黄土高原半干旱区林木生长适宜土壤水分环境的研究

采用 L I- 62 0 0型植物光合测定系统、L I- 160 0型稳态气孔计和 L NW- 5 0 A型中子水分测定仪 ,对不同土壤水分胁迫下刺槐、侧柏林木和苹果树及其盆栽苗木生长的生理、生态特征进行实地观测 ,研究了叶片净光合速率( Pn)、蒸腾速率 ( Tr)、羧化效率 ( CE)、叶片水分利用效率 ( WUEL)以及气孔导度 ( Cs)和气孔阻力 ( Rs)对土壤含水量 ( SWC)变化的响应过程。结果表明 :刺槐、侧柏和苹果净光合速率最高时的 SWC分别为 17.13 % ,15 .90 %和 16.11% ;维持其最高净光合速率 70 %以上的土壤含水量 (即气孔导度的土壤水分响应曲线转折点对应的土壤含水量 )临界值分别为 10 .5 0 % ,9.5 0 %和 9.75 % ;其蒸腾速率最高时的 SWC分别为 18.82 % ,19.70 %和16.3 3 % ;其叶片水分利用效率最高时的 SWC依次为 13 .2 3 % ,10 .66%和 12 .3 8% ;其羧化效率最高时的 SWC依次为 15 .70 % ,15 .5 0 %和 15 .83 %。根据半干旱地区林业建设以提高林木水分利用效率为核心的土壤水分管理思想 ,分别选取维持最高叶片水分利用效率的土壤含水量临界值和维持较高光合速率 (最大光合速率的 70 %以上 )的土壤含水量临界值作为林木生长适宜土壤水分环境的上、下限标准。这一标准概化为 :刺槐 10 .5 %～ 13 .5 % ,侧柏 9.5 %～ 10 .5 %     

秸秆生物炭和鸡粪对铅胁迫下玉米生长和生理特性的影响

通过盆栽模拟铅(Pb)胁迫试验,研究了不同秸秆生物炭添加量(20,40g/kg土壤)、不同鸡粪添加量(20,40g/kg土壤)、秸秆生物炭和鸡粪等量复配(各20g/kg土壤)处理对Pb胁迫下玉米生长和生理特性的影响。结果表明:施用生物炭和鸡粪不同处理均显著增加铅胁迫下玉米的株高、鲜重、光合色素含量、光合性能和抗氧化酶活性。生物炭和鸡粪等量复配处理较对照提高鲜重69.9%、株高50.0%、叶绿素b含量50.0%、净光合速率(P_n)97.9%、蒸腾速率(T_r)126.5%、气孔导度(G_s)132.6%、超氧化物歧化酶活性(Superoxide dismutase,SOD)68.4%、过氧化物酶活性(Peroxidase,POD)69.4%、过氧化氢酶活性(Catalase,CAT)115.3%、脯氨酸含量88.6%、可溶性糖含量48.6%。生物炭和鸡粪等量复配处理对促进铅胁迫下玉米的生长,提高叶片的光合能力和抗氧化能力效果最佳,为改善重金属铅污染的土壤质量和作物生长提供了经济有效的途径。     

黄土半干旱区元宝枫叶片气体交换参数对土壤水分的响应

在黄土高原半干旱地区，采用Li-6400便携式光合测定仪和TDR水分仪，对不同土壤水分处理下的元宝枫（Acer truncatum）盆栽苗木生长的生理生态特征进行观测。研究了叶片的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、水分利用效率（WUE）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）和气孔限制值（Ls）对土壤含水量（SWC）的响应过程，并探讨了在不同土壤水分胁迫程度下影响元宝枫叶片光合作用变化的规律，最后确定了元宝枫树种在黄土区适宜生长的土壤水分调控标准。结果表明：元宝枫叶片净光合速率最高时的SWC为14％，蒸腾速率最高时的SWC为15％，叶片水分利用效率最高时的SWC为13％，8％的SWC是严重水分胁迫下叶片光合速率降低由气孔因素限制到非气孔因素限制的转折点。根据半干旱地区林业建设以提高林木水分利用效率为核心的土壤水分管理思想，确定元宝枫树种在该区最适宜生长的SWC为11％～15％。     

西南喀斯特地区构树苗木对土壤干旱胁迫的生理响应

在西南喀斯特地区,采用土壤干旱胁迫的方法,对不同土壤水分条件下一年生构树苗木的生理指标进行了观测,研究其对土壤干旱胁迫的生理响应.结果表明:随着土壤干旱胁迫的加剧.构树的叶水势、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和水分利用率都有所下降,表明构树有较高的耐旱生产潜力,对水分亏缺的适应能力也较强.阐明了其能够在退化喀斯特生境中生存的生理基础.     

