黄土高原不同树龄苹果园土壤水分及硝态氮剖面特征

为揭示黄土高原农田转变为苹果园后土壤水分及硝态氮剖面变化特征,以洛川县为研究区,采集农田(对照)和8,17,25年苹果园共40个0-600 cm剖面土样,分析土壤水分、NO3--N浓度及其储量。结果表明:与农田相比,8年苹果园0-600 cm土壤水分含量及贮水量偏高(旧县镇)或相当(槐柏镇),而NO3--N浓度及其累积量则没有显著差异;17,25年苹果园0-600 cm土层贮水量则显著降低(P<0.05),分别下降150,230 mm,且该差异主要与300 cm以下土层水分变化有关;0-500 cm土层NO3--N浓度随苹果种植年限显著增加,17,25年苹果园0-600 cm土层NO3--N累积量分别为6 830,8 370 kg/hm2,二者显著高于农田(695 kg/hm2)和8年果园(440 kg/hm2)。综合可知,农田转变为苹果园这一土地利用方式变化可导致深层土壤水分亏缺(>300 cm)和硝态氮累积,黄土高原大力发展苹果种植过程中应重视蓄水保墒及氮肥减施等措施。     

TRIME-TDR土壤水分测定系统的原理及其在黄土高原土壤水分监测中的应用

 时域反射仪(TDR)作为目前较为先进的土壤水分监测仪器,具有便利、快捷、准确的特性,并能连续、自动地定位监测土壤水分动态变化。在众多的TDR产品中,TRIMETDR是目前较为普遍使用的一种。介绍了时域反射技术的基本原理,TRIMETDR土壤水分测定系统的组成、构造和在黄土地区的实地安装、标定、使用,以及影响其测值准确性的相关因素。     

ERS卫星反演数据在黄土高原近地表土壤水分中的应用研究

将黄土高原地区1992—2000年欧洲遥感卫星(European Remote Sensing Satellites,ERS)风散射计获取的土壤水分指数(Soil Water Index,SWI)与农田实测土壤水分数据进行对比,并分析降雨、植被、土地利用和人工灌溉对反演数据的影响;探讨其在近地表土壤水分时空变化中的应用情况。结果表明,遥感反演的土壤水分数据SWI较好地反映了黄土高原地区土壤水分的时空变化规律,总体上表现出南多北少、东高西低的空间特点和夏秋偏高、春季较低的季节变化趋势;其次,根据SWI转换得到的土壤体积含水量数据Wswi与0~10 cm农田实测土壤水分呈极显著相关,表明该ERS反演土壤水分数据接近表层土壤水分实际情况,可用于估测研究区表层土壤水分含量;在农业集中的平原地区,Wswi与农田表层实测土壤水分相关性较高;而在农业、林业、牧业用地复合交叉地区其相关性较差。研究结果还发现,在相对干旱季节农田实测水分普遍较卫星反演结果高,主要是由于灌溉增加了农田水分含量。这说明在应用卫星遥感数据估算土壤水分时,除了考虑气候、地貌、土壤、植被等自然因素,同时也应充分考虑人为因素的影响。     

不同树龄茶树根层土壤化学特性及其对微生物区系和数量的影响

研究了红壤茶园中不同树龄茶树根层土壤微生物区系分布和种群结构的变化及其生态学因子。结果表明 ,随着树龄的增长 ,茶树根层土壤的酸度增加 ,pH值下降 ,土壤交换性酸组成从交换性H 为主转变为以交换性Al3 为主 ;同时 ,土壤有机碳、可溶性酚总量和全氮含量随树龄而增加。细菌、放线菌以及微生物总量以树龄 1 0年的茶树根层土壤中数量最多 ,4 0年和 90年树龄的茶树根层土壤中的较接近 ;树龄 1 0年和 90年的茶树根层土壤中真菌数量相当 ,其大于 4 0年树龄的茶树根层土壤真菌数量 ;而芽孢杆菌数量以 4 0年树龄茶树根层土壤最多 ,而 1 0年和 90年树龄茶树的接近 ;茶树根层土壤微生物生物量碳随树龄增长而增加 ,但与茶树根层土壤可培养微生物总量无显著相关。茶树根层土壤微生物生物量碳与土壤pH、有机碳、可溶性酚和全氮分别呈显著 (p<0 0 5 )或极显著 (p<0 0 0 1 )相关。     

植被建设在黄土高原水土保持中的意义及其对策

黄土高原是目前世界上水土流失最严重的地区之一.造成水土流失的原因有其本身生态条件脆弱、环境变化的因素.但在人口压力之下,对该地区植被的长期垦殖、破坏有着不可推卸的责任.目前黄土高原地区的原始植被已经荡然无存.退耕还林(草)、恢复植被是治理水土流失、改善生态环境中一项重要的、而且也是极为有效的措施.但由于黄土高原地处干旱、半干旱地区,水资源匮乏,供需矛盾突出,水就成为了该地区植被建设的主要限制因子.因此目前正在实施的退耕还林工程应该依据黄土高原地区不同地带的水分条件而制定合理的植被建设规划,量水而行.     

