黄土高原旱塬区果-草-鸡生态循环模式及耦合效应分析

黄土高原旱塬区生态脆弱,水资源匮乏,传统的粮经二元种植模式已严重影响和制约着黄土高原旱塬区农业的可持续发展。因此,应用系统耦合和生态循环理论,将生态涵养与优质高效生产有机结合,建立适宜于黄土高原旱塬区资源特征的粮、经、饲三元种植的农业发展模式,成为实现该区域生态与经济协调可持续发展的关键环节。本文以位于黄土高原中部的甘肃省庆阳市为研究区域,从该区域的土地资源特征和水热条件出发,设计了以功能耦合和产业耦合为核心的果-草-鸡耦合的生态循环模式,对生态循环结构进行了配置,提出了相应的技术规范,分析了其耦合效应。试验结果表明:该模式将果、草、鸡3个子系统结合在一起进行耦合生产,改善了果园系统的物种结构,提高了农业资源利用率,使果园系统能量相互转化和循环利用。与传统的清耕果园模式相比,单位面积的产出利润提高3.82倍,水分利用率提高54.1%,水土流失量减少58.82%,化肥和农药施用量分别下降25.24%和5.56%,土地资源利用率提高36.84%,具有显著的生态、经济和社会效益,在黄土高原地区具有广泛的应用和推广价值。     

基于酸枣嫁接的小流域综合治理模式

汶南镇地处新泰市东南部,该流域为典型的低山丘陵区。我国北方丘陵荒坡地野生酸枣资源丰富。汶南镇丘陵荒坡地利用酸枣嫁接优良品种,结合适当的水土保持措施,采取优质高产栽培技术,取得了显著的经济效益,为山地丘陵区小流域综合治理与开发提供了一种可行的模式。     

黄土高原山坡地果园建设示范研究

在黄土高原沟壑区、丘陵第一付区和丘陵第三付区的山坡地分别布置苹果、梨和枣 进行试验研究,研究得到果园应用新技术能显著增加果树的生长量和提高产量,土壤肥力不 断提高,各肥力指标较同类的农作物地分别提高3%～121%,纯经济收入增加2.8～7倍,产量 和产值的逐年递增率高于农作物地,其相对变动率、绝对变动率和变异系数均低于农作物, 果园生产具有较高的稳定性和恢复弹性的能力.表明黄土高原山坡地建果园是土地资源高效利用的重要途径.     

不同施肥与间套绿肥对果园水热特征及硝态氮累积的影响

为了研究不同施肥与覆盖措施下苹果园水热特征及硝态氮累积量,于2012—2015年在陕西渭北旱塬白水县田家洼村进行了田间试验,探究单施化肥（农户模式FM）、推荐施肥配合树盘覆黑色膜（现有模式EM）、增施有机肥配合树盘覆黑色膜行间种植小油菜（优化模式OM）对果园水分含量、温度及硝态氮含量的影响。结果表明,与现有模式、农户模式相比,优化模式能显著提高0~200 cm土层土壤贮水量,分别平均增加6.1%、14.6%;优化模式能提高0~60 cm土层含水量随时间变化的稳定性,缓解深层（140~300 cm）土壤干燥化现象,降低土壤剖面水分垂直变异,提高土壤剖面水分垂直分布的稳定性;优化模式的三年平均产量较现有模式、农户模式分别增加20.1%、33.6%,水分利用率较农户模式、现有模式分别提高42.6%、28.9%;不同果园管理措施对土壤热量状况的影响差异显著,优化模式较现有模式能显著降低极端高温,缓冲不同时间段温度变异性,提高土壤的保温性。此外,优化模式能增加成熟期0~120 cm土层硝态氮累积量,较农户模式、现有模式分别增加277.9、183.7 kg·hm-2,优化模式可降低120~300 cm土层硝态氮累积量,较农户模式、现有模式分别降低71.3、30.0 kg·hm-2。综上所述,优化模式可明显改善土壤水热状况,降低深层硝态氮的累积量,是渭北旱地果园缓解水分和温度胁迫、改善果园生态环境、获得高产的最优果园管理模式。     

沼气生态工程的土壤改良效应分析

针对红壤丘陵岗地开发利用中存在的重用轻养现象,以江西省上高南方果园科研示范基地为例,从系统分析的角度,统计分析了在红壤丘陵岗地开发利用中通过建立循环经济系统,实施沼气生态工程建设对提高土壤有机质含量的效应。研究表明,通过绿肥套种可以明显提高土壤有机质；而开展沼气工程,施用沼肥对果园土壤有机质含量的提高,具有十分显著的促进作用,可以在相对较短的时间,较大程度地提高土壤有机质含量。     

