宁夏东部荒漠草原向灌丛地人为转变过程土壤粒径分形特征

以宁夏东部荒漠草原-人工灌丛地典型镶嵌区域为研究对象,根据生态界面理论,选取荒漠草地、草地边缘、灌丛边缘、灌丛地为主要转变样地,利用野外采样室内分析的方法,研究荒漠草原向灌丛地人为转变过程土壤性状、土壤粒径分形维数变化特征及其相互关系。结果表明,转变过程各样地土壤颗粒体积百分含量均表现为砂粒>粉粒>黏粒,且砂粒比例随着过渡逐渐增加,灌丛地最高,达98.97%;土壤分形维数变化介于1.02~2.58,随着转变过程呈降低趋势,抗土壤侵蚀能力逐渐降低,其中荒漠草地、草地边缘、灌丛边缘间无显著差异（P>0.05）,但均显著高于灌丛地36.79%~41.48%（P<0.05）。土壤分形维数变化在转变过程中与黏粒含量（<2 μm）、粉粒含量（2~50 μm）呈显著正相关关系（P<0.05）,与砂粒含量（50~2000 μm）呈显著负相关关系（P<0.05）;与土壤水分含量、毛管孔隙度、有机碳含量、全磷含量呈极显著或显著正相关关系（P<0.01,P<0.05）,与土壤容重呈极显著负相关关系（P<0.01）。主成分分析表明,土壤粉粒、土壤砂粒、土壤毛管孔隙度、土壤容重、土壤有机碳,土壤全磷在草地向灌丛地人为转变过程中对土壤粒径分形维数影响较大（P<0.05）。     

灌溉次数和施氮量对甜高粱生产性能及光合特性的影响

为探讨宁夏引黄灌区甜高粱优质高效生产最佳灌溉次数和施氮肥量,试验采用双因素裂区试验设计,研究灌溉次数(W₁:灌溉1次,W₂:灌溉2次,W₃:灌溉3次)和施氮梯度(F₀:不施肥,F₁:300 kg·hm^-2,F₂:450 kg·hm^-2,F₃:600 kg·hm^-2)对甜高粱生产性能、营养价值及光合特性的影响,并利用主成分分析方法(Principal component analysis, PCA)进行综合评价。结果表明：在灌溉次数相同条件下,随着施肥量的增加,甜高粱干草产量呈先增加后降低趋势,且在W₁F₁处理下达到最大值,为27 110.54 kg·hm^-2;W₂F₁处理的甜高粱粗蛋白含量最高,W₁F₀处理的相对饲喂价...     

北疆退化荒漠草地土壤颗粒的分形特征

研究了新疆北部退化荒漠草地土壤颗粒的分形特征,探讨了土壤颗粒分形维数与土壤理化性质的关系。结果表明,该退化草地土壤颗粒的分形维数在2．316～2．753,随着草地退化程度加剧,土壤黏粒含量增高,分形维数逐渐增大。表层土壤的分形维数与粉粒含量呈极显著负相关,与黏粒含量显著正相关。土壤颗粒的分形维数与土壤物理性质没有相关性。由于土壤表层（0～10cm）受放牧影响较大,致使其化学性质与土壤颗粒的分形维数没有相关性。土壤颗粒的分形维数与土壤下层（10-30cm）的全磷、pH值、全钾和速效钾含量显著正相关。土壤颗粒的分形维数的变化在一定程度上能够很好地表征退化草地土壤的理化性质的变化趋势,可以作为评价退化草地土壤性状的一个综合指标。     

