低丘红壤区农林间作系统水分利用竞争性评价

农林复合系统由于其复杂的物种配置、下垫面差异及土壤水力学性质的空间变异,可能影响土壤水分运动及水量平衡,并决定物种间水分竞争性。本文研究了南方低丘红壤区花生南酸枣农林复合系统中土壤水分的时空动态、土壤水流通量和方向的二维变化;结合土壤水量平衡,评价了农林复合系统组分间的土壤水分竞争关系。研究结果表明:农林复合系统能够利用50～100 cm土层土壤水分,对干旱有一定缓冲作用;但在季节性干旱土壤水分期向树行运动,说明南酸枣与花生间作系统也存在着水分竞争,竞争同树龄和空间距离有关。花生的种植减小了地表径流却加剧了土壤的流失。农林复合系统改变了土壤水量平衡,复合后系统蒸散量提高5%～12%,而净渗漏量及土壤水分贮存量减小。农林复合系统减小了30～100 cm土壤水分运动通量,引起土壤水分运动方向变化,影响了作物水分利用体系,需在设计优化管理水资源的农林复合模式时充分考虑这些因素。     

晋西黄土区苹果—农作物间作土壤水分研究

以晋西黄土区具有代表性的苹果(Malus pumila)—花生、苹果—大豆两种果农间作模式为研究对象,对苹果—农作物间作系统中土壤水分的时空分布特征和水分效应(EM)情况进行分析,旨在为该地区间作系统水分分布模型的建立,水分生态特征的分析等提供一定的基础资料.研究表明:(1)苹果—农作物间作系统土壤含水量在不同物候期变化显著.(2)苹果—农作物间作系统中果树对作物产生的影响程度与二者之间的距离有关,离树体越近,土壤含水量越小.二维分布等值线图直观性强,对于描述间作系统土壤水分分布情况具有良好效果.(3)土壤水分效应表明果树对作物存在竞争.当土壤层次取0 40 cm时,苹果—花生和苹果—大豆间作的土壤水分效应分别为-10.54％和-12.81％;当土壤层次取0-100 cm时,其土壤水分效应分别为-11.20％和-16.83％.研究结果可为该地区土地资源合理利用和农林复合经营的可持续发展提供科学依据.     

小流域生态农林复合系统的可持续性研究

探讨应用景观生态和小流域综合治理理论设计四都溪小流域农林复合生态利用模式,简要分析其系统结构和能量流动.并从经济效益、生态效应和可操作性探讨模式的可持续性.研究表明,农林复合系统是小流域可持续发展的一种新探索.     

农林复合系统植物竞争研究进展

植物竞争是农林复合系统成功和可持续性的主要决定因素.使资源竞争最小化,资源利用最大化,是农林复合系统提高产量和总生产力的核心.本文对农林复合系统中林木一作物间对光、水分和养分的竞争作用、化感作用及与竞争相关的植物特性进行了综述.一般认为,在湿润地区,农林复合系统地上部分对光的竞争可能是系统生产力的主要决定因素;而在温带地区和半干旱热带地区,地下部分对水分的竞争可能限制着系统的生产力.在农林复合系统中,植物对光的竞争能力由叶面积、冠层结构等决定,对土壤水分和养分的竞争能力则取决于植物根系所占据的土壤空间、根系的形态和生理塑性、植物根系在土壤中的时空分布格局等.今后应加强不同区域农林复合系统中不同组分间的竞争作用的比较、竞争过程及生理机理、化感作用、菌根影响植物竞争的作用和机理、地上部分竞争和地下部分竞争的相互作用、全球变化与植物竞争等方面的研究.     

间作及农林复合系统中植物组分间养分竞争机理分析

农林复合系统、间作及套作中植物组分之间养分竞争普遍存在。植物的养分竞争主要包括种内竞争和种间竞争。光照、温度、水分、土壤、微生物。低等动物等外界因素对植物的竞争作用具有明显的影响。农林复合系统中,林种和林间作物品种的选用、林的修剪和管理方式等技术的应用可调控组分间的竞争作用。     

农林复合生态系统的生态学原理及生态经济功能研究进展

 农林复合生态系统是一种人工自然复合生态经济系统,对植被恢复和持续发挥土地生产力,具有极为重要的生态经济价值。在综述前人研究的基础上,论述农林复合生态系统生态学原理及生态经济功能的一系列问题:解析农林复合生态系统的定义和基本特征;归纳农林复合生态系统构建的生态学原理和生态经济功能,其中着重说明农林复合生态系统结构组分选择的原则、依据和结构优化的标志,在生态过渡区构建农林复合生态系统,可发挥双向生态缓冲功能。认为:今后农林复合生态系统的研究,应以受干扰较轻的自然生态系统为参照模式,研究农林复合生态系统组分间的生态关系,生物组分生态和谐机制,小尺度的空间异质性对局部生境植被恢复与构建的生态效应,并加强农林复合生态系统的生态定位研究。     

