黄土高原水土保持措施对侵蚀土壤发育的效应

 水土保持工程及植被措施实施,对土壤形成条件、土壤特征及土壤发育产生一定影响,而侵蚀土壤发育程度是评价土壤质量变化及其生态环境效应的重要基础。研究黄土高原水土保持措施对侵蚀土壤理化性质、发育和功能的影响,可为水土保持综合治理,改善黄土高原生态环境提供依据。评述长期定位试验的方法及以空间代替时间的原理,研究了在实施不同水土保持措施后,土壤基本理化性状的变化特征。结果表明:随着措施实施年限的增加,土壤的水分环境和土壤有机碳含量发生了明显改善,对土壤结构和功能产生了影响。证明水土保持措施对侵蚀土壤的发育有一定促进作用。     

水肥一体化对小麦干物质和氮素积累转运及产量的影响

为探讨滴灌水肥一体化对小麦干物质和氮素积累、转运与产量的影响,于2016—2018年2个小麦生长季进行田间试验,设置3个氮(N)肥水平N1(180 kg/hm²)、N2(240 kg/hm²)、N3(270 kg/hm²)和3个水分(W)水平W1(生育期不灌水)、W2(生育期灌2次水)、W3(生育期灌3次水),9个处理分别为:W1N1、W1N2、W1N3、W2N1、W2N2、W2N3、W3N1、W3N2、W3N3。结果表明:连续2年,小麦植株干物质积累量在开花期和成熟期达到最大,与W1N1处理相比,W3N2处理下小麦开花期植株平均干物质积累量、成熟期植株平均干物质积累量、营养器官平均干物质转运量、平均干物质转运率和干物质转运对籽粒平均贡献率分别增加32.11%、13.34%、48.66%、56.34%、42.93%;连续2年,小麦植株氮素积累量在小麦开花期和成熟期达到最大,与W1N1处理相比,W3N2处理下小麦开花期和成熟期植株平均氮素积累量分别增加21.98%和20.30%;在小麦成熟期,与W1N1处理相比,W3N2处理下小麦茎+叶鞘平均氮素积累量、穗轴+颖壳平均氮素积累量、籽粒平均氮素积累量、营养器官平均氮素转运量、平均氮素转运率和营养器官氮素转运对籽粒平均贡献率分别增加20.19%、27.65%、35.99%、47.51%、20.91%和6.04%;连续2年,与W1N1处理相比,W3N2和W3N3处理下小麦平均产量分别增加31.88%和15.28%。研究表明,滴灌水肥一体化下W3N2处理是本试验的最优处理,能够促进营养器官干物质和氮素的积累与转运,有利于实现小麦高产高效。     

雄安新区上游农业用水经济效益评估

水权、水市场等经济管理方案在国内外一些地区得到了充分应用并取得了显著的效果,制定切实可行的经济管理方案前提是明确不同作物的农业用水经济效益.基于2000-2016年气象资料,通过CROPWAT模型模拟研究了雄安新区上游县域尺度主要作物需水量的时空变化特征,同时使用作物需水量代替农业用水量,结合面板数据,估算了雄安新区上游主要作物的农业用水经济效益,最后依据空间自相关方法明确了不同作物的农业用水经济效益空间特征.结果表明:小麦、玉米、大豆、花生和棉花的作物需水量分布为355～437、367～399、369～401、407～445和465～514 mm;农业用水经济效益分布为1.40～3.91、1.56～4.06、1.43～3.61、1.67～6.89和2.08～5.62元/m3.空间特征上,平原的农业用水经济效益要高于山区,在山区环绕阜平、涞源和灵丘存在一个较低的区域.价格相对于作物产量和用水量来说是影响农业用水经济效益最敏感的因素.     