呼伦贝尔人工栽培草地土壤微生物对无芒雀麦不同播种密度的响应

为明确呼伦贝尔地区人工栽培草地无芒雀麦的适宜播种密度,在呼伦贝尔人工栽培草地播种密度控制平台按照播种密度由低到高设置5个处理组,分别为W₁(7.5 kg·hm^-2)、W₂(15.0 kg·hm^-2)、W₃(22.5 kg·hm^-2)、W₄(30.0 kg·hm^-2)、W₅(37.5 kg·hm^-2),研究土壤微生物对无芒雀麦播种密度的响应特征,并分析了呼吸熵的主要影响因素。结果表明:随着无芒雀麦播种密度的增加,不同时期下无芒雀麦地上生物量呈先升高后降低的趋势,W₄(30.0 kg·hm^-2)达到最大值829.4 kg·hm^-2,W₃(22.5 kg·hm^-2)其次,地下生物量间差异不显著;微生物特性和土壤酶活性中微生物量碳主要呈现先降低后升高的趋势;微生物量氮土壤浅层0~10 cm总体变化平稳,土壤深层10~20 cm呈下降趋势;土壤酶活性的数值显示在第1次刈割期显著高于第2次刈割期,但同时期之间差异不显著;通过探求呼吸熵的主要影响因素结合其影响系数,可得出土壤微生物特性及酶活性对无芒雀麦W₄(30.0 kg·hm^-2)播种密度具有最佳响应。     

草地开发与保护过程中土壤颗粒分形特征

为加强草地土壤修复状况的定量化表征,以毛乌素沙区天然草地与人工灌溉饲草料地为研究对象,对开发与保护过程中土壤理化性状变化及其与颗粒分形维数的关系进行了研究,结果表明,不同土壤分形维数为2.352.54;人工草地沙粒含量、分形维数大于天然草地,有机质含量小于天然草地。研究认为,土壤颗粒含量分形维数与粘粉粒、有机质含量呈正相关关系,与沙粒含量呈负相关关系,土壤颗粒分形维数能够定量表征土壤颗粒性状变化,可作为评价沙、退化草地土壤退化程度的定量综合指标。     

水钾耦合对苜蓿根颈抗氧化特性及越冬率的影响

为探究不同水钾耦合处理对科尔沁沙地生境下种植苜蓿（Medicago sativa）抗寒生理特性的影响，以‘骑士T’和‘公农1号’苜蓿品种为试验材料，采用两因素裂区随机区组设计，水分处理为主区：灌水时间间隔分别为4 d，8 d和12 d（用W₁，W₂，W₃表示）；钾肥施用量水平为副区，具体施用量分别为50 kg·hm^-2 K₂O，100 kg·hm^-2 K₂O和150 kg·hm^-2K₂O（用K₁，K₂，K₃表示），并设置不施钾肥为对照（CK），于越冬前期挖取苜蓿根颈材料测定丙二醛（Malondialdehyde，MDA）、可溶性蛋白含量和抗氧化酶活性，翌年测定越冬率。结果表明：在W₃灌水时间间隔处理下，‘骑士T’和‘公农1号’品种苜蓿根颈的过氧化氢酶、过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性、越冬率以及可溶性蛋白含量均明显高于W₁和W₂处理，其中以K₂施用量处理下的数值与CK差异最显著（P<0.05），且此施肥量下的MDA含量也显著低于CK（P<0.05）。因此在科尔沁沙地生境下生产苜蓿，灌水时间间隔为12 d、钾肥施用量在100 kg·hm^-2K₂O有利于提高苜蓿抗寒性。     

封育对荒漠草原沙芦草群落土壤粒径分形维数及理化性质的影响

退化草地的恢复问题已经成为草地生态学关注的热点之一。作为宁夏草原的主体类型的荒漠草原,既是天然的生态屏障,也是重要的自然资源,对保障国家的生态安全具有重要意义。封育是保护荒漠草原的基本措施,封育的效果不仅表现为植被的恢复,也表现为土壤理化性质的改善。为了更好的恢复与重建荒漠草原退化生态系统,本文通过研究宁夏荒漠草原沙芦草群落围封内外土壤机械组成、土壤养分含量和土壤颗粒分形维数的变化,旨在揭示围封对荒漠草原土壤粒径组成及分形特征的影响,为荒漠草原生态系统的恢复治理与重建提供理论依据参考。研究结果发现：研究区土壤粒径分布在0~250 μm之间。其中,围栏内黏粒（< 2 μm）、粉粒（2~50 μm）含量占主导地位,围栏外以极细砂粒（50~100 μm）所占比例最大,围栏内和围栏外粒径> 250 μm的比例几乎为0。与围栏外相比,围栏内0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm土层的土壤黏粒含量显著增加,而极细砂粒含量显著减少（P<0.05）。围封对土壤养分有不同程度的影响。围栏封育后,0~10 cm土层土壤全N、全P含量显著增加,而碱解氮、速效磷含量显著降低（P<0.05）;10~40 cm土层的土壤养分均没有表现出一定的变化规律。沙芦草群落的土壤粒径分形维数在2.65~2.69之间变动。围栏封育后,0~10 cm、10~20 cm土层的土壤粒径分形维数显著增加（P<0.05）,20~40 cm土层无显著差异。总之,围封可以促使土壤颗粒细化,对土壤养分有不同程度的影响,并有助于提高土壤颗粒的分形维数;土壤粒径分形维数与土壤黏粒、极细砂粒含量均呈极显著的线性关系,说明土壤分形维数能够作为一个用来表征土壤质地以及退化土壤恢复程度的指标。     

