黄土丘陵区坡面薄层水流动力学特性及其对土壤侵蚀的影响

为奠定基于运动力学参数构建土壤侵蚀模型的理论基础,通过不同降雨强度(25、50和75 mm/h)、不同坡长(1、5、10、15和20 m)下径流小区内人工模拟降雨试验,对不同处理下坡面薄层水动力学特性进行分析,并对水动力学参数与土壤侵蚀之间的关系进行初步探讨。结果表明:当坡度一定时,坡面平均流速主要受坡长及单宽流量影响,降雨强度通过影响单宽流量的大小间接影响坡面平均流速;在试验设计范围内,当坡长1 m时,整体上呈"层流-急流态",当坡长为1 m时,整体上呈"层流-缓流态";当降雨强度一定时,雷诺数随着坡长的增加线性增加,佛汝德数随着坡长的增加以幂函数形式增加;降雨强度对坡面流有明显的"增阻"效应;坡面阻力系数随着坡长的增加呈幂函数减小趋势;坡面平均土壤侵蚀率与单宽流量间呈一元线性趋势增加,与水流平均流速间呈指数函数增加,与雷诺数间呈二次函数增加。     

黄土丘陵半干旱区几种牧草蒸腾作用的研究

蒸腾是牧草生理生态特性的主要指标,也是植物体内水分平衡的主要环节。它能调整植株体温、缩小叶肉细胞内水分饱和差与大气水分饱和差之间的梯度,调节水分的损失,保证植物体内水分的有效利用,借以抵抗或降低水胁迫对植物的影响。我们在1983～1985年对五种栽培牧草蒸腾强度在生长期和生长末期的日变化,以及这些变化与环境因子的关系进行了研究,有助于了解不同栽培牧草在半干旱条件下对水分的需求,为黄土丘陵半干旱区牧草品种的选择提供科学依据。自然概况试验设在宁夏固原东部黄土丘陵区的万亩人工改良草地。海拔1600-1850米,年平均气     

黄土低山丘陵及坨甸草原区风蚀规律的研究

本文通过对黄土低山丘陵及坨甸草原区248个风蚀图斑资料的分析,运用线性模型理论,对此地区的风蚀规律进行了研究。获得了下垫面各因素与风蚀量关系的数学模型。找出了影响风蚀的主导因素,并系统阐述了植被覆盖度和土地利用类型对风蚀量大小的影响,且与水蚀规律进行了比较分析。     

黄土高原苜蓿草业开发利用探讨

从苜蓿草业在黄土高原生态环境建设中的作用、黄土高原发展苜蓿草业的地域优势及显著的经济效益等方面,分析了黄土高原地区发展苜蓿草业的意义,并结合黄土高原实际提出了发展苜蓿草业的对策。     

陕北黄土丘陵区撂荒演替研究一撂荒演替序列

用系统聚类法划分陕北黄土丘陵区撂荒地的次生演替阶段，可以定量的认识不同年限、立地条件下撂荒地群落的相似性，结合DCA数量排序确定撂荒地的演替阶段或序列。其撂荒演替的各阶段分别为：一年生杂类草猪毛蒿（Artemisia scoparia）＋其它杂类草群丛→一年生杂类草猪毛蒿群丛→一年生杂类草猪毛蒿＋多年生草种或小灌木的共优群丛一根茎禾草冰草（Agropyroncristatum）群丛→多年生草本或丛生禾草＋一年生杂类草群丛→多年生草本群丛→小灌木达乌里胡枝子（Lespedeza davurica）群丛→多年生草本＋小灌木或密丛型禾草群丛→短根茎密丛型禾草白羊草（Bothriochloa ischaemum）群丛。     

长期施肥对黄土旱塬农田土壤微生物量碳、氮、磷的影响

为研究长期不同施肥方式对土壤微生物量碳、氮、磷含量的影响,以国家黄土高原农业生态试验站长期定位施肥试验为研究对象,选取不施肥(CK)、单施氮肥(N)、单施磷肥(P)、施氮磷肥(NP)、单施有机肥(M)、氮肥配施有机肥(NM)、磷肥配施有机肥(PM)、氮磷肥配施有机肥(NPM)8个处理,应用氯仿熏蒸-浸提法和生态化学计量比,研究了30 a不同施肥方式下土壤微生物量碳、氮、磷含量变化及其与土壤基本理化性状的关系。结果表明:长期施肥较CK处理均能提高土壤微生物量氮、磷含量;与CK相比,施用化肥处理的微生物量碳含量均有所降低,而微生物量氮、磷含量显著提高;除NM处理外,施用有机肥处理的土壤微生物量碳、氮、磷含量较CK处理均显著提高。长期单施化肥、有机肥和化肥有机肥配施处理的微生物量C∶N显著低于CK处理,等量施磷处理(P、NP、PM、NPM)的微生物量C∶P、N∶P均低于CK和其余施肥处理,而NM处理的微生物量C∶P、N∶P显著高于其余处理。冗余分析显示,土壤全氮(F=13.9,P=0.002)对土壤微生物生物量影响最大,解释了微生物量变化的5.3%,各理化性质的影响顺序为全氮全磷pH有机质;相关性分析表明,土壤微生物量碳、磷分别与土壤有机质、全氮、全磷呈显著正相关,土壤微生物量氮与有机质、全氮呈显著正相关。长期单施化肥使土壤酸碱度发生改变,对微生物的生命活动产生抑制作用。而长期化肥配施有机肥能不同程度提高土壤养分含量,促进土壤微生物的生长繁殖,进而增强微生物对碳、氮、磷等元素的吸收利用,对于提高土壤肥力和肥料利用率具有重要意义。     

