放牧对典型草原区土壤水分及其对降雨响应规律的影响

为研究放牧对典型草原区土壤水分及其对降雨响应规律的影响,通过在内蒙古西乌珠穆沁旗设置试验,对禁牧区和放牧区5cm、10cm、15cm、30cm层土壤体积含水率和降雨量进行监测和分析。分析表明:放牧会导致草原地上生物量减少,植被抑制土壤蒸发的作用减弱,降雨转化率降低;放牧会破坏0~15cm层植被根系,根系吸水能力减弱,上层土壤水分向下运移,从而放牧区0~15cm层含水量小于禁牧区,30cm层却大于禁牧区;禁牧区与放牧区5cm、10cm和15cm层土壤水分对降雨的响应相似,单次或累积降雨量大于10mm时,土壤含水量即有显著增加,但会因干旱间隔(两次降雨事件之间无降雨日数)时间的不同而变化,禁牧区含水量更加敏感,增加幅度较大;禁牧区30cm层土壤水分对降雨的响应有滞后现象,单次降雨量大于30mm或累积降雨量大于20mm且干旱间隔时间≤3d时,才有显著增加,放牧区30cm层只在干旱间隔较短(≤2d)的连续大降雨后有明显波动;禁牧区0~30cm层土壤水分的增加都与降雨量、降雨强度极显著相关,放牧区0~15cm层与降雨量极显著相关,0~10cm层与降雨强度极显著相关。     

Forage production,quality and water-use-efficiency of four warm-season annual crops at three sowing times in the Loess Plateau region of China

Increasing demand for livestock products is driving development of livestock systems worldwide. That requires improved and new forage production options. The Loess Plateau region in central-northern China is an important area for livestock production, as it supports11% and 19% of the country’s cattle and sheep, respectively (China statistical yearbook 2014). The rain-fed semi-arid environment of the Loess Plateau means that maximizing the water-use-efficiency (WUE) of forage production is vital to guarantee enough fodder supply the livestock demand. A three-year field experiment in north-west Loess Plateau compared forage production, water use and water-use-efficiency as well as crude protein (CP) content of forage maize, Sudan grass, foxtail millet and Japanese millet sown at three sowing dates according to the opening rain during 2011–2013. On average, forage maize produced the highest biomass (12.1 t ha⁻¹) and had the highest WUE (43.4 kg DM ha⁻¹ mm⁻¹). This was followed by Sudan grass (7.8 t ha⁻¹; 26.5 kg DM ha⁻¹ mm⁻¹), Japanese millet (6.7 t ha⁻¹; 26.2 kg DM ha⁻¹ mm⁻¹) and foxtail millet (6.7 t ha⁻¹; 24.6 kg DM ha⁻¹ mm⁻¹). Optimizing sowing date played an important role in maximizing forage production and WUE of all tested forages. Compared to the earliest sowing date, a delay of two weeks reduced forage production by 17% in maize, 35% in foxtail millet, and 16% in Japanese millet. A delay of four to six weeks reduced biomass yield by 58% in maize, 57% in foxtail millet, and 56% in Japanese millet. Late sowing also greatly reduced WUE of forage maize and foxtail millet by 33% and 42%, respectively, when compared to early sowing. The middle sowing date maximized forage production and WUE of Sudan grass in two of the three growing seasons, which was 20% and 38% higher than the early and late sowing, respectively. Late sowing in all forages reduced crop water use by 42–57 mm compared to the early sowing. Among four test crops, CP of Sudan grass (7.9%) and forage maize (7.7%) was higher than foxtail millet (6.8%) and Japanese millet (6.7%). Compared with early sowing, CP_f in late sowing significantly increased in Sudan grass and decreased in Japanese millet, in contrast, no evident sowing date effect was found in forage maize and foxtail millet. This study showed that all four warm-season annual grasses had high forage production potential, forage maize was the most reliable and efficient option. Forage maize and the millets could easily be integrated into existing cropping systems and provide opportunities as both grain and forage-producing crop to provide added flexibility for farmers.     

