不同耕作方式对黄土高原旱地麦田土壤物理性状的影响

通过冬小麦田间试验,研究了免耕、深松、翻耕三种不同耕作措施对土壤物理特性的影响.结果表明:冬小麦收获时,免耕与其它处理相比,增大了土壤容重、土壤硬度,其土壤干筛法＞0.25 mm团聚体含量比深松和翻耕每层平均增加3%和5%,但较冬小麦耕作处理前每层平均下降5%;免耕条件下,湿筛法＞0.25 mm团聚体含量比深松和翻耕每层平均增加11%和32%,较冬小麦耕作处理前每层平均下降42%;免耕可增加土壤蓄水量,收获期土壤蓄水量为373.1 mm,较深松和翻耕提高17%和8%;随着降水量的增加,冬小麦收获期水分入渗速率逐渐减少;且不同耕作方式水分入渗速率为免耕>深松>翻耕.     

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.     

保护性耕作对黄土高原旱地地表土壤理化性状的影响

在5种保护性耕作法与传统耕作法连续4a的田间对比试验研究的基础上,对比分析了不同耕作措施对黄土高原旱地表层土壤理化性状的影响,结果表明：免耕秸秆覆盖与其它处理相比,具有降低表层土壤容重、增加土壤总孔隙度、提高土壤饱和导水率、提高土壤有机质的作用,可作为保水保肥、改良土壤的耕作措施,在黄土旱地大力推广。     

耕作地表土块状况及其对近地表风场的影响

为深入理解非可蚀性土块吸收风能、降低侵蚀力的机制,利用野外风速资料,对半干旱区农田传统耕作模式下犁耕、耙耱及抹平等的地表土块大小、土壤表面粗糙度、近地表风速及空气动力学特征进行了研究。结果表明,犁耕后农田土块长、宽、高均在15 cm以上,盖度为27.67%,耙耱、抹平后土块大小和盖度显著降低,抹平地表土块盖度仅为2.13%;土块的破碎导致土壤表面粗糙度降低,近地表风速增大;与犁耕地表比较,耙耱后土壤表面粗糙度降低34%~64%,抹平后降低幅度甚至在90%以上;耙耱抹平后地表以上0.5 m高度内风速显著增大,空气动力学粗糙度由1.1 cm降低至0.05 cm,侵蚀力增强。因此认为,合理选择犁耕、耙耱和抹平的时间对农田风蚀防治有实际意义。     

黄土高原春玉米保护性耕作农田土壤养分时空动态变化研究

试验以传统耕作(CT)为对照,连续3 a研究了保护性耕作(NT),传统耕作+秸秆还田(TS)处理下黄土高原春玉米田土壤养分含量的动态变化。结果表明,与传统耕作相比,保护性耕作处理各土层土壤有机质含量随春玉米生育期推进呈上升趋势,其中收获后耕作层土壤有机质含量增加明显;保护性耕作使得土壤碱解氮有向表面富集的趋势,保护性耕作下土壤速效磷略显增加趋势,其中在玉米收获后表现较明显,且较TS和CT处理差异显著;速效钾含量保护性耕作处理要显著低于其它处理,但有增加趋势。     

早播及耕作措施对黄土高原半干旱区春小麦土壤氮磷元素的影响

为探讨早播及耕作措施对农田生态系统土壤氮磷元素影响规律,对黄土高原半干旱区早播、正常播下不同耕作措施[传统耕作(T)、传统耕作+秸秆还田(TS)、免耕(NT)、免耕+秸秆覆盖(NTS)]春小麦(Triticum aestivum)生育期0～40 cm土壤进行分析,以正常播种传统耕作春小麦为对照,研究早播及耕作措施对春小麦土壤氮磷元素的影响。结果表明:(1)不同处理下春小麦土壤N素(TN、NO_3~--N、NH+4-N)、P素(TP)含量均具有表聚性特征,其土壤N∶P均值(1.713)低于全国平均值(5.2),同时其变异水平系数处于26.99%～77.28%,属中等变异水平;(2)全生育期0～40 cm土层,早播春小麦土壤TN、NH+4-N含量及N∶P均值显著低于正常播23.1%～32.5%,不利于土壤TN、NH+4-N含量积累,而NO_3~--N含量及NO_3~--N∶N均值显著高于正常播30.5%、41.5%,有助于土壤NO_3~--N含量的固存,同时早播处理下土壤TP含量整体高于正常播处理;(3)秸秆覆盖措施(NTS、TS)下土壤TN、TP含量高于NT、T,但速效氮(NO_3~--N、NH_4~+-N)养分含量表现相反;(4)不同处理下春小麦土壤TP含量在生育期间趋于稳定,而N素含量在分蘖期及开花期变化较显著。因此,选择适宜播种时间及耕作管理措施有助于提高该区作物土壤N、P元素的积累转化效率,加快发展黄土高原半干旱区农田生态系统恢复进程。     

