长期施肥对黄土旱塬区土壤—植物系统中氮、磷养分的影响

对1984年建立的长期试验田,分析了2005年小麦产量、养分吸收及土壤养分变化。结果表明,单施磷肥增产25.6%,单施氮肥增产48.1%,其吸氮、磷量也相应增加,但收获指数显著低于对照;氮磷配施增产幅度为101.3%3~02.8%,养分吸收量增加显著,最佳施肥量为N2P2(N 90 kg/hm2、P 56.4 kg/hm2)。施肥明显改变了耕层土壤养分的含量,也影响了养分在土壤剖面的分布。氮磷配施是培肥土壤的有效途径,耕层土壤全磷增加了8.3%~45.2%,速效磷增加54.8%9~17.8%。中等施氮(N 90 kg/hm2)水平下,随着磷的增加,耕层土壤全磷累积和施磷量的关系为y=0.002x-0.112。速效磷含量增加和磷肥用量的关系为y=9.6537Ln(x)-35.371,施肥对60 cm以下磷素影响较小。

黄土高原沟壑区小流域不同地形下土壤性质分布特征

地形条件是影响黄土高原地区土壤性质分布的主要因素,研究不同地形条件下土壤性质的分布是合理评价黄土区土壤质量状况的重要前提。论文研究了黄土高原沟壑区小流域地形条件对土壤性质剖面分布的影响,结果表明土壤硝态氮、速效磷、碱性磷酸酶和蔗糖酶为高度变异的土壤性质;pH值和过氧化氢酶为小变异土壤性质。塬面和沟道土壤pH值和过氧化氢酶活性较低,阳离子交换量较高。土壤有机质、全氮、全磷、速效磷、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性在土壤剖面随土层深度的增加逐渐降低,且均表现为塬面>梯田>坡地>沟道的趋势。不同地形条件下土壤pH值的变化由地形条件引起的土壤过程及硝态氮在土壤中的累积引起;阳离子交换量的变化由成土过程、pH值和有机质的差异引起;土壤有机质及氮、磷养分的差异由与地形条件对应的土地利用方式引起;土壤酶活性的差异则是有机质的差异引起的。

黄土高原典型土壤有机碳和微生物碳分布特征的研究

以阐明黄土高原典型区域土壤有机碳(SOC)含量和储量及微生物碳(Mc)含量随土壤类型、土层和土地利用方式变异规律为目的,研究了从北向南依次分布的干润砂质新成土(神木)、黄土正常新成土(延安)和土垫旱耕人为土(杨凌)等典型土壤的SOC含量和储量及Mc含量的变化特征。结果表明,不同土壤类型、不同土层SOC和Mc含量存在显著差异。同一土壤类型SOC和Mc含量在0～60cm随土层深度增加下降很明显,60～120cm土层有轻微下降,120cm土层以下低而稳定,同层次土壤从南到北,SOC、Mc和SOC储量含量显著下降,均以土垫旱耕人为土最高,黄土正常新成土次之,干润砂质新成土最低,且差异显著(P<0.05);0～200cm土层SOC总储量也沿土垫旱耕人为土(102.23±30.12t/hm2)、黄土正常新成土(67.78±9.23t/hm2)、干润砂质新成土(27.07±4.59t/hm2)依次下降;土垫旱耕人为土、黄土正常新成土和干润砂质新成土在100～200cm土层SOC累积量分别是0～100cm土层的65%、74%和58%,因此在研究黄土高原SOC贮量时必需考虑深层贮量的贡献。Mc随土壤类型的变化趋势与SOC基本相...

