黄土高原苹果园深层土壤干燥化特征

为了评价黄土高原苹果产区深层土壤干燥化特征及其区域分布规律,测定了其半湿润黄土台塬区(Ⅰ)、半湿润易旱黄土旱塬区(Ⅱ)、半湿润偏旱和半干旱黄土丘陵区(Ⅲ)等不同气候和地貌类型区32块苹果园地0～1500cm土层土壤湿度,定量比较和分析了各类型区苹果园地深层土壤含水率、土壤湿度剖面分布及其土壤干燥化特征。结果表明:1)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区苹果园地0～1500cm土层土壤含水率依次为17.53%、13.44%和10.29%,土壤有效贮水量依次为1273.70、973.98和864.05mm,土壤水分过耗量依次为199.93、465.10和362.70mm,年均土壤干燥化速率依次为8.47、26.29和23.44mm/a。人工补灌、树龄、种植密度和地貌类型等因素影响果园土壤湿度和土壤干燥化程度。2)各区有补充灌溉的果园土壤剖面湿度显著高于旱作果园,不存在或部分土层存在干燥化现象;旱作果园土壤剖面均存在深厚的干燥化土层。3)Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ区有补充灌溉的苹果园地土壤干燥化指数(SDI)分别为-8%、-11%和-34%;旱作果园土壤干燥化指数(SDI)分别为32%、50%和46%,各类型干层厚度分别达到或超过790、1297和910cm。研究结果为黄土高原苹果园地深层土壤水分可持续利用和苹果生产基地可持续发展提供参考。     

黄土高原半干旱区春小麦和春玉米产量动态与土壤干燥化效应模拟研究

为了寻求与黄土高原半干旱区降水状况相适应、有利于土壤水分可持续利用的大田作物及其合理的施肥水平,为当地粮食生产的可持续发展提供科学依据.在数据库组建的基础上,应用WinEPIC模型定量模拟研究了黄土高原半干旱区同原1960-2000年不同肥力水平下连作春玉米和春小麦产量变化和深层土壤水分效应.结果表明:(1)连作条件下春玉米和春小麦产量均随降水量呈现波动性降低趋势,产量波动性春玉米明显大于春小麦;(2)与连作春小麦相比,春玉米田0-7 m土层土壤有效含水量较低,土壤干燥化速度较快;(3)随肥力水平的提高和作物连作年限的延长,农田土壤干层逐年加深和加厚,无肥、低肥、中肥、高肥处理下春玉米田土壤干层分别在连作第9年、第6年、第8年和第6年后分布于2-3,2-3,2-4,2-4 m土层,春小麦田土壤干层分别在连作第11年、第8年、第6年和第8年后分布于2-3,2-3,2-3,2-4 m土层.此后仅0-2 m土层土壤湿度随降水量发生年际变化;(4)从产量稳定性、土壤干燥化程度和农田土壤水分可持续利用角度统筹考虑,固原旱地适宜于种植春小麦,适宜的施肥量范围为N 60～90 kg/hm2和P2O5 30～45 kg/hm2.     

黄土高原土壤干燥化问题探源

以黄土沉积环境的旱化和黄土形成的三种风化类型为切入点 ,通过古今类比分析 ,探究了黄土高原土壤干燥化的黄土地质渊源。其次 ,讨论了土壤干燥化的土壤物理学成因。土壤水分物理特性 ,因受黄土粒度组成的制约而呈现出明显的方向性变化 ,即从西北向东南 ,土壤持水性能渐次增高 ,土壤蒸发性能渐趋降低 ,以田间持水量作为参照状态 ,则会发现黄土高原土壤经常处于水分亏缺状态。土壤干层的形成是干扰和破坏植物演替序列及其土壤水分生态基础造成的后果 ,从而引起土壤干燥化的趋强化发展 ,最后 ,从气侯变化入手 ,对黄土高原土壤干燥化趋势进行了预估     

