黄土高原不同植被坡地土壤无机磷形态分布研究

采用石灰性土壤无机磷分级体系,选取黄土高原4种典型植被:柠条、马铃薯、苜蓿和枣树,与裸地作比较,对自然表层土壤中磷素状况进行分析.结果表明:研究区土壤全磷含量0.55～0.85 g/kg,速效磷含量2.402 ～5.920 mg/kg,均处于较低状态;无机磷含量占全磷的60.76%～90.8 5%,在各无机磷形态中,以C a-P(79.37%)为主,几乎没有闭蓄态磷(O-P); 不同无机磷形态的比例顺序是:O-P ＜Ca 2-P＜Al-P＜Fe-P＜Ca8-P＜Ca10-P,其中柠条林地的Ca2-P和Ca8-P无机磷最高,其次是枣树,马铃薯和苜蓿几乎相等.相关分析表明,Ca2-P和Ca8-P与速效磷均呈显著的正相关关系,因此,Ca2-P和Ca8-P是土壤速效磷的主要来源.     

陕北不同土地利用类型下土壤无机磷形态分布及有效性研究

采用蒋柏藩-顾益初无机磷分级方法,对黄土高原两种农田土壤剖面(0～100 cm)中无机磷形态分布特征进行了研究.结果表明:两种农田土壤剖面(0～100 cm)中无机磷形态占全磷的90.95%;无机磷又以Ca-P为主,所占比例在87.86%～92.55%之间;糜子地土壤剖面中无机磷总量、Ca2-P、Ca8-P、Al-P和...     

宝鸡某冶炼厂周边土壤铅镉总量及形态空间分布特征

采用克里金插值法对宝鸡某冶炼厂周边农田土壤中铅镉含量及形态空间分布特征进行了研究,并分析了土壤中铅镉总量及各形态含量与小麦中铅镉含量的相关性,目的在于为冶炼厂周边土壤重金属污染的表征提供依据。结果表明,土壤中Pb形态的高低顺序为：残渣态>有机硫结合态>铁锰氧化态>可交换态,Cd形态为：可交换态>残渣态>有机硫结合态>铁锰氧化态。土壤中Pb总量及Pb、Cd铁锰氧化态在距离冶炼厂500 m处含量均显著高于1 500 m和2 500 m处,后两者之间无差异;而Cd总量及Pb、Cd可交换态、有机硫结合态和残渣态在三个采样距离并没有表现出显著性差异。克里金插值分析表明,除Pb可交换态外,Pb和Cd其余形态在一定程度上均显示出与风向的一致性。相关分析表明,土壤中Pb、Cd可交换态、铁锰氧化态与小麦Pb和Cd含量均有显著的相关性,表明冶炼厂周边旱地土壤中,Pb、Cd可交换态和铁锰氧化态都可能作为土壤重金属污染空间分布和有效性表征的指标。     

长期定位施肥对黄绵土区作物产量及养分回收率的影响

通过近30年(1981—2010年)的长期定位试验,系统研究长期施肥对黄绵土区作物产量及养分累积利用率的影响。结果表明:长期施用化肥和有机肥在显著增加小麦、油菜和胡麻3种作物产量的同时小麦产量年际间的稳定性也显著提高,化肥配施和有机肥与化肥配施的增产和稳产效果更佳;施用有机肥处理和不施用有机肥处理,氮磷配施(NP)及氮磷钾配施(NPK)的增产效应都随试验年限延长而逐渐增加,且与试验年限间呈极显著正相关关系;施用氮肥(N)、氮磷配施(NP)及氮磷钾配施(NPK)的平均增产效应分别为745、1 413 kg·hm-2和1474 kg·hm-2,有机肥的平均增产效应为983 kg·hm-2;不同施肥处理中,氮磷(NP)配合施用及氮磷钾(NPK)配施处理氮和磷的累积回收率最高,分别为44.35%、44.55%和15.11%、15.35%;施用有机肥降低了氮和磷的累积回收率,有机肥与氮磷(MNP)及有机肥与氮磷钾(MNP)配施处理氮和磷的累积回收率分别为30.41%、32.07%和9.95%、9.70%;氮磷钾(NPK)处理钾的累积回收率最高,为14.25%,同样施用有机肥显著降低了钾的累积回收率。     