南方丘陵区水土流失控制的技术模式

南方丘陵山地由于从山脚到山顶的土壤肥力状况不同而利用方式不同,由于南方降雨量大,在坡度较大的坡地上水土流失较严重,因此在利用这些坡地时需采取适当的措施来控制水土流失。根据多年的研究结果,在山脚种植作物时,采用梯田加梯边种草的模式可明显减少水土流失,同样在山腰幼龄果园和茶园、山顶幼龄林园套种牧草特别是豆科牧草,不仅可防止水土流失、提高土壤水分、降低土壤温度波动,还可改良培肥土壤,具有显著的经济和生态效益。     

赣南水土保持型果业发展模式探讨

针对江西赣南果业开发中普遍存在的严重水土流失、土地利用率低下、短期效益少等问题,采取以间、套种草、饲、经济作物为主要手段的水土保持措施,栽种“百喜草”,设置“山边沟”,引入美国籽粒苋发展养殖业,开展立体经营,形成果-苋-猪-沼-果良性循环。实现了果园综合效益的同步增长,达到了增加果园植被覆盖度,提高土地利用率,改善果园生态环境的目的。研究表明:果业开发中出现的严重水土流失现象不容忽视,因地制宜的水土流失治理措施与果园生态环境、经济效益密切相关。其综合经营的多种治理模式促进了各业的发展,取得了明显的生态、经     

赣北丘陵区果园不同套种模式对退化红壤理化性质的影响

为了探讨丘陵区果园水土保持措施与土壤理化性质改良关系,通过5a的野外定位观测试验,研究了5种不同果园套种模式对退化红壤理化性质的影响.研究结果表明:果园不同套种模式对土壤理化性质的改善效果不同,百喜草全园覆盖和狗牙根全园覆盖提高土壤含水量效果最好,全园套种狗牙根模式改良土壤容重、毛管持水量、有机质、全氮、全磷、全钾和速效钾效果最好.套种百喜草和狗牙根果园模式改良果园土壤全氮效果优于套种农作物模式.套种农作物模式改良果园土壤全磷效果、土壤碱解氮能力都明显好于套种不同牧草模式.套种百喜草和套种农作物提高果园土壤速效磷含量,而套种狗牙根与阔叶雀稗草则略为降低了土壤速效磷含量.与果园顺坡耕作套种相比,横坡套种具有更好的保持土壤养分的作用,适宜进一步推广.     

赤红壤丘陵区坡地果园集流槽和覆盖试验研究初报

以广东省五华县赤红壤丘陵区坡地果园为例，进行了集流槽和覆盖试验。结果表明，集流槽和覆盖措施对土壤的水热状况有良好的调节作用，能有效改善土壤物理性状，具有增加土壤贮水、降低土壤水分蒸发、调节土壤温度、提高水分利用效率、保护果树根系的作用。该措施在水土流失区赤红壤丘陵坡地果园管理实践中具有一定的推广价值。     

防雹网对果园立地环境及苹果生长的影响

在陕北黄土丘陵沟壑区以普通苹果园为对照,研究了覆盖防雹网对果园立地环境、冰雹伤害和苹果生长状况等的影响。结果表明：防雹网具有一定的升温及遮荫作用,对果园的气温、地表温度、20 cm土壤温度、40 cm土壤温度影响表现为早晚提高,中午降低,日均温略有提高,影响程度为气温＞地表温度＞20 cm土壤温度＞40 cm土壤温度,晴 天＞阴天。防雹网对果园空气湿度、土壤水分无显著影响,但极显著地降低晴天的光照强度和风速,且风速越大,降低的效果越明显。防雹网略微降低苹果叶片的光合速率,极显著地削弱枝条长势,显著降低果实产量,但对果实品质无显著影响。防雹网极显著降低果实、叶片的伤害率和伤害指数,显著提高果实的经济产值。在冰雹频繁发生区域,应加强防雹网的使用与推广。     

喀斯特峰丛洼地坡地橘园与梯田橘园土壤水分变化特征

为探明喀斯特坡地改为梯田后土壤水分的变化特征,以典型喀斯特坡地橘园和梯田橘园为研究对象,对不同深度土层(0—70 cm)土壤含水量进行1年 (376天)的连续监测。结果表明:(1)梯田橘园平均土壤含水量(32.64%)与坡地橘园(33.05%)差异很小,梯田橘园表层(0—10 cm)土壤含水量(43.35%)显著高于坡地橘园(34.24%),两者土壤水分均呈现旱季变化相对平缓、雨季波动较为剧烈的变化规律,梯田橘园表层土壤含水量与下层有明显差异,而坡地橘园各土层土壤含水量差异较小。(2)不同雨量的降雨事件中,梯田橘园各土层含水量总体增长幅度较坡地橘园大;停雨后24 h内,梯田橘园表层土壤含水量的衰退速度较坡地橘园慢,但停雨后1周内,梯田橘园各土层含水量衰退速度总体较坡地橘园快。(3)梯田橘园与坡地橘园的平均相对可利用水分分别为0.37与0.38,与非喀斯特地区相比,梯田在喀斯特峰丛洼地的保水效果相对不明显。研究结果可为定量评价喀斯特地区坡改梯措施的保水效益提供一定的科学依据。     

