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.     

黄土丘陵区垄沟改良措施对玉米水分利用效率的影响

选择延安地区作为黄土丘陵区的代表,在延安地区应用地膜、液态地膜、保水剂、PAM(土壤改良剂)和间作套种措施优化大垄沟种植方式种植玉米,分析了不同优化措施种植玉米的水分利用效率。结果表明,地膜、保水剂、PAM和间作方式有利于大垄沟较好地保持土壤水分,其保水能力分别比平种高出17.4%、8.5%、11.6%、5.3%;液态地膜、地膜、间作和PAM表现出很好的增产效果,其产量分别比平种高出77.7%、72.0%、64.1%、30.8%。     

晋西黄土丘陵区植被生态需水研究

以水量平衡关系为理论基础,采用1961-2007年晋西黄土丘陵地区14个气象站的气象资料,在GIS技术支持下估算该地区的植被需水量,分析植被需水量的时空变化以及缺水量。研究结果表明:晋西黄土丘陵地区现有植被适宜需水量为40.759×108m3,最小生态需水量为24.784×108m3,从北到南呈递增趋势;适宜和最小亏缺水量分别为5.581×108m3和0.414×108m3,区域分布是中部最多,南部次之,北部最少;植被生态需水和缺水表现出不同的年变化和月变化趋势和空间分异规律。生态需水量与亏缺水量的计算结果为改善晋西黄土丘陵区生态环境,合理利用水资源和植被资源,提高生态、经济与社会效益提供参考依据。     

宁夏南部黄土丘陵区生态农业模式研究

以宁夏南部半干旱黄土丘陵侵蚀退化区生态系统内部土地资源适宜性评价及合理配置与系统优化研究为核心,探讨了研究地区生态恢复与生态农业体系建设的基本途径。研究将系统土地资源总体划分为4个一级类、10个二级类和10个三级类。根据土地对作物生长限制生态因子的多少和程度,综合评价土地的适宜性,并将其划分为8个顺序等级。遵循人-地制约关系的基本原则,应用系统工程学的理论和方法对系统进行优化设计和建模,并在生产中实施,取得了良好的综合效益。同时就该地区生态恢复与生态农业体系构建,区域化生态环境治理及农业产业化过程的关系进行了探讨。     

黄土丘陵区坡面水土流失规律研究

本文研究分析了三年大气降水，径流、泥沙资料，初步探求了坡度、降水和不同利用现状与水土流失的关系，并建立了降雨侵蚀力，坡度与坡面土壤侵蚀的数学模型，为该地区进行水蚀预报和防治工作提供了科学的依据。     

晋西北黄土丘陵区不同林龄柠条地土壤水分变化特征研究

以山西省五寨县张家坪林场三个林龄的柠条林为研究对象,以撂荒地为对照,分别对其0-600cm土壤剖面的水分含量进行了测定分析。结果表明:(1)在0-600cm土层中,土壤水分含量除10a柠条林与撂荒地间没有明显差异外,其它各林龄柠条林之间均存在显著差异(p0.05),总体表现为,撂荒地10a柠条林20a柠条林35a柠条林;(2)在0-600cm土层中,各林龄柠条林与撂荒地土壤水分含量均表现随着土层深度的增加呈现先减少后增加的趋势,并以200-300cm深度处作为临界低点,在不同林地表现不同的垂直分布特征;(3)不同林龄柠条林地土壤干层分布深度不同,且随着林龄的增大,中度干层的深度及范围也在逐渐增大。因此根据本区域土壤水分变化特点,在进行植被恢复建设过程中,应选择适宜的植物配置模式及营林管理模式,以减少本区域内土壤水分的过度消耗。     

黄土丘陵区多次降雨补充下草灌地土壤水分空间变化规律

利用黄土丘陵区燕沟流域42场模拟降雨下土壤水分观测数据,研究2种坡度的草地、灌木地在不同经营方式(原状地、刈割地、翻耕地)下的土壤水分对模拟降雨的响应。结果表明:(1)在5次降雨补充下,依据土壤水分的标准差和变异系数,0~100 cm土壤水分受土地经营方式影响表现为:原状草灌地土壤水分可划分为活跃层、次活跃层和相对稳定层;刈割地全剖面为相对稳定层,翻耕地可分为活跃层和相对稳定层。(2)单次降雨事件则随降雨量增加,各经营方式下的水分活跃层逐渐变薄或消失,次活跃层变厚,而相对稳定层变薄,整个土壤剖面水分变化趋于一致。(3)对于受高强度降雨补充后的土壤水分变异性分层,建议采用更加灵敏的土壤水分标准差和变异系数判别标准:活跃层,标准差大于1.4%,变异系数大于12%;次活跃层,标准差1.4%~0.9%,变异系数12%~8%;相对稳定层,标准差小于0.9%,变异系数小于8%。(4)坡度越小土壤水分含量越高,坡度对草灌木地、刈割地的影响较翻耕地显著,且对50~100 cm土层水分影响远大于对表层0~50cm的影响。总之,降雨后土壤水分0~100 cm土层不断增加,且剖面土壤水分逐渐一致,土地经营方式、坡度因素对土壤水分变化强度和在不同深度土层中的表现有显著影响。     

