黄土高原退耕还林措施对深层土壤含水率的影响

深层土壤水分分布状况对于黄土高原植被恢复和农业可持续发展意义重大。对陕北黄土区不同退耕还林措施(1979年种植的侧柏林、油松林和苹果林)及农地(对照)20 m深土壤剖面的土壤水分、根系分布状况及土壤粘粒含量进行了取样分析。结果表明:退耕还林措施显著降低了土壤含水率,总体表现为农地(11.30%)苹果林(6.66%)≈油松林(6.48%)≈侧柏林(5.92%)。深层土壤含水率同时受植物根系和土壤质地的影响,植物根系是影响4~10 m土壤含水率的主要因素,根系通过吸水作用降低了土壤含水率,但随着深度的增加,根系对土壤含水率的影响逐渐减弱,土壤质地对土壤含水率的影响逐渐增强,土壤含水率与土壤粘粒含量之间呈正相关关系。侧柏人工林根系影响土壤水分深度可达18 m,油松林的影响深度为16 m,35 a树龄的苹果林耗水深度为19 m左右。     

基于整合分析的黄土高原苹果施氮增产效应研究

为探讨施氮条件下黄土高原苹果增产效应的影响因素,以公开发表的试验数据为依据,采用整合分析法定量分析了施氮条件下,气候、海拔、土壤类型、树龄、栽植密度、氮肥用量对产量的影响,并对各影响因素进行了通径分析。结果表明:当年降水量小于500 mm时,施氮增产率为29.83%,且随年降水量的增加其增产效应不明显;年均温≥10℃时,施氮对苹果产量的提高有积极作用,年均温<10℃时增产效应不显著(P>0.05)。在黑垆土、■土上施氮均能有效提高苹果增产率,分别为26.10%(95%CI:13.08%～39.11%)(CI为置信区间,下同)、34.53%(95%CI:13.88%～55.19%),黄绵土上施氮增产不显著(P>0.05)。当海拔<850 m时,施氮条件下苹果增产率显著提高(P<0.05),并随着海拔的增加而降低。树龄高的果树在施氮条件下增产效应明显,当树龄≥10 a时,增产率为26.93%(95%CI:14.64%～39.22%),并随树龄的减小而降低。在不同栽植密度下施用氮肥存在不同的增产效应,55～110株·666.7m^-2时效果最...     

保护性耕作对黄土高原春玉米田土壤理化特性的影响

为了探索黄土高原春玉米区保护性耕作农田土壤理化特性变化,测定分析了保护性耕作处理第二年春玉米生长不同时期农田土壤容重、水分和养分变化.结果表明,保护性耕作处理在玉米生长前期0～10 cm土壤容重呈下降趋势且小于传统耕作,但后期增加幅度较大;与传统耕作相比保护性耕作能显著增加玉米生长前期表层0～60 cm和后期100～200 cm土壤含水量 ,有较好保水、蓄水作用;保护性耕作下表层0～20 cm土壤养分指标除全磷外,均表现为稳定升高趋势,且能有效提高土壤全钾和速效钾含量;土壤有机质、全氮、速效氮、速效磷含量低于传统耕作,但变异系数较小.     

黄土高原沟壑区果园还耕对土壤水分的影响

在黄土高原沟壑区王东沟小流域,在塬面、梁地和坡地三种地貌类型上,分别选取了盛果期果园、老果园和退耕还田等3种土地利用与管理方式,测定土壤0～400 cm(塬面0～600 c m)水分含量分布,研究果园的利用管理方式变化对土壤剖面中水分含量变化的影响.结果表明,梁地和坡地上,盛果期果园、老果园土壤水分含量均接近作物凋萎湿度(10%);塬面上,盛果期果园、老果园土壤水分含量为15%.退果4年的耕地、坡地0～400 cm土层土壤储水量显著增加,梁地和塬面虽有增加但与老果园相比,剖面储水量并没有达到显著水平;退果4年耕地、坡地和梁地剖面中的60～140 cm和220～400 cm含水量提高最显著,塬面上22 0～600 cm土层中水分提高显著.     

