黄土高原丘陵沟壑区不同土地利用的土壤养分特征

以黄土高原丘陵沟壑区第3副区典型流域为研究区,采用实地调查、土壤采样分析和数理统计相结合的方法,基于33个样点的土壤养分数据,研究了林地、草地、果园、梯田、坡耕地5种土地利用的土壤养分特征。结果表明：土地利用方式对黄土高原丘陵沟壑区典型流域土壤有机质、全N和速效P含量的影响达到显著水平,对其他养分指标影响不明显。土壤有机质和全N含量从高到低依次为：林地＞坡耕地≈梯田＞果园＞草地,林地明显高于其他土地利用类型,而草地土壤养分最差。速效P含量从高到低依次为：果园、坡耕地、梯田、林地和草地,农业耕作植被下的速效P含量明显高于自然生态植被。研究表明：梯田作为传统的水土保持措施,在研究区具有良好的土壤保肥作用,而分布于陡坡的草地,养分保持效果在5种土地利用中最差。     

黄土高原典型塬区土壤湿度特征分析

利用2005和2006年黄土高原陆气相互作用观测资料分析了不同下垫面的土壤湿度状况,并从土壤物理学的角度分析了造成各种下垫面湿度分布和变化不同的原因,得到如下结论:在近地层,各站的土壤湿度具有微弱的日变化特征;5cm层土壤含水量对降水比较敏感,随着降水的发生,土壤含水量迅速上升。随着深度的增大,土壤含水量上升的幅度逐渐减小,且滞后时间逐渐延长,但到了40cm深度处,土壤含水量就基本不受降水的影响了。从全年来说,该地区一年中可以区分出两个主要的水分时期,即蓄水期和失水期。蓄水期处于雨季,从6月到9月,10月开始到次年5月为失水期。冬春季节是土壤含水量最少的季节,从1月下旬一直持续到3月上旬,9月是土壤含水量最大的季节。土壤含水量变化规律可以分为两层,在25cm深度以上,冬春季节从上层到下层依次减小,夏秋季节从上到下依次增大;25cm到40cm土层全年都是从上层到下层依次增大;20cm土层附近相对于其余各层土壤含水量在全年都是最低的。     

天水鲜食葡萄水分适宜性研究

运用甘肃省天水农业气象试验站2004-2009年葡萄物候观测资料及1971-2009年的气象资料,利用Penman-Monteith(98版)公式及作物系数,对葡萄各生育阶段的需水量进行计算,建立估算水分利用程度的水分适宜度模型.结果表明:天水市葡萄生长期的水分条件比较优越,全生育期水分适宜度在0.70以上;近年来全生育期葡萄水分适宜度随时间呈下降状态;虽然全生育期水分适宜性较好,但在各生长阶段分布不均,末期生长阶段降水量大于需水量,但旺盛生长期水分供需矛盾比较突出,水分适宜度较低.在半山区建园应该优先发展灌溉等农业设施,以利于葡萄种植业的持续发展.     

基于APSIM的甘肃春小麦干旱致灾风险评价

为提高干旱环境下甘肃春小麦生产应对旱情的能力,利用APSIM (agricultural production system simulator)平台,模拟1971-2012年甘肃省4大春小麦主产区(河西内陆河灌溉春小麦种植区、陇中黄土高原春小麦种植区、洮岷高寒冬春小麦混种区、陇西黄土高原冬春小麦兼种区)的小麦生长过程,构建基于水分胁迫的小麦干旱致灾强度指数模型,对甘肃省春小麦干旱致灾强度和风险时空分布进行了定量评价和分析。结果表明:甘肃春小麦干旱致灾强度指数总体呈现北高南低的趋势,由于河西春小麦生产具备灌溉条件,陇中、陇西黄土高原春麦种植地区为干旱致灾强度较高且实际影响最大的地区,受干旱影响最小的是洮岷高寒春麦区。在小麦生长不同阶段,各主产区对旱情的敏感程度不同,轻度致灾强度(≥0.20)情况下,洮岷高寒春麦区的开花期和灌浆期、陇西冬春麦兼种区的灌浆期以及陇中干旱春麦区的开花期致灾概率较大,均大于0.6;中度致灾强度(≥0.40)情况下,陇西冬春麦兼种区致灾概率最大出现在开花期,为0.46。     

