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。     

不同糙率坡面水力学特征的试验研究

在室内试验的基础上,采用定床阻力试验研究了坡面流水力学参数(雷诺数、佛汝德数、阻力系数和流速)随床面糙率、流量和坡度的变化规律。初步得出以下结论:(1)在床面和流量相同条件下,坡面流雷诺数和佛汝德数均随坡度的增加而增大。(2)在坡度和流量相同情况下,随着坡面粗糙度增加,坡面流雷诺数和佛汝德数均呈减小趋势;同时水流流速减小,阻力系数增大,这说明水流克服阻力做功所消耗的能量也增加。     

坡面薄层水流流态判定方法的初步探讨

为了研究坡面薄层水流流态的判定方法，从水力学与泥沙动力学观点出发，在4种不同坡度有机玻璃床面与人工粗糙床面(砂粒粒径为0.5～1 mm)上对坡面薄层水流进行了试验研究，并应用水力学二元流雷诺数与泥沙动力学绕流雷诺数对坡面薄层水流流态进行了分析比较，研究结果表明绕流雷诺数能较好反映坡面薄层水流流态。     

Allelopathy variation in dryland winter wheat (<Emphasis Type="Italic">Triticum aestivum</Emphasis> L.) accessions grown on the Loess Plateau of China for about fifty years

In this study, we investigated the genetic variation of allelopathic potential, its grey correlation with important agronomic characters, and rank analysis on allelopathic stability of fifteen wheat accessions commonly grown in arid regions of the Loess Plateau in China. The genetic variation of allelopathic property in dryland winter wheat showed significant differences between accessions. Allelopathic effects exhibited high heritability (55–95%) throughout the life cycle of wheat. Heritability was highest in the tillering stage and weakest in the seed filling stage. Allelopathic potential varied and was discontinuous throughout the wheat life cycle. Grey correlation analysis indicated a close relationship between allelopathic potential dependant on growth phase and agronomic characters. Allelopathic expression during some growth periods induced a partial correlation effect on some important agronomic characters that affected wheat yield. Allelopathic heritability and its degree of influence on yield were more evident in the vegetative growth stage compared to the reproductive stage. A multiple linear regression was built between allelopathic potential during different growth periods and agronomic characters pursued in wheat breeding. Allelopathic potential had a linear effect on production traits cultivated in wheat breeding. When allelopathic intensity varied from 0 to 1 in the reproductive stage, plant height ranged from 44 to 108 cm, spike length from 6.4 to 9.2 cm, number of spikelets with seeds from 13.4 to 21.0, mean seed number per spike from 41.5 to 50.3 and thousand seed weight from 36.2 to 38.3 g. Based on rank analysis, we concluded that there was a synergistic relationship between allelopathic potential in wheat and genetic, chemical and ecological factors. Triticum aestivum L. ‘No 6 Lankao’ and T. aestivum L. ‘No 22 Xiaoyan’ were identified as stable and relatively strong allelopathic accessions, whereas T. aestivum L. ‘Lankao 95–25’ was a stable but relatively weak allelopathic cultivar. Other varieties showed unstable allelopathic potential.     

水蚀风蚀区六道沟流域不同土地利用方式下养分特征

利用经典统计与地统计学相结合的方法,以六道沟流域农用地、林地和草地三种土地类型为研究对象,测定各不同利用方式下土壤有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾、C/N值八种养分指标。结果表明,土壤有机质、全氮含量表现为农用地>林地>草地,全磷含量表现为农用地>草地>林地,土壤全钾含量表现为草地>林地>农用地,速效氮含量表现为农用地>草地>林地,速效磷表现为农用地>林地>草地,速效钾表现为林地>农用地>草地;土壤C/N值表现为林地>草地>农用地;有机质含量与全氮含量呈线性关系,且均达极显著水平(P<0.01)。结果说明不同土地利用方式对土壤养分含量有重要影响。     

极端干旱区垂直线源灌方式对葡萄生长及水分利用效率的影响

灌溉方式对根系湿润方式的不同会影响作物生长及其对水分的利用效率。以常规滴灌方式为对照,通过田间试验研究了垂直线源灌方式对葡萄生长和水分利用效率的影响,结果表明:葡萄生育关键期灌水前后垂直线源灌方式根层土壤平均含水率可达到田间持水率的75.1%和82.8%,常规滴灌方式为田间持水率的60%和72%;垂直线源灌条件下净光合速率,蒸腾速率,气孔导度均较常规滴灌高,净光合速率均经历了气孔限制和非气孔限制,其中由水分胁迫引起的非气孔限制,垂直线源灌晚于常规滴灌出现,且表现不明显;垂直线源灌方式在地上生物量生长方面略好于常规滴灌方式,但两者未表现出明显差异;垂直线源灌方式较常规滴灌方式在产量上提高了1.2%;叶片水平上的水分利用效率,垂直线源灌方式较常规滴灌方式提高了57.4%。     

