黄土高原丘陵沟壑区土壤水资源平衡利用与生态植被可持续发展

黄土高原丘陵沟壑区林草植被建设对控制水土流失和农业可持续发展具有双重意义。但是,大量资 料表明,黄土高原丘陵沟壑区林地和草地土壤水分严重亏缺,林草植被对土壤水资源的过度利用必将产生严 重后果,笔者强调生态植被建设须坚持土壤水资源平衡利用原则。在对土壤水量收入和支出诸因素分析的基 础上,指出采取拦蓄降水、降水高效叠加利用、覆盖保墒和减少植被蒸腾等途径及措施,以实现土壤水资源平 衡利用。提出林地降水高效叠加利用技术的思路及研究解决办法;研究建立植物蒸腾耗水量评价指标体系, 为筛选节水植物种类或种提供科学依据;植被蒸腾量的调控,根据叶面积指数与土壤耗水量的关系,在土壤水 资源平衡利用的原则下,确定其盖度和种植密度,后期通过控制树冠、适度疏枝、合理平茬(刈割)等进一步加 以调节。     

丰水年后春季人工林地土壤含水量变化研究

通过对西安南郊吴家坟5种类型人工林地0～6m土壤含水量的测定,研究了该地区丰水年之后人工林地的土壤水分恢复状况和消耗过程,以及土壤水分的变化规律与影响因素等问题。结果表明,西安地区不同人工林下土壤含水量差异较大。15年法国梧桐林地土壤平均含水量为24.30%,10年中国梧桐林地土壤平均含水量为20.23%,15年雪松林地土壤平均含水量为13.52%,15年杨树林地平均土壤含水量为18.15%,13年中国槐林地土壤平均含水量为15.95%。造成人工林地土壤水分含量差异的主要原因是不同树种生长速度的快慢不同。     

黄土高原半干旱区人工林地土壤水分变化模型

通过改进由二室模型所建立的人工林地土壤水分垂直变化的数学模型,并选取2002-2006年宁夏固原上黄生态试验站人工柠条林地观测所得的土壤水分数据对改进模型进行验证。结果表明,改进模型较原模型能更好地反映不同条件下土壤水分的垂直变化特点,且模型在土壤水资源的可持续利用中有较好的应用价值。     

土壤水库与降水资源化研究进展

在雨养农业区,土壤水占总降水量的60%～70%;若在作物参与下有80%降水都转化为土壤水,而土壤水是作物的直接水源,是降水资源化的最有效形式。坡地表层50cm的土壤水分变化直接影响降水径流的形成,从而决定降水利用率的高低。土壤水分变化和降水产流机制是降水资源的理论基础。依据农田水量平衡原理,采用合理的雨水利用方法,使降水资源最有效地直接贮藏在土壤水库中或间接的形成土壤水,以实现土壤水资源的可持续利用。     

农林业地下滴灌土壤水分运动数值模拟研究进展

对地下滴灌土壤水分运动数学模型的建立、数学模型的求解、土壤水力特性参数的测定和土壤水分运动数值模拟软件的开发等进行了详细论述.此外,结合林地土壤条件、植被类型的特点和以往土壤水分运动研究中存在的问题,指出了今后林业地下滴灌土壤水分运动数值模拟研究的发展方向.建议在掌握土壤水分运动规律的基础上,结合树木的生长节律、生理生态特性和耗水规律,建立科学合理的灌溉制度,从而实现林地生产力的大幅度提高和林业水资源的可持续利用.     

土壤水资源及土壤水分调控研究

 阐述了土壤水、土壤水资源的定义及其特点,并进行土壤水资源评价方法研究,建立土壤水资源调控模型,对在农业生产中积极探索水资源可持续利用途径,发展旱作节水农业是相当有益的。     