半干旱黄土丘陵区柠条林水分生产力和土壤干燥化效应模拟研究

建立固原半干旱丘陵区WinEPIC模型土壤数据库、气象效据库,修订柠条作物参数,验证模型的精度及在该区适应性,在此基础上对黄土高原丘陵区柠条林地水分生产力和9 m土层土壤有效含水量进行30 a长期动态模拟研究.结果表明,前10 a柠条生长主要依靠土壤储水和降水,水分生产潜力稳定且无水分胁迫,但已出现土壤干层;生长10 a以后随着柠条根系的下伸,土壤水分亏缺加剧,水分生产力随降水量变化呈波动性下降趋势.9m土层逐月土壤有效含水量均呈现明显的波动性降低趋势.模拟柠条生长初期(1～10 a)9 m土层土壤有效含水量以101.0 mm/a的速度递减,此后长期在较低水平上随降水量变化而波动.由此得出,固原丘陵区柠条水分持续利用的合理年限为10 a左右.     

河北省土壤水分分布及变化特征

利用河北省26个农业气象观测站1996~2007年土壤水分逐旬观测资料,分析了河北省土壤水分物理常数分布特征,土壤相对湿度的时空分布特征及其受降水量、蒸发量的影响。结果表明:土壤凋萎系数、田间持水量由西北高原地区向东南平原增加,土壤容重自西北高原地区向东南平原地区减小,随深度略有增大;土壤相对湿度由西北高原地区向东南平原地区增大,随土壤深度增加而增大;土壤相对湿度春末夏初最小,秋冬季最大;降水量多,蒸发量小的年份土壤相对湿度较大,降水量小,蒸发量大的年份土壤相对湿度较小。     

黄土丘陵区典型植物种群下土壤大孔隙特征及其影响因素研究

采用亮蓝(Brilliant blue,FCF)野外染色示踪实验和图像分析技术,研究了陇中黄土高原安家坡流域典型植物种群下土壤大孔隙分布特征及其与植物种群和土壤物理性质的关系。结果表明:6种植物种群下土壤中的大孔隙流不同,大孔隙流使水分在土壤中的运移深度提高了2～3倍;随着土层深度的加深,6种植物种群下土壤的染色面积均呈减小趋势;6种植物种群下土壤中各级别大孔隙以2、3级大孔隙最多,平均占染色面积的29.3%和29.4%,其次是1级和4级大孔隙,分别占17%和19.8%,5级特大孔隙最低,占4.5%。大孔隙分布特征与土壤有机质含量和容重有关。     

甘肃旱作区玉米近40年干旱影响评估

运用1971-2010年甘肃旱作玉米主产区降水资料及产量资料,分析了40年干旱时空变化特征,建立了干旱影响玉米产量的风险评估指数,对玉米不同时期不同等级干旱风险进行了分析评估.结果表明:春旱以陇东黄土高原及陇西黄土高原的定西出现频率最高,均在0.35次/年以上;徽成盆地及两江流域出现频率最少,为0.18次/年;初夏旱出现频次最高的地区为环县,为0.35次/年,最少为西峰、成县及秦安;伏旱出现频率最高地区为环县及麦积,最低为定西一带;秋旱出现频率最高为陇东黄土高原平凉一带,最低为陇南地区.各地干旱均以轻旱为主,其次为中旱.40年中,上世纪90年代干旱出现频次最多,80年代最少.进入21世纪,秋旱发生频次明显减少,春旱则有相对增多的趋势.玉米全生育期陇南地区受旱灾影响风险最小,种植保险率最高;其次为陇西黄土高原;陇东黄土高原种植保险程度最低,干旱影响最大.     