黄土丘陵区柠条灌木林合理平茬期的研究

本文根据柠条(Caragana korshinskii)生长的特点,即生长速率随灌木林龄的变化呈近似正态分布的特征曲线,根据曲线的几何特征,提出以柠条生长速率与峰值和右拐点连线的斜率相等的点为平茬始点,以几何曲线的右拐点为平茬终点的平茬方案。长期观测结果表明,柠条生长指标符合Logistic方程,本文以Logistic生长函数为例,说明了柠条灌木林平茬时间确定方法的具体推导过程。最后结合柠条生长指标(株高、分枝和生物量),对不同立地条件下柠条灌木林的合理平茬时间进行了探讨,结果表明,不同立地条件下柠条的合理平茬时间存在一定的差异,这种现象是由不同立地条件下水热环境的差异造成的。     

黄土丘陵区四种人工灌木植被生态经济效益分析

以定西地区常见人工灌木树种柠条、沙棘、红柳、紫穗槐为研究对象,利用生态经济学原理提出其生态经济效益评价的指标体系和评价方法,通过农村社会调查和市场分析并结合影子价格法、机会成本法和影子工程法等方法．分别计算四种灌木的生态经济效益。综合效益分析表明,四种灌木树种生态效益大小顺序为沙棘＞红柳＞柠条＞紫穗槐,经济效益大小顺序为紫穗槐＞沙棘＞红柳＞柠条。从总净收益来看,四种灌木生态经济效益总和大小顺序为沙棘＞紫穗槐＞红柳＞柠条。表明沙棘是该区优良的植被恢复灌木树种,适宜在定西地区大面积推广。     

黄土丘陵沟壑区人工农田土壤钾素特征研究

通过土样分析,利用统计分析法系统研究了黄土丘陵沟壑区人工农地——坝地和梯田的土壤钾素含量、相关性、垂直和时空分异特征。研究结果表明:坝地和梯田钾素分布严重失衡;表层速效钾平均含量坝地属"中等",梯田属"缺乏";表层全钾平均含量坝地属"较高",梯田为"中等";缓效钾平均是速效钾的7.58倍(坝地)和11.06倍(梯田),但转化率较低;矿物钾平均占全钾的95.71%(坝地)和95.16%(梯田),却难以被作物利用。土壤各形态钾素间都呈极显著正相关,并受土壤有机质、CEC、pH值和颗粒组成的影响。表层与下层间的速效钾、坝地和梯田间的缓效钾都有极显著差异,但黄土母质土壤钾素整体分布均一;坝地速效钾沿剖面向下含量增加,且整体高于梯田;坝地因高耗钾作物玉米而导致缓效钾含量低于梯田。土壤有效性钾、速效钾和缓效钾在时间动态上都表现为先增后降,分水岭年限坝地约在40 a,梯田约在30 a。     

陕北丘陵沟壑区退耕农田的合理利用研究

陕北丘陵沟壑区退耕农田在发展林果草业上有显著优势,牧草具有很强的生态适应性。退耕农田种草在防止水土流失、发展畜牧业生产、促进退耕还林(草)和改善生态条件以及促进当地经济发展等方面有重要的生态作用,通过建立生态、经济、社会效益兼收并蓄的林草种群结构,推行保护性种植模式,合理规划沟域和调整农业生产结构,扩大种植规模和实行产业化发展等措施促进退耕农田的高效合理利用和开发。     

黄土丘陵区县域尺度农业水资源高效利用探讨

以黄土丘陵区安塞县为例,通过系统分析该区域降水特征、作物需水与水资源供应之间的矛盾,并以4～6月水资源供需临界期为主分析了农业用水矛盾,探讨了农业水资源高效利用的潜力及相应的措施与途径。建议农业生产应以秋作物为主,采取避旱方式抵御干旱,与旱作农田雨水资源有效利用技术相配合,保证粮食安全;恢复、改善现有水利设施;发展并实施节水灌溉技术,适度发展灌溉地面积,集约经营灌区农业。这些都是目前黄土丘陵区农业水资源高效利用的有效途径。     