苹果园中2.4 GHz无线信道在不同高度的传播特性

为解决苹果园中无线传感器网络的规划和部署问题,该文研究了苹果成熟时苹果园中2.4GHz无线信道在不同高度的信号衰减和丢包率情况。通过实地试验测量了沿着一列果树由距离地面高度0.50m主干处至3.00m处冠层顶部9个高度下各10个距离点的接收信号强度和丢包率,并对试验数据进行回归分析。研究表明:在不同高度层,2.4GHz信号衰减均符合对数路径损耗模型,模拟的相关系数在0.915～0.983之间;高度1.00～2.25m之间信号衰减均较快。高度大于2.25m时,衰减速度随着高度的增加递减,在冠层顶部高3m处达到最小值。因此,苹果园中天线最宜部署在高约3.00m处的冠层顶部或略高于此,其次为高度大于2.25m的冠层上部且较高的位置。同时,建立了用于预测2.4GHz信号在成熟期果园中的信号衰减模型并用额外的数据进行了验证。结果表明:该模型能较好地预测不同高度处不同传输距离点的接收信号强度,为苹果园中无线传感器网络的应用提供了技术支持。     

MATLAB及其在黄土丘陵区土壤水分研究中的应用

介绍了ＭＡＴＬＡＢ及其有关功能,并利用ＭＡＴＬＡＢ对宜川黄土兵陵区的空旷地、采伐地和油松林地３类不同地表植被土壤水分长期观测数据进行综合分析研究。结果表明,油松林地土壤水分含量在土层深度４０－６００ｃｍ是三者中最低的,其主要用水层在４０－６００ｃｍ之间,采伐地土壤水分在０－４００ｃｍ一般高于空旷地,４００－６００ｃｍ低于空旷地,空旷地地表土壤水分是三者中最低的。     

FARMOD和COSTAB软件在黄土高原水保世行项目中的运用

ＦＡＲＭＯＤ和ＣＯＳＴＡＢ软件在黄土高原水保世行项目中的运用何兴照（黄委会黄河上中游管理局，西安７１００４３）自１９９１年开始准备黄土高原水土保持世行贷款项目以来，几种计算机软件在该项目中的应用，使项目分析工作上升到了一个新层次。本文根据在黄土高原项...     

阴山丘陵区滩地开垦后的土壤特性及其在农业生产中的意义

内蒙阴山丘陵区东西横贯自治区中部,绵延约1600公里,南与山西、河北毗邻,北至蒙古高原,面积127645平方公里,占全区总面积的10.8%,耕地2858万亩,占全区总耕地面积的35%。     

黄土高原苹果园深层土壤干燥化特征

为了评价黄土高原苹果产区深层土壤干燥化特征及其区域分布规律,测定了其半湿润黄土台塬区(Ⅰ)、半湿润易旱黄土旱塬区(Ⅱ)、半湿润偏旱和半干旱黄土丘陵区(Ⅲ)等不同气候和地貌类型区32块苹果园地0～1500cm土层土壤湿度,定量比较和分析了各类型区苹果园地深层土壤含水率、土壤湿度剖面分布及其土壤干燥化特征。结果表明:1)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区苹果园地0～1500cm土层土壤含水率依次为17.53%、13.44%和10.29%,土壤有效贮水量依次为1273.70、973.98和864.05mm,土壤水分过耗量依次为199.93、465.10和362.70mm,年均土壤干燥化速率依次为8.47、26.29和23.44mm/a。人工补灌、树龄、种植密度和地貌类型等因素影响果园土壤湿度和土壤干燥化程度。2)各区有补充灌溉的果园土壤剖面湿度显著高于旱作果园,不存在或部分土层存在干燥化现象;旱作果园土壤剖面均存在深厚的干燥化土层。3)Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ区有补充灌溉的苹果园地土壤干燥化指数(SDI)分别为-8%、-11%和-34%;旱作果园土壤干燥化指数(SDI)分别为32%、50%和46%,各类型干层厚度分别达到或超过790、1297和910cm。研究结果为黄土高原苹果园地深层土壤水分可持续利用和苹果生产基地可持续发展提供参考。     

Impacts of land use and plant characteristics on dried soil layers in different climatic regions on the Loess Plateau of China