石灰性土壤微生物量碳、氮与土壤颗粒组成和氮矿化势的关系

以黄土高原土壤类型和土壤肥力差异较大的25个农田石灰性耕层土壤为供试土样,研究了土壤微生物量碳(BC)、微生物量氮(BN)与土壤氮素矿化势(N0)、全氮(TN)、有机碳(OC)及土壤颗粒组成的关系.结果表明:BC、BN与TN、OC呈极显著正相关(P<0.01),表明BC、BN与土壤肥力关系密切,可作为评价土壤质量的生物学指标.BC、BN与N0均呈高度正相关,相关系数分别为0.665和0.741(P<0.01).BC、BN、TN、OC、N0与土壤物理性粘粒(<0.01 mm)呈显著或极显著正相关,而与物理性砂粒(>0.01 mm)呈显著或极显著负相关,与物理性粘粒和砂粒比值呈显著或极显著正相关,表明土壤有机质主要通过与土壤物理性粘粒复合而形成有机无机复合体.

黄土高原不同类型旱区苜蓿草地水分生产潜力与土壤干燥化效应模拟

在模型验证和数据库组建基础上,用WinEPIC模型定量模拟研究了黄土高原半湿润区长武、半干旱区固原和半干旱偏旱区海原20～30年内苜蓿草地水分生产潜力、10m土层土壤有效含水量和土壤湿度剖面分布特征的动态变化.结果表明:长武、固原和海原苜蓿草地水分生产潜力模拟值随降水量变化而呈现波动性降低趋势,其平均值分别为8.81、3.83和2.48t.hm-2;长武、固原和海原苜蓿草地10m土层逐月土壤有效含水量模拟值均呈现明显的波动性降低趋势,模拟初期,4～8年生苜蓿草地土壤干燥化趋势十分强烈,此后,随降水量变化长期在较低水平上波动;随着苜蓿生长年限的延长,苜蓿草地土壤干层逐年加深、加厚,长武、固原和海原土壤干层分布深度达到10m所需时间依次为6、6和4年,此后苜蓿草地降水渗深以下土层长期维持较为稳定的干燥化状态;苜蓿草地水分持续利用的合理年限为半湿润区8～10年,半干旱区6～8年,半干旱偏旱区4～6年.

黄土高原土壤干层评定指标的改进及分级标准

土壤干层是黄土高原普遍存在的特殊土壤水文现象,研究其现状、成因、防治、调控措施等对科学认识区域植被承载力、土地生产力以及低效林草改造和可持续植被建设等有重要理论与生产指导意义,而合理通用评判指标与分级标准是开展土壤干层研究的基础。目前黄土高原土壤干层尚无统一评判指标与分级标准,给区域土壤干层研究带来困难。本文在已有研究成果的基础上,提出用土壤有效水饱和度/不饱和度作为土壤干层评判指标,并给出其分级标准。该评判指标计算简单,具通用性和可比性,可望成为土壤干层的通用评判指标。

黄土丘陵区植被恢复中不同粒级土壤团聚体有机碳分布特征

对黄土丘陵区土壤有机碳在不同粒级团聚体中的分布特征及其对植被恢复的响应进行了研究。结果表明:(1)黄土丘陵区不同植被覆盖条件下,土壤有机碳的分布具有一定的表聚性,0~20 cm土层中有机碳的含量均高于20~40 cm中有机碳的含量,不同植被群落下有机碳的含量大小为:大针茅群落>长芒草群落>铁杆蒿群落>百里香群落;(2)同一深度土壤各粒级团聚体中有机碳的分布特征是:0.5~0.25 mm与1~0.5 mm两个粒级中有机碳的含量最高,>1 mm的团聚体中有机碳的含量有随粒级增大而减小的趋势;(3)恢复年限对不同粒级土壤团聚体中有机碳的含量影响很大,有机碳的含量随恢复年限的增加总体呈上升趋势。黄土高原沟壑区土壤有机碳的积累与土壤团聚体的粒级和植被恢复的类型、年限等有明显的关系。