黄土高原晋中半干旱区不同肥力水平下连作春玉米产量与土壤干燥化效应模拟

在模拟精度验证基础上,应用WinEPIC模型模拟研究了黄土高原晋中半干旱区1960~2000年期间不同肥力水平下连作春玉米的产量变化和土壤水分效应。模拟结果表明:(1)无肥、低肥、中肥和高肥处理下连作春玉米的产量均呈现波动性降低趋势,其平均值分别为1.484、1.768、2.129和2.337 t/hm2;(2)4种肥力处理下连作玉米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5.6、8.4、8.4和11.4 mm,不同肥力处理玉米田剧烈土壤干燥化过程和处理间差异的出现均主要发生在模拟研究的前5 a内,无肥与低肥和中肥、高肥处理间土壤有效含水量差异十分显著;(3)在模拟初期出现了0~7 m剖面土壤湿度逐年降低、土壤干层逐年加厚的干燥化过程,在模拟中后期均出现了稳定的土壤干层,无肥处理土壤干层分布于1~2 m,低肥和中肥处理土壤干层分布于1~3 m土层,高肥处理均分布于1~4 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;(4)晋中半干旱区玉米田土壤水分承载力介于低肥和中肥处理之间(1.868~2.154 t/hm2),相应的肥力水平为N 45~90 kg/hm2和P 15~55 kg/hm2。     

甘肃黄土高原气温稳定通过10℃初日对苹果生育期的影响

用1971～2004年甘肃黄土高原39个气象站的气温稳定通过10℃初日和西峰农业气象试验站的苹果生育期资料,分析了其气候特征及对苹果生育期的影响.结果表明,甘肃黄土高原日平均气温稳定通过10℃初日有3个偏早区,分别位于北道、兰州、泾川,有3个偏迟区,分别位于华家岭、东乡、岷县附近;最早的是北道,为4月14日,最迟的是华家岭,为6月5日;其空间分布特征是定西、临夏偏迟,天水、平凉、庆阳早,西北部的白银也较早;总的趋势是日平均气温稳定通过10℃初日越来越早,特别是90年代以来,早的趋势更加明显;70年代大部分地区偏迟,80年代北部偏早,南部偏迟,90年代定西、临夏偏迟,其余偏早.西峰气温稳定通过10℃初日早的3个年份,积温高,日照充足,苹果各平均生育期比3个迟的年份普遍提前了4 d以上,尤其是展叶盛期、开花未期提前了6～8 d;最早的2004年比最迟的1993年各生育期普遍提前了13 d以上,特别是叶芽开放期、开花未期,提前了21～25 d.苹果叶芽开放期、展叶盛期、开花盛期最早的分别是2004年3月20日、2001年4月8日、2001年4月16日,最迟的均为1996年,分别为4月25日、4月30日、5月10日,最早与最迟年相差了36、22、24 d.1984年较早,1985年较迟,1986年突然提早,1987年突然推迟,1988～1992年较早,1993年较迟,1994年以后基本持续提早.     

黄土高原生态旅游资源及其开发对策研究

提出了生态旅游的概念,指出在黄土高原地区进行生态旅游开发的战略意义。系统介绍了黄土高原地区的生态旅游资源类型,包括黄土地貌景观、山林景观、水体景观、生物景观和草原大漠风光为主的自然生态旅游资源,以及文物古迹、革命文物、高原民俗和感情型为主的人文生态旅游资源。论文提出了黄土高原地区生态旅游开发的七大分区策略和生态旅游资源开发的对策。     

黄土高原坡面刺槐林土壤水分生态位特征分析

通过定位观测并引入土壤水分生态位适宜度,以刺槐林根系分布作为土壤水分生态位权重,对黄土高原刺槐林不同地理位置、不同坡向和不同时期土壤水分生态位进行了分析.结果表明:由南向北,土壤水分生态位递减,淳化刺槐林土壤水分生态位为97.5%,可满足刺槐生长,米脂刺槐林土壤水分生态位为53.2%,林木生长较大受水分的限制;在不同坡向间刺槐林土壤水分生态位表现为阴坡最高,阳坡最低,在生长季节,刺槐的生长受土壤水分的制约,半阴坡和半阳坡介于二者之间;在年内,春旱及春末旱,导致土壤储水量减少,7月初土壤水分生态位降到最低.随着林龄和林木密度的增加,土壤水分生态位降低,保持适当的林分密度,可实现林木的正常生长.     