黄土高原土石山区土地利用空间分布研究

在陕西省陇县土地利用数据和1∶5万地形图的基础上,利用ArcGIS 9.3软件和Spss17.0软件探讨不同海拔、坡度与坡向上土地利用类型的分布特征及土地利用的空间分布与地形因子的相关关系。结果表明:除林地、草地外,其他土地利用类型分布主要集中在海拔小于1300m、坡度小于15°的区域中;耕地在平地占优势地位,其他坡向级别中林地占最大比例,其次是耕地和草地,其他土地利用类型分布较少。耕地、林地、居民点及工矿用地、未利用土地与海拔相关关系均达显著水平;除水利设施用地外其余各类土地利用类型与坡度均显著相关;除耕地、草地和居民点及工矿用地外,其他土地利用类型与坡向的相关关系均不显著。     

半湿润易旱区红富士苹果园初夏土壤理化特性及施肥研究

通过田间调查及对高产果园(≥22 500 kg/hm2)和低产果园(<18 000 kg/hm2)土壤样品的分析,研究了半湿润易旱区红富士果园初夏土壤理化特性。试验结果表明:高产园和低产园的物理特性和养分状况差异显著。高产园土壤pH显著低于低产园,而电导率及有机质、速效氮、速效磷、速效钾和微量元素都显著高于低产园,其养分含量均处于中等到丰富水平,符合高产优质果园土壤养分含量的标准,而低产园养分含量处于中等或缺乏水平;两类果园0~20 cm土层的养分含量均高于其它土层。有机质与速效氮、速效磷、速效钾之间均呈现显著或极显著的相关关系。根据苹果的需肥特性和土壤养分状况及有效性,初步提出了低产园的优化施肥结构模式:增施有机肥和补施氮、磷肥为主,配施一定量的钾肥和微肥,以保证苹果的丰产优质。     

旱地塿土长期定位施肥土壤剖面硝态氮分布与累积研究

通过12a大田长期定位试验研究了在自然降水条件、冬小麦—大豆轮作(或休闲)种植制度下，0～400cm塿土剖面硝态氮分布与积累的特点。结果表明，长期单施氮肥，氮的表观利用率特别低，仅0．51％，氮肥配施钾、磷肥，氮的表观利用率为25％～35％，氮磷钾平衡施肥及配施有机肥，氮的表观利用率达到50％；施N肥方式显著影响土壤硝态氮积累和淋移，旱地塿土长期单施化学氮肥或氮钾、氮磷、氮磷钾肥使土壤NO3^-—N大量积累和淋移；氮磷钾与有机肥的配合施用能有效地缓解土壤对硝态氮的积累，提高氮肥利用率。     

绿洲-沙漠过渡带柽柳灌丛沙堆形态特征及空间分布格局

以策勒绿洲-沙漠过渡带为研究区域,分析位于过渡带内侧、中部及外围的柽柳灌丛沙堆的形态特征、形态参数间关系、大尺度内空间分布格局以及相应的变化规律。结果表明：① 柽柳沙堆的典型形态呈凸起半椭球状,上部被柽柳灌丛覆盖,沙堆高0.27～3.21 m,体积0.30~291.63 m3,树冠面积2.39～128.76 m2。过渡带由内向外单体沙堆及灌丛尺度显著增加,且沙堆外形向着沿风向拉长的不对称蝌蚪状发展。② 柽柳灌丛沙堆各形态参数间存在良好的相关性,其中沙堆长度与宽度、底面积与高度间的显著回归关系会随过渡带由内向外逐渐由线性关系变为二次函数;柽柳树冠面积与沙堆体积间呈显著线性关系,其斜率会随过渡带由内向外逐渐增加。③ 柽柳沙堆分布密度沿过渡带由内向外逐渐降低,且空间格局类型会在100~250 m较大尺度范围上从聚集转向随机,整体聚集强度增加,而聚集强度峰值所在尺度和聚集规模则逐渐缩小。目前,该区域柽柳沙堆整体处于增长阶段,且可判定沙堆的产生是由土地退化引起的,其中过渡带外侧现处于快速退化时期。     