A dried soil layer (DSL) formed in the soil profile is a typical indication of soil drought caused by climate change and/or poor land management. The responses of a soil to drought conditions in water-limited systems and the impacts of plant characteristics on these processes are seldom known due to the lack of comparative data on soil water content (SWC) in the soil profile. The occurrence of DSLs can interfere in the water cycle in soil-plant-atmosphere systems by preventing water interchanges between upper soil layers and groundwater. Consequently, a DSL may limit the sustainability of environmental restoration projects (e.g., revegetation, soil and water conservation, etc.) on the Loess Plateau of China and in other similar arid and semiarid regions. In this study, we investigated and compared the impacts of soil type, land use and plant characteristics within each of the three climatic regions (arid, semiarid, semihumid) of the Loess Plateau. A total of 17,906 soil samples from 382 soil profiles were collected to characterize DSLs across the Plateau.Spatial patterns of DSLs (represented by four indices: (1) DSL thickness, DSLT; (2) DSL forming depth, DSLFD; (3) mean SWC within the DSL, DSL-SWC; and (4) stable field water capacity, SFC) differed significantly among the climatic regions, emphasizing the importance of considering climatic conditions when assessing DSL variations. The impact of land use on DSLs varied among the three climatic regions. In the arid region, land use had no significant effect on DSLs but there were significant effects in the semiarid and semihumid regions (P < 0.05). The development of DSLs under trees and grasses was more severe in the semiarid region than in the semihumid region. In each climatic region, the extent of DSLs depended on the plant species (e.g., native or exotic, tree or grass) and growth ages; while only in the semiarid region, the DSL-SWC and SFC (P < 0.001) were significantly influenced by soil type. The DSL distribution pattern was related to the climatic region and the soil texture, which both followed gradients along the southeast-northwest axis of the Plateau. Optimizing land use can mediate DSL formation and development in the semiarid and semihumid regions of the Loess Plateau and in similar regions elsewhere. Understanding the dominant factors affecting DSLs at the regional scale enables scientifically based policies to be made that would alleviate the process of soil desiccation and sustain development of the economy and restoration of the natural environment. Moreover, these results can also be useful to the modeling of the regional water cycle and related eco-hydrological processes.     

黄土塬面果园土壤养分特征及演变

为了探明黄土高原沟壑区长期种植果树对果园土壤肥力的影响,应用空间代时间的方法,对不同种植年限果园的土壤肥力状况进行多元统计分析。结果表明,果园土壤全磷、速效磷和速效钾含量丰富,有机质、全氮、碱解氮含量属中等偏下水平。不同果园中各养分变异较大的是土壤速效磷、速效钾,土壤有机质和全氮的变异系数最小。与当地农田土壤养分相比,果园土壤养分除有机质含量差异不显著,全氮含量显著低于农田外,其余养分含量均显著高于农田。总体上看,不同种植年限间果园土壤养分含量差异显著。果园土壤肥力综合指数与种植年限二者之间有显著的相关性,其变化趋势符合y=-0.0011x2+0.0419x+0.2078模型。在黄土高原沟壑区种植果树能够提高土壤肥力,但当果树种植年限超过19年时果园土壤肥力开始衰退,果园生态系统质量下降。     

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。     

黄土旱塬农业生态系统土壤深层水分消耗与水分生态环境效应

研究了渭北旱塬不同土地利用方式下大田土壤深层剖面含水率的变化特征，并与长期田间定位试验结果进行比较。结果发现，不同土地利用方式能显著影响土壤深层含水率状况，各种方式对土壤深层水消耗能力的排序是15龄苹果园＞15龄人工苜蓿＞10龄苹果园＞刺槐幼林＞高产农田＞20年撂荒地＞5龄苹果园＞裸地。10龄苹果园剖面剩余含水率分布接近高产农田，而15龄苹果园土壤剩余含水率低于高产农田，说明10龄到15龄苹果树耗水量显著增大，超过高产农田作物消耗的水分，导致土壤深层水分进一步消耗。由于塬面大部分耕地是高产农田与苹果园，土壤深层含水率普遍处于较低水平。苹果树的大面积种植加快了土壤深层水分消耗，最终可能影响这一区域的陆地水循环。     

