黄土高原南部小流域土壤水分时程变化的分层特征及其驱动机制

选取位于黄土高原南部的长武王东沟小流域为研究对象,通过对典型样地0～600 cm土壤剖面水分的长期连续测定,系统研究了王东沟小流域土壤水分年内、年际变化的分层特征以及驱动机制。结果表明,土壤水分剖面的时程变化有分层特征,与利用类型关系密切;王东沟小流域0～50 cm土层土壤水分季节变化剧烈,0～150 cm土壤含水量在雨季前（6月）降到最低;与雨季前相比,小麦地12月土壤水分恢复深度可达到460 cm ,而刺槐林地、苹果园和苜蓿地土壤水分恢复深度最大达到260 cm左右;就同一测点比较,2011年刺槐林地和苹果园300～600 cm土壤含水量较2003年减少,而2011年小麦地和荒草地300～600 cm土壤含水量较2003年有所增加。土地利用和地形地貌是驱动王东沟小流域土壤水分变化的主要因素,但是土地利用对深层土壤水分的影响更加显著。     

黄土塬区土壤水分分布特征及其对不同土地利用方式的响应

该文就陕西省长武黄土塬区主要土地利用方式下0～20 m土壤剖面水分分布特征及其与土壤质地的关系进行了调查与分析,以期服务于土地利用方式的优化配置及区域水文水资源研究。结果表明,黄土剖面古土壤层物理黏粒含量较黄土层高约2%～6%,质地较重;0～20 m剖面田间持水率和萎蔫湿度分别为(21.39±0.13)%和(8.06±0.45)%。黄土深层土壤水分分布特征与黄土-古土壤序列有关,一般情况下,一层黄土和一层古土壤构成一次湿度高低起伏,并有随深度增加湿度变大的趋势。荒草地、18年苹果园地、8年生及23年生苜蓿草地0～20 m土层平均湿度分别为18.89%、15.45%、14.77%和10.59%,连作高产小麦地0～13 m土层平均湿度为18.74%。高产麦田和荒草地3 m以下土层没有发生干燥化现象;18年苹果园地在10 m以上土层发生了中度和轻度为主的土壤干燥化现象;8年苜蓿草地在10 m以上土层发生了重度、中度和轻度的土壤干燥化现象,其中重度干燥化现象出现在4 m以上土层;而23年苜蓿在整个20 m土层都发生了重度和中度的土壤干燥化现象,其中重度干燥化现象出现在17 m以上土层。可以看出,高耗水型人工林草因水分负平衡所导致土壤干燥化,随年限增加渐进地向深层土层发展,这在苜蓿草地上表现的更为突出。     

不同施肥处理对黑垆土各粒级团聚体中有机碳含量分布的影响

依托中国科学院黄土高原长武农业生态试验站中的长期定位试验(始于1984年),利用湿筛法获得不同粒径的团聚体,研究了长期施肥对不同粒级水稳性团聚体中有机碳分布的影响。试验涉及化肥和轮作培肥两个长期试验的9个处理。化肥试验:同一施磷基础上的5个施氮水平(N0、N45、N90、N135、N180);轮作培肥试验:不施肥(CK)、化肥(NP)、有机肥(M)、化肥有机肥配施(NPM)。结果表明:长期施肥显著影响土壤水稳性团聚体含量(p0.05),提高了2mm粒级水稳性团聚体含量,降低了0.25mm水稳性团聚体含量。施氮(N45、N90、N135、N180)处理主要提高了5mm、0.5～0.25mm水稳性团聚体中有机碳的含量,与N0相比,提高量为44.3%～73.3%;有机肥(M、NPM)处理对各粒级团聚体中有机碳的含量均有提高,与CK相比,提高量为40.7%～92.2%,其中5mm团聚体中有机碳含量分别提高了66.7%和92.2%。低氮(N0、N45、N90)处理、不施肥(CK)处理的1～0.5mm团聚体中的有机碳对土壤有机碳的贡献率最大,占13.7%～23.7%;高氮(N135、N180)处理和氮磷配施(NP)处理、有机肥(M、NPM)处理的5mm团聚体中的有机碳对土壤有机碳的贡献率最大,占17.3%～24.9%。土壤有机碳与5mm、5～2mm团聚体含量呈显著正相关关系,与0.25mm团聚体含量呈极显著负相关。     

旱作农田冬小麦水肥耦合增产效应

增施肥料可明显改善旱作农田冬小麦叶片水分状况,增加光合速度,延缓叶片衰老,有利于小麦后期维持一定的光合面积和作用时间,有利于籽粒灌浆和增加每穗粒数,也减小了土壤水分不足对产量的影响。在旱作农业中,水肥具有明显的耦合关系,肥料的增产作用不仅在于肥料本身,更重要的还在于与土壤水分的互作。     

小麦叶片CO2/H2O交换参数对不同供水条件的响应

在大田不同供水条件下,于小麦孕穗期和灌浆期对小麦叶片气体交换参数的日变化进行了连续测定,结果表明,小麦叶片光合速度,气孔导度,蒸腾速度,以及叶肉细胞间隙ＣＯ２浓度均有较明显的日变化。不同供水条件下,Ｐｎ的日变化趋势不同,充分供水时为典型的双峰曲线,中午有明显的“午休”现象;当非充分供水时,Ｐｎ午休现象明显,且持续时间长,第二高峰表现不明显。     