固原东部黄土丘陵区降水及退耕林地土壤水分的时空分布特征研究

通过对固原市原州区杨达子沟流域的降水及其退耕林地土壤水分时空分布特征进行分析,结果表明：同时次降雨量、月降雨量均存在显著空间异质性。土壤水资源由于地形、降雨、植被覆盖等的差异性,特别是植被差异性利用,则存在时空异质性。土壤水分在雨季后1屯月在0-150cm形成高值期,150cm以下的土壤恢复缓慢。森林植被差异利用形成了土壤水分剖面不同：沙棘林〉柠条林〉山桃＋山杏林〉乔木林。根据对水资源系统分析,提出了流域水资源开发利用的对策：植被空间合理布局;降雨、土壤水的利用等。     

喀斯特地区退耕还林下不同植被恢复阶段土壤渗透性研究

为了研究喀斯特地区退耕还林过程中不同植被恢复阶段土壤的渗透特征,选取喀斯特地区蚂蝗田小流域退耕还林后的5种不同植被恢复阶段样地,以天然林地、天然裸地、玉米地作为对照,研究喀斯特地区植被恢复过程中不同层次土壤的渗透性能的变化。结果表明:在喀斯特地区退耕还林中,随着植被的演替,土壤的渗透性在各层土壤深度中总体呈现乔木人工林乔灌过渡林灌木林乔木疏林地草地的变化趋势,实施乔木人工林和乔灌搭配式的生态恢复措施,可以有效地改善土壤结构,降低土壤渗透能力。土壤渗透速率与土壤非毛管孔隙度成极显著的正相关关系,与土壤容重成显著正相关关系,与土壤毛管孔隙度和总孔隙度关系不显著。     

西藏尼洋河流域下游5种典型土地利用方式土壤物理性质差异分析

【目的】探明西藏尼洋河流域下游不同土地利用方式对土壤物理性质的影响,为该地区水土流失治理提供理论依据。【方法】在尼洋河下游河谷地带,采集天然林地、人工林地、河滩林地、农耕地、草地5种典型土地利用方式,选取每个样点0~15,15~30cm土层样品,测定土壤体积质量,孔隙度(总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度),含水率(饱和含水率、毛管含水率),田间持水率,渗透性(初始渗透速率、稳定渗透速率、平均渗透速率),并对各指标的相互关系进行了分析。【结果】不同土地利用方式土壤体积质量、孔隙度、持水性能有明显差异,土壤体积质量表现为0~15cm土层15~30cm土层,人工林地(1.51g/cm~3)农耕地(1.40g/cm~3)草地(1.16g/cm~3)河滩林地(1.12g/cm~3)天然林地(0.92g/cm~3)。天然林地土壤总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度均明显大于其他土地利用方式,且土壤体积质量与土壤总孔隙度呈显著负相关关系。天然林地饱和含水率、毛管含水率均极显著大于其余土地利用方式。除河滩林地外,其余土地利用方式下土壤饱和含水率、毛管含水率随土层深度增加呈减小趋势。土壤饱和含水率、毛管含水率、田间持水率与土壤体积质量呈显著性负相关关系,与总孔隙度呈显著正相关关系。各土地利用方式下土壤渗透性存在一定差异,但大多差异未达显著水平,具体表现为:天然林地河滩林地农耕地人工林地草地。除草地外,其余4种土地利用方式下渗透性均随土层深度增加而增强。【结论】不同土地利用方式对土壤物理性质影响有差异,其中天然林地土壤物理性质最优,人工林地较差,在进行土地利用时应减少人为干扰强度,避免对自然植被产生破坏。     

晋西黄土区典型人工林土壤水分的垂直分布特征

【目的】探究晋西黄土区人工林恢复过程中0～500 cm土层土壤含水量垂直特征,为改善人工林土壤水环境,实现林水平衡提供理论依据。【方法】以晋西黄土区蔡家川流域5种典型人工林(刺槐Robinia pseudoacacia、侧柏Platycladus orientalis、油松Pinus tabuliformis、刺槐-侧柏、刺槐-油松)为研究对象,通过土钻烘干法测定0～500 cm土层土壤含水量,分析人工林土壤含水量的垂直特征。【结果】研究区典型人工林平均土壤含水量由大到小依次为侧柏、刺槐-侧柏、油松、刺槐-油松、刺槐,5种人工林土壤含水量差异显著(P<0.05),降水量及土壤质地是影响人工林土壤含水量的主要因素;在垂直方向上,人工林土壤含水量变异程度均为中等变异,变异系数随土层深度的增加呈减小趋势,约在360 cm土层形成稳定变化,人工植被主要影响0～360 cm土层内的土壤水,5种人工林中刺槐林地土壤水分变异程度最大,侧柏林地土壤水分最为稳定;采用有序聚类法将人工林土壤水分垂直层次划分为交换层、利用层、调节层和稳定层,不同林分间层次划分深度存在一定差异。【结论】研究区人工林可导...     