黄土高原沟壑区苹果园土壤重金属含量特征研究

以黄土高原沟壑区的苹果园为研究对象,对6~36 a苹果园土壤重金属含量状况进行研究,结果发现,该区苹果园的高投入种植管理模式,能够影响重金属在土壤中的迁移与富集,使土壤重金属含量发生明显变化。土壤Cu含量随树龄增加而增加,20 a以上的土壤-果树系统对土壤Cu的输入与输出趋于平衡,Cu含量变化不大,且耕层土壤Cu含量较高。Cr含量随树龄线性递增,36 a果园0~20 cm,20~40 cm和40~60 cm土层Cr含量分别比6 a果园增加27.14%,17.09%和19.17%。Cd含量随树龄增加先增加后减少,长期大量施用磷肥是土壤Cd的主要来源,果园生态系统深层土壤Cd含量的峰值比耕层提前出现。Pb含量以15~26 a果园含量最高,树龄<15 a和>26 a时Pb含量较低。Hg含量则以15 a为转折点,在不同土层上呈现出不同的变化趋势。As含量在树龄<15 a时逐渐降低,15~20 a时逐渐增加,20 a以后果园土壤As含量趋于不变,且各土层之间差异不显著。

陕北水蚀风蚀交错区两种生物结皮对土壤理化性质的影响

以黄土高原陕北水蚀风蚀交错区六道沟小流域为例,研究了该区以苔藓为主要成分的沙土和黄土两种生物结皮对土壤理化性质的影响。结果显示:(1)两种生物结皮均能显著增加土壤饱和含水量和田间持水量,降低容重和饱和导水率,其中沙土生物结皮还可明显粘化0～25cm土壤质地;(2)两种生物结皮均能不同程度的增加土壤全量养分、速效养分以及有机质含量,降低pH值,但其影响多数集中在表层或结皮层;(3)土壤化学性质中,全氮、速效磷和有机质受生物结皮影响程度较大,而全氮、速效钾和有机质受生物结皮影响土层较深;(4)沙土生物结皮对土壤理化性质的影响程度大于黄土生物结皮。两种类型生物结皮对所研究土壤理化性质的影响总体有利于该区生态环境的改善,且沙土生物结皮较黄土生物结皮具有更为重要的生态功能。

基于GIS与神经网络的黄土丘陵区土壤水分模型研究

土壤水分不足是黄土高原丘陵区植被建设的主要限制因子,土壤水分的空间分布受外界气象因子、土地利用与复杂地形等的影响,关系比较复杂。本研究利用黄土丘陵区纸坊沟流域的土壤水分试验资料,建立了基于GIS的BP神经网络模型,模型中同时考虑了多个因子对土壤水分空间分布的影响,利用实测资料对网络进行训练后对整个流域进行了预测,预测结果与实际情况较为一致,表明应用GIS与BP神经网络研究区域复杂地形下的土壤水分分布规律是可行的。

施氮和不同栽培模式对半湿润农田生态系统冬小麦根系特征的影响

在陕北黄土丘陵沟壑区对清耕和问作沙打旺(Astragalus adsurgens)6年、4年、2年仁用杏园0～500cm土层土壤水分、有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷、速效钾含量及树体生长状况进行了测定,结果表明,间作沙打旺,除了在秋季提高了0～100cm土层土壤水分以外,在春季、夏季和秋季均显著降低了0～500cm土层土壤水分,且间作沙打旺年限越长,降低越显著。间作沙打旺提高了0～100cm土层土壤有机质和全氮含量,间作年限越长效果越显著,但对100cm土层以下的土壤有机质和全氮无显著影响。间作沙打旺对土壤全磷含量无显著影响。间作沙打旺显著降低了土壤速效养分含量,其中速效氮降低深度达500cm土层,速效磷、速效钾达300cm土层,且间作年限越长,降低越显著。间作沙打旺显著削弱了树体的长势,降低了坐果率和杏仁产量。间作沙打旺存在着与仁用杏争水争肥的矛盾,黄土丘陵沟壑区仁用杏园不宜间作沙打旺。

