Evaluation for use efficiency of agricultural resources in grain production: A case study of Changshu, Taihe and Ansai in China

National Natural Science Foundation of China [70673097]

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。

土壤干旱对2个种源野生酸枣幼苗生长和生理特性的影响

以采自陕西杨陵和安塞的2个1年生酸枣幼苗为材料,采用盆栽称重控水法研究了中度和重度土壤干旱胁迫对它们生长和生理特性的影响。结果表明,不同程度的水分胁迫均使2种源酸枣新生侧枝长度受到极显著抑制,其苗高和基径也受到一定程度抑制,同时分别使叶片相对含水量和水分饱和亏有一定程度的降低和升高;2种源酸枣叶片的叶绿素a含量在各水分胁迫均极显著降低,它们的总叶绿素含量也在重度干旱下显著降低;随土壤干旱胁迫时间的延续,2种源酸枣叶片保护酶SOD、CAT、APX活性上下波动,其脯氨酸和可溶性糖含量逐渐升高,而超氧阴离子含量在较低水平下波动,丙二醛含量逐渐降低。杨陵酸枣在土壤水分较好的条件下表现良好,而安塞酸枣则具有更强的适应旱生能力。研究发现,在不同程度的土壤干旱胁迫下,2个种源酸枣的生长均受到一定程度的抑制,但它们均能调节自身的保护酶系统活性和渗透调节物质含量来减轻干旱伤害,维持植物体的正常生理代谢功能,表现出较强的抗旱耐旱能力。

黄土高原半干旱区侧柏(Platycladus orientalis)树干液流动态

应用热扩散式树干茎流计(TDP)于2008年4～10月对黄土高原安塞县侧柏人工林树干液流速率进行了连续测定,并对周围气象、土壤水分等多个环境因子进行了同步测定。结果表明:侧柏在不同月份晴天树干液流速率变化具有明显的昼夜节律性,呈单峰曲线;且各月液流速率日均值受土壤供水水平限制总体上呈下降趋势,即4月份最大,为0.00135cm.s-1;10月份最小为0.00011cm.s-1;树干液流速率与光合有效辐射、大气温度、水汽压差呈极显著正相关,与相对湿度呈负相关,其相关程度:光合有效辐射>水汽压差>大气温度>相对湿度,并可用线性表达式来估算;侧柏边材面积和地径呈幂指数关系,并以此结合密度估算出样地侧柏人工林的边材面积为4.65m2,最终估算出侧柏人工林生长季总耗水量为1159.6t.hm-2。

陕北黄土丘陵沟壑区水土保持耕作及施肥下农田土壤种子库特征

为了探明多年免耕下农田恶性杂草发生的机理,提高保护性耕作下作物对农田恶性杂草持久稳定的抑制效果,依据陕西安塞田间4a的定位试验,采用小区调查取样和室内实验相结合的方法,从物种组成、密度特征、多样性以及相似性特征等方面,研究了黄土丘陵旱作农区大豆(Glycine max)、玉米(Zea mays)、红小豆(Semen Phaseoli)、马铃薯(Solanum tuberosum)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种子库。结果表明:(1)4种作物24种土样中共萌发出12个物种1965株幼苗,隶属于7科12属。1年生杂草占94%,棒头草(fugax nees ex steud)、苋菜(Acalypha australis)、马唐(Digitaria sanguinalis)、早熟禾(Poasphondylodes)为优势种,占87%。(2)在0～20cm土层不同处理间,土壤种子库的密度变动于(282.9±63.4)～(7482.5±1078.3)粒.m-2,其中,红小豆小区>马铃薯小区>大豆小区>玉米小区;翻耕小区>免...