基于GIS的黄土高塬沟壑区砚瓦川流域地形特征提取与分析

以GIS技术为依托,研究了典型高塬沟壑区砚瓦川流域的地形分布特征.以1:5万地形图作为信息源,矢量化等高线,并用Hutchinson方法建立DEM(ANUDEM).从DEM中提取了坡度、剖面曲率和坡长三个地形因子,并对其特征进行了分析,同时与丘陵沟壑区相应地形因子特征进行了对比.结果显示:流域50%的面积坡度在9°以下、剖面曲率小于7,这反映出高塬沟壑区地面比较平坦的地形特点.坡长分布主要集中在10～150 m,其中10 m坡长分布最广.这些地形特征信息为砚瓦川流域及同类地区的生态建设与农业生产提供了有力的技术和基础数据支撑.     

配施钾肥、有机肥对旱地春玉米光合生理特性和产量的影响

以长期定位施肥试验为平台,研究在施用氮磷肥条件下,配施钾肥、有机肥对黄土塬区春玉米光合生理特性和产量的影响.结果表明:配施钾肥在灌浆前期降低了LAI、WUE、叶片水势、干物质积累量、叶片光合和蒸腾速率,但在灌浆后期提高了LAI、WUE、干物质积累量和叶片光合速率,且与对照间达显著差异,这说明配施钾肥对春玉米生长的影响主要表现在生育后期;配施钾肥可显著提高整个生育期的SPAD(叶绿素相对含量)、株高;可促进同化向籽粒的转移,使籽粒产量增加;但收获指数下降了3.2%.而配施有机肥可显著提高春玉米整个生育期的LAI、株高、SPAD、光合速率和蒸腾速率等生理指标(WUE和水势除外)和产量,使籽粒产量和生物产量增加,与对照、钾肥间差异均达到显著水平(P<0.05).在富含钾素的黄土塬区,配施有机肥对春玉米光合生理特性和产量的作用优于配施钾肥.     

长武塬区不同土地利用条件下土壤水分深剖面分布特征比较

通过调查取样的方法对长武塬面不同土地利用条件下(作物地,果园,苜蓿地)土壤水分状况在0～600 cm范围深度内进行对比,结果显示:长武塬区小麦收获期,不同土地利用条件下土壤水分含量总体存在较大差异,其中春玉米地由于上年小麦收获后直到春玉米播种前土地休闲,土壤含水量显著高于其它土地利用方式.其它土地利用条件下土壤平均含水量相对较低,在0～300 cm的范围内含水量分布表现为果园>苜蓿地>小麦地.300 cm以下含水量表现为小麦地>果园>苜蓿地;同时,不同利用条件下土壤水分剖面低湿层的位置深度也不相同,小麦地土壤水分低湿层深度较果园地和多年苜蓿地浅,土壤水分剖面形态与分布特征受利用模式影响显著.     

黄土塬区麦田能量平衡特征

以黄土塬区冬小麦田为研究对象,基于涡度相关数据分析麦田能量平衡的日变化、季节变化和能量分配特征及其主控因子。结果表明,长武塬区麦田全年获得的净辐射(Rn)为2.56×103MJ·m-2·a-1,涡度相关系统的能量闭合度达到0.72。冬小麦生育期内,越冬期和灌浆期麦田主要能量支配项为感热通量(H),最大值出现在6月,为7.09 MJ·m~(-2)·d~(-1);其他生育期和休闲期,主要能量支配项为潜热通量(LE),最大值出现在5月,为10.71 MJ·m~(-2)·d~(-1)。波文比(β)在生育期平均值为0.57,休闲期为0.46。土壤热通量(G)年总量为-15.26 MJ·m-2·a-1,日总量最大值出现在6月,为1.85 MJ·m~(-2)·d~(-1),10月至次年1月为负值,表现土壤释放热量。     

施肥措施对黄土旱塬区小麦产量和土壤有机碳积累的影响

利用中国科学院长武农田生态试验站的长期田间试验（1984～2007年）,研究了小麦产量,耕层有机碳变化,评价了土壤管理和气候因素对土壤有机碳（Soil organic C,SOC）变化的影响。研究涉及6个处理:休闲地（F）、不施肥（CK）、有机肥（M）、氮肥（N）、磷肥（NP）和氮、磷、有机肥（NPM）处理。结果表明,施肥可以显著提高作物产量和SOC积累,CK、M、N、NP、NPM处理平均产量依次为1.5、2.6、2.0、3.3、4.0 t/hm2,2007年F、CK、M、N、NP、NPM处理0—20 cm土层SOC积累量依次为-1.09、0.76、8.59、1.02、3.42和9.5 t/hm2。作物产量与SOC含量呈显著的正相关关系（r=0.80）,有机碳输入量与SOC含量相关性更好（r=0.97）,外源有机碳的输入也是提高SOC的重要措施。施肥措施对作物固碳和SOC影响存在显著（P0.05）差异。土壤固碳速率（Y）与SOC输入量（X）符合线性方程Y=0.231X﹣0.0813（r=0.98）。施肥可以提高黄土高原半干旱地区土壤生产力和SOC的积累,且无机肥和有机肥配施效果最佳。