丘陵山地农业装备与坡地作业关键技术研究综述

丘陵山区先进适用农机装备的研发是目前国内农机装备研究的热点和难点问题之一。目前,我国丘陵山区农业生产存在“无机可用,无好机用”的现实问题,并且先进适用丘陵山地农机装备(简称山地农业装备)的研发缺乏必要的理论支撑。本文重点综述了国内外山地农业装备尤其是山地拖拉机及山地农机调平技术、山地拖拉机驱动与动力系统、山地农机具及其作业性能的研究现状,阐述了农机土壤压实与坡地土壤耕作侵蚀的研究进展,总结归纳了山地农机设计及山地农机-土壤互作机理研究的计算机辅助方法。展望丘陵山地农机装备及坡地作业技术的研究重点及发展方向：山地农机-坡地土壤-作物(养分)互作机理研究;山地农机总体设计与农艺及坡地作业场景深度融合;山地农机姿态调平机构与控制策略;山地农机动力高效传递与灵便转向驱动;山地农机作业机组的智能化监测与精确自主导航。以期为我国丘陵山区农机装备的研发设计提供借鉴参考。     

黄土丘陵区柠条人工林土壤呼吸速率对碳输入方式改变的响应

凋落物和植物根系作为土壤碳储量的主要植物性碳源,其质及量的改变可影响土壤碳汇功能。以黄土丘陵区柠条人工林为对象,设置移除凋落物、双倍凋落物、切根、移凋切根和保持原状5种碳输入方式,利用LI-8100土壤碳通量测量仪测定生长季（5-10月）土壤呼吸速率,以期阐明柠条人工林土壤呼吸速率对碳输入方式改变的响应。结果表明:1）各碳输入方式5-10月土壤呼吸速率呈单峰趋势,均在7月最高,10月最低;相比保持原状,双倍凋落物下5-10月累计土壤呼吸速率增加了22.73%,而移凋、切根和移凋切根的5-10月累计土壤呼吸速率分别减少27.57%、40.90%和33.83%;2）根系呼吸、凋落物呼吸和土壤矿质呼吸对土壤呼吸的相对贡献率由大到小分别为土壤矿质呼吸(68.58%)>根系呼吸(38.41%)>凋落物呼吸(24.65%);3）各碳输入方式下土壤呼吸速率与土壤温度呈显著指数相关,而与土壤湿度的二次关系不显著;土壤温度和湿度的双变量复合模型对土壤呼吸速率月变化解释率53%~93%,高于土壤温度和湿度的单因子模型对土壤呼吸速率月变化解释率53%~74%和0.6%~23.2%;相比保持原状,去凋、双倍凋落物、切根和移凋切根均降低了土壤温度敏感性。研究表明,柠条人工林地表凋落物的积累过多可能减弱土壤碳汇功能。     

秦岭2种林分土壤性质的季节性变化对细菌群落多样性和组成的影响

研究秦岭山区2种林分土壤性质的季节性变化对土壤细菌群落多样性和结构特征影响,为该区生态恢复及物质循环提供理论依据。以云杉林和红桦林土壤为对象,采用Illumina Miseq高通量测序技术初步探讨了这2种林分不同季节土壤细菌多样性（Chao1指数和Shannon指数）和群落组成,并采用相关分析和冗余分析（RDA）等方法,探讨了土壤性质,包括pH、土壤温度、土壤含水量（SWC）、土壤有机碳（SOC）、可溶性有机碳（EOC）、微生物生物量碳（MBC）和易氧化有机碳（DOC）对土壤细菌多样性和群落的影响。结果表明:1）2种林分土壤细菌Chao1指数和Shannon指数具有明显的季节性变化特征,夏季最高,冬季最低,春季和秋季居中。2）2种林分土壤中酸杆菌门、拟杆菌门和变形菌门为优势菌门,酸杆菌门相对丰度在秋季最大,冬季最低,而拟杆菌门相对丰度则相反,在冬季达到最大值,秋季最低。3）相关分析表明,细菌多样性与温度负相关,与土壤pH、SWC、SOC、EOC、DOC和MBC含量正相关。4）RDA分析结果表明,SWC是影响真菌群落组成季节性变化的主要因素,其次是EOC和SOC含量。这些研究结果表明,秦岭林区土壤细菌群落多样性及群落组成的季节性变化是土壤养分及土壤环境因素（温度和含水量）共同作用的结果。     

