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...

植物生长与土壤水关系调控起始期

确定植物生长与土壤水关系调控起始期是可持续利用土壤水资源的基础。以柠条为研究对象,采用中子仪对黄土丘陵半干旱区撂荒地,1～5年生柠条林生长和土壤水分进行长期定位观测和分析。结果表明:1 a内,随着时间推移,柠条利用土壤水分深度从播种时的表层土壤增加到220 cm;随着林龄增加,除丰水年2年生柠条林地土壤储水量增加外,柠条利用土壤水分深度和耗水量增加,林地土壤储水量下降。在2004年生长末期,3年生柠条林地100 cm土层的土壤含水量低于萎蔫系数,4年生柠条林地土壤旱化加剧,柠条生长与土壤水关系调控起始期是第5年。此时需要调控柠条生长与土壤水关系,采取措施降低柠条水分耗水量,实现土壤水资源可持续利用。

黄土区人工与天然植被对凋落物量和土壤有机碳变化的影响

在黄土丘陵区选择从耕地、草地、灌木林到乔木林样地,不同样地内设立1m×1m(乔木10m×10m)的样方,分析样方内凋落物积累量、碳氮含量、土壤有机碳(SOC)和可溶性碳(DOC)含量变化。结果表明:天然草地、灌木林、乔木林凋落物积累量依次为5.3,12.1和32.4t.hm-2;但人工灌木林和乔木林的凋落物积累量分别为6.7和11.4t.hm-2,分别是天然灌木林和乔木林的1/2和1/3。随着植被的恢复,天然植被凋落物的C/N高于人工植被(刺槐林除外)。与耕地SOC(4.67g·kg-1)相比,天然灌木林地SOC提高5.9倍,人工灌木林地提高1.8倍;天然乔木林地提高8.0倍,而人工乔木林地仅提高4.0倍。凋落物积累量与0～20cm土层土壤有机碳存在显著线性相关关系(R2>0.83),但20cm以下线性相关关系不显著。凋落物积累量与0～10cm土壤可溶性碳含量存在显著线性相关关系(R2>0.893),与10～60cm土层线性相关关系不显著,与80～100cm土壤可溶性碳存在显著线性负相关关系。

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.

黄土丘陵区土壤基础呼吸对草地植被恢复的响应及其影响因素

为探讨黄土丘陵区草地植被自然恢复过程中土壤微生物活性的变化特征及其影响因素,采用"时空互代"法采集宁夏云雾山自然保护区8个不同植被恢复年限的春、夏两季0～20cm和20～40cm的土样,用室内密闭静态培养—碱液吸收法测定了新鲜和风干土样的基础呼吸。结果表明:土壤基础呼吸随植被恢复年限增加呈增加趋势,土壤呼吸强度和累积呼吸量都表现为植被恢复73年和78年较高,而耕地和植被恢复3年最低。采样季节对呼吸强度测定有较大影响,春季土样能更好地反映土壤微生物活性的变化。风干土样可以通过预培养后测定土壤的呼吸作用,且能更加稳定地反映不同土壤之间的差异。在测定土壤基础呼吸时,利用1d或3d的培养平均值能更稳定地表现不同土壤的特性。累积呼吸量可较呼吸强度更直观地反映不同土壤的微生物活性。土壤有机质和全氮含量与土壤呼吸强度密切相关。

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。

典型黄土坡面天然草地产流产沙规律试验

通过野外模拟降雨试验,研究黄土区天然草坡的产流、产沙规律。试验设2个地类(草地和裸地)、3个降雨强度水平和3个坡度水平。结果表明:坡面初始产流时间与降雨强度呈负相关关系,与裸地相比,草地在降雨强度较大时(>2.0 mm/min)加快坡面产流,在中(1.0~2.0 mm/min)、小等级降雨强度(<1.0 mm/min)下则延缓产流;降雨强度较大时,裸地大坡度的产流强度随时间呈对数函数形式增长,中小等级降雨强度下的增长方式不符合这一规律;与中、小等级降雨强度不同,裸地在降雨强度较大时的产流产沙过程不一致;与裸地相比,草地的产流过程更为复杂,并不符合产流强度随时间呈对数函数形式增长的一般规律,草地产沙过程线与产流过程线的相对吻合程度受降雨强度的影响不明显。

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。

黄土丘陵区免耕条件下两种土壤酶活性变化

为了确定合理环保的耕作制度,2007~2008安塞田间定位试验黄土丘陵旱作农区大豆(Glycine maxL)、玉米(Zea maysL)、红小豆(Semen Phaseoli)、马铃薯(Solanum tuberosumLinn.)在翻耕化肥(CF)、翻耕有机肥(CM)、翻耕无肥(CN)、免耕化肥(NF)、免耕有机肥(NM)、免耕无肥(NN)等水平下的农田土壤脲酶、蔗糖酶活性。结果表明:在作物花期,大豆、玉米土壤脲酶活性较高,蔗糖酶活性较低,而红小豆、马铃薯则与之相反,差异极显著。到作物收获后,玉米土壤脲酶、蔗糖酶活性增高,增幅在83%以上,而马铃薯、红小豆、大豆三种作物土壤脲酶活性降低,降幅在10%以上,蔗糖酶活性增强,增幅在40%以上。从花期到收获后,免耕降低了土壤脲酶活性,提高了土壤蔗糖酶活性,在黄土丘陵沟壑旱作农区两种土壤酶活性表现较优的作物为大豆、玉米,较优的处理为NM玉米、NF大豆,其田间环保效应为:作物生长期间两种酶活性比较高,收获后两种酶活性则降低,有利于提高作物生长期土壤肥效利用率,减少作物收获后温室气体的排放。