黄土高原肥水坑施技术下苹果树根系及土壤水分布

为了解黄土丘陵区雨养条件下山地老果园布设肥水坑(water-wertilizer pit,WFP)技术对红富士老果树(Malus pumila Mill)根系及土壤水分空间分布特征的影响,以无肥水坑处理为对照(CK),利用管式TDR系统监测0~300 cm土层土壤含水率,利用根钻法获得21a生旱地果园0~300 cm土层的根系干质量密度。结果表明:WFP能够显著增加果园含水率低值区间(≥40~80 cm土层)土壤含水率,WFP60(60 cm坑深)处理土壤平均含水率增量(145.4%)最显著。WFP40(40 cm坑深)根际土壤湿润区主要集中在≥40~100cm土层,WFP60在≥20~140 cm土层,WFP80(80 cm坑深)主要集中在深层土壤≥140 cm土层。在0~200cm试验土层,WFP60处理土壤多次平均含水率值都最高,为11.02%,依次为WFP40(10.67%)和WFP80(9.80%)。总根系质量密度WFP60处理最大(594.76 g/m3),WFP40(579.08 g/m3)和WFP80(491.82 g/m3)次之,CK最小(372.12 g/m3)。根系在0~100、≥100~200和≥200~300 cm土层中的分配比例为:CK(69.88%、13.74%和16.38)、WFP40(66.04%、14.26%和19.70%)、WFP60(70.35%、24.08%和5.58%)和WFP80(46.54%、15.04%和38.42%),其根系分布与水分分布正相关。该研究表明WFP能够显著改变土壤水分在不同土层深度的分布,坑深越大向下湿润的土体范围也越深;从而显著促进果树根系的生长和根系在不同湿润土层的分配比例关系。总体而言,WFP60处理效果显著好于WFP40和WFP80处理。研究结果将对黄土高原旱地果园集雨和灌溉制度的制定和肥水坑技术的推广提供参考。     

黄土高原区果园生草覆盖对土壤物理性状、水分及产量的影响

通过试验证明果园生草制是黄土高原地区果园土壤管理的一个行之有效的模式。果园生草覆盖区与对照相比土壤物理性状、水分及产量均有明显提高 ,直径 1 .0mm以上的土壤团粒增加了 1 0 .2 %～ 1 2 .2 % ,提高 60 .4%～ 72 .2 % ;土壤容重下降 0 .0 5～ 0 .1 3g/cm3,降低 4.2 %～1 0 .0 % ;土壤孔隙度增加 2 .5 %～ 5 .5 % ,提高 4.6%～ 1 0 .9% ;有机质增加 0 .1 9%～ 0 .5 7% ,提高 2 4.4%～ 73 .1 % ;0～ 2 0cm土壤水分增加 1 .7%～ 3 .0 % ,提高 1 6.7%～ 2 9.4% ;苹果产量和经济效益 ,提高幅度分别为 1 2 .73 %～ 3 1 .5 7%和 1 5 .1 7%～ 3 6.2 2 %。     

黄土区土壤干化研究进展

全面回顾了国内对土壤干化研究所取得的成果，包括土壤干化的分布及在不同尺度上的分异特征、土壤干层类型、土壤干化的形成原因及其危害、量化指标、防治对策等。同时对这些研究成果作了简单的对比分析，指出了目前研究所面临的问题和不足。并指明今后该领域的研究应结合当前退耕还林还草的总体目标。探索土壤干化的形成机理，提出统一的量化指标，为黄土区退耕还林还草的生态恢复与重建工程提供参考。     

黄土丘陵半干旱区人工林迹地土壤水分恢复研究

为了研究黄土丘陵半干旱区人工林迹地土壤水分恢复情况,该文以正在生长的人工林土壤水分含量为人工林迹地土壤水分恢复的起点,并分别以持续农地和持续放牧荒坡的土壤含水量为林后农地和草地土壤水分恢复的上限,对位于黄土丘陵半干旱区绥德县境内的人工林迹地土壤水分恢复情况进行了研究。结果表明,人工林死后的放牧荒坡在20a的时间里,其土壤水分没有补偿;人工林死后的保护草地土壤水分有微弱恢复迹象,但年恢复速度在0.5～3.7 mm之间,以这样的速度恢复到持续放牧荒坡的土壤含水量,至少需要150a以上;林后农地土壤含水量有恢复趋势,年平均恢复速度为15 mm左右,其土壤含水量要恢复到持续农地当前的水平,大约需要40a的时间。研究结果揭示了黄土丘陵半干旱区人工林对土壤水分影响的长期性,并为制定可持续的土地利用规划提供借鉴资料。     

关于生物措施治理黄土高原水土流失的思考

 为加速黄土高原水土流失治理的健康发展,在深入分析黄土高原水土流失治理存在的主要问题,以及生物措施治理黄土高原水土流失作用的基础上,按照黄土高原河谷平原区、黄土丘陵沟壑区、黄土高原沟壑区、鄂尔多斯高原区和土石山区5个类型区,提出以植被建设和保护为核心的生态建设思路和治理对策,同时指出了采取生物措施治理水土流失时需注意的若干问题。