南方丘陵区油茶气孔导度模型修正

为探求南方丘陵地区油茶叶片气孔导度最优响应模型,该研究于2020年和2021年对油茶叶片的气孔导度、净光合速率、CO2浓度等参数进行观测,运用9种不同组合的Jarvis模型以及2种不同CO2浓度（叶片CO2浓度和胞间CO2浓度）计算的Ball-Woodrow-Berry（BWB）模型和Ball-Berry-Leuning（BBL）模型对油茶叶片气孔导度进行模拟,并引入油茶叶片叶气温差、气孔内外CO2浓度差对Jarvis模型和BBL模型进行修正和比较。结果表明：去除土壤水分函数提高了Jarvis模型的模拟效果,说明在南方丘陵区利用Jarvis模型时可以忽略土壤水分这一因子的影响。Jarvis-8模型以及用叶片CO2浓度计算出的BWB和BBL模型对油茶气孔导度模拟效果较好。在三种经典模型中,BBL模型的相关系数最大（R2=0.76）,绝对值平均误差最小（0.015）,说明其对油茶气孔导度模拟的效果较好。在引入两种参数后,叶气温差对Jarvis-8模型和BBL模型的模拟效果有所提高,但不显著;气孔内外CO2浓度差对Jarvis-8模型无明显改变,但显著提高了BBL模型的精度,引入气孔内外CO2浓度差后的BBL-C模型相关系数从BBL模型的0.76提高到了0.95,模型斜率非常接近于1（1.004）,模拟结果贴近于实测的气孔导度值,很好地模拟了2020年（R2=0.92）和2021年（R2=0.95）油茶生长关键期的叶片气孔导度值以及不同场景下的油茶气孔导度日变化值。因此推荐引入气孔内外CO2浓度差的 BBL模型作为南方丘陵区油茶叶片气孔导度响应模型。研究结果可为南方丘陵区油茶气孔导度模型选取提供参考依据。     

黄土丘陵沟壑区耕地细碎化评价与土地整治工程分区——以吴起县为例

为研究黄土丘陵沟壑区耕地细碎化的特征,提高农业机械化水平,以延安市吴起县为研究区,以行政村为单元,基于ArcGIS与Fragstats软件,运用景观指数、地理探测器等方法评价了吴起县的耕地细碎化程度,分析影响因素,并划分土地整治工程分区。结果表明:(1)吴起县耕地综合细碎化程度总体较高,各程度细碎化的行政村数量排序为中度细碎>重度细碎>轻度破碎。轻度细碎化集中分布于吴起县北部,重度细碎化主要分布在中部、南部、西南部,中部地区的重度细碎化呈现出西北—东南走向的条带状。吴起县耕地细碎化的主要类型为面积细碎化,形状细碎化与分布细碎化程度相对较低。(2)吴起县耕地综合细碎化的主要影响因素为高程、坡度、距河流的距离、距农村居民点的距离,影响力大小排序为距河流的距离>坡度>高程>距农村居民点的距离。坡度、距河流距离分别与距农村道路距离、距农村居民点距离有很强的交互作用。(3)基于耕地细碎化评价与影响因素分析结果,划分土地权属调整区、土地平整工程主导区、农田水利工程主导区、农村道路工程主导区、土地工程综合整治区共5个整治工程分区,为吴起县耕地细碎化整治提供方向性引导。可见,吴起县耕地细碎化水平较高,空间异质性较强,主要受地形、水源、耕作便利性等多因素影响,需要以权属调整、土地整治等手段改善。     

黄土和红壤丘陵区输变电线路工程水土流失影响因素及特征

为顺应国家电网公司高质量绿色发展的内在需求,防治输电线工程施工过程中造成的严重水土流失。以黄土丘陵区和红壤丘陵区为研究对象,通过野外调查和文献查阅,选取区域内两条典型线路,就气候、地形、土壤和植被等自然因素对输电线路工程水土流失特征的影响进行研究。结果表明:(1)黄土丘陵区相较于红壤丘陵区侵蚀营力除水力之外还有风力。(2)黄土丘陵区土壤渗透性强、土层深厚,而红壤丘陵区质地粘重、遇水易板结、入渗能力差。(3)黄土丘陵区植被自我恢复能力较差,施工过程中需要随时进行补植,而红壤区植被遭受破坏后恢复能力强,即使施工中植被遭受破坏,在短期内也可自然恢复。(4)黄土丘陵区输电线路工程在施工期土壤侵蚀模数是自然恢复期的1～10倍。黄土丘陵区输电线路各区域的土壤侵蚀模数是红壤丘陵区的2.5～31.25倍。(5)黄土丘陵区侵蚀模数在换流站站区、电机电缆区和榆林市线路工程塔基区的侵蚀模数取最大值,换流站站区和线路工程塔基区新增水土流失量最大; 而红壤丘陵区输电线路工程侵蚀模数在宜昌市线路工程塔基区取最大值,塔基区的新增水土流失量亦为最大。塔基区是水土流失防治和监测的重点区域。因此,根据当地自然因素差异,分区域设计工程措施,有利于减少水土流失。     