Straw strip mulching: A sustainable technology for saving water and improving efficiency in dryland winter wheat production

An improved straw mulching model may be a sustainable agricultural production technology due to its improvements in soil water and the fertilizer environment by the recycling of waste straw resources. A four-year field experiment was conducted in a randomized block design on the Loess Plateau of northwestern China in 2015–2019, which aimed to study the effects of straw strip mulching (SSM) and conventional flat planting without mulching (CK) on soil water storage, water consumption characteristics, water use efficiency, precipitation use efficiency, winter wheat growth, economic benefits, and nutrient benefits. The results obtained for the four years showed that the SSM treatment improved soil water storage in the 0–180 cm soil layer over the whole growth period, which was especially obvious in the 0–60 cm soil layer at the jointing and blooming stages. Compared with CK, SSM increased the contribution rate of precipitation to total evapotranspiration and increased it quite significantly by 20.4 percentage points in the earlier growth period. SSM significantly reduced soil water storage consumption in the 0–180 cm soil layer and ultimately reduced evapotranspiration by 11.2 mm during the whole period. In the 0–180 cm soil layer, SSM decreased evapotranspiration by 33.1 mm from the sowing to the jointing stages, but increased it by 19.5 mm from the jointing to the blooming stages. In addition, SSM improved the water use efficiency of grain yield by 21.6% and improved the precipitation use efficiency of grain yield by 18.6%, and it ultimately increased grain yield by 16.5% through improving spike number by 9.5% and kernel number per spike by 8.9%. SSM improved the water use efficiency of biomass yield by 13.5% and the precipitation use efficiency of biomass yield by 9.9%, and it ultimately increased biomass yield by 8.7% and plant height by 6.5%. Furthermore, SSM increased net income by 413 CNY ha^–1 and the total amount of straw returned to the field after harvest by 8 876–9 619 kg ha^–1. After returning straw to the field, SSM significantly increased the soil nutrient contents, which could significantly reduce the burden of fertilization by farmers after a few years. Therefore, straw strip mulching technology could probably be a sustainable and potentially useful practice, which could save water and increase efficiency in rainfed winter wheat production.     

农牧交错带不同土地利用方式土壤水分利用效益的比较

根据在农牧交错带典型地段河北坝上地区田间定位实测的土壤水分、作物和降水资料 ,运用水分平衡原理 ,研究了相同降水条件下天然草地、人工草地和农田等 3种土地利用方式的耗水规律 ,分析了水分利用效率、经济效益和生态效益。结果表明 ,在当地 ,作物耗水集中于 6和 7月 ,约占生育期总耗水量的 6 5 %以上 ;人工草地耗水量为 2 13.2mm ,比天然草地少 14mm ;人工草地水分利用效率最高为 0 .78kg·m-3 ,是农田的 1.7倍 ;人工草地的济效益较好 ,达到 2 388.4元·hm-2 ,产投比是农田的 4 .6倍 ;人工草地的风蚀模数小于农田 ,生态效益优于农田。因此 ,从可持续发展的角度考虑 ,在农牧交错带现有条件下 ,人工草地是较好的土地利用方式。     

饶阳试验区林网保护下的棉田土壤水分平衡的研究

本文分析了林网内土壤水分的变化动态。结果表明,在整个生长季中,林网内土壤湿度、贮水量均高于林外。林网内外土壤含水量均有明显的季节性变化。林网内棉花全生育期水分供需不平衡,但不同生育阶段又有所不同,现蕾～开花期自然供水明显不足。林网内棉花产量高于林外,提高了水分利用效率。     