基于水文要素的黄土丘陵区次降雨泥沙输移比模型

以黄土丘陵区桥沟小流域为研究对象,利用该流域不同地貌部位的野外径流场及沟道水文站网观测资料,探讨了小流域次暴雨泥沙输移比的时空变化特征。依据相关分析法,确定了影响桥沟流域次降雨泥沙输移比的主导因素。结果表明,径流侵蚀力、泥沙相对重率、降雨特性、土壤前期含水量是影响桥沟流域次降雨泥沙输移比的主导因子。采用统计回归方法,建立了黄土丘陵区桥沟流域次降雨泥沙输移比模型。     

山西高产氮高效玉米品种的筛选及其干物质氮素累积与分配

通过分析16个玉米品种在施氮(225 kg/hm²)和不施氮条件下的产量及其节氮潜力等筛选高产氮高效品种。结果表明,两年中晋玉18、登海605、先玉335增产潜力在5%以上,节氮潜力为15.48%~18.39%(2018年)和14.26%~29.47%(2019年)。根据供试品种在施氮和不施氮条件下的产量平均值作为分界线,将这16个品种划分为4种类型。通过对其生物量及氮素累积与转运特征的分析,表明高产氮高效品种具有较高的花后干物质累积量,在保证一般水平的花前氮素转运量的基础上有较高的花后氮素吸收量。     

地表覆盖对土壤热参数变化的影响

覆盖条件下土壤热性质的研究对于包气带水热运移及覆盖技术的应用均有重要意义。使用11针热脉冲探头对沙黄土不同深度(6 mm、18 mm、30 mm)的土壤热扩散率、热容量和热导率三个热参数进行测定,并进行地表覆盖(石子覆盖、秸秆覆盖)处理,旨在探究覆盖条件下表层土壤热性质动态变化过程及土壤热参数与水分的内在联系。结果表明:(1)相对于裸土,石子和秸秆覆盖条件下土壤热参数增大,且覆盖对于靠近表层土壤热参数的影响更加明显;(2)随降雨的发生,土壤热参数均增大,在两次降雨期间,土壤热参数逐渐减小,覆盖与裸土热参数差异逐渐增大;(3)三个热参数随降雨的发生,其动态变化过程表现不同,热容量对降雨的响应最为敏感,热导率次之,热扩散率开始减小的时间较热导率和热容量滞后,三个深度滞后时间均在48 h以上,而且覆盖以后热扩散开始减小的时间较裸土推迟(48 h以上)。土壤容重不变的情况下,在频繁干湿交替的过程中土壤水分为土壤热参数变化的最主要影响因素。覆盖条件下土壤热参数与土壤含水量关系研究表明:石子和秸秆覆盖条件下土壤热参数与土壤含水量的变化关系与裸土条件下一致,热导率与含水量呈幂函数增加的趋势,热容量随含水量线性增加,热扩散率随含水量增加先增后减,本研究所用沙黄土热扩散率峰值对应的含水量在0.20 cm3cm-3左右。由以上结果可以发现覆盖对近表层土壤热参数的动态变化有显著的影响,覆盖的保水效应直接影响土壤热参数的变化。     

黄土丘陵区沙棘混交林叶片、凋落物、土壤碳氮磷化学计量特征

以黄土丘陵区沙棘(Hippophae rhamnoides)+油松(Pinus tabuliformis)、沙棘(H.rhamnoides)+刺槐(Robinia pseudoacacia)混交林(H_rP_t、H_rR_p)及油松(P_t)和刺槐(R_p)纯林为对象,测定叶片、凋落物和0—100 cm土壤C、N、P含量及其化学计量比,探究混交造林对不同组分间养分协同变化规律的影响。结果表明:(1)相比P_t,H_rP_t中油松叶片C、N、P含量(p0.05)及N∶P(p0.05)增加,C∶N和C∶P降低(p0.05),表明H_rP_t有助于缓解N限制,加快其生长速率;相比R_p,H_rR_p中刺槐叶片C、N含量及C∶P和N∶P降低,P含量及C∶N增加(p0.05),表明H_rR_p增强刺槐对P的吸收,但降低其对C和N的固存;(2)相比P_t,H_rP_t凋落物C、N、P含量及N∶P增加,C∶N和C∶P降低(p0.05),表明H_rP_t有助于加快凋落物分解,促进养分归还;相比R_p,H_rR_p凋落物C、N、P含量及其计量比均有所增加(p0.05),表明H_rR_p对凋落物分解无显著作用;(3)相比P_t和R_p,H_rP_t和H_rR_p土壤C、N、P含量增加,但C∶N和C∶P降低(p0.05),表明H_rP_t和H_rR_p均有助于提高N和P利用效率,改善土壤养分状况;(4)叶片、凋落物化学计量指标间具有较强协同效应,且N、P相比C在不同组分间的相关性更明显。综上,相比H_rR_p,H_rP_t更有助于改善养分限制因子供给,加快组分间养分转化。研究结果对于揭示黄土高原地区人工混交林生态系统养分供应潜力及合理制定营林规划具有重要意义。