黄土塬区三种豆科牧草的竞争生长

通过田间试验研究了沙打旺、紫花苜蓿和达乌里胡枝子3种豆科牧草在黄土旱塬以不同密度单播、混播时的竞争生长能力及水分利用效率.单播时苜蓿生长次年3个密度的生产力分别为15349kg·hm-2、20582kg·hm-2、21531kg·hm-2,沙打旺和胡枝子3个密度的生产力分别为7979kg·hm-2、16440kg·hm-2、21055kg·hm-2和2412kg·hm-2、5270kg·hm-2、7102kg·hm-2.混播草地生产力以苜蓿 胡枝子最高(平均19227kg·hm-2),沙打旺与胡枝子混播的生产力最低(平均11977kg·hm-2).和生产力较高的参混种苜蓿、沙打旺单播相比,苜蓿与沙打旺混播及沙打旺与胡枝子混播的生产力在3种密度下均有不同程度的降低.苜蓿主根下扎深度2m,0～60cm根系占总根量的66%,沙打旺和胡枝子根系最大下扎深度分别为1.8m和1.5m,0～60cm根系占总根量比例分别是80%、91%.3种牧草中苜蓿的平均水分利用效率最高,为25.75kg·mm-1·hm-2,胡枝子最低为7.71kg·mm-1·hm-2,沙打旺居中.苜蓿群体种内个体间竞争强度高于沙打旺和胡枝子.结果表明在黄土旱塬上苜蓿的竞争生长能力和水分利用效率高于沙打旺和胡枝子;不同牧草混播后可以提高水分利用效率,但生产力相对降低.     

黄土高原半干旱区尾菜高量埋压抑制土壤氮淋溶的研究

为明确尾菜高量埋压带来的土壤氮淋溶风险,本研究设计了不同尾菜埋压厚度和表层覆土厚度的组合试验,分析不同土层水分和无机氮（NH₄⁺-N和NO₃^--N）时空变化特征。结果表明：埋压尾菜厚度0.2~0.6 m、表层覆土厚度0.1~0.3 m时,试验前10 d,表层土壤水分快速增加,较对照提高了40%~110%,尾菜向深层土壤补水深度最大为1.6 m;试验开始土壤无机氮以NH₄⁺-N增加为主,下移深度仅为0.6 m,试验第83天时,NO₃^--N快速积累,最大下移深度为0.8 m,土壤无机氮主要集中于耕作层,尾菜层上、下0.1 m土壤无机氮含量是当地高产玉米农田的1.0~3.5倍。当尾菜埋压厚度达到3.0 m、表层覆0.4 m黄土时,尾菜向深层土壤补水深度为5.0 m,NH₄⁺-N下移深度为1.5 m,试验第194天时NO₃^--N增加不显著,与对照无显著差异,尾菜层上、下0.1 m土壤无机氮含量是高产玉米农田的3.5~4.2倍。研究表明在黄土高原半干旱地区,采用覆土埋压法将尾菜高量还田可以显著增加土壤水分和无机氮固存量,尾菜厚度、表面覆土厚度与土壤水分、土壤无机氮累积量和NH₄⁺-N含量呈正相关,与土壤NO₃^--N含量呈负相关,无机氮并未随土壤水分向深层土壤淋溶。     

干旱对不同基因型春小麦碳同化物分配的影响

采用盆栽试验,选用和尚头、定西24、陇春8139三个春小麦品种分别进行两种水分处理(正常供水、干旱处理),在各生育期前10 d14CO2光合标记,孕穗期、开花期、灌浆期分别采样,测定其叶、茎、根、颖壳不同器官中14C同化物放射性。研究结果表明:春小麦发育过程中,14C同化物的分配中心随生育期的不同而改变,适当的干旱处理,能够促进根中同化物向地上器官的转移,增加穗中同化物量的积累。将春小麦三个品种相比较:在正常水分下,小根系的新品种陇春8139根中同化物滞留量较少,同化物主要分布在地上器官,有利于穗的生长;在干旱处理下,大根系的老品种和尚头根部没有同化物的冗余。     

