陕西省米脂县耕地动态变化与粮食安全研究

根据米脂县1990—2007年粮食生产的相关数据,对该县耕地、人口和粮食生产动态变化以及粮食总产与其影响因素进行了灰色关联度分析。结果表明,退耕还林还草工程是耕地总面积迅速减少的主要原因;提高粮食单产保障粮食总产是实现粮食安全的最关键因子;持续增长的人口造成耕地的承载压力越来越大,并对该区实现粮食安全提出了更大的挑战。最后,根据分析结果提出了增加科技投入,提高单产,保护耕地,挖掘耕地潜力等措施以保障该区域的粮食安全,为政府部门制定相关粮食安全政策提供科学的理论依据。

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。

云雾山草原区不同植被恢复阶段土壤团聚体活性有机碳分布特征

以宁夏云雾山草原自然保护区不同植被群落为研究对象,对0～20cm土层土壤团聚体活性有机碳分布特征进行分析。结果表明:(1)不同植被群落土壤团聚体活性有机碳含量顺序为退耕草地<百里香群落<铁杆蒿群落<大针茅群落<长芒草群落,与退耕草地相比,封育草地各粒径团聚体活性有机碳含量均显著提高(P<0.05),表明随着植被的恢复土壤团聚体活性有机碳含量提高并趋于稳定,土壤碳汇效应有可能增强。(2)植被恢复主要影响大团聚体(>0.25mm)中活性有机碳含量,其中0.5～0.25mm粒径团聚体中活性有机碳含量最高,微团聚体(<0.25mm)中活性有机碳含量最低。(3)植被恢复前期(退耕草地-铁杆蒿群落)0～10cm土层>0.5mm粒径团聚体中活性有机碳含量较10～20cm土层有所增加,<0.5mm粒径团聚体活性有机碳含量变化不大,恢复至后期到长芒草阶段时,0～10cm土层<0.5mm粒径团聚体中活性有机碳含量也开始提高,各粒径0～10cm土层团聚体活性有机碳含量均比10～20cm土层有所提高。(4)相关性分析表明,土壤团聚体活性有机碳含量与土壤团聚体总有机碳含量呈极显著线性正相关关系(r=0.9394),团聚体活性有机碳含量...

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。

吴起县退耕还林(草)政策实施情况调查研究

吴起县退耕还林(草)政策经过8 a的实施取得了显著成效。项目实施区生态环境得到明显改善,农业综合生产能力得到很大的提高,农民通过退耕补助得以直接增收,为形成面对农户的生态补偿制度探索了经验。然而政策实施过程中仍然存在着诸如退耕地块分布和林分结构不合理,草畜业发展滞后,牧草资源利用率不高,退耕政策不够灵活,补偿标准缺乏弹性等问题。建议在以后退耕政策中注重加强规划指导,合理确定退耕范围,在生态补偿制度框架下优化退耕补助标准,通过深化土地产权改革,促进退耕土地合理流转和规模化经营,继续推动农业后续产业发展,巩固退耕成果。

黄土丘陵区草地土壤微生物C、N及呼吸熵对植被恢复的响应

以野外样地调查和室内分析法研究了黄土丘陵区不同植被恢复年限下草地土壤微生物C、N及土壤呼吸熵的变化。结果表明,土壤微生物量碳明显地随着植被恢复年限的增加而增加。在恢复前23a,土壤微生物量碳在0～20cm土层年增加率为24.1%;20～40cm为104.4%。植被恢复23a后,0～20cm土层增长率为0.83%,20～40cm为0.19%。土壤微生物量N表现为在植被恢复的初期略有下降,3a后,开始出现明显增加。0～20cm土层年增长率为20.14%,20～40cm为15.11%。在植被恢复23a后,0～20cm土层的年增长率为0.14%,20～40cm变化不大。土壤微生物呼吸强度随着恢复年限的增加逐渐加强;土壤呼吸熵随植被封育时间的增加而呈对数降低趋势。土壤呼吸熵(qCO2)在反映土壤的生物质量变化时,显得更加稳定,受植物生长状况影响较小。相关分析表明,土壤微生物量和土壤微生物活性与土壤有机质、碱解氮和粘粒含量显著正相关;与土壤粉粒含量明显负相关;表层土壤pH值对其也有明显影响。草地植被自然恢复过程可增加土壤微生物活性,有利于土壤质量的提高。