不同植被恢复模式对黄土丘陵区土壤碳库及其管理指数的影响

为了解侵蚀环境下植被恢复对土壤活性有机碳及碳库管理指数的影响,以典型侵蚀环境黄土丘陵区纸坊沟流域生态恢复30 a植被长期定位试验点为研究对象,选取坡耕地为参照,分析植被恢复过程中土壤碳库各组分和碳库管理指数的演变特征。结果表明,侵蚀环境下植被恢复后土壤碳库各组分含量都得到显著改善,有机碳、活性有机碳和非活性有机碳含量增幅分别为109%~238%,194%~212%和65%~149%,增加速度非活性有机碳>有机碳>活性有机碳。碳库指数和碳库管理指数较坡耕地明显增加,增幅分别为15%~659%和6.5%~414%,说明土壤经营和管理水平较坡耕地得到了显著改善,土壤系统向着良性方向转变。相关性分析表明有机碳、活性有机碳、非活性有机碳、碳库指数、碳库管理指数与土壤主要肥力因子相关性及其密切,可以作为反映生态恢复过程土壤质量演变的指标。不同植被恢复措施可以显著改善土壤碳库含量,增加土壤碳库管理水平,但改善作用不同,总体来说混交林的效果最好,其次为纯林,最后为荒草地,因此在该地区要通过人工促进生态恢复,应以营造混交林为主,纯林为辅的恢复模式。

黄土丘陵区藓结皮生物量测定方法及其随发育年限的变化

通过野外调查黄土丘陵区不同发育年限退耕地上藓结皮发育状况,结合室内测定,提出了藓类植物生物量测定的回归方程法.运用该方法测定了研究区9个不同发育年限藓类植物的生物量,并分析了其随发育年限的变化趋势.结果表明,研究区藓类植物个体微小,株高相同的藓类植物生物量变异很小,不同株高的藓类植物的株数与其生物量之间呈显著的线性相关关系(R2>0.96,n=7).因此,可以利用藓类植物株数与生物量之间的统计回归关系式估测生物结皮中藓类植物的生物量.用所建立的回归方程估测的研究区不同年限退耕地藓类植物生物量的绝对误差为1.3%～27.3%.研究区藓类植物生物量随结皮发育年限而变化,在退耕的前11年里,藓类植物生物量随发育年限的延长而增加,至11年时藓类植物生物量达到最大值(303.8g/m2),此后藓类植物生物量变化不大甚至还有下降趋势.

植被恢复过程中土壤养分的变化

在纸坊沟流域不同退耕年限的区域采集表层0~20 cm土样274个,分析了不同植被及其退耕年限下的土壤养分变化规律。结果表明,退耕后林草覆盖下的土壤有机质和全氮含量有所增加,特别是刺槐林地增加幅度较大,全磷含量变化不显著,草地覆盖下土壤的速效氮含量低于农田速效氮含量;土壤有机质、全氮、全磷、硝态氮和铵态氮随退耕年限增加呈现出先减少后增加的趋势;退耕年限与土壤有机质和全氮存在显著的正相关性。

黄土塬区三种豆科牧草的竞争生长

通过田间试验研究了沙打旺、紫花苜蓿和达乌里胡枝子3种豆科牧草在黄土旱塬以不同密度单播、混播时的竞争生长能力及水分利用效率。单播时苜蓿生长次年3个密度的生产力分别为15349kg·hm-2、20582kg·hm-2、21531kg·hm-2,沙打旺和胡枝子3个密度的生产力分别为7979kg·hm-2、16 440 kg·hm-2、21055kg·hm-2和2412kg·hm-2、5270kg·hm-2、7102kg·hm-2。混播草地生产力以苜蓿+胡枝子最高(平均19227kg·hm-2),沙打旺与胡枝子混播的生产力最低(平均11977kg·hm-2)。和生产力较高的参混种苜蓿、沙打旺单播相比,苜蓿与沙打旺混播及沙打旺与胡枝子混播的生产力在3种密度下均有不同程度的降低。苜蓿主根下扎深度2m,0~60cm根系占总根量的66%,沙打旺和胡枝子根系最大下扎深度分别为1.8 m和1.5m,0~60cm根系占总根量比例分别是80%、91%。3种牧草中苜蓿的平均水分利用效率最高,为25.75kg·mm-1·hm-2,胡枝子最低为7.71kg·mm-1·hm-2,沙打旺居中。苜蓿群体种内个体间竞争强度高于沙打旺和胡枝子。结果...