水分胁迫对紫花苜蓿根系吸水与光合特性的影响

变水条件下(利用PEG-6000模拟水分胁迫48 h,ψs=0.2MPa,之后复水48 h),测定紫花苜蓿(Medicago sattva L,品种阿尔冈金和陇东苜蓿)幼苗根系水力学导度与光合参数变化规律,旨在研究变水条件下紫花苜蓿光合作用的响应机制、植株水分吸收能力的变化规律及地上与地下部可能的相关关系.结果表明:干旱胁迫使得紫花苜蓿根系水力学导度(Lpr)受到显著影响.随着水分胁迫时间的延长,根系吸水能力呈现快速--缓慢下降趋势,即根系水力学导度逐渐下降,气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、净光合速率(Pn)和叶片水势亦随之而显著降低,胞间二氧化碳浓度(Ci)先随之降低但最终上升而累积.复水后,根系水导呈现缓慢--慢速的恢复趋势,Pn、Gs、Tr、叶片水势随着根系水导速率的增加而逐渐恢复;Ci则随复水时间的延长而逐渐下降.但各参数除Ci外,均没有恢复到胁迫前水平.紫花苜蓿根系水导与光合参数在复水后的恢复程度说明,紫花苜蓿对干旱逆境的抵御与适应能力相对较弱,但陇东苜蓿对水分胁迫的忍耐能力强于阿尔冈金.     

晋西北黄土丘陵区小流域土壤团聚体稳定性及其分异特征

土壤团聚体是土壤结构的基本组成部分,在影响水分入渗和转移、土壤肥力方面起到重要作用。分析土壤团聚体结构特征及其稳定性影响机制,对揭示黄土高原退耕还林还草生态环境效应具有重要意义。研究以晋西北朱家川流域内7个坝控小流域不同土地利用方式(林地、草地、农地)下土壤团聚体为研究对象,利用GIS平台空间分析模块提取样点地形因子,用湿筛法分析水稳性团聚体粒径组成,借助通径分析法分析各理化因子对于分形维数的影响。结果表明:晋西北朱家川流域不同土地利用方式下,土壤团聚体稳定性存在显著差异,团聚体稳定性从高到低顺序为:林地>草地>农地。分形维数和小粒径团聚体含量呈显著正相关,而与大粒径团聚体含量呈显著负相关。处于流域下游的后会沟流域土壤团聚体稳定性最低,中游柳树咀沟流域土壤团聚体结构稳定性最优。对土壤团聚体分形维数影响最大的因子是有机质含量,其次是海拔高度,直接通径系数分别为-0.427和-0.229,决策系数分别为0.168 0,0.085 6。研究结果可为黄土高原生态恢复和土地合理利用提供科学依据。     

黄土高原水蚀风蚀交错带小流域土壤矿质氮空间变异性

为探明小流域土壤养分特性空间变异规律及其与环境因子的关系,以非均匀取样方法测定了黄土高原水蚀风蚀交错带小流域土壤表层（0～10、10～20、20～40 cm）的硝态氮和铵态氮,采用经典统计和地统计学方法分析了其空间分布特征及变异结构。结果表明：土地利用空间配置成混合利用结构拦截和减少径流侵蚀,形成了土壤矿质氮坡面斑块镶嵌格局。小流域内硝态氮和铵态氮呈中等的空间变异和自相关性,其变异性由土壤系统内部因素包括土壤质地、矿物、成土过程、地形特征和人类活动造成的外部因素包括施肥和耕作等共同控制。建立了土壤矿质氮多元回归预测模型,各回归模型的自变量不同,表明不同土层硝态氮和铵态氮的变异受不同环境因子控制。分析认为合理配置土地利用形成斑块状结构和增加养分投入可以改善研究区土壤质量。     

垂直线源灌线源长度对湿润体特性的影响

垂直线源灌可将水分直接输送到果树的根系,减少土面蒸发损失,以提高水分利用效率。通过模拟试验,研究了线源长度对土壤湿润体变化特性的影响。结果表明,不同线源长度土壤表面水平湿润半径、最大水平湿润半径和垂直湿润深度均与入渗时间的平方根呈线性关系,线源长度对土壤表面水平湿润半径和最大水平湿润半径的影响不明显,土壤表面水平湿润半径与最大水平湿润半径的比值和入渗时间的平方根符合线性关系,土壤表面水平湿润半径与垂直湿润深度的比值随入渗时间的增加而增大,随线源长度的增加而减小。这些研究结果可为垂直线源灌技术参数确定提供参考。     

黄土高原典型植被覆盖下SPAC系统水量平衡模拟

应用土壤-水-大气-植物整合模型(SWAP),在野外观测试验基础上对坡耕地(豆地)、长芒草地和苜蓿草地土壤-植被-大气系统中的水循环进行了数值模拟.结果表明,土壤水分和储水量模拟结果与实测值具有很好的一致性;长芒草地水分收支基本平衡,苜蓿草地的水分支出是坡耕地(豆地)的1.38倍,其中苜蓿的蒸腾耗水量是坡耕地(豆地)的3.88倍,这是引起苜蓿草地群落过度消耗土壤储水而呈现负补偿的主要原因.农地退耕还林还草后会增加SPAC系统水分支出,如果植被群落耗水过大很可能使土壤干化.     