黄土高原不同降水类型区林地、草地与农田土壤干燥化效应比较

黄土高原人工林草地和旱作农田土壤干燥化问题十分突出,严重威胁着人工植被建设成效和旱作农业可持续发展。通过对黄土高原半湿润区、半干旱区和半干旱偏旱区53类林地、草地和农田深层土壤湿度的观测,分析比较了各类型区各类林地、草地和农田土壤湿度、土壤水分过耗量、土壤干燥化指数、土壤干层厚度等土壤干燥化效应指标。结果表明:(1)林地、草地和农田土壤湿度平均值依次为6.46%～12.57%、6.49%～11.52%和9.32%～16.00%,均以半湿润区最高,半干旱区居中,半干旱偏旱区最低,林地、草地和农田土壤水分过耗量平均值分别为521mm、491mm和30mm,林地土壤水分过耗量以半干旱区最高,草地以半湿润区和半干旱偏旱区最高,农田以半干旱偏旱区最高;(2)林地、草地和农田土壤干燥化指数平均值依次为39%、42%和96%,分别属于严重干燥化、严重干燥化和轻度干燥化强度,林地土壤干燥化程度以半干旱区和半干旱偏旱区最严重,草地以半湿润区和半干旱偏旱区最严重,农田以半干旱偏旱区最严重,林地、草地和农田土壤干层厚度平均值依次为881cm、836cm和336cm,林地土壤干层厚度以半干旱区和半干旱偏旱区最厚,草地和农田以半干旱偏旱区最厚。     

种植年限及密度对渭北旱塬苹果园深层土壤干燥化的影响

为探究种植年限及密度对苹果园土壤干燥化变化的影响,以渭北旱塬洛川县不同种植年限和密度的果园为研究对象,采用烘干法测土样,2008年及2015年分别2次测得不同果园15 m深土层含水量,以自然条件下农田为对照,分析其干燥化变化规律。结果表明:1)2008年测定5、10、15、20、25 a果园的土壤干燥化指数分别为6.46%、32.68%、37.65%、63.33%和62.81%,2015年测定当年果园经过7 a后的12、17、22、27、32 a果园的土壤干燥化指数分别为35.98%、59.65%、42.21%、75.06%和70.09%,随着树龄增大,土壤干燥化指数整体增大,干燥化程度加剧;5 a生苹果幼园土壤干燥化轻微,程度接近自然条件下农田;树龄15 a后的果园土壤干燥化波及深度达11 m左右的古土壤蓄水层,至17 a后渭北旱塬古土壤层的缓冲作用已经丧失,果园产量及果实品质受限于当年降雨。2)研究中株行距密度从3 m×4 m变为4 m×6 m的22、25和32 a果园,干燥化进程得到控制,干燥化速率大幅下降,降低果园密度可以缓解因苹果树树龄增长造成的果园干燥化加剧,间伐措施后的果园降雨有所盈余,可以改善土壤干燥化现状;但在亏水年,间伐后的果园在充分利用降雨时,还需深层土壤水分的弥补,在树龄大的果园尤为常见,单靠间伐措施只能延迟土壤干层的形成。因此,要控制和减缓土壤干燥化的发展,应在干燥化影响波及古土壤层前采取措施,也即种植12 a左右,果园处于中度干燥化程度时采取相应对策最佳。     

黄土区深层土壤干燥化程度的评价标准

黄土高原地区深层土壤干燥化是人工林草植被过度耗水导致土壤水分负平衡的结果。如何定量评价深层土壤的干燥化程度,有助于确定适宜的植被类型和密度,保证人工植被建设的顺利进行。将土壤水分的几个主要指标与水分特征曲线相结合,从能量的角度初步建立了黄土高原地区深层土壤干燥化程度的评价标准,并利用该标准评价了黄土高原沟壑区刺槐林地深层土壤水分的干燥化程度。     

