黄土丘陵半干旱区柠条林生长过程研究

以经典的Logistic方程为基础,添加了一个生长阻力因素,建立了林木生长的改进模型,并采用该模型对宁夏自治区固原市黄土丘陵半干旱区柠条林生长状况进行了拟合。结果表明,成林密度对新模型具有显著影响,改进模型的密度适用值在51～71丛/100m2。     

黄土半干旱区刺槐林水分与生长关系研究

黄土高原半干旱地区,由于土壤水分供应严重不足,使人工造林遇到了极大的困难.水分在黄土高原地区具有其特殊的生理生态意义.因此,在水分是植被生产力第一决定因子的干旱半干旱地区,以主要造林树种刺槐为研究对象,研究水分与林木生长的相互作用关系,已成为该区人工植被建设的重要课题,具有重要的意义.本文介绍了刺槐林地的水分运动及变化和供水与耗水关系的研究现状,阐述了研究水分与生长关系的基本因子、指标及在水分与生长方面的研究概况,并确定了合理的林分密度.     

黄土半干旱区油松苗木蒸腾特性与影响因子的关系

 为分析土壤水分与气象因子对油松蒸腾作用的影响程度,提高造林成活率,并为林地水分管理提供科学依据。在2004年生长季典型晴天,采用盆栽试验,人为控制土壤水分,利用针叶Li-1600稳态气孔仪和BP-3400精密天平等仪器,对黄土半干旱区油松苗木的蒸腾特性及其影响因子的关系进行研究。结果表明:在不同的土壤水分条件下,油松蒸腾速率和气孔阻力的日变化曲线分别呈“双峰型”和“W”型;在典型晴天下,蒸腾速率与土壤含水量的关系呈三次曲线相关,7、8和10月份,油松叶片蒸腾速率达到最大值时所对应的土壤含水量分别为17.7%、19.8%和17.5%。蒸腾速率除自身生理特性的影响外,还受土壤水分和气象因子综合影响,当土壤水分充足时,蒸腾速率与气象因子相关性高;当土壤水分产生胁迫时,蒸腾速率与气象因子相关性降低。在严重土壤水分胁迫下,7和8月份气温对蒸腾作用的影响最大,10月份光合有效辐射的影响最大。在土壤充分供水的条件下,7月份空气相对湿度对蒸腾作用的影响最大,8月份是气温,10月份是叶温。     

黄土半干旱区刺槐林地土壤蒸发特性研究

对黄土半干旱区刺槐林内的土壤蒸发状况,进行比较系统的试验研究。试验采用微型蒸发器（Micro-lysimeters,MLS）,人为控制土壤水分梯度,对不覆盖、枯枝落叶物覆盖和苔藓覆盖3种处理的林地土壤蒸发进行了分析。结果表明,在不同土壤水分条件下,利用枯落物覆盖减小林地土壤蒸发效果晴天好于多云天,枯落物覆盖、苔藓覆盖与无覆盖相比,分别减少了20.15%～52.46%和11.11%～36.72%的土壤蒸发,枯落物覆盖效果好于苔藓;林地土壤蒸发量随土壤水分的增加呈上升趋势,当土壤含水量增加到一定临界值以后,林地土壤蒸发量由上升变为下降,表现出土壤水分对林地土壤蒸发具有明显的阈值反应,土壤含水量的临界值分别为14.2%（枯落物覆盖）和16.8%（不覆盖）;基于林地土壤蒸发量（E1）与水面蒸发量（E0）的观测数据,利用STATISTICA软件统计分析,建立林地土壤蒸发模型,可用于林地土壤蒸发量的估算,为林地土壤水分管理提供理论依据。     

