宁南旱区苜蓿草地土壤水分消耗规律及粮草轮作土壤水分恢复效应研究

对宁南旱区不同生长年限紫花苜蓿草地土壤水分消耗及粮草轮作水分恢复效应进行了研究。结果表明:(1)随着苜蓿生长年限延长,在1￣6年内苜蓿草地土壤湿度下降迅速,产草量逐年上升,7年后土壤湿度下降趋于平缓,但苜蓿产草量下降迅速,表明苜蓿生长强烈耗水引起深层土壤干燥化,导致苜蓿生长逐渐衰败,苜蓿平均降水生产效率逐年下降;(2)苜蓿草地土壤垂直剖面可分为降水入渗恢复层(0￣200cm)、根系发达枯竭层(200￣500cm)和根系衰老缓耗层(500cm以下)三个层次。随苜蓿生长年限延长,苜蓿剖面的主要土壤干层逐渐上移,并且干层厚度呈现减小趋势;(3)耕翻的苜蓿茬后轮作粮食作物的年份越长,土壤水分恢复越好,实行草粮轮作的苜蓿最迟不超过生长的第10年。     

延安油松人工林地水分生产力与土壤干燥化效应模拟研究

在EPIC模型模拟精度验证基础上,应用EPIC模型定量模拟研究了延安45年(1957～2001年)实时气象条件下,油松人工林地的水分生产力1、0 m土层土壤有效含水量的变化动态和土壤湿度剖面分布特征,以揭示较长时段内油松人工林地的水分生产力变化规律和土壤干燥化效应。模拟结果表明:(1)1～13年生(1957～1969年)油松人工林水分生产力变化受降水量的影响不大,土壤水分足够维持油松较高的生产力,生物量平均值为3.1 t/hm2;14～45年生(1970～2001年)油松人工林水分生产力呈波动性下降趋势,其波动与降水量波动呈相同的趋势,生物量平均值为2 t/hm2。(2)延安油松人工林地0～10 m土层逐月土壤有效含水量模拟值,模拟前期(1～8年生)在较高(1 300～1 490 mm)水平上波动,模拟中前期(9～15年生)呈现明显的逐年降低趋势,土壤干燥化趋势十分强烈,模拟中后期(16～43年生)在较低水平上(0～180.0 mm)波动,模拟后期(44～45年生)油松死亡后土壤有效含水量逐年上升。(3)随着油松生长年限的延长和根系扎深,油松林地土壤的干层逐年加深和加厚;14年生以后,1～10 m深层土壤湿度稳定维持在每米土层0.12 m左右的含水量状态,表明油松人工林地1～10 m土层已经全部干燥化。综上所述,延安油松人工林地水分持续利用的最大年限为15年左右。     

黄土高原半干旱区旱作农田土壤干燥化研究

为了揭示黄土高原半干旱区旱作农田土壤干燥化发生规律,为黄土高原旱作农田土壤水分可持续利用和当地粮食生产的可持续发展提供科学依据,在黄土高原半干旱区固原、定西和海原3个有代表性的区域实地观测了不同类型旱作农田的深层土壤湿度,分析了旱作农田的土壤干燥化发生规律和土壤干层分布特征。结果表明:(1)黄土高原半干旱区固原、定西和海原各类农田0～600cm土层土壤湿度平均值分别为11.46%、14.37%、9.27%,各类农田土壤湿度均明显低于其土壤稳定湿度值,均发生了不同程度的土壤干燥化现象;(2)固原高产麦田和高产马铃薯田土壤干层厚度分别比低产农田土壤干层厚120cm和260cm;海原高产麦田和高产马铃薯田比低产农田土壤干层厚度厚20cm和80cm。黄土高原半干旱区随着旱作粮田产量的提高,农田深层土壤湿度逐渐降低,土壤干层逐渐加深和加厚。     

黄土高原草田轮作对土壤动物群落结构和多样性的影响

以甘肃庆阳黄土高原地区草田轮作系统中苜蓿(Medicago sativa)和小麦(Triticum aestivum)田为研究样地,通过样方取样和干漏斗分离法,取样调查了土壤动物的多样性。结果表明:在试验区内共分离到大型土壤动物25类,其中小麦田23类,苜蓿田25类;小型土壤动物10类,其中苜蓿田10类,小麦田8类。苜蓿田土壤动物群落Shannon-Wiener多样性指数、Margalef多样性指数、Simpson多样性指数、个体数和类群数均表现为大于小麦田,这说明在草田轮作中苜蓿田具有高的土壤动物多样性而且群落稳定程度高,轮作小麦后土壤的大型动物多样性下降且稳定性程度也降低,小麦田轮作苜蓿后不仅可以有效增加农田土壤节肢动物的类群丰富度和多样性,也可明显提高其个体数量。     