不同土壤水分下黄刺玫光合生理生态特性的初步研究

应用CIRAS-2型光合作用系统,在半干旱黄土丘陵沟壑区,测定了3 a生黄刺玫在不同土壤水分条件下净光合速率、光合有效辐射、蒸腾速率、叶片水分利用效率的日变化,并同步测定了胞间CO2浓度、气孔导度等因子。结果表明:黄刺玫的净光合速率随土壤含水量的增加而增加,不同土壤水分条件下,净光合速率、蒸腾速率、叶片水分利用效率的日变化曲线不同。适合黄刺玫生长的土壤水分范围在15.0%~6.3%。结论:黄刺玫是抗干旱能力很强的树种,在干旱缺水和强光、高温为突出环境胁迫因子的半干旱地区,黄刺玫最宜栽培于水分状况相对较好、光照强度相对较低的阴坡,可能会比阳坡获得更大的生产力。     

不同水分条件下核桃蒸腾速率与光合速率的研究

在黄土高原半干旱区,采用LI-1600稳态气孔仪和LI-6200便携式光合测定仪对不同土壤水分条件下盆栽核桃的生理指标进行了观测,研究土壤含水量对核桃蒸腾速率与光合速率的影响.结果表明,不同土壤含水量条件下核桃蒸腾速率、光合速率和水分利用效率的日变化具有显著的差异.当土壤体积含水量在5%以下时,核桃气孔导度很低,蒸腾速率日变化也不明显;当体积含水量为10%和15%时,蒸腾速率、光合速率和水分利用效率随着土壤水分的增加而升高,而且具有明显的日变化.土壤含水量越低,核桃叶片气孔导度与蒸腾速率和光合速率的相关性越差.通过对比得出,核桃光合作用适宜土壤体积含水量为10%～15%;土壤体积含水量控制在15%时核桃的水分利用效率达到较好状态.     

生物炭对盐碱胁迫下黑麦草和紫花苜蓿光合及抗氧化特征的影响

为探究黑麦草和紫花苜蓿在盐碱胁迫初期的响应机制,揭示生物炭对盐碱胁迫初期黑麦草和紫花苜蓿两种典型牧草光合及抗氧化系统的短期影响,采用盆栽试验方法,设置4种处理：盐碱胁迫处理（C0, 150 mmol/L等摩尔NaCl、Na2CO3、NaHCO3混合盐碱溶液）、盐碱胁迫+1%生物炭（C1）、盐碱胁迫+3%生物炭（C2）、盐碱胁迫+5%生物炭（C3）,并设置无盐碱胁迫的空白对照（CK）,分析盐碱胁迫初期不同生物炭添加量对植物生长指标、光合特性、丙二醛含量及抗氧活酶活性的影响。结果表明：1）14 d盐碱处理显著影响黑麦草和紫花苜蓿的生长状况,降低生物量累积、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度,提高丙二醛（Malondialdehyde）含量,及超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase）、过氧化物酶（Peroxidase）和过氧化氢酶（Catalase）活性,但对叶绿素含量和根长无显著影响（P>0.05）。2）盐碱胁迫初期,生物炭可有效提高黑麦草和紫花苜蓿的抗胁迫能力,显著降低丙二醛含量,缓解盐碱胁迫对黑麦草和紫花苜蓿生长和光合反应的抑制作用,其中3%生物炭处理的生物量、株高、根长较盐碱胁迫分别增加了48.50%～82.34%、31.19%～44.16%、17.15%～48.09%,气孔导度、蒸腾速率增加了118.69%～358.99%、98.66%～526.53%,紫花苜蓿的叶绿素含量和净光合速率分别增加了7.97%和519.09%。3）盐碱胁迫下,随施炭量增加,黑麦草和紫花苜蓿的生长指标、光合特性、细胞膜透性及抗氧化酶活性基本呈现出低添加量促进、高添加量抑制的趋势。综上所述,适量生物炭可有效缓解盐碱胁迫对黑麦草和紫花苜蓿生长的抑制作用,其中3%的生物炭施用量效果最好。     

