中国三大自然区域紫花苜蓿土壤速效钾丰缺指标和推荐施钾量

为给内蒙古高原区、黄土高原区和西北荒漠绿洲区紫花苜蓿测土施肥奠定科学基础,采用零散实验数据整合法以及养分平衡-地力差减法,开展了三大自然区域紫花苜蓿土壤速效钾丰缺指标和推荐施钾量研究。结果表明,内蒙古高原区紫花苜蓿土壤速效钾第1~4级指标依次为≥342mg/kg、89~342mg/kg、24~89mg/kg和<24mg/kg,黄土高原区第1~6级指标依次为≥171mg/kg、96~171mg/kg、54~96mg/kg、30~54mg/kg、17~30mg/kg和<17mg/kg,西北荒漠绿洲区第1~4级指标依次为≥303mg/kg、140~303mg/kg、65~140mg/kg和<65mg/kg;当目标产量9~27t/hm²、钾肥利用率50%时,第1~6级土壤的推荐施钾量分别为0、54~162kg/hm²、108~324kg/hm²、162~486kg/hm²、216~648kg/hm²和270~810kg/hm²。     

施氮和燕麦/箭筈豌豆间作比例对系统干物质量和氮素利用的影响

【目的】 本研究于大田试验条件下探究了燕麦 (Avena sativa L.)/箭筈豌豆 (Vicia sativa L.) 间作系统饲草干物质产量、土地当量比 (LER) 及氮素吸收利用等对施氮和不同间作比例的响应，以期为该地区多元化粮改饲种植模式的建立提供理论依据。 【方法】 大田试验于2012年在兰州大学庆阳黄土高原试验站进行，设不施氮 (N₀) 和施氮N 46 kg/hm2 (N₄₆) 两个氮水平，在每个氮水平下各设7个燕麦与箭筈豌豆间作比例 (1∶0、4∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶4和0∶1)。于箭筈豌豆的花期和乳熟期，测定并分析了饲草的干物质产量、土地当量比及吸氮量；在花期，分析测定了箭筈豌豆的生物固氮量；在箭筈豌豆的乳熟期，分析了不同间作比例下间作系统的氮肥偏生产力 (PFP_N)。 【结果】 生长至第60 d (花期) 和第90 d (乳熟期) 时，N₄₆水平下系统的平均干物质总产量较N₀水平分别提高了31.6%和24.2%；N₀水平下系统的干物质产量分别在2∶1和1∶0下达到最大值，较箭筈豌豆单作分别提高了102.5%和107.9%，N₄₆水平下分别在1∶1和4∶1下最大，较箭筈豌豆单作分别提高了103.5%和111.1%。生长至花期 (第60 d) 时，N₀水平下间作系统的LER值均大于1，生长至乳熟期 (第90 d) 时，N₄₆水平下除4∶1外均小于1。施氮后箭筈豌豆的生物固氮量降低了50.6%，燕麦的吸氮量占比平均增加了17.2%。4∶1间作比例下系统的氮肥偏生产力 (PFP_N) 最大。无论施氮与否，燕麦相对于箭筈豌豆的氮素营养竞争比率 (CR_OV) 在4∶1间作比例下均达到最大值，之后随着箭筈豌豆种植比例的增加而呈降低趋势。 【结论】 施氮提高了间作系统中燕麦的吸氮量占比和体系干物质总产量，但降低了箭筈豌豆的固氮量。在4∶1间作比例下，系统具有较高的作物产量、土地当量比和氮肥利用效率。      

黄土高原不同耕作方式对土壤理化性质及作物产量的影响

黄土高原属干旱、半干旱雨养农业区,过去以传统耕作方式为主。作物秸秆不还田以及对耕地直接进行翻耕,导致耕地表土裸露,因而加快了土壤有机质的矿化速率。土壤侵蚀、土壤养分流失、耕地质量下降,为此,以保护环境、提高水肥资源高效利用和实现农业可持续发展为目的保护性耕作在该地区逐渐展开。比较分析深松、免耕、传统翻耕等不同耕作方式对土壤理化性质、作物产量的影响,以期为该区域创建合理有效的耕作方式提供理论指导。     