基于SPEI的陕北黄土丘陵区干旱特征及影响因素分析

为探讨陕北黄土丘陵区干旱特征及其影响因素,借助绥德2000-2014年逐日的气象数据,基于Hargreaves、Thornthwaite和Penman-Monteith蒸散模型及同一套降水资料计算,获得不同时间尺度(月、半年和年)3种标准化降水蒸散指数(SPEI),对比分析上述3种SPEI的差异并选取适宜于陕北黄土丘陵区的SPEI,而后采用SPEI分析干旱特征,并利用通径法分析气象因子对SPEI敏感性。结果表明:1)基于Penman-Monteith蒸散模型的SPEI(SPEI-PM)能够准确反映陕北黄土丘陵区干旱事件,与SPEI-PM相比,基于Hargreaves和Thornthwaite的SPEI值偏低,计算误差为0.26～0.38;2)干旱变化呈现减弱趋势,短时间尺度上(1和6个月)SPEI-PM值变化频繁,长时间尺度上(12、18和24个月)SPEI-PM值变化幅度小且变化周期长;3)在月、半年和年尺度上对SPEI-PM影响程度最大的气象因素分别为气温和相对湿度。     

磷素对含沙水流流体变异特性影响

[目的] 为探明磷素对含沙水流流体变异特性的影响。[方法] 采用自制双竖管流变仪,研究了磷素对不同浓度含沙水流流体类型、流变参数及流体发生变异的临界阈值的影响。[结果] (1)磷素浓度、泥沙浓度及泥沙理化性质是影响含沙水流发生流体变异的主要因素。在25 ℃下,过磷酸钙浓度每增加0.1 g/cm³,黏滞系数和宾汉极限剪切力分别增加0.48~1.47 mPa·s和3.49~6.84 N/m²。(2)随着磷素和泥沙含量的增大,含磷素的含沙水流由牛顿流体变异为宾汉流体。构建并验证了磷-泥沙水流黏滞系数和宾汉极限剪切力等流变参数的计算模型。(3)给出了磷-泥沙水流流体变异的临界浓度阈值。当磷素浓度从0增加至0.45 g/cm³时,含沙水流的流体变异临界浓度阈值降低49%,说明磷素的存在加速了含沙水流的流体变异。[结论] 磷素的增加使得侵蚀水流更容易由牛顿流体变异为宾汉流体,从而影响侵蚀流内部的能量耗散过程,研究结果为深入认识侵蚀污染水流的输移机制提供了新的科学基础。     

成垄压实耕作施肥机械的改进设计(简报)

基于土壤大孔隙流理论、垄沟微型集雨理论和阻水层理论提出的成垄压实耕作施肥方法,能够有效地达到集雨保肥的作用,而推行该耕作措施的关键是加强其配套农机具的研制.在国外相关研究的基础上改进设计了成垄压实耕作施肥机械.该设计合理.一机多用.具有结构紧凑、调整方便等特点.采用改进后的平底箭铲式施肥开沟器能够阻断土壤中大孔隙流的连续性,在垄底形成一致密的施肥带,减少了氮肥在土壤中随大孔隙流的淋溶迁移.利用单圆盘起垄覆盖施肥带,并采用仿垄形加压式镇压器对垄面进行镇压,通过改变弹力来实现镇压力的调整,形成不同紧实度的水分运动障碍层.达到集雨保肥的作用.     

岷江干旱河谷主要灌木种群生态位研究

利用Levins生态位宽度指数和Schoener生态位重叠指数分析了岷江干旱河谷20种主要灌木种群在土壤水分、全N、速效P、速效K和pH 5个资源维上的生态位宽度和生态位重叠特征.结果表明:小花滇紫草、三花莸、白刺花、多花胡枝子、马鞍羊蹄甲具有较大生态位宽度,对环境有较强的适应能力,在维持岷江干旱河谷群落的物种多样性和相对稳定性中发挥重要作用;种群在各个资源维上的宽度值不同,说明对不同的资源利用能力不尽相同,在不同资源空间中的生态适应性亦不同.各个资源维上所有种群生态位宽度和的大小依次为pH全N土壤水分速效K速效P.由此看出,物种对速效P和速效K的利用能力低于对土壤水分的利用;同属种群间的重叠值较低.具有较高生态位宽度的物种一般具有较高的生态位重叠,但并非生态位宽度小的物种其重叠值也就小.灌木种群生态位的研究可用于指导岷江干旱河谷植被的保护和恢复.      

黄土高原水蚀风蚀交错带柠条幼林地土壤水分动态变化

沿坡面布点,通过中子仪观测人工柠条幼林坡地小区土壤含水量的垂直变化,并对储水量的时空变化进行模拟和预测。结果表明:柠条幼林地上、中、下不同坡位0~400 cm土壤剖面储水量动态变化趋势一致,即雨季迅速增加,冬季变化较小,春季至下一个雨季初迅速下降。柠条幼林坡地土壤剖面储水量表现为从坡顶至坡底呈逐渐增大的趋势。土壤水分消耗量从坡顶至坡底也呈逐渐增大的趋势。柠条地土壤储水量与坡面位置和时间的关系可用一个二元三次多项式来表达。