不同保护性耕作措施对黄土高原旱作农田土壤物理结构的影响

选取黄土高原半干旱区连续4年进行保护性耕作的玉米样地,定位试验,研究了不同耕作方式对耕层土壤理化性质的影响。结果表明:免耕秸秆覆盖(NTS)可显著降低0~5 cm表层土壤容重,传统耕作秸秆粉粹还田(TS)和NTS处理可显著降低5~10 cm、10~30 cm土层的土壤容重;NTS处理可显著增大0~5 cm表层土壤孔隙度,TS和NTS处理可显著提高5~10 cm1、0~30 cm土层的土壤孔隙度;NTS处理可显著降低各层土壤的坚实度,其它处理对表层0~5 cm无显著影响,免耕无秸秆覆盖(NT)处理显著增加了5 cm以下的土壤坚实度;NTS处理0~5 cm表层土壤水分入渗率显著加强,而NT处理则显著减弱;土壤水稳性大团聚体含量均为:NTSNTTS传统耕作(T)。本试验中NT处理对土壤结构的改良效应不明显,NTS处理对于黄土高原土壤结构改良效果最佳。     

陇东黄土高原冬季积温对冬小麦生育期的影响

采用陇东15个气象站1965～2005年冬季积温和1981～2005年环县、西峰、平凉代表站小麦发育期的资料,分析了冬小麦发育期的变化规律,探讨了冬季积温对冬小麦发育期的影响.结果表明,陇东冬季积温2000年以来持续为正距平,1965～2005年积温增加率为4.5℃·d/a,陇东冬小麦发育期1994年以后基本持续变早.3个代表站的冬季积温与冬小麦各发育期呈负相关,西峰的相关性明显,最显著的是返青期,其次是抽穗期,再是起身期.冬小麦平均发育期冬季积温典型偏高年份比典型偏低年份均早,环县最明显的是全生育期提前了17 d,其次是开花期提前了15 d, 再是起身期提前了12 d,西峰最明显的是全生育期提前了21 d,其次是起身期提前了19 d,再是返青期提前了17 d,平凉最明显的是开花、乳熟期均提前了7 d,其次是起身期提前了6 d,再是孕穗、抽穗期提前了5 d.     

保护性耕作对黄土高原旱地表土容重和水分入渗的影响

通过在陇中黄土高原半干旱区进行保护性耕作的定位研究,探讨了保护性耕作对土壤容重以及渗透性能的影响。结果表明:与传统耕作(T)、免耕无覆盖(NT)、传统耕作结合秸秆还田(TS)相比,试验的前2～3a免耕覆盖(NTS)使得土壤容重增大,而后保持稳定状态不再持续增加。通过对渗吸率、宏观毛管长度、有效孔径以及饱和导水率等指标的比较发现,免耕覆盖(NTS)对土壤的渗透性能有显著的改善作用。     

保护性耕作在黄土高原的应用和发展

在过去近半个世纪,黄土高原保护性耕作技术已从单纯的平移效仿国外先进的保护性耕作技术体系逐渐过渡到集特色鲜明、因地制宜、传承改革为一体的该区特定保护性耕作技术体系。在全球变暖的背景下,黄土高原保护性耕作技术为衰减一些关键温室气体在农田尺度的排放和吸收同样至关重要。在归纳黄土高原保护性耕作系统的设计思路和主要内容的基础上,阐明了保护性耕作技术体系的农田水生态过程和防侵蚀效应的内在机制,并重点分析了保护性耕作对该区重要的土壤温度效应、土壤理化特性、产量和水分利用效率、温室气体的影响和成因。最后还对目前黄土高原保护性耕作技术的开发、示范和推广过程中存在的不足和弊端进行了剖析,提出了结合保护性耕作技术的垄沟地膜覆盖栽培技术,这将是该区农业未来发展的重要思路,以期为黄土高原旱地农业系统的可持续开发和系统管理提供理论支撑。     