黄土高原不同植被带草本植物叶片与土壤碳氮分布特征

【目的】黄土高原植被受水热因子作用明显，植被分布自东南向西北总体呈现出森林向草原过渡的地带性规律。本研究选取黄土丘陵区从南向北形成的4种典型植被带 (森林带、森林?草原带、草原带和草原?荒漠带) 作为研究对象，探讨不同植被带草本植物叶片与土壤碳(C)、氮(N)的分布差异及影响因素，为预测黄土高原植物的生长发育前景、生态系统的植物营养元素和土壤养分状况提供理论依据。【方法】以陕北黄土丘陵区富县、甘泉县、安塞县、靖边县、横山县以及榆林市榆阳区为研究区域，基于野外取样调查和室内分析相结合的方法，分别测定研究区4种植被带草本植物叶片和不同土层碳氮含量，最后利用方差分析研究不同植被带草本植物叶片及土壤碳氮差异，并与全球、中国尺度等研究结果进行比较；同时采用相关分析，阐明4种不同植被带植物叶片和不同土层有机碳、全氮的相关关系。【结果】1) 土壤有机碳和全氮含量在0—10、10—20、20—40 cm各个土层中均表现出极显著的相关性 (P < 0.001)，在0—40 cm土层中，随着深度增加，土壤有机碳和全氮整体呈下降趋势，由高到低依次为森林带、森林?草原带、草原带、草原?荒漠带，但不同植被类型的垂直变化规律差异较大。2) 草本植物叶片有机碳和全氮含量存在显著的相关关系 (P < 0.01)，植物叶片碳含量平均值为442.9 g/kg，略低于全球492种陆地植物叶片碳含量的平均值464.2 g/kg；而氮含量平均值为25.8 g/kg，略高于全球水平20.6 g/kg，说明黄土高原4种不同植被带在碳氮积累上存在差异，且该地区草本植物的C∶N相对较低。3) 植物叶片C、N、C∶N与土壤SOC、STN含量表现出较为显著的相关关系 (P < 0.05)，总体来看与不同土层相关关系各不相同。【结论】不同植被带土壤C、N空间分布具有一致性，且C、N含量均存在一定的相关关系。黄土高原由南向北，呈现植物叶片C含量降低而N含量升高的趋势，因此C/N呈现减小趋势。植物叶片C、N、C/N与不同土层的土壤C、N均存在一定相关关系。     

黄土高原植被建设对土壤干层影响研究进展

为深入了解土壤干层研究现状,为下一步研究土壤干层对植被生态与土壤水分的影响奠定基础,运用文献调研法对土壤干层基本特征、影响因素与危害等方面进行总结剖析,明确当前恢复土壤水分及修复土壤干层主要措施,在人工植被恢复建设中,因地制宜,选择合理的植被配置和土地利用方式,通过人工集流等技术措施,有效地利用水资源,减少土壤干层发育.并提出如何高效率恢复土壤水分,防止土壤干层进一步发育仍是未来的研究重点.     

黄土高原陡坡土坎植被根-土复合体抗剪强度研究

以黄土高原陡坡土坎6种典型植物群落类型为研究对象，在分析植被根系密度指标的基础上，通过直剪试验，探讨不同植物群落的根-土复合体抗剪强度以及根系对提高抗剪强度的作用。结果表明:1）6种群落的根系密度指标值均具有显著性差异，白刺花-铁杆蒿群落的根重密度、根长密度和根表面积密度在所有群落类型中均为最高，分别为2 757.07 g/m³、17 886.22 m/m³和16.96 m²/m³；2）6种群落之间的根-土复合体的抗剪强度均显著高于素土抗剪强度，其中白刺花-铁杆蒿群落相对于素土的抗剪强度增加值最大，为32.98 kPa，且抗剪强度增加值随土层深度增加而降低；3）根-土复合体抗剪强度相对于素土抗剪强度的增加值与根系密度指标值呈对数函数关系，随根系含量增加而升高。     