黄土高原区果园生草覆盖对土壤物理性状、水分及产量的影响

通过试验证明果园生草制是黄土高原地区果园土壤管理的一个行之有效的模式。果园生草覆盖区与对照相比土壤物理性状、水分及产量均有明显提高，直径1．0mm以上的土壤团粒增加了10．2％一12．2％，提高60．4％一72．2％；土壤容重下降0．05—0．13g/cm^3，降低4．2％一10．0％；土壤孔隙度增加2．5％一5．5％，提高4．6％一10．9％；有机质增加0．19％一0．57％，提高24．4％一73．1％；0—20cm土壤水分增加1．7％一3．0％，提高16．7％一29．4％；苹果产量和经济效益，提高幅度分别为12．73％一31．57％和15．17％一36．22％。     

不同秋耕措施对黄土高原春玉米田土壤物理质量的影响

合理耕作是改善土壤物理质量及构建合理耕层的重要措施之一,对黄土高原农田改良具有重要意义。本研究采用旋耕、深翻和深松3种秋耕措施,探究了不同秋耕措施对黄土高原春玉米田0～30 cm土壤物理质量的影响。结果表明:深翻5～30 cm各层次土壤容重较旋耕显著降低了10.1%～14.58%,土壤总孔隙度和土壤充气孔隙度则分别显著增加了11.59%～22.37%和26.52%～75.2%。深翻10～30 cm各层次土壤容重较深松显著降低了6.56%～13.48%,土壤总孔隙度则显著增加了9.3%～17.1%。深翻0～10cm各层次土壤毛管孔隙度较深松显著增加了7.41%～11.75%,10～30 cm各层次土壤质量含水量显著增加了5.46%～16.57%。此外,5～10 cm土壤固、液、气三相比偏离以旋耕最佳,10～30 cm各层次则以深翻为最佳。综合来看,旋耕改善了5～10 cm土壤物理质量,深翻改善了10～30 cm土壤物理质量,采用旋耕+深翻轮耕模式可能是该研究区构建春玉米田合理耕层的潜在措施之一。     

黄土高原雨养区坡面土壤蓄水量时间稳定性

分析区域土壤蓄水量（SWS）时间稳定性为准确预测土壤墒情提供了理论保障,同时为植被恢复和重建工作提供帮助。利用中子仪获得黄土高原雨养区六道沟流域坡面2005年10月至2006年9月间剖面SWS,通过时间稳定性分析,研究该区域SWS的时间稳定性特征。结果表明：不同月份SWS均表现为中等变异,干旱条件下的变异系数比湿润条件下小。0～4 m的SWS累积概率比其他土层的变化小,平均相对偏差的变化范围（-39%～53%）及标准差（5.6%）较小,spearman秩相关系数均达到0.8以上且呈现出极显著相关,通过时间稳定性分析可以初步确定研究区平均SWS的代表性测点。SWS变化较大时,spearman秩相关系数较小,而SWS变化较小时,spearman秩相关系数较大。spearman秩相关系数为分析该区域SWS的时间稳定性提供了便捷途径。     

玉米丸粒化种子的薄层干燥试验及其干燥模型

玉米丸粒化种子刚制成后其含水率比较大，必须及时干燥。其干燥工艺的合理选择对提高干燥效率，减少能耗，保证质量非常重要。采用正交试验的方法，对玉米丸粒化种子进行了3因素3水平的干燥试验，得出其干燥曲线为指数曲线，并分析各试验因素对干燥特性的影响。同时对不同风温下的干燥曲线进行了模型比较，采用多元线性回归分析程序，经拟合得出适合于玉米丸粒化种子的数学模型为Page模型。玉米丸粒化种子干燥特性不同于非丸粒化种子，丸粒化种子有其特定的薄层干燥方程。该模型能较好地预测各干燥阶段的干燥速率及含湿量，确定合理的干燥工艺以便调控干燥环境，达到高效低耗的目的。     

