长武塬区苹果园和农田相互转换的深层土壤水环境效应

研究长武塬区苹果园和农田相互转换后0~1 000 cm土壤含水量特征，分析了苹果园土壤干燥化和苹果园转换为农田后土壤水分的恢复效应。结果表明：2、7、17、23、29 a苹果园200~1 000 cm的平均土壤含水量分别为22.8%、21.4%、16.8%、15.4%、14.9%。500~1 000 cm土层中，29 a苹果园平均土壤含水量（14.5%）高于23 a的果园（13.3%）；17~29 a的苹果园均表现为轻度干燥化；基于苹果园和农田转换后土壤水分变化情况估算，苹果园最大种植年限为21 a。苹果园转换为农田1、5、10 a后，农田200~1 000 cm土层土壤含水量分别为：15.3%、15.7%和16.2%，恢复到土壤稳定湿度以上的土层厚度分别为140 cm（1 a）、220 cm（5 a）和400 cm（10 a）。     

套袋苹果影像的分割方法研究

为了准确识别并分割套袋苹果,对影像中的套袋苹果及其背景在RGB颜色空间模式下,分析各目标物的R(红)、G(绿)及B(蓝)值分布特征,根据各目标物所呈现的R、G及B值差异选取适合于套袋苹果的分割条件,对套袋苹果进行分割,将分割结果与多阈值分割法以及K均值聚类法分割结果进行比较。结果表明:分割法优于以上2种方法,同时,根据该试验提出的分割方法计算苹果识别率,识别率可达93.4%,表明该试验算法对套袋苹果的分割准确率高。     

黄土塬区降水变化条件下冬小麦田土壤水分消耗与补给

通过人工实时降水分配试验,研究了黄土塬区冬小麦田3种降水条件:正常降水(R_(CK))、降水增加1/3(R_(+1/3))和降水减少1/3(R_(-1/3))下,土壤水分变化速率、消耗深度以及水量平衡状态。结果表明:R_(CK)和R_(-1/3)处理0~3.8 m土层土壤储水量以91.85 mm·a~(-1)和109.39 mm·a~(-1)的速度下降,而R_(+1/3)处理土壤储水量在0~3.0 m深度以48.94 mm·a~(-1)的速度减少,而在深层(3.0~3.8 m)土壤水以17.39 mm·a~(-1)的速度增加;降水增加使得土壤水分的补给次数增多,减少了土壤水分的时空变异;当土壤底墒充足且生育期降水量较多时,各降水处理土壤水分的消耗深度较浅,反之,则较深;在休闲期,降水的转化效率与生长季土壤水的消耗率呈现极显著的指数相关。     

长武塬区土壤热状况变化特征

通过分析长武塬区农田生态系统内的土壤热状况来探讨该系统地气界面的能量传递的过程和特征，为陆面过程及大气边界层的研究提供参考。根据2008年气象观测资料，本研究从反照率、温度梯度、土壤热通量及其与辐射的相互关系等方面进行研究，从而分析土壤热状况月变化特征及其影响因素。研究结果表明：（1）除10~20 cm层外，各层月变化在5月份及6月份上旬最小，11月份下旬到次年2月上旬一直维持在较高水平，且变化不大；（2）土壤热通量月变化趋势与土壤温度表现负相关；（3）反照率在1月份达到年最大值0.66，3-9月份变化不大，在9月份达到最低值0.14；从10月份开始，上升趋势明显，直到次年1月份；（4）在日变化中净辐射持续增强和减弱两个时间段内，同一辐射强度对应的热通量值相差较大，土壤热通量延迟不明显。增强时段的相关性（R12=0.766）小于减弱时段的相关性（R22=0.799）。农田生态系统中土壤热通量和净辐射的相关性远远高于林地，低于草地和稀疏灌层生态系统。     