施氮量对农田土壤有机氮组分及酶活性的影响

【目的】探讨不同施氮量条件下土壤氮素转化酶活性和有机氮组分含量的变化规律,并分析氮素转化酶活性与各有机氮组分之间的关系,为陇中黄土高原旱作农业区合理制定施肥量和施肥方案提供参考依据。【方法】基于设置在陇中黄土高原定西市李家堡镇麻子川村的不同施氮量（0（CK）、52.5（N1）、105（N2）、157.5（N3）、210（N4）kg N·hm^-2）春小麦长期定位试验,收获后使用Bremner法测定0—40 cm土层中有机氮组分含量,以及4种氮素转化相关酶的活性。【结果】土壤有机氮组分分配比例顺序为氨基酸态氮>酸解铵态氮>酸解未知态氮>氨基糖态氮,同一土层随着施氮量的增加土壤有机碳、全氮、酸解总氮、氨基酸态氮、酸解铵态氮和脲酶活性、蛋白酶活性均呈先增大后降低的趋势,除全氮外其余都在N2处理时最大,全氮含量在N3处理时达到最大;同一处理不同土层间均随土层加深而降低。冗余分析结果表明,全氮含量和蛋白酶活性是影响陇中黄土高原农田有机氮组分分布与转化的关键因子;碳氮比与所有有机氮组分均呈负相关,蛋白酶、有机碳和脲酶与氨基酸态氮呈极显著正相关。【结论】综合而言,N2处理土壤供氮潜力最高,全氮和蛋白酶是影响该区春小麦土壤有机氮组分转化的关键因子。氮肥合理施用能明显提高土壤有机氮含量,不同施氮量条件下土壤有机氮组分变化差异明显,改变了氮素相关转化酶的活性。     

黄土高原旱塬区玉米田土壤水分变化特征及对产量的影响

黄土高原旱塬区属半干旱半湿润气候过渡区,土壤水是影响该地区玉米生长的主要因素。运用黄土高原旱塬区董志塬所在地西峰农业气象试验站1981—2015年玉米试验田土壤湿度及产量观测资料,利用统计学方法,计算分析1981—2015年这35年间土壤水的变化规律及对产量的影响。结果表明,黄土高原旱塬区玉米全生育期土壤平均贮水量呈高—低—高的抛物线状变化趋势,贮水量最大时期为乳熟期至成熟期,最小时期为拔节期至抽雄期;土壤耗水量呈低—高—低的抛物线变化趋势,最大时期为拔节期至抽雄期,最小时期为播种期至七叶期。35年来土壤深度为50 cm的土层贮水量、耗水量均呈下降趋势;玉米产量受抽穗期土壤水分变化的影响最大。土壤深度为50 cm的土层贮水量及耗水量对玉米单产的最大影响均出现在7月中旬,分别为21、27 kg/(hm~2·mm)。建议采取有效保墒节水技术措施,减轻玉米关键生育期土壤水分不足对生长的胁迫。     

昕水河流域径流变化及其对气候和人类活动的响应

开展流域尺度气候变化和人类活动对径流的影响研究是科学制定流域综合管理规划,并实现流域可持续管理的基础。以黄土高原丘陵沟壑区的典型流域——昕水河流域为研究对象,结合流域多年(1958—2015年)气象水文数据,采用M-K趋势检验法分析年降水、年潜在蒸发散和年径流量的变化趋势,运用双累积曲线法分析年径流量序列的突变年份,并根据生态水文分析法与水量平衡原理定量解析流域尺度气候变化和人类活动对年径流的影响。结果表明:1958-2015年,流域年径流量变化呈显著下降趋势(Z=-5.84,p<0.0001),而降水(Z=-0.72,p=0.31)和潜在蒸散发(Z=-0.5,p=0.88)变化趋势不显著。双累积曲线法表明径流量突变点为1974年和2000年,其中,1975—2000年间影响径流减少的主要因素是气候变化,气候变化导致径流量减少的贡献率为73.14%,土地利用方式仅为26.86%;而2001—2015年土地利用变化是影响径流减少的主要原因,其贡献率高达103.81%,可见土地利用变化已成为昕水河流域径流量变化的主要驱动因素。在今后的流域治理中,需合理制定土地利用方案,实现昕水河流域水土资源协调发展。