陕北黄土区不同植被类型土壤有机碳分布特征及其影响因素

  目的  探究陕北黄土区退耕还林（草）后形成的主要植被群落类型土壤有机碳空间分布特征及其影响因素，旨在为今后该地区人工林土壤碳汇管理以及生态效益评估提供参考依据，为我国北方森林土壤碳的相关研究积累基础数据。  方法  以吴起县大吉沟森林公园内的油松林、沙棘林、草地、油松沙棘混交林为研究对象，选取典型样区，运用单因素方差分析与灰色关联法，探讨不同植被类型在0 ~ 100 cm土壤有机碳垂直变化规律及其主要影响因素。  结果  （1）研究区土壤有机碳含量及储量具有明显表聚现象，且随土壤深度增加而降低。（2）不同植被类型下，土壤有机碳平均含量表现为沙棘林（7.03 g/kg） > 低坡度油松沙棘混交林（5.34 g/kg） > 草地（5.16 g/kg） > 高坡度油松沙棘混交林（3.87 g/kg） > 油松林（3 g/kg），沙棘林与油松林、高坡度油松沙棘混交林土壤有机碳平均含量呈显著性差异（P < 0.05）。（3）不同植被类型土壤有机碳储量介于41.11 ~ 74.76 t/hm2。（4）不同植被土壤剖面C/N在16.41 ~ 39.11之间，C/N均值由大到小表现为沙棘林（34.68） > 低坡度油松沙棘混交林（25.88） > 草地（25.82） > 油松林（23.08） > 高坡度油松沙棘混交林（22.71）。（5）不同植被类型土壤理化因子与有机碳含量关联度均在中等关联以上，与有机碳含量关系密切。  结论  研究区在今后建设碳汇林时应充分考虑土壤有机碳影响因素，优先选择沙棘等优势树种。      

灌水定额对食葵耗水特征和产量的影响

为研究不同灌水定额对食葵产量及其构成因素的影响并探究其耗水规律,筛选适宜的灌溉制度,设定5个不同的灌水定额,分别为300、375、450、525、600 m~3·hm~(-2),研究了不同灌水定额对食葵产量及其构成因素和耗水指标影响的同时,为弥补大田试验分析直观性不足,在生长、果实品质、产量和耗水等指标的基础上,利用MAGA-PPC模型综合且客观评价了田间试验结果。研究表明:不同灌水定额影响食葵耗水规律,食葵耗水量、耗水强度、耗水模数和作物系数随着灌水定额增加而增大,525～600 m~3·hm~(-2)灌水定额下耗水量、耗水强度、耗水模数和作物系数最大。在现蕾期和成熟初期,525～600 m~3·hm~(-2)灌水定额对食葵耗水量、耗水强度和作物系数影响更大。300 m~3·hm~(-2)灌水定额下食葵耗水量先呈现出减少趋势现象。食葵盘径、产量和水分利用效率随着灌水定额的增加而增大,525 m~3·hm~(-2)灌水定额下产量最大(4 781.86 kg·hm~(-2)),且水分利用效率较大(14.37 kg·mm~(-1)·hm~(-2)),525 m~3·hm~(-2)灌水定额更适合当地食葵农田灌溉。MAGA-PPC模型评价结果表明,525 m~3·hm~(-2)灌水定额有利于北疆地区食葵节水增产。综上表明,建议保证食葵现蕾期和成熟初期给水量充足,选用525 m~3·hm~(-2)灌水定额。     