水氮互作对河西走廊紫花苜蓿品质的影响

通过研究不同灌溉量(W₁:117 mm;W₂:156 mm;W₃:192 mm)和施氮量(N₁:0 kg·hm^-2;N₂:40 kg·hm^-2;N₃:80 kg·hm^-2;N₄:120 kg·hm^-2)互作条件下河西走廊紫花苜蓿水分利用效率、品质和相对饲用价值的变化特征,旨在确定紫花苜蓿品质最优时的水氮配置模式。结果表明,水氮互作显著影响了紫花苜蓿水分利用效率、粗蛋白质含量、中性洗涤纤维含量和相对饲用价值(P<0.05),但对紫花苜蓿地上生物量、粗脂肪、粗灰分含量和酸性洗涤纤维含量影响不显著。紫花苜蓿水分利用效率、粗蛋白质含量、中性洗涤纤维含量和相对饲用价值随灌溉量和施氮量的增加均呈开口向下的抛物线,最大值出现的组合分别为W₂N₃和W₂N₂,说明只有水氮合理配置才能提高紫花苜蓿品质和相对饲用价值。     

退耕还林与还草对土壤理化性质及分形特征的影响——以宁夏荒漠草原为例

以宁夏荒漠草原区为研究对象,分别选取农田、退耕还草地、退耕还林地和天然草地为研究样地,研究了退耕还林与还草对土壤理化性质及分形维数变化特征的影响。结果显示:1)土壤含水量、pH和电导率既受到退耕还林与还草措施的影响,亦受到季节变化的影响。2)农田实施退耕还林与还草工程后,退耕还草地的土壤全氮和有机碳含量最高,其平均含量分别为0.60%和5.93%。3)农田、退耕还草地、退耕还林地和天然草地的土壤黏粉粒含量分别为10.87%、7.47%、8.73%和6.53%;极细沙含量分别为39.07%、35.20%、38.87%和31.00%;细沙含量分别为29.73%、34.93%、32.80%和36.73%;粗沙粒含量分别为20.27%、21.93%、19.60%和25.73%。退耕还林地与天然草地相比土壤粒径在各粒级中均存在显著差异(P<0.05),退耕还草地与天然草地相比仅极细沙和粗沙粒含量存在显著差异(P<0.05)。4)分形维数介于1.87~2.08。土壤分形维数(D)值从高到低表现为农田(2.08)>退耕还林地(2.01)>退耕还草地(1.94)>天然草地(1.87)。5)土壤黏粉粒与土壤电导率达到正相关水平(P<0.05),与土壤碳氮比为显著负相关关系(P<0.01);土壤细沙粒与土壤pH为负相关关系(P<0.05),与电导率为显著负相关关系(P<0.01),而与碳氮比达到显著正相关水平(P<0.01);土壤分形维数与电导率达到显著正相关水平(P<0.01),与碳氮比呈显著负相关关系(P<0.01);而土壤极细沙粒和粗沙粒与各指标之间均无相关性(P>0.05)。6)土壤粒径分布分形维数与细沙粒含量呈线性负相关关系(P<0.01),而与极细沙粒含量呈线性正相关关系(P<0.01),与黏粉粒含量呈对数相关关系(P<0.01),但与粗沙粒含量未表现出相关性(P>0.05)。研究表明,在宁夏荒漠草原区实施退耕还林与还草工程,对土壤理化性质、土壤粒径分布和分形维数特征均产生一定的影响。与天然草地相比,退耕还草地中土壤有机碳和全氮含量显著提高;而退耕还林地中土壤黏粉粒、极细沙粒的分布及分形维数显著上升。说明实施退耕还林与还草工程,有利于农田退耕导致的退化区域土壤质地的改善以及退化生态系统的有效恢复。     