间伐对华北落叶松林林分结构稳定性的影响

为研究间伐对华北落叶松林分结构稳定性的影响,使得森林结构分布更加合理,对关帝山林区的华北落叶松采取不同抚育强度的间伐,测定林分内物种丰富度和生长指标,依托胸径计算不同间伐样地的角尺度、混交度和大小比数,分析间伐对林分物种结构和空间结构参数的影响,综合评价森林结构的稳定性。结果表明,随着间伐强度的增加,林分物种多样性各参数无明显变化规律,但当强度大于17%时整体物种多样性优于对照样地,角尺度呈先下降后上升再下降的趋势,混交度呈先上升趋于稳定后下降的趋势,大小比增加并趋于稳定。由此可知,17%以上的间伐强度能够改善林分整体物种结构,13%~17%的间伐强度适用于调整华北落叶松林分分布状态,间伐对于改善林分内树种组成结构具有积极促进作用,间伐使得林分内树木竞争减弱。     

PAA对不同土壤保水和蒸发性能的影响

采用土柱法研究了不同PAA施入量对3种黄土高原主要土壤类型(黄绵土、黑垆土和塿土)的持水性能、土壤饱和导水率和土壤蒸发量的影响,以进一步阐明PAA的保水和蒸发作用。结果表明,施入PAA提高了土壤的持水性能。在未加入PAA之前黑垆土的持水性能最低,塿土的最高,黄绵土的次之;加入PAA后,黑垆土的持水能力显著增加,几乎为对照的2倍,塿土和黄绵土也都比对照高。土壤的供水能力随PAA用量的增加而增强,不同土壤类型之间表现为:塿土>黑垆土>黄绵土。未加入PAA时,3种土壤饱和导水率大小为:塿土>黑垆土>黄绵土;加入PAA后,3种土壤的饱和导水率都降低,且基本随PAA用量的增加而降低。在一定水分条件下,PAA的施入提高了土壤的抗蒸发性能,随PAA用量的增加,塿土和黑垆土的土壤蒸发量增加,但都低于对照,而黄绵土的土壤蒸发量随PAA用量的增加而降低。其中施PAA54.5 mg/kg的塿土、黑垆土和施PAA225.8 mg/kg的黄绵土与对照相比,土壤蒸发量分别减少了44.0%,44.6%和30.6%。     

保水剂对冬小麦土壤水分和光合生理特征的影响

 为探明保水剂施用对冬小麦不同生育期的土壤水分、叶片相对含水量及光合生理等的作用,采用保水剂大田试验,研究分析了冬小麦不同生育时期保水剂对土壤水分动态变化、叶片相对含水量及光合特征等的影响。结果表明:1)从返青期到孕穗期,随保水剂用量的增加,020cm土壤含水量显著提高,且2040 cm土壤水分均提高,其基本表现为:60 kg/hm2>90 kg/hm2>30kg/hm2>对照。2)叶片相对含水量表现为:拔节期,随保水剂用量的增加,叶片相对含水量降低,但均显著高于对照（P0.05）,但均显著高于对照（P<0.05）。3)冬小麦各生育期的光合生理特征表现为:用量为60kg/hm2的光合速率、蒸腾速率及叶片水分利用效率均相对最高,而30和90kg/hm2保水剂用量结果各异,但均显著高于对照（P<0.05）。综上所述,保水剂显著提高了冬小麦各生育期的土壤水分、叶片相对含水量及其光合速率、蒸腾速率及水分利用效率等,且以60kg/hm2保水剂用量的效果为佳。     

保水剂用量对冬小麦光合特性及水分利用的影响

研究了冬小麦不同生育期(拔节、孕穗、灌浆)、不同用量保水剂(处理1,0 kg/hm 2;处理2,45.0 kg/hm2;处理3,52.5 kg/hm2;处理 4,60.0 kg/hm2)下冬小麦的光合速率、蒸腾速率、水分利用效率以及作物水分生产效率.结果表明:整个生育期内,冬小麦的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)及水分利用效率(WUE)均表现为:孕穗期>灌浆期>拔节期.各生育期内,随保水剂用量的增加,光合速率、蒸腾速率和水分利用效率均增大.收获后,冬小麦水分生产效率各处理均优于对照,45.0、52.5和60.0 kg/hm2的处理分别比对照高:5. 4、5.5和10.4 kg/(mm*hm2).     