黄土高原气候暖干化趋势及适应对策

黄土高原气象观测资料显示,在全球增温背景下,该地区气候暖干化趋势愈来愈明显,且冬季增温趋势明显高于夏季.除6月份降水量具有明显增加的趋势外,其他月份降水量基本上是减少的趋势,尤以7～9月份减少幅度最大.相对湿度在4月份降低幅度最大,此时正值该地区春旱发生季节,给农业生产和社会可持续发展带来影响.以缺水为核心的生态和社会经济矛盾日趋尖锐,提出应该围绕"水"加强管理和立法监督工作;充分利用节水保水技术;加强气候变化规律和预测能力研究.     

黄土高原土壤水分与植被生产力的关系

土壤水分生态条件的恶化愈来愈成为黄土高原植被建设和生态环境建设的限制因素，我们在对黄土高原土壤水分生态因素分析的基础上，探讨了黄土高原土壤水分的季节性变化、土壤剖面水分变化、区域水分变异规律，分析了土壤水分与植被生产力间的相互关系，并提出了改善黄土高原土壤水分生态环境、提高植被生产力的调控技术。     

黄土高原土壤水分环境评价初步研究

结合植被调查,建立土壤水分研究移动实验室,分析了黄土高原土壤水分环境研究中一些指标的通用性不足问题,以最大吸湿量作为土壤有效水下限,创造性地提出"土壤有效湿度"概念并进行了模型检验,依据该指标建立土壤水分环境评价分级标准并对榆林附近土壤水分环境进行了评价。结果表明:榆林附近土壤水分环境存在类似于延安附近的空间突变现象。实际应用表明,土壤有效湿度指标及其分级标准可以作为黄土高原土壤水分环境评价的初步方案并有望在其它地区推广;结论认为,黄土高原土壤水分环境的空间突变现象具有重要自然地理意义,有深入研究必要。     

陇东苹果园生草复合体系土壤水分季节动态

陇东黄土高原半干旱区降雨年际变化较大,且年内分布不均,果园种草实践的优化不仅有助于减少干旱季节牧草对果园土壤水分过度消耗,还会促进其生态涵养效应的更好发挥。为探究种植不同牧草对旱作果园土壤水分季节动态的影响。试验设置4个处理,分别为在苹果园行间种植鸭茅、白三叶和混播牧草(鸭茅和白三叶)及清耕果园。结果表明:春季轻度干旱条件下,种植鸭茅和豆-禾混播牧草会降低果园土壤水分,但种值白三叶对果园土壤水分影响不显著;在夏季经历长期干旱之后,种植牧草显著降低了果园各土层的水分含量;整个生长季种植鸭茅、混播牧草和白三叶果园的蒸散量分别比清耕果园高45.3 mm、55.4 mm和0.7 mm,由此可知,在陇东黄土高原半干旱区苹果园内,不宜种植鸭茅等高耗水的禾本科植物,但可以种植白三叶等耗水少的豆科植物来改善果园环境。该研究结果对于陇东黄土高原旱作果园生草实践的改进具有一定的指导意义。     

黄土旱塬垄作覆膜栽培土壤水分及温度变化研究

黄土高原雨养农业区水分缺乏是制约农业生产的关键因子。本研究在黄土高原长武塬进行小区试验,通过垄作覆膜(RP)与平作不覆膜(FP)两种处理的对比研究,分析垄作覆膜下玉米生长时期土壤水分与温度的变化,以及降雨事件对于土壤水分的动态影响。结果表明,垄作覆膜在30~60 cm土层土壤水分显著高于平作不覆膜约8%,而平作不覆膜在深层(100~160 cm)土壤水分明显高于垄作覆膜,玉米生长季土体储水量变化垄作覆膜垄与沟在30~60 cm处均高出平作不覆膜20 mm,而在100~160 cm处垄作覆膜比平作不覆膜低25 mm。垄沟覆膜-垄(RPR)土壤表层10 cm处温度较垄沟覆膜-沟(RPF)与平作不覆膜分别高2.01℃和1.91℃。中雨情况下,垄作覆膜降雨土壤入渗深度可达30 cm,平作不覆膜下可以到10 cm,但强降雨事件中垄作覆膜土壤深层入渗受到抑制。降雨强度越大,土壤前期含水量越高,土壤水分峰值产生的时间越短;垄作覆膜由于土壤水分条件的改善使得土壤水分峰值出现时间较平作不覆膜早。垄作覆膜由于垄沟微地形改变使沟内具有集水效应,同时沟内集水对垄上水分存在侧向补充,但时间上存在滞后效应,滞后时间与降雨量和降雨前土壤含水量相关。垄作覆膜能够保水保墒,增加降雨入渗,抑制强降雨事件的深层入渗,抑制"自覆盖"现象的发生,从而对玉米生长具有重要的意义。     