机播深度、播种量和施肥量对苦荞倒伏及产量的影响

为探明小型机械在丘陵山区播种苦荞的农机农技配套技术，以酉荞5号（中抗倒伏苦荞品种）为试验材料，于2016和2017年秋季，利用播种深度2（A₁）、3（A₂）和4 cm（A₃），播种量16.8（B₁）、33.6（B₂）和50.4 kg·hm^-2（B₃），施肥量150（C₁）、300（C₂）和450 kg·hm^-2（C₃）三因素三水平设计L₉3⁴正交试验，研究9个处理水平对苦荞倒伏和产量的影响。结果表明：对苦荞倒伏影响表现为播种深度>播种量>施肥量，随播种深度的增加，倒伏时期后移，3 cm播种深度苦荞倒伏级别和倒伏率最小；随播种量、施肥量的增加倒伏级别和倒伏率都增大。茎秆基部第二节间长度、茎粗、鲜重和抗折力从盛花期到成熟期逐渐增加，对茎秆基部第二节间茎粗、鲜重和抗折力的影响表现为播种量>播种深度>施肥量，随播种量的增加，第二节间茎粗、鲜重和抗折力逐渐减小，第二节间长度先减后增；播深对茎秆第二节间长度影响大于播量和施肥量，随播深的增加，第二节间茎粗、鲜重和抗折力先增后减，第二节间长度先减后增；随施肥量的增加，第二节间长度、直径、鲜重和抗折力逐渐增加。从盛花期到成熟期茎秆基部第二节间4-香豆酸辅酶A连接酶（4-coumarate：CoA ligase， 4CL）、苯丙氨酸解氨酶（phenylalanine ammonia-lyase，PAL）、肉桂醇脱氢酶（cinnamyl alcohol dehydrogenase，CAD）活性先升后降，木质素含量逐渐增加，对木质素含量、4CL、PAL、CAD酶活性的影响表现为播种量>播种深度>施肥量。对产量、单株粒数和总株数的影响表现为播种量>播种深度>施肥量，对千粒重的影响表现为播种量>施肥量>播种深度。随播种量的增加，总株数增加，单株粒数和千粒重减少，产量先增后减；随播种深度的增加，产量、单株粒数和总株数先升后降，千粒重先减后增；随施肥量的增加，总株数和产量差异不显著，单株粒数和千粒重显著增加。本试验条件下，丘陵山区苦荞小型机械播种A₂B₂C₃处理（3 cm播种深度、33.6 kg·hm^-2播种量和450 kg·hm^-2施肥量）最佳。     

施氮对不同水分条件下紫花苜蓿氮素吸收及根系固氮酶活性的影响

氮肥施用可以调控不同水分条件下紫花苜蓿的生长,而其内在机制尚不明确。采用盆栽试验,通过设置3个水分梯度(田间最大持水量的30%、50%以及70%,分别用W₁、W₂、W₃表示)及4个氮素水平(0、0.02、0.04、0.06 g·kg^-1,分别用N₁、N₂、N₃、N₄表示),研究了不同水分条件下紫花苜蓿对氮素的需求规律及其与氮素吸收及根系固氮酶活性的关系。研究结果表明:1)W₁水分条件下,氮肥施用可以显著提高紫花苜蓿生物量,而在W₂及W₃水分条件下,均以N₃处理紫花苜蓿生物量最大;2)W₁及W₂水分条件下,N₄处理植株氮素积累量最高,而在W₃水分条件下,以N₃处理氮素吸收量最高,植株氮素积累量与生物量间存在显著正相关关系;3)根系固氮酶活性随土壤水分有效性的增加而增加,随氮素供应量的增加而降低,在N₄条件下,W₄处理固氮酶活性与W₃处理无显著性差异。因此,在低土壤水分条件下,氮素供应可以保证植株对氮素的需求并提高其生物量;在高土壤水分条件下,适宜供氮量可以促进紫花苜蓿的生长,但过高氮肥供应会显著抑制根系固氮酶活性并最终导致氮素吸收及生物量不再进一步增加。本研究结果可为紫花苜蓿生产系统中的水氮管理提供理论依据。     