准噶尔盆地莫索湾龟裂地径流的研究

准噶尔盆地是北疆的主要平原荒漠草场,牧草资源丰富。然而这些草场不同程度的缺乏人畜饮水,在有水源的地段虽然能放牧利用,但广大的缺水或无水草场,尚未能放牧利用。为了解决该类部分草场人畜饮水与建设人工草地的水源,1980-1986年,我们在准噶尔盆地南缘莫索湾对龟裂地径流进行了研究。龟裂地径流的利用不但对开发该盆地的荒漠草场资源有重大作用,而且对绿洲边缘建立防风固沙林及改善荒漠生态环境都具有重要的作用。现介绍如下。     

绿洲耗水对阿克苏河流域地表径流的影响

利用高分辨率辐射计获得的遥感资料提取研究区的归一化植被指数（NDVI）数据,干旱区绿洲NDVI对径流响应敏感,根据经验,NDVI>0.2区域识别为绿洲,进一步提取绿洲范围内的NDVI累计数据,将其作为以农业活动为主的人类活动综合因素,结合径流资料,分析了1982-2006年阿克苏河流域绿洲耗水和地表径流之间的关系。结果表明：1982-2006年阿克苏河流域出山径流量相对研究初期增加21.4%,同期,绿洲耗水量相对增加53.2%,绿洲NDVI累计相对研究初期增加35.3%,绿洲面积增加33.4%;阿拉尔站径流量、绿洲耗水与绿洲来水量均呈正相关,表明中游绿洲扩张消耗的出山径流量增加;绿洲NDVI累计自河道向两侧变化剧烈程度逐步加强。同时,绿洲NDVI累计整体上从绿洲边缘向绿洲内部增加趋势逐步加强;考虑绿洲降水情景,NDVI累计和绿洲面积的相关性均大于未考虑绿洲降水情景,表明降水对绿洲起到了支撑、维护作用,对绿洲面积的贡献为25.2%。对比冰川径流、出山径流和流域降水的变差系数(C_v),加上冰川径流对绿洲面积的贡献为33.4%,表明冰川径流有调节出山径流量和维持绿洲规模相对稳定的作用。     

Soil surface roughness change and its effect on runoff and erosion on the Loess Plateau of China

As an important parameter in the soil erosion model, soil surface roughness（SSR） is used to quantitatively describe the micro-relief on agricultural land. SSR has been extensively studied both experimentally and theoretically; however, no studies have focused on understanding SSR on the Loess Plateau of China. This study investigated changes in SSR for three different tillage practices on the Loess Plateau of China and the effects of SSR on runoff and erosion yield during simulated rainfall. The tillage practices used were zero tillage（ZT）, shallow hoeing（SH） and contour ploughing（CP）. Two rainfall intensities were applied, and three stages of water erosion processes（splash erosion（I）, sheet erosion（II） and rill erosion（III）） were analyzed for each rainfall intensity. The chain method was used to measure changes in SSR both initially and after each stage of rainfall. A splash board was used to measure the splash erosion at stage I. Runoff and sediment data were collected continuously at 2-min intervals during rainfall erosion stages II and III. We found that SSR of the tilled surfaces ranged from 1.0% to 21.9% under the three tillage practices, and the order of the initial SSR for the three treatments was ZT〈SH〈CP. For the ZT treatment, SSR increased slightly from stage I to III, whereas for the SH and CP treatments, SSR decreased by 44.5% and 61.5% after the three water erosion stages, respectively, and the greatest reduction in SSR occurred in stage I. Regression analysis showed that the changes in SSR with increasing cumulative rainfall could be described by a power function（R2〉0.49） for the ZT, SH and CP treatments. The runoff initiation time was longer in the SH and CP treatments than in the ZT treatment. There were no significant differences in the total runoff yields among the ZT, SH and CP treatments. Sediment loss was significantly smaller（P〈0.05） in the SH and CP treatments than in the ZT treatment.     