信阳地区土地资源存在的问题及对策

土地是非常重要而宝贵的自然资源,在地少人多的现实面前,如何合理利用开发这一资源,是我国土壤工作和国土整治的重大课题。本文以大量的统计资料分析了信阳地区土地资源利用现状和存在的问题,阐明了引起本区水土流失,土壤肥力减退,低产田,土壤污染,土壤潜育化,耕地减少等问题的根本原因,针对这些问题,提出了一些对策。     

间套作系统中土壤水分研究进展

 简要介绍了间套作的基本情况及研究间套作系统中土壤水分的意义,并对国内外不同间套作系统中土壤水分变化、间作群体中的土壤水分蒸发、水分利用效率及土壤水分和水分利用效率影响因素的研究进展进行了综述。通过以上几方面的综述,提出了在间套作系统中土壤水分研究方面存在的不足和需要进一步研究的问题     

不同方式周年覆盖对黄土高原玉米农田土壤水热的调控效应

【目的】探究黄土高原半干旱区不同覆盖方式调控土壤水、热与持续增产、增效的协同效应,为该区确立高效、环保覆盖方式提供理论依据。【方法】设置塑料地膜全膜覆盖(PM)、降解膜全膜覆盖(BM)、膜垄种植(RH)和秸秆覆盖(SM)4种不同周年覆盖(休闲期+生育期)方式,以裸地不覆盖为对照(CT),通过3年大田定位试验,研究不同覆盖方式对土壤水、热时空动态变化规律及其利用特征的影响。【结果】周年覆盖能有效抑制休闲期土壤水分无效蒸发,提高降水潜在利用效率,PM、BM、RH和SM处理休闲期分别较CT多储水53、51、32和36 mm,降水潜在利用效率分别提高了14%、12%、11%和10%。地膜覆盖增温显著,有效提高了玉米干物质累积速度,缩短了其生育进程,其中PM、BM和RH处理拔节期分别较CT提前了15、8和7 d,成熟期分别提前了17、7和7 d。与CT处理相比,PM、BM和RH处理产量增幅分别为52%、32%和27%,积温生产效率分别提高了57%、15%和58%,水分利用效率分别提高了31%、14%和26%,降水利用效率分别提高了53%、27%和29%,耗水系数则分别降低了33%、21%和22%。SM处理能有效增加玉米生育期土壤储水量,但土壤温度的降低导致其生长发育迟缓,其拔节期和成熟期分别较CT推迟了4 d和5 d,最终产量、水分生产效率和积温生产效率分别降低了21%、18%和9%。PM处理增加了农田耗水量,其季末供水能力分别较BM、RH和SM降低了19、56和86 mm。但PM处理土壤水分平衡受生育中后期降水量影响较大,2015年7—9月降水量较多年平均值减少71 mm,PM处理收获期100—200 cm土层土壤储水量较CT处理减少28 mm,并较土壤稳定度降低5.4 mm,造成深层土壤水分亏缺。【结论】塑料地膜全膜覆盖是黄土高原半干旱区协同提高土壤水、热资源利用效率,增加玉米产量的有效措施,然而在玉米生育中后期遭遇干旱容易引起深层土壤水分亏缺和产量波动;降解膜全膜覆盖和膜垄种植处理的增温和增产效果均弱于塑料地膜全膜覆盖,但更有利于维持土壤水分平衡;秸秆覆盖降温、减产效果明显,不推荐在气温较低的半干旱区应用。     

提高土壤水分/养分资源利用效率

阐述了土壤水分/养分资源利用效率的涵义及其表达式。分析了大田小麦-玉米种植制度下,土壤水氮状况和产量、利用效率的关系。着重分析了土壤水分和氮素的周年消耗特征。并应用多目标优化模型对小麦-玉米的水氮管理措施进行了优化。     