黄土丘陵区农业生态系统和经济系统的互动关系——以安塞县纸坊沟小流域为例

基于1938—2007年黄土丘陵区纸坊沟流域的调查资料,利用生态系统服务价值评估方法和生态足迹理论对该流域生态系统服务价值与生态足迹进行了测算,并分析了研究区农业生态系统与经济系统的互动关系.结果表明:1938—2007年,纸坊沟流域经历了3个阶段,即生态环境破坏-经济发展落后阶段(1938—1975年)、生态环境恢复-经济迅速发展阶段(1975—2000年)和生态环境保持良好-经济稳定增长阶段(2000—2007年);该区生态经济系统的互动关系表现为"生态恶化-生态、经济相互调节、适应-生态、经济良性互动"的过程.

水土保持耕作及施肥对盛花期大豆光合生理的影响

依据陕西安塞田间试验,采用LI-6400便携式光合仪,在自然条件下对黄土丘陵区旱作农田传统翻耕化肥(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)等处理下盛花期大豆叶片的净光合速率、气孔导度、水分利用效率及影响因子日变化进行了研究。结果表明:6种不同处理的大豆叶片净光合速率日变化均为双峰曲线,峰值分别在11:30、16:00出现。NM、NF处理对提高大豆净光合速率有明显的促进作用,其中以有机肥(NM)最为显著。气孔导度与蒸腾速率之间达极显著正相关(P<0.01,r=0.9994)。气孔导度日变化也为双峰,峰值分别出现在11:30、16:00。不同处理下,大豆的水分利用效率呈单峰曲线,峰值出现在10:00,低谷出现在13:00以后。其中,NF、NM处理能显著提高大豆盛花期的水分利用效率。相关分析表明:气孔导度、蒸腾速率、叶温、光合有效辐射及基于叶温的蒸汽压亏缺是大豆光合作用的促进因子,而胞间CO_2浓度、空气CO_2浓度、空气相对湿度则为主要的限制因子。CF、NF处理在8:30~10:20和13:00,CM、NN处理在8:30、11:30~13:00、17:...

基于GIS的黄土丘陵区土壤水库库容组成及其定量分析——以陕北安塞县为例

以空间图形和数据库为基础,对土壤水库的相关技术指标、研究深度和静态库容组成等进行了描述、界定和计算。研究认为:安塞县5m深土层土壤水库总库容为1419.78mm/416156万m3,其中死库容占土壤总库容的21.08%,重力库容占土壤总库容的13.82%,有效库容占土壤总库容的65.10%,最大有效库容占总库容的78.92%;从土地利用类型方面来看,坡耕地和荒坡地总库容量最大,分别占研究区土壤水库总库容的37.65%和36.04%;从坡度分级方面来看,>25°和10°～15°坡度级别土壤总库容量最大,分别占研究区土壤水库总库容的41.50%和30.52%;峁坡和沟坡土壤水库库容组成基本相等。

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。

黄土丘陵沟壑区坡沟植被生态序列研究

植被生态序列是小地形对植被空间分布影响的反映。采用样线法,对安塞纸坊沟支沟拐沟中南北向短坡面深沟谷和长坡面浅沟谷断面进行植被调查,分析其植被生态序列特征、物种组成及物种多样性。结果表明:短坡面深沟谷序列主要以灌乔木等演替后期物种为主,而长坡面浅沟谷序列则主要为草本物种;同一序列中,阴坡、沟谷地具有比阳坡、沟间地复杂的演替后期群落;序列中物种主要由菊科(Compositae)、豆科(Leguminoseae)和禾本科(Gramineae)构成,生活型主要为多年生草本,生态型以旱生、中旱生为主。α多样性指数在阴坡和短坡面深沟谷序列较高,β多样性指数在地形变化活跃的沟缘线区较高。研究结果可为黄土丘陵沟壑区植被建设人工调节提供参考依据。