陇东黄土高原冬春季人工增雪效果分析

利用1996-2005年平凉市冬春季人工增雪外场试验资料,通过最终作业效果降水变化的研究,提出选择作业区和影响区降水资料作为统计变量,进行人工增雪效果评估符合人工增雪实际.结果表明:陇东冬春季人工增雪在"区域对比试验"、"序列试验"中,增雪效果均显著.对比分析得出,以抗旱保墒为目的的人工增雪试验的效果检验,以"区域对比试验"较为客观实用,全市7县(区)9年共增加雪量145.1 mm,累计增加水量7 798.8×104 m3 ,平均增雪率33.1%,显著性水平0.05.     

晋西黄土区森林植被对流域径流及产沙的影响

本文以晋西黄土区吉县小流域为研究对象,通过利用MATLAB软件的系统聚类分析方法,对蔡家川嵌套流域中主沟道及6个小流域进行流域地形地貌属性相似性分析和分类的基础上,分析研究了在地形地貌特征相似流域类型中不同土地利用及森林覆盖率对流域径流过程的影响。分析结果表明,在流域地形地貌特征相似的条件下,森林植被具有减小流域雨季径流总量、增加流域枯水期径流的作用。通过对红旗林场的小流域对比分析表明,森林植被具有拦沙的作用。     

浅析新构造运动对黄土高原水土流失的影响

本文论述了新构造运动对黄土高原水土流失的影响。笔者认为，新构造运动对黄土高原水土流失起着控制作用。主要表现为：１．大范围的新构造运动导致黄土高原地区多暴雨，有利于地表土壤的侵蚀。２．新构造运动抬升，导致地区侵蚀基准面下降，新构造运动上升与沉降交汇处的地形突变带、断裂活动带、地震破碎带，地表土岩体不稳定，地表降水大量下渗，为重力和流水侵蚀创造了条件。３．新构造运动的形式、类型，制约地形的发育演化，控     

水土保持对小流域地表径流时间特征变化的影响

本文用小流域平行对比观测法 ,分析了水土保持对小流域地表径流时间变化的影响 ,结果表明 :水土保持能减少年径流量 ,减少洪水次数 ,降低地表径流模数 ,增加流域蓄水量40 %～ 60 %。治理小流域能有效拦蓄汛期降水 ,增加非汛期常水流量 2 0 %以上 ;在拦蓄暴雨径流中能发挥较大的作用 ,蓄暴效益平均可达 60 %～ 70 %。     

黄土高原半干旱区降雨入渗试验研究

黄土高原地区地下水资源缺乏,降雨是土壤水的唯一补给来源。为研究降雨补给地下水过程,在黄土丘陵半干旱区的米脂试验站,对野外10 m土柱土壤水分进行了定位观测,分析自然降雨下土壤水分入渗深度和补给量。结果表明:自动监测显示单次降雨量为5.2 mm(小雨)时,11 h后入渗达到最大深度0.3 m,此深度以下几乎没有变化;单次降雨量为15.8 mm(中雨)时,4 d内影响深度可达0.6 m;单次降雨量为33.6 mm(大雨)时,8 d内1.2 m处土壤含水量增长明显,1.4 m以下没有变化。水分循环主要在0.8 m以内的蒸发带,该层土壤水分易被蒸发,0.8 m以下随着深度增加,土体含水率变化逐渐滞后,增幅逐渐减小。受多种因素影响,入渗过程持续时间不一。覆盖处理观测期土壤水分补给量显示:覆膜石子树枝裸地,补给量与降雨量呈线性关系,覆膜补给量上升最大。     

Spatial variability and temporal stability of actual evapotranspiration on a hillslope of the Chinese Loess Plateau

Actual evapotranspiration(ETa)is a key component of water balance.This study aimed to investigate the spatial variability and time stability of ETa along a hillslope and to analyze the key factors that control the spatiotemporal variability of ETa.The potential evaporation,surface runoff and 0–480 cm soil water profile were measured along a 243 m long transect on a hillslope of the Loess Plateau during the normal(2015)and wet(2016)water years.ETa was calculated using water balance equation.Results indicated that increasing precipitation during the wet water year did not alter the spatial pattern of ETa along the hillslope;time stability analysis showed that a location with high time stability of ETa could be used to estimate the mean ETa of the hillslope.Time stability of ETa was positively correlated with elevation(P<0.05),indicating that,on a hillslope in a semi-arid area,elevation was the primary factor influencing the time stability of ETa.