干旱区绿洲土壤Cd-Zn复合污染下重金属形态及其生物有效性的研究

通过模拟基于Cd-Zn复合污染下干旱区绿洲土壤的胡萝卜盆栽试验,用Tessier连续提取法对胡萝卜土壤中Cd、Zn的形态分布进行分析,同时就生物利用性形态的变化研究了Cd、Zn的生物有效性。结果表明:1)原状土壤中Cd和Zn主要以残渣态存在,随着复合胁迫浓度的增加,Cd的主要赋存形态逐步转变为碳酸盐结合态和可交换态,Zn主要赋存形态逐步转变为以铁锰氧化态和残渣态,但有效态和潜在有效态的比例大大增加。2)胡萝卜对Cd、Zn的富集作用均为地上部分大于地下部分,对Cd的富集能力远远大于Zn。3)胡萝卜吸收的Cd和Zn不仅包括可交换态和碳酸盐结合态,还包括了在一定条件下释放出来的铁锰氧化态和有机结合态。     

黄土旱塬长期施肥对小麦产量及养分平衡的影响

基于长期定位试验,研究不同肥料施用对小麦产量及养分平衡的影响.结果表明,合理施肥可以明显提高小麦的产量,增加小麦对养分的吸收量,同时达到培肥地力的效果.氮、磷配施增产效果显著,增幅为111.7%;在单施氮肥、单施磷肥的基础上施有机肥,分别比单施氮肥和单施磷增产32.7%、155.7%.氮、磷及有机肥配施时氮、磷、钾总吸收量均最多,分别增加303.5%、128.6%、238.8%.肥料单施,土壤中的部分养分会出现亏缺,单施氮肥,土壤中磷素亏损100%;单施磷肥,氮素亏损100%.肥料配施,氮素、磷素都出现不同程度的盈余.农业生产中该区要重视施用有机肥及肥料的合理配施.     

长期施肥下黄土旱塬黑垆土磷平衡及农学阈值

为研究长期施肥条件下土壤磷平衡和土壤有效磷对磷盈亏的响应,明确土壤有效磷(Olsen-P)的农学阈值及合理磷肥施用量,依托甘肃平凉肥料长期定位试验(始于1979),分析了黄土旱塬黑垆土36 a土壤磷盈亏动态、累积磷盈亏与有效磷的响应关系以及土壤磷残余,通过Mitscherlich方程模拟作物相对产量对土壤有效磷的响应关系,计算黄土旱塬黑垆土小麦和玉米的土壤有效磷农学阈值。结果表明:不施肥(CK)和单施氮肥(N)处理土壤磷始终亏缺,N处理每亏缺磷100 kg·hm~(-2),有效磷含量下降1.05 mg·kg~(-1);施磷处理土壤磷当季盈余4.3～207.9 kg·hm~(-2),累积盈余154.9～7 483.6 kg·hm~(-2),其中有机、无机配施(MNP)处理磷盈余最大;土壤累积磷盈余与土壤有效磷增量呈线性正相关,土壤中每盈余100 kg·hm~(-2)磷,秸秆还田配施化肥(SNP,磷肥隔年施)、氮磷配施(NP)、有机肥(M)和有机、无机配施(MNP)处理土壤有效磷分别增加7.55、2.47、0.28 mg·kg~(-1)和0.46 mg·kg~(-1);黄土旱塬黑垆土农田有效磷的小麦和玉米农学阈值分别为22.05 mg·kg~(-1)和13.96 mg·kg~(-1),MNP处理土壤有效磷含量已高于作物农学阈值,NP和SNP处理土壤有效磷含量达到小麦农学阈值分别需要21 a和24 a,达到玉米农学阈值分别需要2 a和8 a,M处理土壤有效磷含量已高于玉米农学阈值,还需要3 a可达到小麦农学阈值。当磷投入量每年平均达22.9 kg·hm~(-2)时,土壤磷呈持平状态;当磷用量达33 kg·hm~(-2)时,不仅作物产量较高,而且磷肥当季利用率也较高;当磷用量增加到233 kg·hm~(-2)时,作物产量对增加磷投入无响应,土壤磷残余超过90%,大量磷素累积在土壤中,增加了土壤磷素的流失风险。黄土旱塬小麦玉米一年一熟轮作黑垆土农田土壤有效磷农学阈值为13.96 mg·kg~(-1)(玉米)和22.05 mg·kg~(-1)(小麦),秸秆还田可促进旱地农田耕层土壤有效磷含量的增加。     