不同土壤水分对赤松光合作用与水分利用效率的影响研究

在不同土壤水分条件下研究了赤松光合特征及其水分利用效率的变化。结果表明,不同土壤水分处理对赤松幼苗净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、水分利用效率等生理指标及其日变化均产生明显影响;中度水分胁迫时赤松幼苗的光合午休比对照提前1h且午休时间长,其净光合速率和气孔导度的下降平行进行,而且,日平均水分利用效率的下降幅度比日平均净光合速率的下降幅度小。     

不同土壤水分供应与施锌对玉米水分代谢的影响

采用盆栽试验研究不同土壤水分状况下及施锌对玉米植株水分状况、水分生理特征的影响。结果表明,干旱胁迫下,玉米叶片含水量和水势降低,植株体内自由水分的含量减少,而束缚水含量略有增加,离体叶片失水速率小;叶片气孔阻力增加,导度下降,蒸腾作用和光合速率受到抑制。施锌后玉米叶片的水势和鲜重含水量没有明显变化,但玉米叶片气孔阻力降低,气孔导度增加,叶片蒸腾速率和光合作用速率加大。干旱胁迫下,施锌对玉米植株体内水分生理代谢有一定的调节作用,但是在土壤水分供应充足时,施锌更能增强玉米水分生理代谢,提高水分利用效率。     

黄土丘陵区紫丁香叶片气体交换参数的日变化及光响应

 在半干旱黄土丘陵沟壑区,应用英国PPS公司生产的CIRAS2型光合作用系统,测定不同土壤水分下4年生紫丁香(SyringaoblataLindl.)叶片气体交换参数的日变化和光响应特性。结果表明:丁香光合速率、蒸腾速率、叶片水分利用效率、气孔导度、胞间CO2浓度等气体交换参数,对土壤水分和光合有效辐射的变化,具有明显的阈值响应。有利于丁香光合作用和水分有效利用的适宜土壤质量含水量范围在15%～19.5%之间,土壤相对含水量为58.8%～76.6%;适宜的光合有效辐射强度范围在600～1000μmol/(m2·s)之间。在此土壤质量含水量和光合有效辐射强度范围内,丁香的光合作用和生长过程不会发生较大的水分胁迫和强光胁迫,也不会发生蒸腾速率过高造成的无效蒸腾耗水,因而能获得较高的光合速率和叶片水分利用率。维持丁香正常生理和生长过程所需的最低土壤质量含水量在11.6%(土壤相对含水量为45.7%)左右,相应的最高光合有效辐射强度在800μmol/(m2 ·s)左右,土壤质量含水量降低或光合有效辐射强度升高,会导致严重水分胁迫和。     

论水土、水土生态与水土生态保持

在论述水土在陆地生态系统中的地位和作用的基础上,提出了水土生态的概念,认为植被与水土不可分割的整体观念是水土生态的重要特征。同时,对水土生态保持的含义作了新的定义,并将水土生态保持划分为四大类型,即生态型、自然型、生产型、建设型。从水土生态的高度,从源头上、要素的联系中去认识和防治水土流失,是一种主动的、有机的、整体的水土保持观念,是水土保持认识观的深化和发展,将使水土生态保持事业进入一个崭新的时代。     

关于水土生态与水土生态保持的再认识

2004年,笔者提出了"水土生态保持"一词,随后又撰文多篇探讨其内涵,阐述其意义。结合这些年的生产实践,笔者又对水土生态、水土生态保持的内涵与外延及其意义提出了进一步的思考和认识,希望专家学者指正或争鸣。     

红壤积水入渗及土壤水分再分布规律室内模拟试验研究

利用室内模拟土柱试验研究了红壤积水入渗及土壤水分再分布规律。结果表明:入渗过程中湿润锋距离、累积入渗量与时间的平方根呈线性关系,湿润锋运移速率与时间呈乘幂关系,而入渗率与时间平方根的倒数呈线性关系;再分布过程中,在隔绝蒸发条件下,土壤含水量随土层深度的增加而下降,同一深度土层含水量则随时间推移而下降。无论在隔绝蒸发还是在自然蒸发条件下,短期内土壤水吸力有随土层深度的增加呈先下降后升高的趋势,而同一深度土层水吸力则随时间的推移而升高;土壤初始含水量对水分的入渗及再分布有较大影响,初始含水量较低时,水分入渗较快,而水分再分布则较慢。     