WEPP模型坡面版在黄土丘陵沟壑区的适用性评价——以坡度因子为例

利用安塞试验站1985-1992年的气象观测数据和野外坡度径流小区径流和土壤侵蚀量监测资料,评价了WEPP模型在黄土丘陵沟壑区不同坡度条件下的适用性。结果表明,径流量的模拟值在10°、15°、20°、25°和28°五个坡度条件下,变化幅度不如实测值明显,但模拟值随坡度变化的趋势和实测值相一致;WEPP模型对次降雨、年平均和多年平均土壤侵蚀量模拟结果较好,且无论是模拟值在不同坡度之间的差值、还是模拟值随坡度变化趋势均与实测值接近。I30对WEPP模型模拟次降雨径流量有重要影响,当I30大于0.92mm/min,模型模拟误差较大。WEPP模型对次降雨土壤侵蚀量的模拟与PI30密切相关,当PI30大于129mm2/min时,模型模拟误差较大。∑PI30对WEPP模型模拟年平均径流量和侵蚀量有重要影响,当∑PI30大于150mm2/min时,模拟精度明显下降,且∑PI30对径流模拟影响较对土壤侵蚀模拟影响明显。WEPP模型对次降雨、年平均和多年平均径流量模拟的Nash-Sutcliffe有效性ME分别为0.914、0.912和0.617;对次降雨、年平均和多年平均土壤侵蚀量模拟的Nash-Sutcliffe有效性ME...

高精度GPS,三维激光扫描和测针板三种测量技术监测沟蚀过程的对比研究

采用连续模拟降雨试验,对坡沟系统概化模型进行坡面沟蚀发育过程模拟,再现坡面片蚀—细沟侵蚀—切沟侵蚀演变过程。结合3种测量技术从测量精度、测量人员要求、数据处理、数据通用性、配套软件使用、前期投入、测量条件等几个方面入手,对比分析高精度GPS(Trimble 5700)、三维激光扫描仪(Leica HDS 3000)和测针板的3种测量方法的优缺点,同时对3种测量方法在沟蚀过程监测和侵蚀量估算方面进行对比研究。结果表明,激光扫描仪能很好地监测沟蚀演变过程,且对侵蚀量估算精度较高,误差仅为4.5%。高精度GPS也能很好地监测沟蚀演变过程,对侵蚀量估算精度误差为7.38%。测针板法不能很好的反映沟蚀演变过程,但是对于侵蚀量的估算可以满足日常要求,误差为-12.78%。

黄土丘陵区典型群落特征及其与环境因子的关系

研究了安塞县黄土丘陵区4种典型群落分布、物种多样性、生物量变化与环境因子的关系。结果表明,所选群落的盖度和地上、地下生物量随退耕年限增加而明显增加,土壤水分、粘粒含量也有增加趋势;典范对应、多元回归和通径分析表明,群落的分布及变化受环境因子综合影响,土壤有机质、恢复年限、粘粒含量、坡向、海拔、硝态氮含量等是影响退耕地典型群落特征及分布的主要因子;土壤全磷含量对生态优势度,有机质、全氮含量分别对地上、地下生物量有最大正效应。本研究为黄土丘陵半干旱区退耕地植被恢复重建提供了理论依据。

土地资源动态监测信息系统——以延安/安塞七乡镇为例

土地资源动态监测信息系统是在计算机软硬件支持下 ,对土地资源采集、输入、编辑、存储和综合分析应用的技术系统 ,它是土地资源动态监测、土地评价、土地利用规划和管理的有力工具。本文以延安 /安塞七乡镇为例 ,启用 ARC/INFO和 Arcview软件 ,建立土地资源动态监测系统 ,并对监测结果初步分析 ,为区域土地资源管理和合理利用提供服务

陕北中部丘陵区土壤肥力现状及提高土地生产力的途径

调查分析了延安宝塔区和安塞县 7个乡镇近三年来的粮食生产 ,肥料投入以及各土地类型的土壤肥力状况 ,表明 :投入的化肥中 ,氮肥以低浓度养分的碳铵为主 ,平均占肥料总量的 38.3% ,从施入土壤的 N、P、K养分来看 ,K比例很小 ,结构不合理。土壤肥力总体水平低 ,且不同土地类型差异大 ;由于各乡镇自然和经济状况的差异 ,土地投入量不同 ,从而导致粮食产量相差悬殊 ,并且年际波动大。提高土地生产力的有效途径是培肥土壤和大力推广农作物高产栽培技术