云雾山不同草地群落土壤活性有机碳分布特征

为探讨黄土高原草地植被演替过程活性有机碳的变化规律,揭示草地退耕后的分布特征,在云雾山草原区采集不同草地群落土壤,采用高锰酸钾氧化法对0~100 cm土层活性有机碳进行分析。结果表明:不同草地群落土壤活性有机碳含量均高于坡耕地,活性有机碳含量大小顺序为:长芒草(Stipa bungeanaTrin.)群落>大针茅(Sti-pa grandisP.Smirn.)群落>铁杆蒿(Artemisia gmeliniiWeb.ex Stechm.)群落>百里香(Thymus mongolicusRonn.)群落>退耕草地>坡耕地,且群落间差异达极显著水平(P<0.01);在恢复初期(坡耕地-退耕草地-百里香)活性有机碳含量增加较多,恢复到长芒草群落活性有机碳含量达到最大值,趋于稳定;活性有机碳的密度与含量表现出相同的变化规律,并随着土层的加深而呈现减小趋势。相关性分析表明,活性有机碳含量与土壤总有机碳含量呈极显著线性正相关关系(r=0.9742),土壤活性有机碳比总有机碳更能反映草地植被恢复初期土壤有机碳库的变化。

云雾山草地植被恢复过程土壤水库特性及影响因素

为了了解植被恢复过程土壤水库特征的变化及其驱动因子,为半干旱典型草原区植被恢复的土壤环境效应提供评价依据,研究了宁南半干旱典型草原区植被恢复80 a对土壤水库库容、实际贮水量和贮水效率的影响及驱动因子。结果表明:土壤水库总库容、吸持库容、实际贮水量、贮水效率以及土壤物理性质均在草原植被恢复25 a内不断提高,经37 a略微下降后随植被演替土壤水库特征和土壤物理性质继续改善。通过逐步回归分析,容重、有机质含量和水稳性团聚体分形维数是影响土壤水库总库容的主要因子,毛管孔隙度则是影响土壤实际贮水量和贮水效率的主要因子。土壤有机质含量与容重、分形维数呈显著负相关(P<0.05),与毛管孔隙度呈极显著正相关(P<0.01)。植被恢复促使有机质积累,从而改善了土壤结构状况,提高了土壤土壤贮水能力、贮水量和贮水效率。可以认为土壤有机质积累是土壤水库功能提高的直接动力。

环境因素影响草地柠条生长的主成分及典型相关分析

Principal Component and Canonical Correlation Analysis of the Environmental Factors Influencing the Growth of Caragana korshinskii Kom. in Grassland

基于项目驱动的藉河流域土地利用时空变化动态分析

根据1997年、2001年和2005年三期TM影像资料,运用遥感非监督分类的方法提取土地利用信息。利用地理信息系统空间分析和数据统计的方法,分析藉河流域1997~2005年间土地利用数量变化和空间变化特征,研究该地区主要土地利用类型数量变化、空间变化以及在不同坡度的动态变化特征。结果表明:耕地、林地和草地三种主要土地利用类型占该研究区土地利用面积的97%以上,是该研究区主要的土地利用类型。以1997年为基数,到2001年和2005年耕地减少幅度分别为1.2%和11.1%,因此1997~2001年的退耕程度小于2001~2005年;在不同坡度上,土地利用变化主要发生在5°~40°,而且在15°~25°之间变化最大。

黄土高原苜蓿草地在不同种植方式下的土壤水分变化

在长期定位试验的基础上,通过田间实地测定0~400 cm土壤含水量,分析和比较了不同种植方式下苜蓿草地土壤水分的变化。结果表明,连作苜蓿地、轮作苜蓿地的400 cm土层平均土壤含水量分别为10.6%和11.4%,均低于土壤稳定湿度,其干燥化指数为24.6%和37.2%,分别属强烈干燥化和严重干燥化,而小麦连作的干燥化指数为86.4%,属轻度干燥化。连作苜蓿地土壤干层最厚,400 cm处仍十分干燥,而轮作苜蓿地和连作小麦地到240 cm以下时,土壤水分开始有所恢复。连作苜蓿地和轮作苜蓿地通过降雨可恢复部分土壤水分,可恢复的土壤深度为40 cm和60 cm,而连作小麦地可达100 cm。不同施肥措施下连作苜蓿地土壤干燥化程度都很严重,施肥措施不是造成土壤干燥化的主要原因。轮作系统中不同轮作年限苜蓿地的土壤水分状况有一定的差异,但是均没有形成深厚的土壤干层。与连作苜蓿相比,轮作苜蓿不会大量消耗土壤深层水分而形成深厚的土壤干层,有利于土壤水分的可持续利用。