耕作方法对黄土高原旱作玉米产量和土壤水温特性的影响

全膜双垄沟播是黄土高原旱作玉米主要生产技术,但此技术的土壤耕作主要依赖传统耕作和旋耕,在形成犁底层的同时造成耕层变浅,影响玉米生长、产量形成以及土壤健康。本文以打破犁底层、改善土壤结构、提高黄土高原旱地玉米(Zea may L.)产量和有限降水资源利用效率为目标,布设大田定位试验,比较研究了深松耕、免耕、旋耕和传统耕作对旱地全膜双垄沟播玉米土壤水分、温度、土壤容重、产量以及水分利用效率的影响。结果表明:全膜双垄覆盖条件下,深松耕和免耕较旋耕和传统翻耕能有效增加0~30 cm土壤贮水量,其0~30 cm土层土壤含水量较翻耕、旋耕分别增加50.0%、43.7%和14.8%、10.3%;深松耕能有效降低5~30cm土层土壤容重,其5~10 cm和10~30 cm土层土壤容重,深松耕较传统耕作分别降低10.9%和12.9%,随着土层的加深,深松耕、免耕的土壤容重呈降低趋势,旋耕和传统翻耕呈增大趋势;深松耕在苗期、拔节—抽雄期较传统翻耕分别具有明显的增温和降温作用,有利于玉米生长和产量提高;2个平水年,深松耕处理的玉米生物产量、籽粒产量和水分利用效率分别较传统翻耕增加6.1%~5.6%、18.6%~28.8%和28.1%~32.9%,具有明显的增产和提高水分利用效率的作用。因此,在黄土高原半干旱区同等降雨条件下,深松耕能有效增加全膜双垄沟播玉米的土壤贮水量,改善土壤结构,协调水温关系,有利于增产和提高水分利用效率,是全膜双垄沟播玉米一项理想的土壤耕作方法。     

黄土区土壤干化研究进展

全面回顾了国内对土壤干化研究所取得的成果，包括土壤干化的分布及在不同尺度上的分异特征、土壤干层类型、土壤干化的形成原因及其危害、量化指标、防治对策等。同时对这些研究成果作了简单的对比分析，指出了目前研究所面临的问题和不足。并指明今后该领域的研究应结合当前退耕还林还草的总体目标。探索土壤干化的形成机理，提出统一的量化指标，为黄土区退耕还林还草的生态恢复与重建工程提供参考。     

黄土高原区长期施用有机肥对土壤肥力及小麦产量的影响

黄土高原区长期定位试验麦秸、玉米秸、绿肥、厩肥及化肥等培肥物质对土壤养分及小麦产量的影响结果表明,长期施用有机肥可明显提高土壤有机质、全量养分和速效养分含量,提高土壤酶活性,改善土壤有机无机复合体、土壤水分、物理形状和土壤团聚度,提高调节土壤水、肥、气、热等能力,其中秸秆增产效果最显著。     

Decoupling soil erosion and human activities on the Chinese Loess Plateau in the 20th century

Accelerated soil erosion is thought to couple with population growth, land exploitation and environmental degradation, leading to a major pressure on sustainable development of agro-ecosystem. However, implementation of wise policy and application of sound new techniques combined with traditional knowledge, may lead to less soil erosion or limited erosion under the tolerable value while intensive land use or exploitation is adopted for the population and economic growth. Such process of breaking the link between “environmental bads” and “economic goods” was termed as “decoupling”. In the present paper, decoupling process of soil erosion from human activities has been analyzed with the conception of decoupling indicators on the Chinese Loess Plateau. Before 1949, intensive soil erosion, as indicated by the high suspended sediment yield in the Yellow River, was induced by the wars within the nation and against the invasion of foreign countries. A distinct decoupling occurred after 1949, especially since the 1980s because of adoption of watershed-based comprehensive soil-water conservation measures. It implies that soil erosion could be decoupled from intensive land use exploration and the increasing population by a wise policy. And the decoupling indicator could be a sensitive indicator for agri-environment assessment.     