黄土旱塬区农田施肥、产量与土壤深层干燥化的关系研究

施肥作为稳定作物高产的关键措施之一,同时也会加强对土壤水分的耗损。于2007年小麦播种前测定了长期施肥的试验田0~300 cm土壤剖面水分含量。结果表明,不同施肥处理播前小麦地土壤在1 m深度范围内含水量变化很小,贮水量的极差值为14.7 mm;土壤水分的变化主要集中在100~300 cm土层,贮水量极差值为130.1 mm,且土层深度100~260 cm处出现土壤深层干燥化现象,并随肥料用量增加干燥化程度趋于严重;260 cm以下土壤含水量逐渐上升。氮磷肥配施土壤干层含水量显著高于单施氮肥,单施氮肥显著高于单施磷肥和不施肥,而不施肥和单施磷肥土壤干层含水量差异不显著。从产量角度看,小麦产量与干层水分含量呈线形显著负相关。当产量小于1 354 kg/hm2,土壤无干层;当产量在1 355~2 406 kg/hm2之间,土壤干层属于轻度干燥化;当产量在2 407~3 458 kg/hm2范围内,土壤干层属于中度干燥化。     

黄土高原旱地大量营养元素缺乏对小麦产量和营养元素含量的影响

在采自陕西长武地区高、中、低三种肥力土壤上进行种植冬小麦盆栽试验,研究氮磷钾缺乏对小麦生物量、产量及产量三要素及籽粒矿质元素含量的影响.结果表明,缺氮条件下,小麦穗数、穗粒数大幅度减少,从而使小麦生物量和产量显著下降,缺氮还降低了小麦籽粒中硫、钙以及铁、锰、铜、锌的含量;缺磷条件下,小麦生物量下降、分集数降低,籽粒千粒...     

黄土高原土壤干旱异常阶段特征

为揭示黄土高原严重土壤干旱的时空特征,主要使用EOF,REOF、CEOF和小波分析等方法,研究了该区域近40a(1961～2000年)的土壤干旱变化。结果表明：黄土高原土壤干旱变化以全区一致为主,干旱趋势趋干加重,20世纪90年代干旱加剧最为明显;干旱存在2～4a和7～9a左右的年际振荡．以2～4a为主;干旱最容易在7～10月发展到最重,其间干旱信息由高原中部向西、向东、向北传播;7～10月干旱变化存在3个敏感区,划分了3个次区域,各次区域间干旱强度、频次差异较大。     

Effects of long-term cultivation practices and nitrogen fertilization rates on carbon stock in a calcareous soil on the Chinese Loess Plateau

Soil organic carbon(SOC) and soil inorganic carbon(SIC) are important C pools in the Loess Plateau of Northwest China, however, variations of SOC and SIC stocks under different cultivation practices and nitrogen(N) fertilization rates are not clear in this area. A long-term field experiment started in June 2003 was conducted to investigate the SOC and SIC stocks in a calcareous soil of the Chinese Loess Plateau under four cultivation practices, i.e., fallow(FA), conventional cultivation(CC), straw mulch(SM), and plastic film-mulched ridge and straw-mulched furrow(RF), in combination with three N fertilization rates, i.e., 0(N0), 120(N120), and 240(N240) kg N/hm~2. Results indicate that the crop straw addition treatments(SM and RF) increased the contents of soil microbial biomass C(SMBC) and SOC, and the SOC stock increased by 10.1%–13.3% at the upper 20 cm soil depth in comparison to the 8-year fallow(FA) treatment. Meanwhile, SIC stock significantly increased by 19% at the entire tested soil depth range(0–100 cm) under all crop cultivation practices in comparison to that of soil exposed to the long-term fallow treatment, particularly at the upper 60 cm soil depth. Furthermore, moderate N fertilizer application(120 kg N/hm~2) increased SOC stock at the upper 40 cm soil depth, whereas SIC stock decreased as the N fertilization rate increased. We conclude that the combined application of crop organic residues and moderate N fertilization rate could facilitate the sequestrations of SOC and SIC in the calcareous soil.     