陇中半干旱区不同覆盖种植方式对土壤水热效应和玉米产量的影响

【目的】探讨黄土高原半干旱区不同覆盖种植方式对土壤水热效应及春玉米产量和水分利用效率的影响,为优化陇中旱作农业区春玉米农田土壤水热环境,提高作物产量提供依据。【方法】于2015—2016年在甘肃省榆中县石头沟省级旱作农业示范点开展田间定位试验,设平地全膜覆盖（WM）、平地半膜覆盖（HM）、隔沟覆膜垄播（MRM）、全膜双垄沟播（WRF）、秸秆覆盖（SM）和露地平播（CK）6种种植方式,测定分析春玉米各生育时期土层剖面水热状况、物候特征、不同生长阶段耗水特性和水分利用效率,以及收获后春玉米产量与水分利用效率。【结果】与露地平作（CK）相比,地膜覆盖处理较CK具有增温效应,全生育期土壤平均增温2.42℃,而SM处理表现为降温效应,平均降温0.36℃,且该调节效应主要表现在苗期,随后温度调节效应逐渐减弱;MRM、WRF、HM和SM处理在春玉米整个生育期内保墒效果显著,而WM处理不利于降水收集,仅在春玉米生长前期具有保墒效果,而在中后期随作物耗水增加,土壤含水率低于CK;春玉米在生长中期（拔节至吐丝）耗水最多,生长后期（吐丝至成熟）次之,生长前期（出苗至拔节）耗水最少,其中地膜覆盖耗水量大于秸秆覆盖,全膜覆盖耗水量大于半膜覆盖;地膜覆盖能显著提高春玉米中前期水分利用效率,其中生育前期和中期分别以HM和WRF处理提高幅度最大,2年平均较CK分别提高250.68%和61.30%;地膜覆盖种植方式在增温、促进耗水作用下使春玉米各生育期提前并增加单株干重,最终表现为产量和水分利用效率的提高,其中以WRF和MRM处理增产和提高水分利用效率效果最为显著,产量较CK分别平均增加171.40%和155.05%,水分利用效率分别平均增加142.80%和125.44%。【结论】垄沟集雨种植方式可明显改善黄土高原半干旱地区土壤水热环境,增加玉米物质积累量,其中全膜双垄沟播种植方式的玉米产量和水分利用效率最佳。     

不同生育期干旱胁迫对温室葡萄WUE、产量及品质的影响

【目的】探讨不同生育期干旱胁迫对设施栽培葡萄水分利用效率、产量和品质的影响。【方法】在甘肃省永登县设施葡萄试验基地开展了葡萄滴灌不同生育期水分调控田间灌溉试验,在葡萄新梢生长、开花、果实膨大、着色成熟期分别以55%田间持水率(θ_f)为灌水下限的干旱胁迫处理,依次为新梢生长期干旱胁迫(PS)、开花期干旱胁迫(FS)、果实膨大期干旱胁迫(ES)、着色成熟期干旱胁迫(CS),其他生育期灌水下限均为75%θ_f;全生育期以75%θ_f为灌水下限的处理为(CK)充分供水,研究了不同处理对葡萄粒径膨大速率、产量、水分利用效率(water use efficiency,WUE)以及品质的影响。【结果】新梢生长期干旱胁迫处理能抑制葡萄粒径膨大,但不会影响其生长的"双S"变化规律,且复水后粒径恢复生长并出现复水补偿效应;横、纵径在膨大期后14 d左右和52 d左右时达到膨大高峰,且第1次膨大高峰时的膨大速率远大于第2次的;新梢期和着色成熟期干旱胁迫较对照依次增产44.6%、42.5%,WUE依次提高71%、57%,果实膨大期干旱胁迫较CK可减产9.7%,WUE降低1.2%;新梢生长期、开花期和果实膨大期干旱胁迫单穂质量、单粒质量均显著(P<0.05)高于CK,开花期干旱胁迫花青素量显著(P<0.05)高于CK,着色成熟期干旱胁迫果糖、蔗糖、葡萄糖、可溶性固形物量显著(P<0.05)高于CK,并可抑制葡萄果实可滴定酸的积累;隶属函数综合分析表明,着色成熟期干旱胁迫葡萄产量和品质最优。【结论】着色成熟期干旱胁迫为当地设施栽培葡萄最佳的水分调控处理,可达到节水和提高葡萄果实产量和品质的生产效果,其水分调控模式为:土壤含水率为田间持水率的55%～80%,灌水定额为270 m~3/hm~2。     