耕作覆盖对宁南旱区土壤团粒结构及马铃薯水分利用效率的影响

【目的】探讨耕作覆盖对旱作土壤团粒结构、马铃薯产量和水分利用效率的影响。【方法】于2013—2016年进行连续3个作物生长季定位试验,通过设置3种耕作方式（深松、免耕、翻耕）和3种覆盖措施（秸秆覆盖、地膜覆盖和不覆盖）,研究耕作结合覆盖对土壤团聚体数量、土壤蓄水量及马铃薯产量和水分利用效率的影响。【结果】耕作方式、覆盖措施及二者交互作用可显著增加0—40 cm土层>0.25 mm土壤团聚体含量,深松覆盖秸秆处理0—20 cm土层>0.25 mm土壤团聚体含量在欠水年（2016）和相对欠水年（2014）分别较翻耕不覆盖显著提高14.2%、16.9%,而免耕覆盖秸秆处理在平水年（2015）较翻耕不覆盖显著提高8.5%;20—40 cm土层>0.25 mm土壤团聚体含量在欠水年以深松覆盖秸秆、相对欠水年深松覆盖地膜和平水年免耕覆盖秸秆处理最高,分别较翻耕不覆盖显著提高18.2%、21.5%、18.7%。耕作方式、覆盖措施及二者交互作用对0—200 cm土层蓄水量影响显著,深松覆盖秸秆处理休闲期土壤蓄水量分别在相对欠水年、欠水年和平水年较翻耕不覆盖处理显著提高29.6%、9.3%、11.4%;其关键生育时期平均土壤蓄水量分别在欠水年和相对欠水年较翻耕不覆盖显著增加21.9%、28.9%,而免耕覆盖秸秆处理在平水年较翻耕不覆盖处理显著增加17.1%。在相对欠水年,耕作方式对马铃薯产量和水分利用效率无显著影响,而覆盖措施及耕作与覆盖交互作用对其有显著影响,以免耕覆盖秸秆处理最佳,分别较翻耕不覆盖处理显著提高51.8%和50.5%;在平水年和欠水年,耕作方式、覆盖措施及其二者交互对马铃薯产量和水分利用效率有极显著影响,产量、水分利用效率均以深松覆盖秸秆处理效果最佳,平均较翻耕不覆盖处理显著提高56.9%和44.8%。【结论】耕作结合覆盖措施可改善耕层土壤团粒结构,显著增强休闲期和生育期土壤蓄水保墒能力,从而显著提高马铃薯产量和水分利用效率,在平水年和欠水年采用深松结合秸秆覆盖、相对欠水年采用免耕结合秸秆覆盖模式可实现宁南旱作马铃薯增产。     

不同耕作模式对山西旱塬区高粱产量和水分利用效率的影响

旨在探讨耕作方式对山西旱塬区土壤水分、高粱产量及水分利用效率的影响,为旱作高粱高产栽培提供理论依据。采用田间试验,设置传统耕作、免耕、秋旋耕、秋深松、秋深耕+旋耕和春深耕+旋耕6 种耕作模式,研究不同处理对土壤水分、高粱产量及水分利用效率的影响。随着生育期的推进,播前土壤蓄水量和耗水量均以秋深耕+旋耕模式最高。与传统耕作和免耕模式相比,秋深耕+旋耕模式显著提高高粱产量,增产幅度分别47%和36.7%;显著提高水分利用效率,增加幅度分别达36.8%和25.5%;显著增加千粒重,增加幅度分别达16.5%和14.0%;显著增加枝梗数,增加幅度分别达22.2%和28.2%;显著增长高粱穗长,增长幅度分别达19.0%和21.2%。秋深耕+旋耕模式是本试验条件下的最优耕作模式,可作为山西旱塬区高粱生产适宜的耕作模式。     

冬小麦水氮有效利用的研究

本文针对作物高产、高效和节约水肥资源的目的，研究了不同土壤水和氧水平下的小麦冠、根生长状况、籽粒产量、蒸散、N素吸收状况以及水分利用效率（WUE）和小麦氮索利用效率（NUEw）。结果表明，当相对含水量为75％～85％，施N量较高情况下，可以使小麦冠、根发育良好，使蒸散与吸N量提高，从而增加籽粒产量，提高WUE，并使NUEw达适中水平。文中也强调了单纯追求籽粒高产（高产，低效）或高效（低产高效）的不可取性。