水氮供应对地下滴灌紫花苜蓿生产性能及水氮利用效率的影响

为探讨不同水氮供应对紫花苜蓿生长、产量和水氮利用效率的影响,确定地下滴灌紫花苜蓿栽培草地的合理施氮量和灌溉量,以紫花苜蓿‘巨能7号’为供试品种,采用田间试验,全生长季共设置4个总滴灌量水平:480 mm(W₁)、550 mm(W₂)、620 mm(W₃)和690 mm(W₄);施氮量共设置4个水平:无氮(N₀,0)、低氮(N₁,60 kg·hm^-2)、中氮(N₂,120 kg·hm^-2)和高氮(N₃,180 kg·hm^-2)结合灌溉进行,试验采用田间裂区设计,研究了不同水氮供应对地下滴灌紫花苜蓿全生长季内生长状况、产量和水氮利用效率的影响。试验结果表明:1)水氮供应对紫花苜蓿不同茬次的株高和茎粗均有不同的影响,表现为第1、2茬紫花苜蓿的株高均随施氮量和滴灌量的增加而增高,第1茬紫花苜蓿的茎粗随滴灌量的增加而增粗。2)第1、2茬紫花苜蓿干草产量均随滴灌量的增加而增加,施氮量对第1、4茬和全年的紫花苜蓿干草产量有显著的提高,其中滴灌量、施氮量和水氮互作对紫花苜蓿增产效应极显著(P<0.01)。3)增加滴灌量,降低施氮量,紫花苜蓿的水分利用效率(WUE)和灌溉水利用效率(IWUE)均逐渐下降,WUE和IWUE最小值均出现在W₄N₀处理下,且该处理下的WUE和IWUE均明显小于其他处理。4)紫花苜蓿氮肥农学效率(ANUE)随施氮量增加在不同滴灌量下表现出不同的变化趋势,在W₁、W₂和W₃水平下,ANUE随施氮量的增加表现为先增大后降低趋势,ANUE最大值均出现在N₂水平,在W₄水平下,ANUE随施氮量的增加而降低;氮肥偏生产力(PFPN)则随施氮量的增加而显著降低。ANUE随滴灌量的增加先降低后升高,而PFPN先增加后降低,说明适当增加滴灌量可以提高紫花苜蓿的ANUE和PFPN。综合考虑紫花苜蓿产量效应和资源利用、环境等综合效应,W₃N₂处理下(滴灌量为620 mm,施氮量为120 kg·hm^-2)宁夏引黄灌区地下滴灌紫花苜蓿种植较为适宜。研究结果可为宁夏引黄灌区紫花苜蓿大面积推广节水、高产优质种植提供理论依据。     

黄土高原半干旱区紫花苜蓿覆膜垄沟和施肥效应研究

本研究设置了露地平播、全地面覆膜平播、半覆盖平播、覆膜垄沟播和土垄沟播5个处理，研究了不同覆膜和垄沟技术对土壤水热状况、紫花苜蓿产量和品质的影响；并在覆膜垄沟处理条件下，参照“3414”施肥试验，研究了不同氮、磷、钾肥料配比对紫花苜蓿产量、品质和土壤肥力的影响。结果表明：覆膜垄沟处理较露地处理在生长前期提高了土壤温度，在返青期、第一次和第二次刈割后提高了0～80 cm土壤含水量，并提高了苜蓿的干草产量、粗蛋白和粗脂肪含量。施肥试验中，P₂K₂N₃处理干草产量最高，为6 366 kg·hm^-2，并提高了土壤肥力；粗蛋白、粗脂肪含量最高的处理分别是P₂K₁N₂、P₂K₂N₃；P₂K₁N₂处理的中性洗涤和酸性洗涤纤维含量最低。综上，覆膜垄沟可以改善土壤水热状况，提高苜蓿的产量和品质；施肥处理P₂K₂N₃，即P₅O₂60 kg·hm^-2，K₂O 45 kg·hm^-2，N 92 kg·hm^-2，综合效果较好，是垄沟覆膜条件下的最佳施肥处理。     