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％。     

低丘红壤南酸枣与花生复合系统种间水肥光竞争的研究——Ⅲ.南酸枣与花生利用水分状况分析

试验研究结果表明农林复合系统南酸枣与花生利用土壤水分既协同又竞争,二者根系分布空间有差异,南酸枣根系可从深层湿润土壤中吸收水分,再通过根系提水作用,使水分运移至上层释放,被邻近花生残根所吸收利用。复合区比单作区入渗水多,植物蒸腾减缓,树木遮荫降温,均有利于复合系统自身土壤水分协调平衡。二者水分竞争主要表现在7~10月份干旱季节,但上层土壤水吸力差值较小,表明种间吸水竞争不甚明显,复合系统造成的种间水竞争负面影响不是抑制花生生育的主要障碍因子。     

晋西黄土区核桃花生复合土壤水分效应研究

以2008年晋西黄土区典型核桃花生复合系统为研究对象,利用土钻取样烘干称重法,取土深度为0-100 cm,对复合系统土壤水分效应进行了研究.研究结果表明,(1)核桃花生复合系统土壤含水量的季节变化极显著;(2)核桃花生复合系统在垂直方向上,土壤水分随着土壤深度的增加而增加,在0-40 cm土层内变化较为激烈;在水平方向上,距果树带越近,土壤水分含量越少,但随着带距的增加水分增加直至趋于稳定,变化曲线呈抛物线状分布;(3)与花生单作对比得出,复合系统花生土壤水分效应为正值,说明虽然核桃树和农作物根系的生态位有重叠,会产生对土壤水分的竞争利用,但竞争影响并不明显.     

我国平原农区复合农林业小气候效应研究概述

通过对近50年来我国平原农区复合农林业小气候效应总结，指出农田防护林及农林间作等复合农林业模式具有降低风速、调节气温和改善农田水分状况等小气候效应，为农业生产提供了重要的生态保障。     

夏玉米冠层叶片表观自由空间的差异研究

叶片自由空间在环境与冠层养分交换间具有重要作用,是目前植物营养学研究的重要领域之一。通过盆栽试验,以不同株型夏玉米为试材,研究了不同施氮水平（N 0、0.15和0.30 g /kg）下玉米冠层叶片表观自由空间（AFS）的差异。结果表明,不同生育期叶片AFS差异极显著（P0.01）,表现为随生育期推进,叶片AFS、生物量和全氮含量均逐渐降低;除成熟期,其它各生育期品种与施氮水平对叶片AFS的影响均存在显著的交互作用。施氮对叶片生物量的影响不显著,但施氮后叶片全氮含量显著增加。不同施氮水平下,植株冠层叶片AFS也存在显著差异,中量施氮处理（即N 0.15 g /kg）植株叶片AFS值（9.49 %）明显高于与不施氮处理（9.03 %）,但随施氮量进一步增加,叶片AFS下降,施氮量为N 0.30 g /kg时,叶片AFS为8.62 %;不同施氮水平各生育期不同叶层间叶片AFS、生物量和全氮含量差异显著（P0.05）。不同品种间叶片全氮含量和AFS存在显著差异（P0.05）,以紧凑型品种陕单902叶片AFS最大,平均为9.24 %,显著高于其它品种;中间型品种农大108与平展型品种陕单9号间差异不显著,二者平均分别为9.06 %和8.85 %;不同株型品种各生育期不同叶层间叶片全氮含量和AFS缺乏规律性。相关分析表明,叶片全氮与叶片AFS存在极显著正相关（R=0.9481）,说明植物冠层叶片AFS大小除受遗传特性影响外,植物体和介质氮素营养水平不同,AFS也存在差异,且这些差异随生育期变化而不同。     

林地枯落物层水文特征研究进展

 林地枯落物层作为森林水文功能的第2作用层,在涵养水源和保持水土中发挥了重大作用。通过综述国内外林地枯落物层水文特征的研究内容、室内外研究方法以及水文过程模拟的研究现状,指出目前我国在林地枯落物层水文特征研究过程中存在的主要问题是,研究内容单一和研究方法落后;认为野外定位试验对于全面了解枯落物层水文特征乃至水文过程具有重要意义,是今后研究的重点;同时,认为室内模拟降雨和变雨强研究能够深入了解野外枯落物层的降雨截持能力和截持机理;枯落物层水分动态是多水文过程和多因素综合作用的结果,物理模型的建立与参数的确定对于深入了解枯落物层的水分变化状况,合理营林等具有重要作用。     