陇东旱塬旱作苹果园水分生产力与土壤干燥化效应模拟

【目的】揭示苹果园地土壤干燥化发生规律及土壤干燥化对果园生产力的长远影响。【方法】在WinEPIC模型模拟精确度验证的基础上,应用该模型模拟研究了1960~1999年期间陇东旱塬旱作苹果园地水分生产力变化动态和土壤干燥化效应。【结果】(1)1960~1999年模拟研究期间,果树产量在10龄达到最高值26.83t/hm2后,呈显著波动下降趋势;23~40龄,低产果园(年产量小于18 t/hm2)占71%,且随降水量的变化呈不稳定波动趋势,平均值为16.47 t/hm2。(2)1~23龄苹果园地年耗水量均高于同期降水量,0~10 m土层土壤有效含水量呈显著降低趋势,其中,1~10龄与11~23龄0~10 m土层土壤干燥化速率分别为94.42和22.6 mm/a;24~40龄苹果园地年均耗水量与同期降水量基本相当,土壤有效含水量为70~240 mm,随生长期与降水量的变化稳定波动。(3)苹果园地0~2 m土层土壤湿度随降水量的变化波动明显;2~10 m土层土壤湿度逐年降低,干层逐年加深和加厚,12龄果园干层已达10 m,此后各树龄土壤湿度逐渐趋于凋萎湿度直到24龄达到稳定。(4)土壤干燥化强度由无干燥化(1~6龄)-轻度干燥化(7龄)-中度干燥化(8~9龄)-严重干燥化(10~11龄)-强烈干燥化(12龄以后)而逐渐加强,以至24龄以后形成稳定的强烈干燥化状态。【结论】陇东旱塬西峰地区旱作苹果园地土壤水分合理利用年限为23~24年。     

渭北旱塬果园土壤干燥化生态修复方式效应研究

【目的】探讨不同生态修复方式对渭北旱塬果园土壤水分和果树光合特性的影响。【方法】2012-05-12,以地处渭北旱塬的陕西陇县梁甫村10年生红富士苹果园为研究对象,设置秸秆覆盖、起垄覆膜、微孔梯度深层集水、秸秆覆盖+起垄覆膜、秸秆覆盖+微孔梯度深层集水、起垄覆膜+微孔梯度深层集水、起垄覆膜+微孔梯度深层集水+秸秆覆盖7个处理,以裸地为对照(CK),于7-11月每月30号采集果园0~2m土层土样测定土壤含水量,8-9月每月30号测定果树叶片光合特性。【结果】各处理0~2m土层土壤平均含水量均高于对照,其中以起垄覆膜+微孔梯度深层集水+秸秆覆盖处理的效果最好,其0~1m土层土壤含水量比对照提高9.83%,1~2m土层土壤含水量比对照提高7.91%,其次是秸秆覆盖+微孔梯度深层集水处理,其0~1和1~2m土层土壤含水量分别比对照增加8.55%和7.40%;不同生态修复方式均能明显提高苹果树的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs),且均以起垄覆膜+微孔梯度深层集水+秸秆覆盖处理最高,其Pn、Tr、Gs分别比对照提高了18.46%,0.90%和52.94%。各生态修复处理的Pn均与对照差异达极显著水平(P0.01),而在Tr和Gs中,除起垄覆膜+微孔梯度深层集水+秸秆覆盖和秸秆覆盖+微孔梯度深层集水处理与对照差异达显著水平(P0.05)外,其他处理均与对照差异不显著。Pn、Tr、Gs与土壤含水量呈正相关线性关系。【结论】微孔梯度深层集水方式与地表覆盖方式相结合能够大幅度提高土壤水分含量,影响果树光合特性,其中以起垄覆膜+微孔梯度深层集水+秸秆覆盖方式效果最好,可作为改善果园土壤干燥化的方法加以利用。     