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。     

乌鲁木齐南山小渠子土壤螨类群落结构研究

[目的]研究乌鲁木齐南部山区不同土地利用类型下土壤螨类群落结构特征及季节动态变化规律,为开展人类活动对市郊旅游胜地土壤环境质量影响的生物学评价提供科学依据。[方法]采用常规野外采样方法和改良的Ttdlgren分离法对该山区针叶林、山地草原、阔叶林、山地灌木林、山地耕地及居民点6种不同生境土壤螨类群落结构特征、季节动态及其与环境要素的关系进行分析。[结果]共获得土壤螨类7135只,隶属蜱螨亚纲的4亚目57科87属,其中甲螨亚目5785只54属38科,占总采集量的81．08％：中气门亚目1077只19属14科,占总采集量的15．09％;前气门亚目270只4属4科,占总采集量的3．78％;无气门亚目3只1属1科,占总采集量的0．04％。其中,小奥甲螨属为优势类群,占总捕获量螨类的10．06％,盖头甲螨属和真前翼甲螨属为亚优势属,占总捕获量的12．27％。礼服甲螨属、滑缝甲螨属、珠足甲螨属、洼甲螨属和懒甲螨属等35属为常见类群,占总捕获量的76．73％;优势类群和常见类群共占总数量的98．96％。广缝甲螨属、龙足甲螨属、卷甲螨属、沙足甲螨属和缰板鳃甲螨属等19属均为稀有类群,仅占总捕获量的0．94％。土壤螨类个体数和类群数组成在不同生境、不同土层以及不同季节间具有显著差异（P〈0．05）。其中,个体数的水平分布依次为针叶林〉山地灌木林〉山地草原〉山地耕地〉阔叶林〉居民地;垂直分布具有明显的表聚性,即表层〉中层〉下层。个体数量的季节变化依次为秋季〉冬季〉夏季〉春季。[结论]该山区不同生境土壤螨类群落组成及时空分布动态之间均存在显著差异（P〈0．05）．这与植被类型、土壤环境因素及人为干扰程度等有关。     

不同坡度及坡向条件下的土壤侵蚀特征研究——以淮河北部支流低山丘陵区为例

借助RS和GIS技术获取研究区土壤侵蚀的相关影响因子,运用RUSLE土壤侵蚀模型,计算研究区土壤侵蚀模数,进行侵蚀强度分级,并探讨不同坡度和坡向条件下的土壤侵蚀特征。结果表明,研究区平均土壤侵蚀模数为1 173.755 t/(km2·a),年侵蚀总量约9.56×107t;约96%的区域为微度侵蚀;轻度以上侵蚀主要发生在西部和北部的低山丘陵区,侵蚀土壤面积占总面积的3.32%,但泥沙流失量的比重为72.024%,是防治水土流失的关键区域;随着坡度的增加,侵蚀面积呈先减小后增大而后又减小的趋势,8°~15°坡度带是土壤侵蚀状况的转折点;不同坡向条件下,土壤侵蚀面积由大到小的顺序为半阳坡、阳坡、阴坡和平地,半阳坡侵蚀面积约占总侵蚀面积的50%。     

近58a本溪山区蒸发量变化特征及影响因子通径分析

利用本溪市草河口气象站1953—2010年蒸发量、气温、降水量、日照、风速、水汽压等资料,采用气候趋势分析和通径分析方法,对本溪山区近58 a蒸发量及其影响因子进行了分析。结果表明,本溪山区年蒸发量呈明显增加趋势,其线性倾向率为25.64 mm/10 a,6种气象因素对蒸发的决定程度按大小排序依次为:降水量饱和差气温年较差年平均气温风速日照时数,年降水量与其他因子的协同作用对蒸发量的决定作用也很大。蒸发量增加是由本溪山区日照减少、风速减小、暖干化趋势造成的。