植物次生代谢响应UV-B辐射胁迫的生态学意义

平流层臭氧的减薄已导致地表中波紫外辐射(UV-B,280～320 nm)增强,使植物体内的次生代谢发生改变,而次生代谢产物与抗紫外辐射、抑制昆虫、防止病菌感染和其他食草动物取食、凋落物分解、他感作用等方面存在复杂联系,进而影响生态系统的种类组成、种间关系以及生物的多样性,并导致生态系统的生产力、物质循环、地球化学循环和能量流动等功能的改变,从而影响生态系统的平衡.本文综述了UV-B辐射增强对植物群落和生态系统的影响以及对次生代谢物影响的生态学意义,并展望了该领域的研究方向.     

江河源区植被水分利用效率遥感估算及动态变化

为了获取高寒地区在资料短缺条件下的陆地生态系统碳循环和水循环的变化特征,该文以遥感数据、气象数据和实际观测数据相结合,利用基于光能利用率的CASA（carnegie ames stanford approach）模型和FAO Penman-Monteith方法对江河源区2000-2010年植被水分利用效率进行估算和动态分析,得出以下结论：1）所选模型较好的反应了区域植被水分利用效率的时空分布特征。近11 a来,长江源区和黄河源区多年平均水分利用效率（以C质量计,下同）分别为0.54 g/(mm·m2)和0.56 g/(mm·m2),江河源区植被水分利用效率呈减少趋势,其中黄河源区植被水分效率减少速度大于长江源区。2）江河源区典型高寒草甸和高寒草原水分利用效率年际变化总体呈下降趋势,其中黄河源区减少趋势较长江源区更明显。长江源区高寒草甸和高寒草原水分利用效率呈现明显单峰现象,黄河源区呈现为阶梯增加和减少现象,表明长江源区在单位面积上植物消耗单位水分的固碳能力要好于黄河源区。3）主成分分析表明：江河源区植被水分利用效率变化与NDVI、温度、降水、太阳辐射以及蒸发密切相关;长江源区以NDVI、降雨为主导,黄河源区以NDVI、降雨和温度为主导。该研究可为江河源区水资源合理利用,实现区域生态环境可持续发展提供科学参考。     

太阳能光伏环路热管热水系统光电光热性能试验

为减少建筑热水能耗,该文研究了一种新型太阳能光伏环路热管热水系统。该系统将太阳能光伏光热利用与环路热管有机结合,并以电加热为辅助热源制备生活热水。搭建了室外测试平台,对该系统进行了典型工况及全天性能的测试研究,分析了循环工质充注量对系统性能的影响。结果显示,系统在环路热管运行模式下,夏季工况的光热效率和综合能源效率最高,日平均值分别为62.1%和68.1%;冬季工况的光电效率和综合?效率最高,日平均值分别为13.7%和10.9%。整套系统的综合能源效率和综合?效率略高于环路热管模式。30%充注量的工况更有利于系统光热效率和光电光热综合能源效率的提高,40%充注量的工况则有利于系统光电光热综合?效率的提高。该研究表明太阳能光伏环路热管热水系统在寒冷地区运行性能良好,为系统工质充注量的选择提供了参考依据。     

华北平原农田水、氮优化管理

以华北平原为研究区域，根据第二次全国土壤普查资料，应用地理信息系统的方法 (ARC/INFO)，得出了以72个典型土壤剖面为代表的华北平原土壤类型分布的概化图。在区域农田土壤水、氮素行为的模拟计算的基础上，以水、氮补充量为决策变量，以作物产量、1 m土体氮素淋洗量、水分利用效率和氮素利用效率为目标，建立多目标混合最优化模型，采用线性加选择法优选水氮处理。通过模型计算，获得了研究区域内六类主要质地、不同降雨年型、冬小麦-夏玉米轮作条件的较优水氮处理。     

