长武塬区苹果园和农田相互转换的深层土壤水环境效应

研究长武塬区苹果园和农田相互转换后0~1 000 cm土壤含水量特征，分析了苹果园土壤干燥化和苹果园转换为农田后土壤水分的恢复效应。结果表明：2、7、17、23、29 a苹果园200~1 000 cm的平均土壤含水量分别为22.8%、21.4%、16.8%、15.4%、14.9%。500~1 000 cm土层中，29 a苹果园平均土壤含水量（14.5%）高于23 a的果园（13.3%）；17~29 a的苹果园均表现为轻度干燥化；基于苹果园和农田转换后土壤水分变化情况估算，苹果园最大种植年限为21 a。苹果园转换为农田1、5、10 a后，农田200~1 000 cm土层土壤含水量分别为：15.3%、15.7%和16.2%，恢复到土壤稳定湿度以上的土层厚度分别为140 cm（1 a）、220 cm（5 a）和400 cm（10 a）。     

Nitrogen use efficiency of cotton (Gossypium hirsutum L.) as influenced by wheat–cotton cropping systems

Wheat–cotton rotations largely increase crop yield and improve resources use efficiency, such as the radiation use efficiency. However, little information is available on the nitrogen (N) utilization and requirement of cotton under wheat–cotton rotations. This study was to determine the N uptake and use efficiency by evaluating the cotton (Gossypium hirsutum L.) N use and the soil N balances, which will help to improve N resource management in wheat–cotton rotations. Field experiments were conducted during 2011/2012 and 2012/2013 growing seasons in the Yangtze River region in China. Two cotton cultivars (Siza 3, mid-late maturity with 130 days growth duration; CCRI 50, early maturity with 110 days growth duration) were planted under four cropping systems including monoculture cotton (MC), wheat/intercropped cotton (W/IC), wheat/transplanted cotton (W/TC) and wheat/direct-seeded cotton (W/DC). The N uptake and use efficiency of cotton were quantified under different cropping systems. The results showed that wheat–cotton rotations decreased the cotton N uptake through reducing the N accumulation rate and shortening the duration of fast N accumulation phase as compared to the monoculture cotton. Compared with MC, the N uptake of IC, TC and DC were decreased by 12.0%, 20.5% and 23.4% for Siza 3, respectively, and 7.3%, 10.7% and 17.6% for CCRI 50, respectively. Wheat–cotton rotations had a lower N harvest index as a consequence of the weaker sink capacity in the cotton plant caused by the delayed fruiting and boll formation. Wheat–cotton rotations used N inefficiently relative to the monoculture cotton, showing consistently lower level of the N agronomic use efficiency (NAE), N apparent recovery efficiency (NRE), N physiological efficiency (NPE) and N partial factor productivity (NPFP), particularly for DC. Relative to the mid–late maturity cultivar of Siza 3, the early maturity cultivar of CCRI 50 had higher N use efficiency in wheat–cotton rotations. An analysis of the crop N balance suggested that the high N excess in preceding wheat (Triticum aestivum L.) in wheat–cotton rotations led to significantly higher N surpluses than the monoculture cotton. The N management for the cotton in wheat–cotton rotations should be improved by means of reducing the base fertilizer input and increasing the bloom application.     

植被恢复和覆土厚度对砒砂岩区土壤水分及养分的影响

[目的]研究植被恢复对砒砂岩区土壤水分和养分的影响状况,明确对于砒砂岩地区土壤保水保肥效果最佳的植被恢复类型,为砒砂岩区的生态修复和区域水土流失治理提供理论依据。[方法]选取准格尔旗暖水乡裸露砒砂岩向覆土砒砂岩过渡区域,以黄土—砒砂岩交界带不同人工恢复植被和自然恢复草地的土壤为研究对象,测定土壤水分和养分含量,分析不同植被恢复和覆土厚度对砒砂岩区土壤水分和养分特征的影响(其中天然草地作为对照)。[结果](1)裸露砒砂岩向覆土砒砂岩过渡区域土壤水分含量主要受黄土厚度影响,黄土的持水性能优于砒砂岩土壤,养分含量主要受植被恢复类型影响;(2)研究区土壤各指标均属于中等变异程度,其中土壤水分、碳、氮含量自北向南随覆土厚度增加逐渐增加,磷素分布则相反;(3)对比天然草地,沙棘和油松恢复对砒砂岩区土壤碳、氮含量的提升效果最好,土壤有机质含量分别提高了43.12%和34.27%,全氮提高了78.95%和42.11%,铵态氮提高25.64%和46.15%,硝态氮提高69.44%和42.22%。其中油松恢复下土壤水分含量高于天然草地54.55%,但人工植被恢复后的土壤磷素水平并没有提升。[结论]黄土较砒...     