高寒半干旱区春小麦田施肥效应

高寒半干旱区旱滩草甸栗钙土土壤贫磷少氮,增施氮磷肥显著提高春小麦产量,氮磷配合施用有机肥是提高春小麦产量的关键技术措施.单施无机肥时,N、P2O5经济最佳施用量分别为56.95kg/hm2和49.23kg/hm2,施有机肥22500kg/hm2时,N、P2O5则分别为30.34kg/hm2和26.02kg/hm2.氮磷配施使春小麦水分利用效率与降水利用效率分别较未施肥增大1.98～2.49kg/(mm·hm2)和3.00～3.84kg/(mm·hm2),低量有机肥22500kg/hm2与氮磷配施分别增大2.71～3.27kg/(mm·hm2)和3.67～4.70kg/(mm·hm2),高量有机肥45000kg/hm2与氮磷配施则分别增大3.08～3.73kg/(mm·hm2)和4.29～5.05kg/(mm·hm2).氮磷与有机肥配施是充分挖掘春小麦水分生产潜力的有效途径.     

半干旱区春小麦高效利用有限灌水的研究

在宁夏南部半干旱山区的研究结果表明,满足籽粒产量最大时所需的补充灌水量为２００ｍｍ,满足作物水分利用效率最高时所需的补充水量为１００ｍｍ,灌灌水效率最高时所需的补充灌水量为６０ｍｍ。６０ｍｍ补充灌水条件下可使春小麦的耗水量从２４０ｍｍ增加到３２０ｍｍ左右,同时明显地使作物产量,水分利用主和灌水效果得以同步提高,作物对土壤储水和利用程度也相应增强。     

黄土丘陵区山杨展叶期树干液流分析

利用热扩散式液流探针于2009年4月14日至5月22日,在延安市燕沟流域对山杨(Populus davidiana)展叶期树干及枝条边材液流进行连续监测,并同期监测相应的环境因子(土壤水分、光合有效辐射强度、气温、相对湿度和风速).研究结果表明:(1)液流日变化呈单峰曲线.(2)在不同天气条件下树干上下部液流存在差异性:晴朗天气树干上部液流流速大于树干基部液流流速,阴雨天树干上部液流流速小于树干基部液流流速.(3)在干旱胁迫下,液流明显下降.树干上部枝条液流提前达到峰值,然后迅速下降;而下部液流峰值则有推后的趋势.(4)在山杨展叶期虽然土壤水分呈下降趋势,但能够充分保证树木的蒸腾耗水.(5)边材液流速率与光合辐射强度、气温、相对湿度、VPD和风速密切相关,液流流速可用气象因子的线性表达式来预测.     

半干旱区柠条林利用土壤水分深度和耗水量

植物根系利用土壤水分深度和耗水量是研究植物与土壤水关系的基础.以柠条为对象,采用中子仪,对撂荒地和柠条林地土壤水分进行长期定位观测和分析.结果表明,2002年内,随着时间推移,柠条利用土壤水分深度从播种时的2 cm左右,迅速增加到9月1日的90 cm,10月15日的110 cm,11月1日的170 cm,到11月15日柠条利用土壤水分深度为220 cm;除丰水年(2年生)柠条土壤储水量增加了122.8mm外,随着林龄的增加和降雨量等的变化,植物利用土壤水分的深度和耗水量增加,土壤储水量下降.到2004年生长季末,3年生柠条林地100 cm土层出现土壤干层,5年生柠条林地剖面60-300 cm土层出现土壤干层.此时需要采取措施,控制柠条生长、密度和耗水量,实现土壤水资源的可持续利用.     