黄土高原南部水土流失降低土壤生产力的评价

以淳化县为典型区,在多年未施肥的平缓耕地上(坡度＜2°,土壤为黄墡土),通过人工除去10、30 cm和增加10 cm土壤耕层,在传统种植,降水、施肥等其它因子一致条件下,耕地平均每侵蚀1 cm土层,小麦平均产量降低4.0～2.3.坡度为2°21′、4°14′和7°20′三种坡度小区在充分施肥的情况下,平均损失1 mm降水,小麦产量降低34.5～39 kg/hm2.在此基础上,利用Neill的生产力PI指数模型(productivity index),结合该区已有的侵蚀研究成果,从土壤养分、土壤水分、土壤坚     

Changes in Soil Hot-Water Extractable C,N and P Fractions During Vegetative Restoration in Zhifanggou Watershed on the Loess Plateau

The study was conducted in Zhifanggou Watershed, Shaanxi Province, China, to evaluate the effect of different vegetation types on hot-water extractable C, N and P fractions, with the aim to determine whether hot-water extractable fractions could be used as indicators of soil quality change in Loess Plateau. The six vegetation types established in 1975 were (i) Robinia pseudoacacia L., (ii) Caragana korshinkii Kom., (iii) Pinus tabulaeformis Carr., (iv) P. tabulaeformis-Amorpha fruticosa L., (v) R. pseudoacacia-A. fruticosa, and (vi) grassland. A cropped hillslope plot and a Platycladus orientalis L. native forest plot were used as references. The results indicated that the conversion of native forest to cropland resulted in a significant decline in the hot-water extractable C, N and P fractions. Hot-water extractable C, N, and P increased when cultivated land was revegetated, but after 30 years the amount of hot-water extractable C, N, and P in revegetated fields was still much lower compared to native forest. Hot-water extractable fractions increased more under mixed-forest than under pure-forest stands. Furthermore, there was a significant correlation between the hot-water extractable fractions and soil chemical and microbiological properties. The results showed that hot-water extractable fractions could be used as indicators of soil quality change on the Loess Plateau.     

Changes in Soil Hot-Water Extractable C,N and P Fractions During Vegetative Restoration in Zhifanggou Watershed on the Loess Plateau

The study was conducted in Zhifanggou Watershed,Shaanxi Province,China,to evaluate the effect of different vegetation types on hot-water extractable C,N and P fractions,with the aim to determine whether hot-water extractable fractions could be used as indicators of soil quality change in Loess Plateau.The six vegetation types established in 1975 were（i） Robinia pseudoacacia L.,（ii） Caragana korshinkii Kom.,（iii） Pinus tabulaeformis Carr.,（iv） P.tabulaeformis-Amorpha fruticosa L.,（v） R.pseudoacacia-A.fruticosa,and（vi） grassland.A cropped hillslope plot and a Platycladus orientalis L.native forest plot were used as references.The results indicated that the conversion of native forest to cropland resulted in a significant decline in the hot-water extractable C,N and P fractions.Hot-water extractable C,N,and P increased when cultivated land was revegetated,but after 30 years the amount of hot-water extractable C,N,and P in revegetated fields was still much lower compared to native forest.Hot-water extractable fractions increased more under mixed-forest than under pure-forest stands.Furthermore,there was a significant correlation between the hot-water extractable fractions and soil chemical and microbiological properties.The results showed that hot-water extractable fractions could be used as indicators of soil quality change on the Loess Plateau.     