黄土高原生物利用型土壤干层的水文生态效应研究

对黄土高原高产农、林、草、灌、果5种植被1000cm土层土壤剖面含水量多点测定结果表明,各植被类型均存在不同程度的生物利用型土壤干层,该土壤干层的水文作用表现为增强土壤-植被-大气间垂直水分交换,阻碍入渗降雨转化为地下径流,削弱植被对枯水季节低径流量的补偿能力,其生态效应是恶化植物生长的土壤水分环境,削弱土壤水库对年际干旱的调节能力。     

黄土旱塬不同施肥水平下麦玉轮作的产量与土壤水分效应模拟研究

在模拟精度验证基础上,应用WinEPIC模型模拟研究了黄土高原旱塬地1957―1998年期间不同施肥水平下麦玉轮作方式“春玉米→春玉米→冬小麦→冬小麦→冬小麦→冬小麦”的产量变化和土壤水分效应。模拟结果表明:1）无肥、低肥、中肥和高肥处理下,麦玉轮作方式的模拟产量均呈现波动性降低趋势,其平均值分别为1.573、3.272、3.877和4.318 t/hm2,其适宜的施肥量范围为N 90～120 kg/hm2、P 30～60 kg/hm2;2）4种施肥处理下,麦玉轮作田逐月土壤有效含水量均呈现波动性降低趋势,平均每年分别减少8.5、10.3、12.3和12.0 mm,无肥、低肥和中肥处理间土壤有效含水量差异十分显著;3）在模拟初期（1957―1962）出现了土壤湿度逐年降低、土壤干层逐年加厚的干燥化过程,在模拟中后期（1975―1980,1993―1998）均出现了稳定的土壤干层,无肥和低肥处理土壤干层分布于2―3和2―4 m土层,中肥和高肥肥处理均分布于2―5 m土层,表现出随肥力和作物产量水平的提高,土壤干层厚度逐渐加深。     

ERS卫星反演数据在黄土高原近地表土壤水分中的应用研究

将黄土高原地区1992—2000年欧洲遥感卫星(European Remote Sensing Satellites,ERS)风散射计获取的土壤水分指数(Soil Water Index,SWI)与农田实测土壤水分数据进行对比,并分析降雨、植被、土地利用和人工灌溉对反演数据的影响;探讨其在近地表土壤水分时空变化中的应用情况。结果表明,遥感反演的土壤水分数据SWI较好地反映了黄土高原地区土壤水分的时空变化规律,总体上表现出南多北少、东高西低的空间特点和夏秋偏高、春季较低的季节变化趋势;其次,根据SWI转换得到的土壤体积含水量数据Wswi与0~10 cm农田实测土壤水分呈极显著相关,表明该ERS反演土壤水分数据接近表层土壤水分实际情况,可用于估测研究区表层土壤水分含量;在农业集中的平原地区,Wswi与农田表层实测土壤水分相关性较高;而在农业、林业、牧业用地复合交叉地区其相关性较差。研究结果还发现,在相对干旱季节农田实测水分普遍较卫星反演结果高,主要是由于灌溉增加了农田水分含量。这说明在应用卫星遥感数据估算土壤水分时,除了考虑气候、地貌、土壤、植被等自然因素,同时也应充分考虑人为因素的影响。     

黄土高原农业调水增产技术浅析

黄土高原地区水资源严重缺乏,大部分地区年降雨量为250～600mm,地表水平均径流量为136.91亿m3,人均484.58m3,仅为全国人均水平的1／3。阐述了黄土高原地区农业调水技术发展状况以及培肥地力以肥调水、轮作倒茬调水、抗旱育种调水、间隙休闲调水、径流农业调水、节水灌溉农业调水和化学技术调水增产技术的作用,为黄土高原发展节水型农业提供理论依据。