冀西北风沙半干旱区农田土壤水分动态分析

根据土壤分定位观测结果,结合当地气候条件,作物生长过程和土壤物理性状等因子,对冀西北坝上风沙半干旱区坡地土壤水分季节性和垂直性变化进行了分析,得出了该区旱坡地土壤水分季节性变化,可概括了缓慢失墒期,耗墒期,恢复期,相对稳定期4个阶段,土壤水分垂直性变化是,0－5cm为速变层,5－100cm为活跃层,100cm以下为相对稳定层。     

黄土高原主要树种树干液流研究进展

为了明晰黄土高原主要树种树干液流的动态特征,该文通过对已发表相关文献搜集与整理(19篇涉及11个树种),采用meta分析手段归纳黄土高原主要树种树干液流动态、耗水规律及其影响因素。研究发现:(1)该区主要树种树干液流存在明显的昼夜变化规律;(2)太阳辐射、水汽压亏缺、土壤含水率是影响树干液流的主要环境因素;(3)树干液流测量手段、树木生长阶段以及测量时的天气条件会给树木蒸腾耗水估算带来不确定性;(4)11个树种的蒸腾耗水量大小的顺序为:针叶树种(侧柏、油松)乡土阔叶树种(白榆、辽东栎、旱柳、柠条、河北杨、小叶杨、山杏)外来阔叶树种(刺槐、苹果)。本研究为黄土高原地区造林树种的合理选择及树种耗水评价提供参考。     

黄土高原侧柏、臭椿光合、蒸腾作用比较研究

对黄土高原半干旱区侧柏和臭椿的光合、蒸腾特性进行了系统的研究,并对光合速率、蒸腾速率、气孔导度、水分利用率和胞间CO₂浓度进行了分析,结果表明:臭椿的日蒸腾速率、日光合速率、水分利用效率和气孔导度均高于侧柏;臭椿和侧柏的胞间CO₂浓度都随着光合速率的变化而变化,光合速率高则胞间CO₂浓度较低,反之则较高,侧柏和臭椿在长期适应环境的过程中产生了不同的生理生态对策.     

黄土丘陵沟壑区浅沟水流水动力学参数实验研究

浅沟侵蚀是黄土丘陵沟壑区重要的侵蚀类型,浅沟水流的水动力学参数研究是建立浅沟侵蚀物理模型或概念模型的基础。以黄土丘陵沟壑区延安市燕儿沟小流域的坡地为对象,通过野外放水冲刷实验,对浅沟水流的水动力学参数变化特征进行研究。结果表明：浅沟水流属于紊流范围,大多数情况下是急流;在坡度18°左右时,携沙水流的流速最小,阻力最大,此时水流的能量分配在侵蚀与携沙之间达到平衡;浅沟水流在坡度26°左右时流速达到最大,水流功率达到最大,最利于浅沟侵蚀的发生和发展。研究结果可为黄土区浅沟侵蚀物理模型的建立提供理论支撑。     

黄土高原半干旱区保护性耕作适应性评价

在黄土高原半干旱区连续4年保护性耕作试验的基础上,利用层次分析法,对5种保护性耕作法与传统耕作法适应性(生态与经济)进行综合评价,探究适合黄土高原半干旱区的保护性农业技术体系.结果表明:在两种轮作次序(小麦/豌豆、豌豆//小麦)、两种投入方式(计秸秆和不计秸秆)下,保护性耕作法免耕秸秆覆盖(NTS)综合适应性指数(PI)均显著高于其他几种耕作方式,且PI在0.76～0.86之间,是传统耕作法(T)的2～2.5倍,NTS在该地区的适应性最强;NTS、免耕不覆盖(NT)、免耕结合地膜覆盖(NTP)3种耕作方式的PI高于传统耕作结合秸秆还田(TS)、T、传统耕作结合地膜覆盖(TP),说明NTS、NT、NTP在该区的适应性优于TS、T、TP.因此,在黄土高原半干旱区实施保护性耕作措施NTS,更能促进该区农业的持续发展.     