耕作方式对土壤水分入渗、有机碳含量及土壤结构的影响

为探明不同耕作方式对土壤剖面结构、水分入渗过程等的作用机理,采集田间长期定位耕作措施(常规耕作、免耕、深松)试验中的原状土柱(0~100 cm)及0~10 cm、10~20 cm、…、90~100 cm环刀样、原状土及混合土样,通过室内模拟试验进行了0~100 cm土层土壤入渗过程和饱和导水率的测定,分析了不同土层的土壤有机碳含量、土壤结构特征及相互关系。结果表明:从土柱顶部开始供水(恒定水头)到水分全部入渗到土柱底部的时间为:常规耕作免耕深松;土柱土壤入渗速率和累积入渗量为:深松免耕常规耕作;土柱累积蒸发量为:常规耕作免耕深松。土壤的饱和导水率表现为:0~10 cm和50~60 cm土层,免耕深松常规耕作;20~50 cm和60~100 cm土层,深松免耕常规耕作。随土层的加深,0.25 mm水稳性团聚体含量和土壤有机碳含量均表现为先增加(10~20 cm)再降低的趋势。在0~40 cm土层和80~100 cm土层,均以深松处理0.25 mm水稳性团聚体含量最高。在60 cm以上土层,土壤有机碳含量表现为:免耕深松常规耕作,而60 cm土层以下土壤有机碳显著降低,均低于4 g·kg?1,且在70 cm以下土层,常规耕作免耕深松。综上,耕作措施能够改变土壤有机碳含量,改善土壤结构,促进土壤蓄水保墒;深松更利于水分就地入渗,而免耕则更利于有机碳的提升和水分的储存,其作用深度在0~60 cm土层。     

小麦-玉米滴灌水肥一体化的节水增产效应

在河南省通许县节水农业试验示范基地开展了滴灌和小白龙水肥一体化的对比研究,氮肥施用设置一次性底施、底施70%+拔节期追施30%、底施50%+拔节期追施50%、底施70%+灌浆期追施30%、底施50%+灌浆期追施50%和底施50%+拔节期追施30%+灌浆期追施20%,以期找出小麦-玉米周年节水增效措施。结果表明,滴灌水肥一体化更有利于改善水肥的协调供应,促进小麦-玉米的生长发育。与小白龙处理相比,滴灌处理小麦株高增加0.9~7.6 cm,穗长增加0.4~1.6 cm,小穗数增加1.1~2.8个,穗粒数增加0.6~5.2粒,不孕穗数减少1.1~3.3个,千粒质量增加0.1~1.4 g;玉米株高增加2.4~8.2 cm,叶片数增加0.2~0.8片,茎粗增加0.44~0.68 cm,穗行数增加0.2~1.2行,双行粒数增加0.8~7.3粒,有效穗长增加0.04~1.67 cm,穗周长增加0.39~1.40 cm,百粒质量增加0.2~2.1 g,总体上,小麦和玉米均以底施50%+灌浆期追施50%处理效果较好。与小白龙处理相比,滴灌水肥一体化处理小麦显著增产14.29%~18.96%,灌溉水利用效率显著提高1.93~2.79 kg/m3;玉米显著增产21.79%~47.19%,灌溉水利用效率显著提高3.97~6.07 kg/m~3;小麦-玉米周年显著增产19.98%~33.37%,灌溉水利用效率显著提高3.26~4.43 kg/m~3,均以底施70%+灌浆期追施30%效果最佳。与一次性底施处理相比,滴灌水肥一体化处理小麦、玉米及小麦-玉米周年产量及灌溉水利用效率均以底施50%+拔节期追施30%+灌浆期追施20%处理最高。由此可见,滴灌水肥一体化有利于实现节水增效,氮肥适当后移效果明显。     

云雾山封育草原对表土持水性的影响

应用离心机法测定土壤水分特征,研究黄土高原典型草原带退耕地植被恢复演替过程中土壤持水性能的变化特点及趋势。结果表明:土壤含水量与土壤水吸力之间符合幂函数θ=aS^b,参数a的变化随着植被的演替呈增加趋势;由于植被的影响,在同一吸力范围内的土壤含水量不同,植被为顶级长芒草(Stipabungeana)群落时,土壤在各吸力段的含水量最高,坡耕地最低;其它群落土壤含水量随着水吸力的增加变化趋于一致;退耕地植被在演替过程中通过提高土壤有机质含量改善结构,降低容重并增加毛管孔隙度,对土壤的储水和持水性能产生作用。