石油烃污染对土壤持水特征及水分有效性的影响

石油烃污染土壤已经成为我国一个严重的环境问题,污染后的土壤理化性质发生改变,直接影响土壤的持水特性及水分有效性,确定石油烃污染对土壤持水特征和水分有效性的影响及其程度可为揭示石油烃污染对土壤性质的影响提供新的科学认识。通过人工配置柴油和原油不同污染浓度污染的黄绵土,利用离心机法测定土壤水分特征曲线,分析了土壤的持水特征与水分有效性。结果表明:(1)不同浓度柴油与原油污染土壤后,水分特征曲线均位于未污染土壤的下部,其中原油污染的影响更甚。(2)水分特征曲线van Genuchten模型参数θ_s、θ_r随着污染浓度的增加呈现指数衰减,参数α值呈幂函数减小、n值出现随污染浓度对数增加的特点。(3)土壤的饱和含水量、田间持水量以及凋萎含水量均随柴油、原油污染浓度的增加出现下降趋势,表观土壤有效含水量随污染浓度表现出先降后升的U字形的变化模式。无论原油还是柴油污染土壤,均会影响土壤的持水特征和水分有效性,影响的大小与石油烃的类型和浓度密切相关。     

土壤盐分对土壤水分扩散率的影响

土壤水分扩散率是土壤水盐运动的重要参数之一。利用水平土柱吸渗法对不同含盐量土壤的水分扩散率与含水量之间的关系进行了测定,并建立了土壤水分扩散率、土壤含水量与Boltzmann参数间的定量关系。结果表明,不同含盐量土壤之间的水分扩散率存在明显差异,表现在相同土壤含水量情况下,土壤水分扩散率随土壤含盐量的增大而增大;土壤水分扩散率随土壤含水量增大而单调增大,且当含水量接近饱和时,土壤水分扩散率接近无穷,通过建立含水量与土壤水分扩散率的经验函数关系能较好地反映了土壤含水率与土壤水分扩散率间的关系。     

开展水土流失监测 提高水土保持科技含量

万州区的水土流失类型和水土保持治理模式在三峡库区、渝东地区具有典型的代表性。万州区缺乏及时、准确、全面的水土流失动态监测数据,给水土保持宏观决策、监督执法、编制水土保持生态环境建设规划和实施计划增加了困难。经万州区机构编制委员会办公室批准于1999年成立了万州区水土保持监测站,展开水土流失监测工作,并通过点面结合布设站点、加强技术人员培训、科学分析监测成果等措施,来提高水土保持科技含量。     

水土保持是水土资源可持续利用的基础

水土资源是农业最根本的物质基础,没有水和土,就没有农业和人类。严重的水土流失不仅流失宝贵的水土资源,而且使土壤肥力大大降低,削弱土地生产潜力,减少农业收入。通过水土保持,可以建立生态环境、水资源和土壤耕作保护体系,做到层层设防,节节拦蓄,控制水土流失,促进农村生态环境向良性循环转化,使水土资源得到有效保护,并为农业发展创造条件。     

旱地红壤与红壤性水稻土水分特性分析

对低丘红壤地区红壤性水稻土(黄筋泥田)和旱地红壤(黄筋泥)及不同利用方式下土壤的持水和供水特征进行了研究.结果表明,与红壤性水稻土相比,旱地红壤持水供水能力弱;红壤性水稻土各样品之间持水和释水能力的差异与有机质的变化相似,在红壤地区,培肥土壤有利于提高土壤抗旱能力,土壤利用方式不同改变了土壤孔隙的分布状况,使旱地红壤在低吸力段土壤的水分特征存在明显差异.     

黄土高原水土保持措施对土壤水分的影响

土壤水是重要的生态水源和水文要素之一,它与黄土区生态环境建设关系密切.水土保持措施是人类对土壤流失区下垫面性质的综合改造,这种改造会影响土壤水分的静态分布和动态过程.在黄土高原地区,水土保持坡面工程措施能有效地提高土壤含水量.人工林草植被使土壤含水量降低,甚至造成人为干层.天然植被与人工植被对土壤含水量的影响相反,这是黄土高原植被营造及规划中应关注的问题.     

云南省水土流失治理及水土保持效益研究

云南省水土流失面积13.417万km2,占全省土地总面积的35.04%,年土壤流失总量50 813万t,水土流失已成为制约区域社会经济发展的一个重要因素。在分析云南省自然地理概况的基础上,根据多年的研究成果和资料,介绍了云南省水土流失治理空间布局模式以及不同类型区水土流失治理的适宜树(草)种和配置模式,并以会泽县头塘小流域为例进行了水土保持效益评价。