黄土高塬沟壑区两种乔木林土壤水分平衡的模拟

为了了解黄土高塬沟壑区不同乔木林的耗水规律,利用长期定位试验资料和Hydrus-1D模型详细研究了两种乔木林(侧柏林,刺槐林)的土壤水分动态变化及水量平衡各要素的差异。结果表明:结合优化的水力参数,Hydrus-1D模型能准确地模拟两种乔木林地土壤水分动态,模拟值与实测值均方根误差在0.018~0.029cm3/cm3之间,相对平均绝对误差在9.8%~12.5%之间;水分平衡各要素受气候和植物类型影响,蒸散量是水平衡中的主要支出项,侧柏林蒸散量占同期降水量的83.4%~108.4%,刺槐林蒸散量占同期降水量的75.9%~96.2%,生长季内刺槐林土壤储水量始终大于侧柏林。     

黄土区退耕草地凋落物-土壤界面水分过程特征研究

为研究不同退耕年限草地下垫面层凋落物对土壤蒸发过程和表层土壤保水特征的影响,通过室内模拟试验,以黄土高原地区不同退耕年限草地凋落物质量为因子,依据野外退耕还草5a,15a,30a的草地凋落物覆盖特征,设3个凋落物处理水平,以裸地为对照,比较分析了不同草地枯落物特征对地表土壤界面的水分过程影响效应。研究结果表明:具有凋落物处理能够有效地延缓径流的产生,并能显著增加表层土壤持水量;凋落物持水量与凋落物质量呈显著线性正相关;在降雨后24h内,凋落物层抑制土壤蒸发作用比较明显;随着凋落物含量的增加,72h后表层土壤含水量显著提高。在黄土高原干旱半干旱地区,耕地退耕后凋落物的增加显著改善了地表土壤的持水能力,提高了表层土壤水分含量。     

我国苹果园施肥现状、土壤剖面氮磷分布特征及减肥增效技术

  【目的】  全面认知我国苹果园施肥现状,明确苹果园土壤剖面氮磷分布特征,探究减肥增效和地力提升的果园管理技术,为我国苹果产业高质量发展提供理论依据和技术支撑。  【方法】  基于文献资料,制定我国苹果合理化肥施用量;采用实地调查和文献数据相结合的方法,明确和评价我国苹果主产区化肥施用现状;通过田间采样与室内分析,明晰灌区和非灌区苹果园土壤硝态氮和Olsen-P剖面变化特征;基于文献资料,集成苹果园减肥增效、地力提升和优质高产的管理技术。  【结果】  我国苹果园化肥合理施用量为N 150～420 kg/hm2、P₂O₅ 90～330 kg/hm2和K₂O 120～420 kg/hm2。目前我国苹果园化肥平均施用量分别为N 905 kg/hm2、P₂O₅ 570 kg/hm2和K₂O 675 kg/hm2,氮、磷、钾过量施肥现象普遍且较为严重;施肥结构上,重化肥轻有机肥现象明显,有机肥养分占比仅7.0%。旱作体系下,8年生苹果园土壤与农田相比,0—600 cm土壤剖面硝态氮含量差异不显著,25年生苹果园土壤在20—500 cm土层硝态氮含量显著高于农田,且在120 cm土层出现215 mg/kg的硝态氮峰值;灌区25年生苹果园0—800 cm土壤剖面硝态氮含量均高于100 mg/kg,在380 cm土层出现265 mg/kg的硝态氮峰值,且140—600 cm土层硝态氮含量显著高于旱作25年生苹果园土壤。土壤Olsen-P含量整体表现为0—100 cm土层下降、100—400 cm土层增加和400—600 cm土层基本稳定的趋势;旱作体系下,土壤Olsen-P含量在0—60 cm土层表现为25年生苹果园土壤 > 8年生苹果园土壤 ≈ 农田土壤,而在60—600 cm土层Olsen-P含量差异不显著;灌区25年生苹果园在60—120 cm土层土壤Olsen-P含量高于旱作25年生苹果园,且在80—100 cm土层出现一个14.5 mg/kg的峰值,460—560 cm土层也表现为灌溉果园的Olsen-P含量高于雨养果园的趋势。水肥一体化和推荐施肥是现实苹果园减肥增效的关键技术,有机无机肥配施、果园生草、施用生物炭是提高苹果园肥料利用效率及土壤肥力的重要途径。  【结论】  我国苹果园过量施肥和不平衡施肥问题严重;高量施肥背景下长期苹果种植导致土壤深层剖面硝态氮和有效磷累积,无效化风险高,且灌溉加剧了氮、磷的淋溶风险;水肥一体化和苹果养分专家系统等推荐施肥,以及有机无机肥配施、果园生草、施用生物炭等是实现我国苹果园减肥增效和地力提升的关键技术,在今后苹果园管理方面,应加强不同生态区适宜的综合技术研究。     