土内保墒措施在黄土高原对油松生长的影响

在黄土高原地区,研究了不同土内保墒措施对渍松幼林土壤水分状况,土壤物理才林分生长的影响。结果表明,土壤内施用保水剂、绿肥和锯末保墒材料后,土壤含水量和土壤孔隙度等有明显提高;且显著提高了油松幼林的地径和树高生长量,与对照相比,施用保水剂使树高和地径生长量分别提高了７６％和７５％,绿肥分别提高了８２％和８８％,锯末分别提高了５１％和５０％。土壤内施用保水剂时,要半保水剂和土壤充分混匀,且施入后要进行     

CLDAS和GLDAS土壤湿度资料在黄土高原的适用性评估

本研究基于2011～2013年3～9月CMA陆面数据同化系统(CLDAS)和全球陆面数据同化系统(GLDAS) Noah陆面模式提供的表层10 cm土壤湿度数据,以国家气象信息中心提供的站点土壤湿度观测资料为参考,通过对比分析两套模拟数据在黄土高原区域的时空差异,并分别计算其与观测资料的相关系数(Corr)、平均偏差(MBE)和均方根误差(RMSE)等统计特征值,就两套模拟数据在黄土高原地区的适用性进行综合对比和评估,旨在选出一种适用于研究黄土高原地区土壤湿度时空特征的大范围、长时间序列的替代资料。结果显示:(1)两套陆面模式资料均能较好模拟黄土高原地区土壤湿度的空间变化特征,主要呈现出从西北向东南和西南增加的趋势,其中CLDAS具有较高的空间分辨率,能够较好刻画研究区细部特征;(2)从站点角度的统计特征值来看,两套资料的Corr值普遍偏高,CLDAS有71%和63%的站点分别达到极显著和显著差异水平,而GLDAS的略低,分别为70%和62%;研究区内各套资料的MBE和RMSE分布均类似;正负偏差站点个数相差不大,分布区间主要为-0.05～0.05,其中CLDAS有26和32个站点分别处于-0.05～0和0～0.05之间,而GLDAS则为28和24; GLDAS的RMSE主要集中在0.05～0.07之间,而CLDAS绝大部分低于0.05;(3)从时间序列来看,GLDAS资料与实测最为接近,但在春季存在一定程度的偏干情况,偏干程度小于CLDAS;(4)从整个研究区土壤湿度的模拟状况来看,GLDAS的Corr、MBE和RMSE值分别为0.821、0.0126和0.0221,较CLDAS资料具有更小的平均偏差、均方根误差和更大的相关系数。总体来说,两套陆面模式资料在黄土高原区域土壤湿度模拟上均存在各自的优势,均可作为土壤湿度观测的替代资料,对于土壤湿度研究和业务应用都具有积极的意义。     

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。     

黄土高原气候变迁、植被演替与土壤干层的形成

2 .5Ma B.P.以来 ,受地球轨道要素周期性变化和青藏高原阶段性强烈隆升的影响 ,黄土高原地区气候存在着干期与湿润交替出现的现象 ,但总的趋势是向干旱化方向演化。黄土高原第四纪以来草本植物一直较为繁茂 ,木本植物仅在少数几个时期处于优势地位。现代黄土高原人工林草植被普遍存在着土壤干层问题。土壤干层的形成是气候干旱化过程中必然出现的现象 ,它是导致植被演替的直接原因之一。人工植被激发并强化了土壤干层的形成。土壤干层的形成是气候干旱化和人工植被选择不当两个方面综合作用的结果 ,但有望通过有关人工措施使其危害得到缓解