中连川小流域土壤水分物理特征及其与地形条件的关系

在中连川流域从梁顶到沟底选取5个位置,按发生层采集土样,测定剖面土壤水分物理性状,分析了地形因素对这些性状的影响.结果表明,中连川流域土壤粗粉粒(0.05～0.02 mm)含量平均为47.9%,细粉粒(0.02～0.005 mm)含量平均为24.9%,＜0.01 mm物理性粘粒含量平均为28.0%.土壤剖面的物理特性因坡位呈现一定差异坡顶、坡面的土壤粗颗粒显著高于坡脚,而土壤细颗粒显著低于坡脚,致使土壤水分特性也呈相应变化.     

祖厉河流域1:50 000与1:250 000比例尺DEM信息容量的比较

以甘肃省祖厉河流域为实验样区,以1:50 000 DEM为基准,运用比较分析与数理统计的方法,研究该区域 1:250 000 DEM描述地表形态的精度特征.基本技术平台为ArcGIS 8.3软件.研究结果表明,利用1:250 000 DEM所提取的流域各级河网、地面坡度、地面坡向3种因子与基于1:50 000 DEM 所提取的各因子相比较,均存在不同程度的信息损失,1:50 000 DEM能较好地模拟真实的地面信息.研究成果为半干旱区集水农业工程的规划和水土保持等应用标准的制定提供了理论依据.     

甘肃旱地农业发展与研究前沿

甘肃省72%的耕地属于旱地雨养农业,发展旱地农业对甘肃脱贫攻坚和高质量发展具有重要意义。20世纪90年代以来,甘肃旱地农业以“雨水富集、提升利用效率”为核心的集水农业发展思路得到快速传播,发展了丰富多样的旱地农业高效用水方法和技术,并在21世纪展现出明显成效。2000—2021年间,全省粮食生产总量从713万t增加到1 231万t,人均粮食产量从278 kg增加到491 kg,超过全国人均水平。2021年省政府提出优势特色产业三年倍增行动,快速推进多产业协同发展,为旱地农业高质量发展树立了典型案例。在总结过去20年甘肃旱地农业主要发展经验和成就的基础上,提出了未来需要重点研究的前沿科学问题。     

苜蓿草地土壤干层对土壤脲酶活性和土壤蛋白酶活性的影响

从2000年10月到2004年10月,通过大田试验研究了半干旱黄土高原地区4年生苜蓿草地、14年生苜蓿草地、苜蓿-作物轮作农田以及常规耕作农田中土壤全氮含量、土壤微生物量碳和氮含量、和土壤脲酶活性和土壤蛋白酶活性。结果表明,土壤微生物量碳和氮含量苜蓿草地最高,其次苜蓿-作物轮作系统,而常规耕作农田最低。土壤尿酶活性和土壤蛋白酶活性14年生苜蓿草地显著低于4年生苜蓿草地和苜蓿-作物轮作系统。土壤含水量14年生苜蓿草地显著低于其它处理。长时期苜蓿草地出现的土壤干层严重影响着土壤尿酶和土壤蛋白酶活性,威胁着土壤氮素的转化。与常规耕作相比,苜蓿-作物轮作系统不但土壤微生物量较高,而且土壤酶活性也较高。     