长期定位施不同氮源有机肥替代部分含氮化肥对陇东旱塬冬小麦产量和水分利用效率的影响

在陇东黄土旱塬覆盖黑垆土大田,利用陇鉴301进行了连续10年的定位试验,观测长期施用不同氮源有机肥(发酵有机肥、农家肥)或小麦秸秆还田各处理对冬小麦产量相关性状和水分利用效率的影响。结果显示,小麦产量和水分利用效率年际间变化较大,与降雨量有直接关系;不同有机氮源替代部分含氮化肥处理对提高冬小麦产量和水分利用效率具有明显作用。在干旱、平水和丰水年型,较不施肥对照分别增产53.1%~103.7%、40.3%~79.3%和73.1%~94.8%,较单施化肥对照分别增产6.6%~41.8%、7.0%~36.8%和-2.9%~9.3%。以发酵有机肥做替代物处理的产量和水分利用效率最高,增产幅度最大,10年平均产量较不施肥和单施化肥对照分别增加88.9%和25.4%,水分利用效率和边际水分利用率也最高,分别为10.8 kg mm~(-1) hm~(-2)和1.03 kg m~(-3);并且产量构成因素和植株生理指标也优于其他处理。因此,发酵有机肥是陇东半湿润偏旱雨养农业区(年降水量约550 mm)冬小麦生产上替代部分含氮化肥的首选有机氮源。     

Contribution of green manure legumes to nitrogen dynamics in traditional winter wheat cropping system in the Loess Plateau of China

Excessive application of N fertilizer in pursuit of higher yields is common due to poor soil fertility and low crop productivity. However, this practice causes serious soil depletion and N loss in the traditional wheat cropping system in the Loess Plateau of China. Growing summer legumes as the green manure (GM) crop is a viable solution because of its unique ability to fix atmospheric N₂. Actually, little is known about the contribution of GM N to grain and N utilization in the subsequent crop. Therefore, we conducted a four-year field experiment with four winter wheat-based rotations (summer fallow-wheat, Huai bean–wheat, soybean–wheat, and mung bean–wheat) and four nitrogen fertilizer rates applied to wheat (0, 108, 135, and 162 kg N/ha) to investigate the fate of GM nitrogen via decomposition, utilization by wheat, and contribution to grain production and nitrogen economy through GM legumes. Here we showed that GM legumes accumulated 53–76 kg N/ha per year. After decomposing for approximately one year, more than 32 kg N/ha was released from GM legumes. The amount of nitrogen released via GM decomposition that was subsequently utilized by wheat was 7–27 kg N/ha. Incorporation of GM legumes effectively replaced 13–48% (average 31%) of the applied mineral nitrogen fertilizer. Additionally, the GM approach during the fallow period reduced the risk of nitrate-N leaching to depths of 0–100 cm and 100–200 cm by 4.8 and 19.6 kg N/ha, respectively. The soil nitrogen pool was effectively improved by incorporation of GM legumes at the times of wheat sowing. Cultivation of leguminous GM during summer is a better option than bare fallow to maintain the soil nitrogen pool, and decrease the rates required for N fertilization not only in the Loess Plateau of China but also in other similar dryland regions worldwide.     

长期施肥下黄土旱塬黑垆土磷平衡及农学阈值

为研究长期施肥条件下土壤磷平衡和土壤有效磷对磷盈亏的响应,明确土壤有效磷(Olsen-P)的农学阈值及合理磷肥施用量,依托甘肃平凉肥料长期定位试验(始于1979),分析了黄土旱塬黑垆土36 a土壤磷盈亏动态、累积磷盈亏与有效磷的响应关系以及土壤磷残余,通过Mitscherlich方程模拟作物相对产量对土壤有效磷的响应关系,计算黄土旱塬黑垆土小麦和玉米的土壤有效磷农学阈值。结果表明:不施肥(CK)和单施氮肥(N)处理土壤磷始终亏缺,N处理每亏缺磷100 kg·hm~(-2),有效磷含量下降1.05 mg·kg~(-1);施磷处理土壤磷当季盈余4.3～207.9 kg·hm~(-2),累积盈余154.9～7 483.6 kg·hm~(-2),其中有机、无机配施(MNP)处理磷盈余最大;土壤累积磷盈余与土壤有效磷增量呈线性正相关,土壤中每盈余100 kg·hm~(-2)磷,秸秆还田配施化肥(SNP,磷肥隔年施)、氮磷配施(NP)、有机肥(M)和有机、无机配施(MNP)处理土壤有效磷分别增加7.55、2.47、0.28 mg·kg~(-1)和0.46 mg·kg~(-1);黄土旱塬黑垆土农田有效磷的小麦和玉米农学阈值分别为22.05 mg·kg~(-1)和13.96 mg·kg~(-1),MNP处理土壤有效磷含量已高于作物农学阈值,NP和SNP处理土壤有效磷含量达到小麦农学阈值分别需要21 a和24 a,达到玉米农学阈值分别需要2 a和8 a,M处理土壤有效磷含量已高于玉米农学阈值,还需要3 a可达到小麦农学阈值。当磷投入量每年平均达22.9 kg·hm~(-2)时,土壤磷呈持平状态;当磷用量达33 kg·hm~(-2)时,不仅作物产量较高,而且磷肥当季利用率也较高;当磷用量增加到233 kg·hm~(-2)时,作物产量对增加磷投入无响应,土壤磷残余超过90%,大量磷素累积在土壤中,增加了土壤磷素的流失风险。黄土旱塬小麦玉米一年一熟轮作黑垆土农田土壤有效磷农学阈值为13.96 mg·kg~(-1)(玉米)和22.05 mg·kg~(-1)(小麦),秸秆还田可促进旱地农田耕层土壤有效磷含量的增加。