模拟降雨下坡度对含砾石土壤径流和产沙过程的影响

对含砾石土壤径流和产沙过程的研究不仅有助于深入理解该类型土壤中的水土过程,也可以为基于过程的土壤侵蚀模型模拟提供重要的土壤参数.通过室内模拟降雨试验,分析了3个坡度下含砾石土壤中的径流和产沙过程,研究结果表明,不同砾石含量的土壤在不同坡度下的产流在0～20 min内有明显增加的趋势,之后径流趋于平稳.随着砾石含量的增加,坡度对径流的影响减弱.坡面产沙高峰期出现在0～20 min内,且高峰期产沙量占总产沙量比例相对较大;当坡度为15°时,砾石含量(质量含量百分比)为20%,30%,40%的土壤在30 min后产沙量又增加,与其他坡度相比,土壤总产沙量也明显增加.实验中坡度是决定土壤产沙量的主要因素.     

黄土塬区降水变化对冬小麦叶片形态和生物量的影响

明确降水变化对冬小麦叶片形态和生物量的影响,有助于了解冬小麦在水分环境变化条件下形态和产量上的响应。试验采用人工遮雨棚和自流滴灌系统来实时人工干预降水,研究了黄土塬区三种降水条件:正常降水(CK)、降水减少1/3(R-1/3)和降水增加1/3(R+1/3)下冬小麦不同生育期的叶片形态、生物量及株高变化。结果表明:降水增加,叶长相对变化较大,叶面积增加;降水减少,叶宽相对变化较大,叶面积减少。但叶形系数((叶长×叶最大宽)/叶面积)不受降水变化的影响,仅和冬小麦的生育期有关。降水增加,冬小麦的叶片、生物量以及株高均保持稳定的生长优势;降水减少,冬小麦叶片、生物量以及株高的生长呈现"先促后抑"的现象。不同降水处理的冬小麦生物量和叶面积均呈明显的线性正相关,减少降水处理的冬小麦生物量对叶面积变化最敏感。总之,在黄土塬区冬小麦通过叶片形态、叶面积和生长速率的改变来影响光合产物积累和产量形成,以适应不同的水分环境。     

不同碎石含量的土壤降雨入渗和产沙过程初步研究

碎石的存在改变了均质土壤的某些物理特性，降雨入渗和侵蚀产沙过程也因此受到影响，获取相关知识有助于模拟和预测土石混合介质中发生的水土过程。试验在模拟降雨条件下，对4种不同碎石含量(质量含量分别为0%，10%，20%和30%)的土壤入渗和产沙过程进行了室内研究。结果表明，碎石含量为10%时，土壤入渗率最大，当碎石含量超过10%时，入渗率反而降低；4种不同碎石含量的土壤侵蚀产沙高峰期均出现在降雨初期0～20 min，此后土壤侵蚀产沙相对稳定且在不同碎石含量的土壤间差别不大；降雨过程中，10%碎石含量的土壤侵蚀含沙率一直保持稳定较低水平，其他碎石含量的土壤侵蚀含沙率起初很高并在0～10 min内急剧下降，此后与10%碎石含量的土壤侵蚀含沙率接近。