黄土高原地区苜蓿生产力动态及其土壤水分消耗规律

为了解不同生长年限苜蓿生产力及土壤水分的变化特征,该文系统研究了黄土高原地区3年、4年、6年、8年、12年、18年及26年生紫花苜蓿生产力动态及土壤水分的消耗规律。结果表明：不同生长年限苜蓿鲜草产量存在极显著差异。苜蓿草地土壤水分呈现规律性的变化：随土层深度的增加,土壤含水率增加,300cm土层以下,土壤含水率变化趋势平缓。苜蓿生长超过18年,上层土壤水分开始恢复,但深层土壤通体干化,水分难以恢复。苜蓿水分利用效率随生长年限的延长而降低。研究表明在黄土高原半湿润区紫花苜蓿适宜的生长年限为8年,第6年为苜蓿的生长高峰期。     

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。     

黄土高原半干旱区农户宅院径流利用技术研究

农户宅院径流利用实地试验研究表明，修建水泥水窖并水泥处理院面为最佳宅院集水技术组合。这种技术可使组合集水效率比自然院面、屋檐下铺水泥面的集水效率提高７个百分点以上，入窖径流含沙量也显著下降。按试验所得水窖尺寸公式建造水窖，可较传统方法节约投入２３％，可集存宅院全年径流的６８．５％。利用宅院水窖发展庭院经济，可显著增加农户的经济收入。     

晋西黄土丘陵沟壑区油松刺槐混交林蒸腾耗水

 为了研究黄土丘陵沟壑区主要造林树种和林分蒸腾耗水规律,以位于山西省吉县蔡家川流域内密度为2 450株/hm2的16a油松刺槐混交林为对象,在2008年7—10月,应用热扩散探针技术(TDP)对油松和刺槐4个径阶共17株样木进行蒸腾液流野外实地定位连续观测,同时对环境因子进行同步连续动态观测。结果表明:典型晴天条件下,油松和刺槐树干液流速率在液流启动时间、达到峰值时间、开始快速下降时间和峰值波动范围上有较为显著的差异;2树种不同径阶单木日均蒸腾量的大小排序为油松12 cm>10 cm>6 cm>8 cm,刺槐12 cm>8 cm>6cm,呈现出日蒸腾量随胸径增加而增加的趋势;太阳辐射和水汽压差是影响油松和刺槐树木冠层蒸腾的主要因子;2008年7—10月油松刺槐混交林月蒸腾耗水量分别为30.8、24.1、26.3和18.4mm,总蒸腾量小于同期降雨量。     

半干旱黄土丘陵沟壑区沟道侵蚀特征研究

利用遥感、地理信息技术和数理统计方法,选择山西省吕梁市王家沟流域为典型区域,系统分析了半干旱黄土丘陵沟壑区沟道侵蚀特征。研究结果表明:在王家沟流域内共有沟道718条,其中冲沟109条,切沟286条,干沟302条及河沟21条。这4类沟道的发育特征和空间分布特征存在巨大差异;沟道侵蚀是王家沟流域内土壤侵蚀的主要形式,沟道侵蚀面积占总侵蚀面积的56.19%;流域内不同坡度范围内土壤侵蚀强度与沟道类型存在紧密联系。同时,人为因素也对黄土丘陵沟壑区的沟道侵蚀具有重要的影响。     

基于SHAW模型的黄土高原半干旱区农田土壤水分动态模拟

黄土高原半干旱区土壤蒸发强烈,准确地掌握土壤水分动态对于旱地农业水分管理至关重要。应用基于物理基础的一维水热耦合SHAW（The Simultaneous Heat and Water）模型,模拟了陕西子洲岔巴沟流域1964～1967年土壤水分和土壤蒸发的动态特征,以及神木六道沟流域2006年坡地和梯田土壤水分变化。结果表明,除表层土壤水分模拟结果偏差较大,其他土层模拟值与实测值基本吻合,模拟期土壤水分模拟的相对平均绝对误差（Relatively Mean Absolutely Error,RMAE）为5.2%～11.4%。1964～1967年土壤累积蒸发量模拟值与实测值平均相对偏差为0.8%～6.1%,土壤蒸发的模拟值与实测值较为一致。因此,SHAW模型可以用于黄土高原半干旱区农田土壤水分动态规律研究。