黄土高原刺槐水分关系研究进展

从刺槐生长与水分关系、刺槐水分生理生态特性、蒸腾作用及其与环境因子关系3个方面综述了近20年来黄土高原刺槐水分关系的研究进展。     

黄土高塬沟壑区植被恢复对沟头土壤团聚体特征及土壤可蚀性的影响

【目的】沟头是黄土高塬沟壑区发育最活跃的地貌部位,关系着整个塬坡沟系统的水土流失。探明黄土高塬沟壑区植被恢复对沟头土壤团聚体特征及土壤可蚀性的影响,为区域生态环境修复和水土保持效益评价提供科学依据。【方法】以仍进行耕作利用的农地沟头为对照,研究撂荒后自然恢复植被沟头不同土层（0—10、10—25、25—40 cm）土壤团聚体特征及土壤可蚀性随植被恢复年限（3—30 a）的变化。通过干筛法和湿筛法测定土壤团聚体组成,计算>0.25 mm水稳性团聚体含量（WR_0.25）、平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）、团聚体破坏率（PAD）、团聚体分形维数（D）等团聚体特征值,测定土壤机械组成及有机质含量,计算土壤可蚀性因子（K）。【结果】（1）与农地沟头相比,恢复3—30 a植被沟头土壤WR_0.25、MWD、GMD分别增加11.49%—84.43%、0.18—2.05倍、7.53%—108.62%,三者随植被恢复年限的增加呈线性递增关系（P<0.01）,且均随土层深度增加而减小;（2）植被沟头土壤PAD、D随植被恢复年限增加以线性方式递减（P<0.01）,较农地沟头分别减小3.81%—32.14%、0.55%—6.63%,二者随土层深度增加而增大;（3）随着植被恢复年限增加沟头土壤可蚀性因子K以线性关系递减（P<0.01）,较农地沟头减小5.43%—14.44%,K随着土层深度增加而增大。【结论】植被恢复条件下有机质含量的提升对团聚体形成和稳定性起着重要的作用。沟头土壤可蚀性的减小与水稳性团聚体含量的增加、团聚体稳定性的提高密切相关,自然恢复条件下植被恢复22—30 a沟头土壤团聚体稳定性和抗蚀性能得到明显提升。     

晋西黄土区水土保持林地抗冲性研究

该文采用野外试验方法,以单位水量在单位面积上冲刷的土壤量为指标,对晋西黄土区水土保持林地抗冲性进行了研究,得出不同地类土壤抗冲性差异显著．研究结果表明：油松×刺槐混交林的抗冲性最好,其次是油松林地＞刺槐林地＞虎榛子林地＞沙棘林地＞荒草地＞玉米茬地＞土质马路＞新开垦地;坡度对土壤冲刷量的影响十分明显;随冲刷过程的进行,土壤冲刷量不断减少,减少至一定值则不再减少,此时的值称为基值．同时对糙率、冲刷过程进行了分析．     

黄土高原半干旱丘陵沟壑区人工林土壤水分动态研究

通过对黄土高原半干旱丘陵沟壑区的人工油松(Pinus tabulaeformis)、樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)、柠条(Caragana microPhylla)林地土壤水分动态分析,结果表明,油松、樟子松、柠条林地土壤水分亏缺很大,柠条尤为突出,生长季平均土壤含水量为4.53,水分亏缺1 299mm,油松、樟子松水分亏缺约1 220 mm.在季节变化上,柠条林地土壤含水量最高值出现在生长季以前,油松、樟子松林地土壤含水量最高值则出现在6、7月份,在生长季末各林地     

黄土旱塬不同水分管理模式对旱作春玉米土壤温度的影响

 【目的】基于春玉米生长季土壤温度动态观测资料,研究黄土高原南部旱作区不同水分管理模式对春玉米（Zea mays）农田土壤温度动态变化和玉米生育期土壤积温（＞10℃）的影响,其结果对理解不同水分管理模式对玉米生长影响具有一定参考价值。【方法】以沈单10为供试作物品种,水分管理模式2007年采用补充灌溉、雨养和地膜覆盖3种处理。在2007年基础上,2008年增加秸秆覆盖,试验采用完全方案,于2007年和2008年连续进行2年田间试验。【结果】地膜覆盖具有明显的增温效应,而秸秆覆盖具有明显降温效应;玉米不同生育阶段＞10℃土壤积温,以出苗阶段（PT-VE）最低,生殖生长阶段（R1-R6）次之,营养生长阶段（VE-R1）最高。不同水分管理模式对不同生育期的土壤积温影响不同：地膜覆盖在PT-VE阶段较低,补充灌溉在VE-R1阶段较低,雨养处理在R1-R6阶段较低。地膜覆盖条件下土壤温度对大气温度变化的响应更为敏感,与大气温度变化最为紧密;而秸秆覆盖土壤温度对大气温度变化的反应最迟钝。补充灌溉和地膜覆盖处理籽粒产量显著高于雨养处理（P＜0.05）,与雨养相比,2007和2008年补充灌溉分别增产30.0%和25.7%,地膜覆盖分别增产18.1%和29.7%。【结论】在黄土旱塬地区,不同水分管理模式不仅影响土壤温度动态变化,而且也影响玉米生长发育和对土壤热量资源利用。