黄土高原土壤干层水分恢复与作物产量响应

通过大田试验研究了黄土高原苜蓿草地土壤干层水分恢复状况，及恢复过程中不同作物的产量响应。试验设5个处理，苜蓿→草谷子→春小麦→马铃薯→豌豆（WPPe）；苜蓿→草谷子→玉米→玉米→春小麦（CCW）；苜蓿→草谷子→马铃薯→春小麦→玉米（PWC）；苜蓿→草谷子→休闲→豌豆→马铃薯（FPeP）；常规耕作农田（CS）。结果表明，如用苜蓿翻耕后农田土壤含水量与凋萎湿度时土壤含水量的比值表示土壤干层水分恢复程度，比值在正常降雨情况下增加而在降雨量少时下降，但如用苜蓿翻耕后农田土壤含水量与常规农田土壤含水量的比值表示土壤干层水分恢复程度，比值持续增长不受降雨量的影响。经过4年时间WPPe、CCW、PWC、FPeP的0～5m土层的土壤含水量由2001年4月仅有常规农田的63．66％上升到2004年9月的90．51％、89．83％、92．17％、96．72％。苜蓿翻耕后的农田作物产量与常规农田中的作物产量没有明显差别，而水分利用效率显著高于常规农田中的作物产量。以秋收作物马铃薯和玉米较适合苜蓿一作物轮作。     

半干旱农田生态系统地膜覆盖的土壤生态效应

在年降水量415mm的黄土高原中部黄绵土和年降水量632mm的黄土高原南部红油土上,分别以春小麦和冬小麦为供试作物进行大田试验,研究地膜覆盖(春小麦设不覆膜、播种后覆膜30d、覆膜60d和全程覆膜4个水平;冬小麦设不覆膜、播种后覆膜75d、覆膜150d和全程覆膜4个水平)和施氮(春小麦设不施氮和每公顷施氮75kg2个水平;冬小麦设不施氮和每公顷施氮225kg2个水平)对土壤水分、温度、氮素有效性、土壤中CO2和N2O释放量的影响。结果表明,在2年的春小麦试验中,覆膜对2m深土层的贮水量基本没有影响,但能显著提高0～20cm土层的含水量;覆膜对5cm土层土壤温度的影响呈"U"型变化,即在作物生长前期和后期影响显著,中期影响较小;覆膜后虽然土壤微生物体氮有下降趋势,但由于覆膜能够增加土壤呼吸和有机氮的矿化,从而显著影响收获后0～100cm土层中NO-3-N的累积。从2个施氮水平和底墒平均值看,1999年覆膜30,60d和全程覆膜(126d)处理土层中累积的NO-3-N分别比不覆膜的对照增加-23.0,-10.1和49.7kg/hm2;2000年覆膜30,60d和全程覆膜处理土层中累积的NO-3-N分别比不覆膜的对照增加4.6,-5.0和8.2kg/hm2。可见,全生育期覆膜能够显著增加作物收获后土壤剖面中的残留NO-3-N。不同覆膜进程对作物收获后土壤剖面中的矿质氮,特别是NO-3-     

长期施肥对黑垆土无机磷形态的影响研究

对黄土高原旱地黑垆土进行25年长期定位肥料试验,对土壤无机P形态、数量和对作物的有效性进行了研究。结果表明,石灰性土壤无机P的组成以Ca10-P占绝对优势,约占无机P总量的57.7%,其次是闭蓄态P(O-P),占17.9%,而Al-P、Fe-P、Ca8-P分别占5.9%、5.7%、10.1%,最少的为Ca2-P,只有2.8%。所有施肥处理中,各形态无机P均以土粪 NP含量最高;Ca2-P、Ca8-P、Al-P以N处理最低,而Fe-P、O-P、Ca10-P以CK处理最低;长期施肥对无机P各组分相对含量也有影响,耗P处理主要是Ca2-P、Ca8-P、Al-P的降低,而施P处理是Ca10-P的降解和Ca2-P的积累。与1990年比较,CK处理均有下降;N处理除O-P、Ca10-P有增加外,其他各组分含量均下降;而NP、秸杆. NP、土粪、土粪. NP处理均呈增加趋势。不同处理对土壤有效P和缓效态P均有不同程度的影响,而与无效态P关系不大。同时做了各形态无机P与作物产量的相关性分析,在各级无机P与产量的相关性中,Ca2-P、Ca8-P、Al-P都达到了极显著水平,其中以Ca8-P与产量的相关性最高,而Fe-P、O-P、Ca10-P也都达到了显著水平。