的剖面分布趋势取决于地形条件.不同地形下成土过程及不同地形条件所对应的土地利用方式造成了全量微量元素的差异,而土壤有机质含量的差异是不同地形条件下有效态和吸附态微量元素剖面分布特征不同的主要原因.

黄土沟壑区砂石覆盖果园土壤剖面水分分布

以黄土高原沟壑区砂石覆盖苹果园为研究对象,对600 cm范围内土壤剖面水分含量的时间分异和空间分布状况进行了研究。结果表明:600 cm土层范围内,一周年内可划分为冬季增墒期和夏季失墒期两个阶段;土壤剖面水分空间分布随土壤深度的增加呈现波动性变化且稳定性不同,土壤含水量变化幅度随土层深度增加而变小,据此可将600 cm范围内的土壤剖面划分为速变层、相对稳定层、缓变层和稳定层;土壤水分在不同层次上的分布差异,8月土壤剖面不同层次含水量差异最大,11月次之,5月再次之,1月土壤不同层次含水量差异最小。综合看来,除土壤表层因砂石覆盖水分增加外,土壤剖面含水量随土壤深度的增加而减少且趋于稳定,水分下渗能力减弱;冬季土壤含水量多且分布均匀,夏季土壤水分减少且主要集中在上层,此时土壤不同层次水分含量差异大。

黄土高原半干旱区集雨补灌生态农业研究进展

黄土高原半干旱地区在中国旱作农业生产中占有重要地位。干旱缺水与水土流失并存是制约该区域经济发展的两大瓶颈因素。水保农业和径流农业两种旱作农业生产方式已趋于成熟,但对天然降水调控利用能力低下,难于实现农业生产的优质高产高效。集雨补灌生态农业是在继承水保农业和径流农业成功技术基础上,对降雨调控利用方式的进一步发展,它能在时间和空间两个方面实现降雨径流的富集叠加,能充分发挥环境资源与水肥光热因子的协同增效作用,大幅度提高农业生产力,实现同步缓解干旱缺水与水土流失双重目标。集雨补灌是黄土高原半干旱区农业可持续发展的一种综合模式和战略性措施,对黄土高原半干旱区生态型现代农业发展具有重要推动作用。

TDR和FDR测定黄绵土土壤含水量的标定

时域反射仪(TDR)与频率反射仪(FDR)是目前最为先进,并且最具有发展前途的土壤含水量测量仪器。有便利、快捷、准确的优点。介绍了6种基于TDR或FDR原理的仪器对黄绵土含水量进行试验标定的方法与结果。标定结果表明:仪器的测量值与烘干法的测量值之间有一定的差异,CS616和Trime-T3烘干法测定结果接近,但是其余的4种仪器测定值均高于烘干法测定值,在应用这些仪器测定土壤含水量时需要进行标定。

黄土丘陵区上黄试区农业生态经济系统演变阶段划分及其驱动力初探

黄土丘陵区固原上黄试验区近20年(1986-2005)来农业生态经济系统演变过程可划分为三个阶段:第Ⅰ阶段(1986-1999)、第Ⅱ阶段(1999-2002)、第Ⅲ阶段(2002-2005)。在对农业生态经济系统演变三个阶段的特征及互动过程分析的基础上,利用通径分析方法探讨了各个阶段的驱动力。第Ⅰ阶段:提高单产是主要驱动力;第Ⅱ阶段:退耕还林还草是主要驱动力;第Ⅲ阶段:经济利益是主要驱动力。