黄土丘陵固原上黄试区土地利用结构演变过程分析

利用1980~2004年土地资源变化调查数据,分析了上黄试区土地利用变化及演变过程。结果表明:耕地和林地变化最为显著,主要表现为耕地向林地、草地及园地的转变。引起这一转变的因素是多方面的,主要有人口增长、比较利益及国家宏观政策等因素。上黄试区今后应结合当地自然和社会经济条件,大力发展特色农业,提高政策因素对土地的宏观控制能力,使土地利用向高效型、生态型及集约型发展;进行人力资本投资,重新协调人地关系,保障退耕的成果及后续产业的培养和发展。     

黄土丘陵区不同土地利用方式下土壤水分分析

采用定位监测法,对地处黄土丘陵区的延安燕沟不同植被类型下土壤水分状况进行了对比分析。结果表明:农林草地土壤水分剖面(0~4 m)存在显著差异,平均土壤含水量由高到低依次为:旱农坡地>草地>柠条灌丛>果园>黄刺玫灌丛>刺槐,与旱农坡地对照分别相差2.04%、2.27%、4.75%、4.8%和5.68%;刺槐、柠条和黄刺玫的土壤水分垂直分布呈现较一致的趋势,表现为上层水分高于下层且差异显著,水分较明显的分界点在100cm左右,其100 cm以上平均土壤湿度分别为10.12%、13.58%和11.89%,100 cm以下分别为8.79%、12.16%和9.07%;同时,不同植被类型下土壤剖面低湿层不同,乔灌地低湿层深度较农地和草地深;土壤水分剖面形态与分层特征受植被利用影响作用显著。     

黄土丘陵区土壤生物结皮对土壤微生物分布特征的影响

通过对山西省偏关地区4种主要植被类型和撂荒地土壤生物结皮及下层土壤样本微生物的计数,研究不同植被状况下土壤生物结皮覆盖对土壤微生物生态分布特征的影响,探讨土壤生物结皮的生物学作用及影响土壤微生物数量的因子.结果表明:①在所有微生物类群中细菌数量最大,放线菌次之,真菌最少;②不同植被下土壤微生物数量差异显著(P <0.0...     

黄土丘陵区免耕条件下两种土壤酶活性变化

为了确定合理环保的耕作制度,2007～2008安塞田间定位试验黄土丘陵旱作农区大豆(Glycine max L)、玉米(Zea mays L)、红小豆(Semen Phaseoli)、马铃薯(Solanum tuberosum Linn.)在翻耕化肥(CF)、翻耕有机肥(CM)、翻耕无肥(CN)、免耕化肥(NF)、免耕有机肥(NM)、免耕无肥(NN)等水平下的农田土壤脲酶、蔗糖酶活性.结果表明:在作物花期,大豆、玉米土壤脲酶活性较高,蔗糖酶活性较低,而红小豆、马铃薯则与之相反,差异极显著.到作物收获后,玉米土壤脲酶、蔗糖酶活性增高,增幅在83%以上,而马铃薯、红小豆、大豆三种作物土壤脲酶活性降低,降幅在10%以上,蔗糖酶活性增强,增幅在40%以上.从花期到收获后,免耕降低了土壤脲酶活性,提高了土壤蔗糖酶活性,在黄土丘陵沟壑旱作农区两种土壤酶活性表现较优的作物为大豆、玉米,较优的处理为NM玉米、NF大豆,其田间环保效应为:作物生长期间两种酶活性比较高,收获后两种酶活性则降低,有利于提高作物生长期土壤肥效利用率,减少作物收获后温室气体的排放.     

黄土丘陵区退耕还林（草）生态经济系统的能值分析

能值分析方法是惯用的评价生态系统能量输入输出的方法之一。本文以位于陕西省黄土丘陵区的安塞县为例，通过分析该区域退耕还林（草）前后生态系统投入产出的能值动态变化，定量评价了退耕还林（草）工程的生态经济效应。研究结果显示：受退耕还林工程的影响，安塞县生态系统年总投入能值和总输出能值均呈先下降后上扬的发展趋势，其中有机能和不可更新环境资源投入量表现出递减的趋势，说明退耕还林工程对于减少表土流失具有积极的作用；在总能值产出中，种植业和养殖业的能值产出占绝对优势，但随着退耕还林工程的开展，林业的能值产出表现出快速的增长势头，系统的结构日趋多元化；在系统主要能值指标中，能值投资率、环境负载率呈现先增后降再增长的趋势，净能值产出率和能值持续性指数均呈先降低再增长的趋势，系统稳定性呈现增加的趋势。说明退耕还林后系统的生态环境压力趋于减小，持续性增强，系统结构趋于稳定，系统功能协调，基本可以实现生态和经济双赢的目标。