灌溉、施磷量及AM真菌对紫花苜蓿产量和水磷利用效率的影响

为探究灌溉、施磷量和丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal, AM)真菌对紫花苜蓿(Medicago sativa. L)产量和水分及磷素利用效率的影响,本研究设置调亏灌溉(RDI)和定额灌溉(QI)2个灌溉处理,施磷肥0(P₀),60(P₁),120(P₂)和180 kg·hm^-2(P₃)4个肥力梯度,以及AM(土壤不灭AM真菌)和-AM(土壤灭AM真菌)2种处理。对紫花苜蓿产量、磷含量、磷吸收量和水分利用效率指标测定,并进行相关性分析和差异比较。结果表明：紫花苜蓿平均总产量在QI和RDI下分别为14 487.08 kg·hm^-2,13 395.23 kg·hm^-2,QI与RDI相比产量高出8.1%,但其水分利用效率降低了24.3%。与不施磷处理相比,施磷处理下紫花苜蓿总产量提高15.40%～39.96%。平均总产量在AM处理和-AM处理下分别为14 938.47 kg·hm^-2,13 450....     

氮磷调控对紫花苜蓿氮积累与土壤氮磷营养的影响

在西北半干旱地区进行不同氮磷水平对种植第2年的‘甘农3号’紫花苜蓿(Medicago sativa‘Gannong No.3’)产量、粗蛋白含量及氮积累的影响和紫花苜蓿草地土壤碱解氮、有效磷含量及其动态变化、土壤脲酶、碱性磷酸酶活性及其动态变化、土壤速效养分及酶活性与紫花苜蓿产量和蛋白总量的相关性研究。结果表明:氮磷肥能显著提高‘甘农3号’紫花苜蓿产量和粗蛋白含量,施肥可提高土壤碱解氮、有效磷含量,增强土壤脲酶和碱性磷酸酶活性,其中氮磷配施(NP)作用明显大于氮、磷肥单施。相关性分析表明,‘甘农3号’紫花苜蓿产量(y)与各层土壤碱解氮含量(x₁)、脲酶活性(x₂)、有效磷含量(x₃)及碱性磷酸酶活性(x₄)均呈显著或极显著正相关关系,与土壤碱解氮、有效磷含量的相关性最好,符合线性回归方程y=-2976.953+53.577x₁+216.824x₂+58.534x₃+12.145x₄(R²=0.874^**)。     

浑善达克沙地3种灌木土壤分形特征与养分关系

以浑善达克沙地广泛分布的3种典型荒漠草原灌木柄扁桃、小叶锦鸡儿和狭叶锦鸡儿灌丛下土壤为研究对象,测定分析3种灌丛下0~60 cm土层深度的土壤颗粒机械组成、土壤体积分形维数和土壤养分含量的垂直分布特征,探讨草原灌丛化后土壤分形特征与土壤肥力的关系,揭示灌丛植被在荒漠草原的生存与扩散机制。结果表明,3种典型灌丛形态结构存在差异,拦截风沙流后沉积在灌丛下的土壤粒度特征不同,其中粘粉沙体积含量和分形维数在不同物种间差异显著(P<0.05)。土壤分形维数表现为小叶锦鸡儿(2.346)>狭叶锦鸡儿(2.259)>柄扁桃(2.149)>裸沙地(2.057);土壤分形维数主要由粒径小于0.25 mm的粘粉沙(<0.05 mm)、极细沙(0.05~0.1 mm)和细沙(0.1~0.25 mm)体积百分含量决定,其中0.1 mm粒径是决定研究区灌丛下土壤分形维数的临界粒径,即小于该粒径的粘粉沙、极细沙含量越多,土壤分形维数越高。灌丛下土壤有机质和全氮含量与土壤分形维数存在极显著正相关关系(P<0.01);土壤有机质含量随土层深度增加而递减,全氮和全磷含量随土层波动性较强,不同物种间土壤有机质和全氮含量差异显著(P<0.05),而全磷含量差异不显著。灌丛覆盖的土壤结构和肥力均较裸沙地有明显改善,不同物种改良土壤的效果依次为小叶锦鸡儿>狭叶锦鸡儿>柄扁桃。