滴灌和覆盖条件下山地苹果园土壤蒸发的空间分布

减少土壤蒸发是提高果园水分利用效率的重要途径,覆盖是减少土壤蒸发的有效方式。在黄土高原山地苹果园4个土壤干湿循环周期中,设置3个灌水水平,即高水(85%θ_f)、中水(70%θ_f)和不灌水;2种覆盖方式,即园艺地布覆盖和不覆盖。各处理中根据与果树种植行的间距在水平方向设置3个空间点位(点位A,120 cm;点位B,60 cm;点位C,0 cm),研究滴灌与覆盖下果园土壤蒸发的空间分布并分析点位、气象因素和土壤水分情况对土壤蒸发的影响。研究表明：高水和中水处理下,土壤蒸发在空间上呈“单峰型”曲线分布,不灌水处理下水平方向上3个点位的土壤蒸发差异不显著。园艺地布覆盖可有效抑制土壤蒸发。在中水水平下,园艺地布覆盖显著增大了距果树行60 cm点位的土壤水分,土壤蒸发量减少5.26%～27.75%。偏相关分析表明,园艺地布覆盖减弱了点位和环境因素对土壤蒸发的影响,增大了土壤水分对土壤蒸发的影响。本研究推荐处理组合为园艺地布覆盖+中水。     

新疆棉花物候与气候条件研究

本文利用新疆２３个农业气象观测站的棉花观测资料和相应的气象资料,分析了全疆棉花发育期特征及其变化规律;纬度及海拔高度对棉花发育期的影响;研究了棉花各发育期间的积温、平均气温及其分布规律,是开展棉花气象服务的一项基础研究工作。     

冬小麦生产年土壤水分变化及其对农业生产影响分析

通过对黄土高原典型残塬"董志塬"麦田耗水量、不同时期土壤水分含量及其与降水量、耗水量和产量关系的研究,揭示了陇东黄土高原塬区麦田土壤水分变化及其对农业生产的影响特征。分析显示:麦田耗水主要来源于生产年自然降水,降水多,耗水量大,产量高,一个生产年土壤水分可以得到有效补充,否则耗水量小,产量低;降水量最多的年份并非冬小麦产量和水分利用率最高的年份,但降水量最少的年份肯定是冬小麦产量和水分利用率最低的年份;上年收墒期降水充沛,土壤水库贮水充足,可以有效防御和缓解来年春旱对冬小麦生产的影响,是冬小麦丰产的基础,同样,即使底墒不足,只要春季降水充足、适时,冬小麦也可以取得较好收成;如果上年秋旱和当年春旱同时出现,天旱地也旱,必然导致冬小麦大减产。     

晋西黄土区核桃-谷子间作系统水肥影响域

为了定量判定晋西黄土区果农间作系统水肥主要竞争区域,以核桃-谷子间作系统为研究对象,对土壤水分和土壤养分进行定位监测,采用移动窗口法定量判定间作系统中土壤水分和土壤养分的影响域。结果显示:当窗口宽度为2时,移动窗口法能有效地判定出土壤水分和土壤养分的影响域。40~100 cm土层,距树行不同距离处的土壤水分和土壤养分含量相异性较小,难以判定影响域;综合0~40 cm、0~100 cm土层的土壤水分状况,土壤水分的影响域范围是距树南侧1.75 m到距树北侧1.25 m,影响宽度为3 m,即主要竞争区域为距树南侧1.75m到距树北侧1.25 m;不同的土壤养分指标影响域的范围不同,综合考虑土壤养分的四个不同指标(有机质、全氮、速效磷和速效钾)及其在0~40 cm、0~100 cm两个土层的分布情况,土壤养分的影响域是距树南侧2.25 m到距树北侧2.25 m,影响宽度为4.5 m,即主要竞争区域为距树南侧2.25 m到距树北侧2.25 m。建议在土壤水分和土壤养分的主要竞争区域,采取改变垄沟、起垄覆膜、选择性施肥等措施,缓解核桃、谷子之间的竞争,提高资源利用效率,增加当地农民经济收入。     