黄土丘陵区不同土地利用方式下土壤水分入渗的对比试验

为更好地掌握黄土丘陵区不同土地利用方式下的土壤水分入渗性能,采用双环法和人工降雨法,分别对陕西省延安市燕沟流域林地、草地、农地3种土地利用方式的土壤水分入渗过程进行了对比试验。结果表明:双环法能较好的反映水向土中的入渗过程;而人工降雨法可以较为真实地反映天然降雨过程中雨水向土中的入渗过程, 两者有很大的不同,主要表现在土壤水分的入渗速率变化过程方面。前者测定的土壤水分入渗速率主要受制于土壤的物理性状,而后者:不但与土壤物理性状有关,还与降雨强度有较密切的关系。在人工模拟短历时暴雨条件下, 对于林地和荒坡草地,土壤水分入渗速率有随雨强增大而增大的趋势,而对于裸耕农地,随着雨强的增大,土壤水分入渗速率有降低的趋势。

草地生态系统土壤呼吸及其影响因素研究进展

土壤呼吸在全球碳收支中占有重要的地位,笔者对草地生态系统土壤呼吸在陆地生态系统碳平衡中的作用、土壤呼吸的分类及其影响因素等方面进行了综述。结果表明,草地生态系统土壤呼吸在不同时间空间各组分所占比例不同,生物、非生物及人为活动等因素对草地土壤呼吸影响各异,主要从土壤温度、气候变暖、土壤湿度、降水、干旱化、土壤C/N等非生物因素,叶面积指数、植物光合作用、植被凋落物等生物因素以及人类干扰活动等方面具体阐述这些因素变化对土壤呼吸产生的影响,并对草地土壤呼吸的Q10值及各影响因素间的交互作用进行归纳总结。提出草地生态系统土壤呼吸研究存在的问题和今后重点发展方向,并对未来草地生态系统土壤呼吸的研究工作做了进一步的展望。

人工柠条灌丛林下草地植物群落特征研究

以宁夏固原上黄东山封育的人工柠条(Caragana korshinskii Kom.)灌丛林下草地为研究对象,并以设置在其周围的放牧地天然草地作为对照,采用样线法进行群落调查,分析二者群落数量特征和地上生物量变化,以期为退化草地植被恢复提供理论依据。结果表明:上黄东山封育后的人工柠条灌丛林下草地群落物种数较放牧地显著增加,封育区本氏针茅(Stipa bungeana Trin.)的优势地位明显加强,重要值远大于放牧地;人工灌丛林下草地与放牧地的相似性系数为0.585,表明二者的相似程度不高,人工种植的柠条对群落的结构影响较大,能够改善草地群落的小生境,为新物种出现提供良好的环境;物种丰富度指数和多样性指数(Shannon-winner指数)均表现为人工灌丛林下草地显著高于放牧地(P<0.05),而均匀度指数则相反(P<0.01);人工柠条灌丛林下草地地上生物量鲜重极显著高于放牧地(P<0.01)。

子午岭植被恢复对土壤饱和导水率的影响

通过对子午岭林区不同植被的土壤性质进行实验室测定和野外调查,对饱和土壤水分运动的重要参数之一土壤饱和导水率(Ks)及其相关因子进行了多元分析和通径分析,揭示了植被恢复提高土壤水分传输性能的机理,主要结论如下:土壤有机质是子午岭林区九种植被下土壤饱和导水率提高的主要驱动因子。不同植被下的土壤饱和导水率均随深度的增加而迅速降低,尽管草地和先锋草地在5～10cm深度有一强透水层。土壤饱和导水率在剖面上的平均值,从辽东栎、早期森林、灌丛、先锋草地、弃耕地到草地依次降低。灌丛与草地、弃耕地的差异达到显著水平,辽东栎顶级群落的饱和导水率最高,植被的恢复明显提高了土壤饱和导水率。土壤容重、毛管孔隙度、>0.25mm团聚体含量及粘粒含量直接影响土壤饱和导水率。土壤有机质含量的提高能够改善容重、毛管孔隙度、团聚体含量等物理性质。