浅谈贸易自由化条件下的农业水市

我国加入WTO，将逐步实现贸易自由化。我国现行的农业水价和农业水资源配置政策已经不能适应贸易自由化的要求。本文指出了新贸易政策下现行农业水价和农业水资源配置的弊端探讨了改革的方向；用“新经典贸易理论”和“影子价格理论”揭示了在新形势下计划配水是怎样扭曲经济，降低水资源利用率的；提出农业水市场对于优化水资源配置、激励节水技术的提高、应对国际贸易政策都是一种很好的途径。并在此基础上由博弈论的思想给出了管理者对水市场进行宏调控的思路。     

干旱区受损植被生态恢复需水量——以新疆哈巴河县平原区为例

[目的]分析干旱区受损植被恢复过程中生态需水量,为生态恢复不同阶段所需水资源量及水资源优化配置提供科学依据。[方法]基于1990,2000,2010,2015,2020年Landsat系列影像,采用遥感技术,结合改进的彭曼公式法,对新疆哈巴河县平原区植被耗水量时空演变特征及生态恢复需水量进行了定量研究。[结果](1)1990—2020年天然植被平均耗水量为7.55×10⁸ m³,以3.60×10⁷ m³/5 a的速率减小,与之对应的是天然植被面积以17.36 km²/a的速率减小,植被覆盖度从高植被覆盖度向中植被覆盖度转化,生态受损严重。(2)区域内植被耗水量时空分布均存在较大差异：空间上高值主要分布于哈巴河流域,别列则克河流域植被耗水量整体偏低;时间上年际变化以2000年植被耗水量为最高,年内植被耗水量则主要集中在生长中期。(3)绿洲区生态恢复需水量如下：维持现状(2020年)生态需水量为4.62×10⁸ m³,恢复到1990—20...     

内蒙古十大孔兑区土地利用类型变化与生态环境效应

[目的] 研究十大孔兑区土地利用变化与生态过程之间的关系,揭示人类活动和土地利用与生态环境效应,为研究区土地利用结构优化和区域生态环境保护提供依据。[方法] 选取2000,2010,2020年landsat影像,采用监督分类的方法结合地统计模块来获取不同时期土地利用数据和转移矩阵,对土地利用动态度、土地利用程度综合指数进行分析,在此基础上,运用数理统计等方法,选取NDVI值、生态环境质量指数等指标,对十大孔兑区生态环境质量进行综合评价。[结果] ①研究期内,林地和草地面积比例变化幅度最大,水域面积比例最小,各土地利用类型之间转换频繁,林地“涨势”和草地、未利用地“落势”,十分明显。 ②十大孔兑区2000,2010,2020年土地利用类型转化的生态环境质量指数分别为0.526 1,0.537 3,0.543 3,整体呈现上涨趋势;在空间分布方面,生态环境质量东高西低、南高北低。 ③年平均降水量、年平均风速会对生态环境质量产生显著的正向影响,年平均气温会对生态环境质量产生显著的负向影响。[结论] 2000—2020年,城镇化快速发展的同时,十大孔兑区生态环境质量也在向好发展,研究区范围内生态环境质量呈现整体改善,局部恶化的局面,建设用地、林地、草地、未利用地之间的转化是主要原因,退耕还林等环境保护政策使研究区环境质量不断上升。     

涵洞过鱼效果评价方法述评

涵洞作为常见的输水建筑物,也承担着修复河流连通性的功能。 本文概述了涵洞过鱼的障碍类型,包括落差障碍、下游水深不足障碍,流速障碍,水深障碍,概述了涵洞过鱼效果评价方法,包括简易评价法、监测评价法和虚拟评价法,分析了各方法优缺点,并指出虚拟评价法在涵洞过鱼效果评价中的巨大优势与发展前景,提出了提高模拟精度的方向：利用开放水槽获得更精确的鱼类游泳能力数据;深入研究鱼类贴壁运动的行为,量化鱼类实际运动区域的面积和位置;深入分析鱼类的跳跃行为与下游水深、流量,起跳速度和方向的关系,量化各因素对鱼类跳跃的影响程度;合理选取分析对象;适当调整水力计算方法以适应国内规范;量化鱼类运动模式与环境因子水力学条件的响应关系等。