山地果园套种绿肥对氮磷径流流失的影响

采用野外天然降雨条件下的小区试验研究山地新生果园套种黑麦草、紫云英和箭舌豌豆绿肥作物对氮磷径流流失的影响。结果表明,果园套种绿肥作物黑麦草、紫云英和箭舌豌豆能分别减少36.4%,33.9%和5.3%的径流水量流失,56.4%,55.2%和8.8%的泥沙流失,土壤保水能力增加,固土效果加强。地表径流和泥沙携带侵蚀是果园氮磷养分流失的主要途径,种植绿肥作物黑麦草、紫云英和箭舌豌豆能使总氮流失分别减少55.2%,49.3%和18.7%,总磷流失分别减少58.5%,55.6%和30.1%。山地果园套种绿肥可使氮磷流失量明显降低,有助于水体环境的保护,同时还增加土壤肥力,改善果实品质。     

豆科牧草圆叶决明在闽江下游两岸红壤山地橄榄园的应用初探

在闽江下游两岸红壤山地橄榄园进行套种豆科牧草圆叶决明试验,经多年定点观察,在红壤橄榄园套种牧草圆叶决明,能迅速覆盖幼龄果园,提高果园土壤肥力;减少建园前期水土流失,增加局部土壤水分含量,改善果树生长环境;提高果园产量,增加果园效益。     

冬凌草的人工栽培与水土保持效益试验研究

冬凌草原为经济价值较高的野生药用水土保持植物,随着对其开发利用,野生资源日显不足。经试验分析,人工栽培的冬凌草遗传性状稳定,其生物学、生态学特性以及药用价值与野生自然资源相比,无明显差异,故扩大人工栽培是可行的。试验研究出的人工种植技术,可使冬凌草种子出苗率由野生传播的不足1％提高到87.2％;扦插生根率达到90.5％。冬凌草具有良好的蓄水保土作用,一年生冬凌草区比对照减少径流量36.1％,土壤流失量减少48.5％;比一年生金银花区径流量削减18.3％,减少土壤流失26.8％。     

地表起垄微聚流技术对渭北果园土壤水分分布的影响

以渭北果园盛果期果树为研究对象,对地表起垄微聚流技术调控下0-600 cm土壤剖面水分含量在时间和空间上的分布状况进行了研究.结果显示;(1)在地表起垄微聚流处理下,年平均储水量为1 537.9 mm,高于对照9.99％,年周期内呈现双峰曲线变化趋势,分别在9月(1 616.2 mm)和2月(1 665.2 mm)达到高峰.(2)该技术能提高土壤剖面的土壤含水量.随土层深度的增加,土壤剖面水分空间分布呈现出减小—增大—减小的波浪型变化趋势.保水作用由强转弱后逐渐增强,可有效缓解果园深层土壤干燥化,有利于果园生态系统的健康稳定发展.(3)该技术能提高土壤水分利用效率,增加果树产量,改善果实品质.研究表明,地表起垄微聚流技术能有效利用膜垄的集水和沟覆盖的蓄水保墒功能,显著提高降水的利用效率,改善果树的水分状况,维持果园生态系统的稳定性.     

洛川苹果园地土壤重金属污染调查与评价

通过对洛川苹果园地土壤样品的采集、监测,依据无公害果园产地土壤环境质量标准和绿色食品产地土壤环境质量标准,重点分析评价了对土壤环境及人体危害较大的Cd、As、Cr、Pb等重金属元素的污染现状。评价结果表明:以无公害果园产地土壤环境质量为评价标准,洛川苹果园地土壤重金属污染程度有As>Cr>Cd>Pb的特征,土壤重金属综合污染指数为0.51,土壤Cd、As、Cr、Pb单项污染指数平均值均小于0.7,土壤环境中的重金属元素含量现状水平符合无公害苹果生产的要求;以绿色食品产地土壤环境质量为评价标准,洛川苹果园地土壤重金属污染程度有As>Pb>Cr>Cd的特征,土壤重金属综合污染指数为0.64,土壤Cd、Cr、Pb单项污染指数平均值均小于0.7,土壤As单项污染指数平均值大于0.7,但小于1。土壤环境中的重金属含量现状水平符合绿色食品苹果生产的要求。但土壤As单项污染指数平均值为0.74,已超过绿色食品产地土壤污染警戒线。洛川苹果园地土壤重金属As污染程度较高,主要是由于人为长期不合理使用含As农药、化肥所致。因而,洛川苹果生产中应将土壤环境中的As作为严控的土壤污染物。     