基于FY-3D/MERSI数据的东北地区干旱监测方法研究

干旱是影响东北地区粮食安全的主要农业气象灾害之一,遥感技术是一种可便捷进行大范围干旱监测的手段。针对目前遥感干旱指数在作物生长发育过程中监测干旱的局限性和适用性等问题,以东北地区玉米和大豆等主要大田作物发育期为切入点,基于FY-3D/MERSI卫星遥感数据和地面土壤相对湿度实测数据,开展不同作物发育阶段干旱监测指数适用性分析,结合径向基神经网络方法,构建全时期和分时期土壤相对湿度反演模型,利用实测土壤相对湿度数据开展精度验证与对比分析。结果表明：风云三号MERSI传感器数据在干旱监测中具有可行性,表观热惯量(ATI)在低植被覆盖或裸土时效果较好,适用于作物冻土期、裸土期和播种～拔节期;水分指数(WI)适用于播种～拔节期、拔节～抽雄期和成熟期等植被生长时期;分时期土壤相对湿度反演模型精度高于全时期土壤相对湿度反演模型,前者监测精度在80.0%以上,比全时期模型精度提高了10%～25%,尤其在冻土期(3月),分时期模型反演精度达到了92.6%。基于作物生长时期和形态差异,选择最适宜遥感干旱指数建立分时期土壤相对湿度反演模型,提高了干旱监测的准确性和可靠性。     

内蒙古浑善达克沙地土壤水分状况的分析

为探明浑善达克沙地土壤湿度的时空变化规律 ,于 1 998一 1 999年在浑善达克沙地中部取样分析了地形和植被与土壤含水量的相关性及生长季内土壤含水量的动态。发现在坡度 <1 5°时 ,随坡度的增大 ,土壤含水量降低 ,在坡度 >1 5°时 ,沙丘阴坡上土壤的含水量随坡度的增大而增加。高沙丘阳坡的土壤含水量 ,受坡度的影响很小 ,略有降低。由于沙地土壤类型复杂 ,土壤剖面变异也比较大 ,所以随深度的增加土壤含水量的变化规律也不同。土壤含水量的动态特征在不同土层也有差异 ,表土层 ,春末夏初之前土壤比较干 ,以后在波动中上升 ,8月份土壤含水量比较大 ,8月底以后又迅速下降到春末夏初的水平。心土层则在前期土壤比较湿润 ,而后逐渐下降 ,在 6月中旬至 7月中旬出现土壤含水量的低谷 ,7月中以后又逐渐升高 ,并在 8月底达最大含水量 ,9月中旬后又降到年初的水平。6、7月间含水量的低谷可能是由于植物大量耗水造成的。表土层和心土层 (70 cm以上土层 )在 9月上旬基本降到了5月初的水平。但底土层土壤含水量在波动中升高 ,9月上旬虽有所下降 ,但仍高于 5月初的土壤湿度。在某些地形部位 ,随植被盖度的增加 ,土壤含水量有增大的趋势。     

晋西黄土丘陵区与土石山区交错地带植物区系特征分析

本文以晋西黄土丘陵区与土石山区的典型交错地带中阳县为研究对象,分别对黄土丘陵区和土石山区的植物区系科、属、种的组成、属的分布类型等进行了系统研究;同时,对这两个区域的植物区系组成的差异性进行了对比分析。中阳县土石山地区,共计有种子植物64科,204属,354种。植物区系属的分布类型中,北温带分布类型最多,有87属,占总属数43%。黄土丘陵边缘区仅有种子植物134种,分属93属,42科;分别占中阳县土石山区的37.85%,45.59%,65.63%。从维持植物物种多样性的角度来讲,晋西土石山次生林区应该是重点保护的区域。同时,发现黄土丘陵区泛热带成分分布的多种灌木均自然分布在极端干旱的阳坡地段,这种区系的分布类型与生态适应性之间的关系值得进一步研究。黄土丘陵区与土石山区交错地带天然次生植物区系特征的分析,对于深入研究该区域天然植被分布的空间异质性及其成因具有重要的理论意义。     