基于黄土旱塬区长期定位试验的施肥效益分析

以在黄土旱塬区进行了18年的长期定位试验为基础,研究了长期定位施肥对肥料利用率、土壤肥力及施肥经济效益的影响,结果表明:长期单施磷肥,对小麦无增产效果,磷肥的利用率为0.4%,磷肥的利润率平均为-1.1;单施氮肥,小麦产量明显增加,氮肥利用率为39.3%,利润率平均为3.0,最高可达4.7;氮磷配施,肥料的肥效、利用率明显高于氮、磷肥单施,利润率平均为1.7。氮磷配施还有利于土壤养分平衡,土壤肥力提高。综合考虑,氮磷配施,特别是90 kg/hm2N和90 kg/hm2P2O5配施是更理想的施肥方式。     

基于宏观地理因子估算黄土高原地区降水资源空间分布

基于经度、纬度和海拔高度3种宏观地理要素信息,采用"逐步回归的趋势面模拟+残差内插"法,建立黄土高原地区降水量空间分布的回归模型,并根据模型估算结果分析该区降水资源的空间分布特征.回归模型的显著性检验及站点检验表明:经度、纬度和海拔高度3种宏观地理因子对黄土高原地区降水量的空间分布具有很强的决定作用;基于3种宏观地理因...     

Distribution of soil aggregates and organic carbon in deep soil under long-term conservation tillage with residual retention in dryland

To ascertain the effects of long-term conservation tillage and residue retention on soil organic carbon(SOC) content and aggregate distribution in a deep soil(>20-cm depth) in a dryland environment,this paper analyzed the SOC and aggregate distribution in soil, and the aggregate-associated organic carbon(OC) and SOC physical fractions. Conservation tillage(reduced tillage with residue incorporated(RT) and no-tillage with residue mulch(NT)) significantly increased SOC sequestration and soil aggregation in deep soil compared with conventional tillage with residue removal(CT). Compared with CT, RT significantly increased the proportion of small macroaggregates by 23%–81% in the 10–80 cm layer, and the OC content in small macroaggregates by 1%–58% in the 0–80 cm layer. RT significantly increased(by 24%–90%) the OC content in mineral-SOC within small macroaggregates in the 0–60 cm layer, while there was a 23%–80% increase in the 0–40 cm layer with NT. These results indicated that:(1) conservation tillage treatments are beneficial for soil aggregation and SOC sequestration in a deep soil in a dryland environment; and(2)the SOC in mineral-associated OC plays important roles in soil aggregation and SOC sequestration. In conclusion, RT with NT is recommended as an agricultural management tool in dryland soils because of its role in improving soil aggregation and SOC sequestration.     

保护性耕作在黄土高原的应用和发展

在过去近半个世纪,黄土高原保护性耕作技术已从单纯的平移效仿国外先进的保护性耕作技术体系逐渐过渡到集特色鲜明、因地制宜、传承改革为一体的该区特定保护性耕作技术体系。在全球变暖的背景下,黄土高原保护性耕作技术为衰减一些关键温室气体在农田尺度的排放和吸收同样至关重要。在归纳黄土高原保护性耕作系统的设计思路和主要内容的基础上,阐明了保护性耕作技术体系的农田水生态过程和防侵蚀效应的内在机制,并重点分析了保护性耕作对该区重要的土壤温度效应、土壤理化特性、产量和水分利用效率、温室气体的影响和成因。最后还对目前黄土高原保护性耕作技术的开发、示范和推广过程中存在的不足和弊端进行了剖析,提出了结合保护性耕作技术的垄沟地膜覆盖栽培技术,这将是该区农业未来发展的重要思路,以期为黄土高原旱地农业系统的可持续开发和系统管理提供理论支撑。