黄土高原旱地果园土壤水分管理研究

在黄土高原中、南部的延安宝塔区和淳化县,测定了旱地果园土壤储水量,测定结果表明:在苹果生育期,以60%田间持水量作为水分亏缺的标准,不同月份土壤储水量变幅很大,均出现不同程度的亏缺,需要补水才能满足苹果的正常生长要求。进行苹果需水规律试验和品质测定表明,在该地区优质苹果生产需水量为600mm左右。通过有限灌水技术试验证实,穴灌的净增值率高达58.7%。     

基于van Genuchten模型的渭北苹果园土壤水分能量特征分析

针对渭北地区干旱缺水,果树生长发育受限的客观实际,开展了苹果树生育期0～150 cm土壤水吸力动态变化规律研究。依据渭北果园土壤剖面构型,将离心机法与水汽平衡法相结合,按照发生学土层,逐层测定了供试土壤水分特征曲线,并用van Genuchten模型拟合。基于该模型,将在幼龄果园、老龄果园以及农田定期逐层监测的土壤水分含量转化为土壤水吸力,以农田为对照,评价植果条件下土壤水分的胁迫状况。结果表明,van Genuchten模型能很好地拟合渭北果园耕层、农田耕层、黑垆土层及黄土母质层的水分特征曲线,拟合精度均达0.96以上。渭北地区农田受干旱胁迫较严重,3月中旬－7月初,0～100 cm土层均处于水吸力高于3.98的重度胁迫状态;受植被冠层覆盖及果树生育期的影响,干旱对果树的胁迫程度较农田小,对老龄果园胁迫程度比对幼龄果园的大,幼龄果园在3月中旬－5月初、5月底－7月初仅0～20 cm土层为高水吸力区,直至6月中旬－7月中旬高水吸力区才延伸到40～70 cm土层;老龄果园在3月中旬－4月底的0～40 cm土层、5月底－7月中旬的30～100 cm土层和7月中旬－8月底的0～20 cm土层为高水吸力区。可得出,渭北不同园龄苹果园在不同生育期的不同深度土层会间歇性地出现高水吸力的土壤水分胁迫区,但相对于农田而言,果园受到的干旱胁迫相对较轻,渭北地区植果有助于缓解干旱胁迫。     

基于土壤水分动态的梯田苹果园水窖配置

针对如何合理配置水窖以解决黄土高原梯田种植苹果存在的水资源短缺问题,利用WEPP模型,在对0～200 cm土壤储水量动态变化模拟验证的基础上,以满足梯田苹果在不同典型代表年的生育期需水为目标,对水窖进行优化配置。结果表明:在更新土壤及作物管理数据库后,WEPP模型可实现对梯田苹果园0～200 cm土壤储水量的动态模拟;利用土壤水分动态变化选择典型年来进行水窖优化配置,更能满足苹果的需水要求;黄土丘陵沟壑区适宜的水窖配置干旱年为1 150 m3/hm2,平水年为180 m3/hm2,湿润年为50 m3/hm2。该研究为高效利用该区有限水资源提供了一种基于土壤水分动态变化来满足苹果生长需水的水窖优化配置方法。     

The impact of soil carbon management and environmental conditions on N mineralization

Soil carbon (C) management is identified as a key element of sustainable agriculture, and an increase in nitrogen (N) mineralization rates is expected with an increase in soil C. However, any practical recommendation for using soil C management to substitute the application of synthetic N fertilizer needs to account simultaneously for other important agronomic variables and environmental conditions. For this purpose we investigated the simultaneous impact of soil C management, environmental conditions, and soil structure on N mineralization in two apple orchard systems in Havelock North, New Zealand. One system is an organic orchard using regular compost applications and the other is a neighboring integrated orchard with no external inputs of organic matter. The soil type, texture, and climate are identical in both orchards. We selected different temperatures (10°C, 15°C, and 20°C) and soil moistures (?30, ?100, and ?300?kPa) as the environmental conditions for N mineralization. Simultaneously, the hot-water extractable C (HWC) contents were measured and served as the indicator for the soil C management of the orchards. To analyze the impact of soil structure, the N mineralization of undisturbed cores was compared with that of disturbed samples. The net N mineralization of the soil in the organic orchard was on average six times higher than that in the integrated orchard. At the same time, in the organic orchard the HWC contents at the beginning of the N mineralization experiment were about two times higher than in the integrated orchard. In a multiple regression as a practical recommendation for the orchards of our case study, we could explain 84% of the variability of N mineralization rates using HWC and environmental conditions as the independent variables. The HWC content was the most significant variable in the multiple regression model and showed that soil C management has a more prominent role than the environmental conditions. Soil C management such as regular compost applications which increase the soil??s HWC contents can also be used to manage N mineralization. The significant difference between the undisturbed and disturbed samples showed the soil structure can have an effect on N mineralization.