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。     

基于Copula分析生态恢复对黄土高原水沙频率耦合关系的影响

为探讨黄土高原水土流失持续治理（P1,1960—1979年;P2,1980—1999年）及退耕还林（草）（P3,2000—2019年）不同阶段水、沙频率耦合特征及演变,基于典型黄土丘陵沟壑区北洛河上游刘家河站1960—2019年的径流量与输沙量实测日数据,采用Copula函数等方法进行水、沙频率统计和模拟。结果表明：（1） Gumbel-Houggar Copula函数能很好地模拟上游水、沙联合概率分布。（2）从P1~P3阶段,5~100年各重现期径流、输沙数量均显著降低,各设计频率的水沙数量在发生概率上的异步性增强。（3）水土流失治理和生态环境建设对黄土高原生态水文过程的影响主要表现在大幅降低20年以上重现期水、沙极端事件发生的概率。黄土高原大幅度的生态恢复在区域尺度上已经表现出减水更减沙、调节水、沙极端事件发生概率等良好的生态功能。     

黄河6条支流域非点源污染分布现状

对黄河流域6条支流域的土壤、河床泥沙、河流水体的非点源污染物荷载量进行了测定。结果表明,在黄河6条支流域土壤中,洛河流域硝态氮含量高达45.2 m g/kg,远高于其他流域;渭河、洛河、泾河流域土壤的铵态氮、有机质、全氮和全磷含量均高于无定河、窟野河、皇甫川流域,其中洛河流域土壤铵态氮含量最高,窟野河流域最低;无定河、窟野河、皇甫川流域土壤pH值高于渭河、洛河、泾河流域。各流域泥沙中硝态氮含量以渭河中的最高,并远高于其他河流;皇甫川流域泥沙中铵态氮含量最高,其次是泾河流域,窟野河流域最低;与土壤相比较,6条支流域泥沙中的铵态氮含量明显高于土壤,硝态氮含量明显低于土壤。渭河和泾河流域泥沙中的全氮含量差异较小,但均高于其余4条支流域。流域泥沙中全磷含量总体差异不大;泥沙中的有机质含量由高到低依次为:窟野河流域>泾河流域>渭河流域>洛河流域>皇甫川流域>无定河流域;窟野河流域泥沙中的硝态氮、铵态氮、全磷和全氮含量在6条流域泥沙中都是最低的,但有机质含量在6条河流中却最高。水体中pH值以无定河流域的最大,渭河流域水体最小;渭河流域水体硝态氮含量最高;铵态氮含量以泾河水体中最高,窟野河最低;泾河水体的高锰酸盐指数远高于其他河流;6条河流水体的COD指数与高锰酸盐指数在6条河流中的差异趋势基本一致。     

近50年来王茂沟流域侵蚀沟变化及其影响因素

基于1968年、2004年和2018年3期高分遥感影像,以王茂沟流域为典型研究区,提取了3个时间点的沟沿线、土地利用、水土保持措施、植被覆盖度和LS因子,对近50年侵蚀沟时空变化特征及其影响因素进行了分析。结果表明:(1)用遥感方法采集的信息,可基本满足侵蚀沟中长期变化分析;(2)50年来王茂沟流域侵蚀沟一直处于变化中,时间上变化速度逐渐减缓,前期和后期沟头年均前进速率分别为0.30,0.27m/a,沟壁年均扩张速率分别为0.009,0.004 m/a;空间上2个时期年均侵蚀沟变化密度大于200 m/(km^2·a)的值分别占比26.89%,7.07%,且多分布在流域中下游;(3)1968—2004年侵蚀沟变化主要受到土地利用变化和水土保持措施增加的影响,2005—2018年,侵蚀沟变化主要受到植被覆盖度进一步提高和土地利用多样性的影响。研究有助于量化分析多年治理过程中侵蚀沟的变化及其影响因素,能对退耕还林还草工程实施前后侵蚀沟治理的生态效益评价提供重要参考。     

两种新的旱作管理技术对山地梨枣树生长及结果的影响

以9 a生梨枣树(Ziziphus jujubaMill.)为试材,在无灌溉条件下,研究节水型修剪技术和竹节式聚水沟技术及常规矮化修剪技术(CK)对梨枣营养生长及生殖生长的影响。结果表明:节水型修剪与竹节式聚水沟技术的单独及联合应用,能有效提高叶面积增长量、梨枣单叶面积和叶绿素含量,有效提高枣吊个数和着花数量;与对照相比,节水型修剪技术可提高产量83.1%,竹节式聚水沟技术可提高产量38.4%,节水型修剪技术+竹节式聚水沟技术效果更好,产量可提高155%。综合分析认为在旱地无灌溉条件下的陕北黄土丘陵区,以节水型修剪树体管理为主,在林下采用聚水沟措施结合,能显著提高梨枣的结果性能和产量。     

基于茎直径微变化的梨枣灌溉指标的初步研究

 研究了4年生酸枣砧梨枣（Ziziphus jujuba Mill.）植株主干茎直径微变化指标对土壤水势（SWP）变化的响应规律,以及与气象要素的关系。结果表明：土壤水势降低引起茎直径日最大收缩量（MDS）增大,日生长量（DG）、生长速率（TGR）和日最大值（MXTD）降低。在水分亏缺发展阶段和水分亏缺维持阶段,MDS和TGR的噪声信号（变异系数）较小,信号强度与噪声信号的比值较大,表明其对土壤水势变化反映敏感。此外,MDS、TGR与潜在蒸散量（ET₀）、正午水汽压亏缺（VPD_md）等气象因子的相关性显著,均能反映大气的干旱程度,因此TGR和MDS可作为梨枣水分亏缺的诊断指标。     

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。