垄膜沟秸秆种植方式对夏玉米水热效应的影响

针对黄土高原半干旱区降水短缺且时空分配不均,严重地制约了半干旱区农业发展的现状,通过研究垄膜沟秸秆种植方式下夏玉米水热效应,揭示其保水调温和作物增产的机理。试验于2014—2015年在陕西杨凌设置了露地处理(CK)与垄膜沟秸秆处理(RMFS)田间试验。结果表明:垄膜沟覆秸秆种植方式可以提高表层土壤含水量;土壤温度主要表现出"高温低调,低温高调"的现象;缩短作物生育历时及调节作物耗水量以改善水分的供需平衡,显著地提高土壤水分利用效率和积温利用效率,2a土壤水分利用效率和积温利用效率分别提高了39.85%,43.34%。垄上覆膜沟内覆秸秆处理通过改善土壤水热交互状态,提升作物产量,是一种适宜有效的覆盖集雨措施。     

不同时间尺度下刺槐蒸腾耗水与环境因子关系

探究不同时间尺度下植物蒸腾变化与环境因子的关系,对理解植物生长的驱动机制及估算林分耗水具有重要的理论意义。以晋西黄土区蔡家川人工刺槐纯林为研究对象,于2021年5—12月采用热扩散探针(TDP)测定8株样树树干液流,并同步监测太阳辐射、空气温度、降雨量、土壤温度、土壤含水量等环境因子,分析不同时间尺度(小时、日、月)下刺槐蒸腾特征及其对环境因子的响应。结果表明:(1)环境因子对刺槐蒸腾耗水的影响在不同时间尺度下存在差异,整体上随着时间尺度的变大,土壤含水量成为影响刺槐蒸腾的主要因子,并且短时间尺度是主要取决于表层土壤水分,长时间尺度不仅为表层同时也取决于较深层土壤含水量。小时尺度下,刺槐蒸腾随太阳辐射、空气温度、水汽压亏缺、土壤温度变化而变化,但蒸腾峰值与环境因子的峰值均存在时间差异性,并无完全同步,差异时长可达-180~30 min,在各环境因子中太阳辐射与空气温度对刺槐蒸腾的影响较大;日尺度下,刺槐蒸腾速率主要取决于浅层土壤含水量,并随浅层含水量的增加而增大;月尺度下刺槐蒸腾耗水则取决于浅层与深层土壤含水量的共同作用;(2)构建了不同时间尺度下环境因子与刺槐蒸腾耗水的模型,各时间尺度下模型拟合度均较高。(3)在短历时尺度下可使用测定植物蒸腾的仪器直接测定与计算蒸腾耗水,而较大时间尺度下可以通过监测较少的环境因子应用建立模型进行蒸腾耗水的计算,可大大提高效率且可减少蒸腾耗水监测的成本。     

旱寒区输水渠道防渗抗冻胀研究进展与前沿

渠道在农业灌溉和长距离调水工程中作为首选输水形式发挥着重要的作用。但因旱寒区输水渠道渗漏与冻胀互为因果形成恶性循环，导致渠道渗漏、冻胀、隆起、架空、失稳滑塌等冻融老化破坏普遍且严重，直接影响工程输水效率及渠道的安全运行与效益发挥。该研究着重从探究渠道冻融破坏机理而进行的室内试验和现场原型监测、工程力学模型、水-热-力耦合数值模型及防渗抗冻胀技术等方面论述了旱寒区输水渠道防渗抗冻胀的研究进展；在此基础上，指出了太阳辐射、冻融、盐渍化等复杂环境及冬季输水、水位骤降等运行工况下的渠道多场耦合破坏机理及相应的多场耦合数值模型、衬砌-冻土相互作用模型、失效准则与设计方法、防渗抗冻胀措施标准化及渠道灾变过程与防控技术等渠道防渗抗冻胀有待研究的问题和难点；探讨了完善和提升旱寒区渠道防渗抗冻胀的设计理论与方法、建立全生命周期内的灾变链动态演变预警模型等未来发展方向及趋势，为旱寒区输水渠道工程科学设计与安全高效运行提供指导。     

汾河入黄口水流特性与污染物扩散模拟

为探讨交汇口污染物入河后的迁移转化规律,对汾河入黄口水流特性与污染带(化学需氧量,COD)分布进行了模拟。根据黄淤59-60断面之间实测高程值,利用插值法补充地形,并采用非结构网格划分地形。建立二维水动力水质模型,采用交替方向隐式迭代法(ADI)对水流连续性及动量守恒方程进行积分。结果表明,模型验证结果与实测资料吻合较好,用此模型对50%,75%,90%频率年汾河入黄口处进行模拟,得到了入黄口处的流速分布和污染物浓度分布结果。随着水文频率年的增大,形成的河口滩面积减小,且分别经过2.35,3.00,4.20 km的距离后COD值才能达标。