沙区旱作农田作物垄沟种植下土壤水分动态观测——太仆寺旗油菜种植试验结果

在沙区旱作农田设计了4种种植油菜的垄沟种植试验,观测了其与传统平作下的土壤重量含水率。野外对比观测表明:在油菜生长季内,垄沟种植下土壤的水分含量高于传统平作,尤其在地表0~30cm的耕作层;土壤水分在生长季内呈“双峰双谷”型波动特征,可分为“墒情恢复期———缓慢耗墒期———墒情恢复期———迅速耗墒期———墒情恢复期”五个阶段,迅速耗墒期与油菜的旺盛生长期一致,而该时段垄沟种植下土壤重量含水率较高;在同一深度土层,垄沟种植下土壤水分的变异系数小于传统平作,土壤水分季节速变层和活跃层厚度小,稳定层靠近地表,土壤干湿波动较小。该试验研究可以为调整沙区旱地耕作方式,优化土地利用结构及风蚀防治提供参考。     

青海气候变化趋势及对植被生产力影响的研究

应用青海省南部三江源区、东北祁连山地及环青海湖区气象站1961-2004年气温、降水和所在地区植被地上净初级生产力资料,分析和模拟了44年来有关气候变化特征以及植被生产力与气温、降水、地理坐标参数间的关系,模拟估算了假设未来气候温暖化情景下青海植被生产力变化的可能。结果表明:44年来青海各地气温均在升高,青海北部比南部增温明显;年降水量变化平稳,但北部比南部有所增加;土壤实际蒸发散表现出明显的升高趋势;青海南部植被地上净初级生产力(NPP)逐年降低,青海东北地区相对平稳。模拟计算表明,由于青藏高原植被的生长主要受温度条件的限制,在未来气候增暖,降水不变或增加的趋势下,植被地上NPP均有所增加。     

陕西省气温与降水变化时空分布研究

根据1981年-2010年陕西及周边的42个气象站点的气温和降水数据,采用经验正交函数分解法(empirical orthogonal function,EOF),结合GIS空间分析方法,计算和分析了陕西省29年气温和降水的时空分布特征以及年内、年际的时间变化特征。结果表明:1)陕西省年气温大致存在三种主要的类型:南北差异型、地形影响型、正负相间型。南北差异型为最主要的空间分布型,表现为温度受纬度变化的影响南部气温较高北部气温较低。2)陕西省年降水大致存在四种主要类型:南北递减型、延河南北反向型、东南-西北分布型、相间分布型。南北差异型为最主要的空间分布型,表现为陕西北部降水较少,南部降水较多。3)陕西省气温空间场对应的时间序列具有明显的年内变化和年际变化;降水空间场对应的时间序列具有较明显的年际变化,而年内的波动性较强。     

黄土丘陵沟壑区高效生态农业发展途径探讨

从生态农业基本要求出发 ,对黄土丘陵沟壑区延安市生态农业的发展状况进行分析 ,说明在黄土丘陵沟壑区“四位一体”高效生态农业经济效益明显 ,有利于植被恢复和畜牧规模发展 ,适宜于黄土丘陵沟壑区 ,是农民脱贫致富和生态环境建设的重要途径 ;通过对 ;四位一体”高效生态农业的结构和功能分析 ,指出“四位一体”生态农业的发展优势 ,进而分析了“四位一体”高效设施农业发展中存在的问题和对策。应用“四位一体”高效设施农业模式 ,可以达到陕北黄土丘陵沟壑区农村生态、经济和农业持续发展的统一。     

黄土坡面土壤性质随退耕时间的动态变化研究

退耕还林还草是控制水土流失和防治土壤退化的关键措施,黄土高原退耕还林还草从试验到推广已有几十年历史。该文通过对黄土高原地区退耕区的实地调查,测定不同地区不同退耕年限植被恢复区表层土壤的理化性质,分析黄土坡面土壤理化性质随退耕时间的动态变化规律。结果表明:随着退耕植被恢复时间的增长,土壤物理结构将日趋改善,土壤养分含量水平将逐渐的提高,并主要集中在植被恢复10~20年期间,20年后,尤其是30年后,土壤理化性质较为稳定,而且,植被维护的好坏往往影响其稳定性。同时,水热条件较好的安塞地区土壤理化性质随退耕时间的改善程度更明显,而水热条件较差的皇甫川流域土壤理化性质随植被类型和植被恢复程度的影响更为显著。结果可为退耕的环境影响评价预测以及土地利用的调控提供科学依据。