多年生黑麦草草地矿质氮淋溶与径流流失的关系

以人工放水模拟冲刷试验,研究多年生黑麦草草地土壤矿质氮素淋溶和径流流失的关系。当硝态和铵态氮肥用量分别达到5000kgN/km²,冲刷强度为1mm/min,冲刷时间为50min时,观测氮素径流流失,于48h后检测土壤矿质氮动态。结果表明,坡度为25°、20°、15°、10°和5°土壤,铵态氮径流流失量分别为97.3、87.9、79.0、57.1和50.4kg/km²,分别占施氮量的1.9%、1.8%、1.%、1.1%和1.0%。铵态氮淋溶深度仅达到60cm,其淋溶量占施氮量的55.3%～8.1%,且随着坡度的增大淋溶量逐渐减少。硝态氮随着径流的流失量分别为575.4、330.3、282.6、140.1和91.0kg/km2,分别占施氮量的11.5%、6.6%、5.7%、2.8%和1.8%。硝态氮淋溶与土壤水分入渗同步,随着坡度的降低淋溶深度则逐渐增加,硝态氮主要在0～0cm土层累积,其累积量介于209～3433kg/km2之间,占施肥量的41.9%～8.7%,而在0～105cm土层累积量则介于723～2521kg/km²之间,占施氮量的14.5%～50.3%。     

内蒙古锡林河流域草地生态系统土壤保持功能及其空间分布

草地生态系统是陆地表面最大的生态系统类型,其土壤保持功能对于维持敏感而脆弱的草地生态系统服务具有重要意义。在遥感和GIS技术支持下,采用改进的通用土壤流失方程(RUSLE)对内蒙古锡林河流域的土壤保持功能及其空间分布特征进行了研究。结果表明,全流域年土壤保持总量为1.65×10⁸ t/a,单位面积土壤保持量为168.18 t/hm²;流域土壤保持功能从上游至下游呈递减趋势;草甸草原的土壤保持功能最高,农田和典型草原其次,沙地植被和草甸最差;草地生态系统的土壤保持功能随植被覆盖度的增加呈非线性增长。可见,提高草地植被覆盖度,保持典型草原生态系统的结构与功能的完整性,有助于维持锡林河流域草地生态系统服务和区域生态安全。     

两种灌溉方式下保水剂用量对春播裸燕麦土壤氮素的影响

在大田条件下,采用裂区设计,研究了传统灌溉和滴灌两种灌溉方式下4个保水剂用量(0,30,60和90 kg/hm²)对春播裸燕麦土壤氮素的影响。结果表明,随保水剂用量的增加,裸燕麦土壤全氮、硝态氮、铵态氮含量呈先增加后减少的趋势,以施用60 kg/hm²保水剂的处理全氮、硝态氮、铵态氮含量最高。相同保水剂用量条件下,滴灌处理的土壤全氮、硝态氮、铵态氮含量均高于传统灌溉处理。传统灌溉易造成土壤硝态氮向下淋洗,不利于燕麦对氮素的吸收利用。适当灌溉定额的滴灌(春播140 mm)有利于增加土壤耕层氮素营养。     

外源氮素添加对高寒草甸植物-土壤养分月际变化的影响

为了探究氮素添加下植物及土壤养分随月际变化的关系。本研究以玉树州称多县高寒草甸为研究对象,设置0(N0),15 g·Nm^-2(N1),30 g·Nm^-2(N2),45 g·N m^-2(N3),60 g·Nm^-2(N4)5个氮素添加水平,测定土壤及植物中铵态氮、硝态氮、速效氮、有机碳、全氮、全钾、全磷等指标。结果表明：在氮素添加下随月际变化植物地上部分全钾含量、根系全磷、土壤有机碳含量呈增加的趋势;根系硝态氮、速效氮含量,土壤速效氮含量呈先增加后降低的趋势;根系全氮含量,土壤铵态氮、全氮含量呈先降低后增加的趋势;植物地上部分速效氮和全氮含量、根系铵态氮和有机碳含量呈降低的趋势。植物与土壤养分间存在显著正相关及负相关性(P<0.05),但随月际变化规律并不一致。以上结果说明氮素添加下植物养分利用策略及土壤养分供给能力会受到月际变化的影响,且在不同月份变化下植物及土壤养分间的关联性是不同的。     

灌溉和施氮对免耕留茬春小麦农田土壤有机碳、全氮和籽粒产量的影响

在甘肃省石羊河流域绿洲灌区,研究不同灌溉量和施氮量对留茬免耕春小麦收后0~30 cm土层土壤有机碳、土壤全氮和土壤碳氮比的影响。结果表明,在0~140 kg/hm²施氮范围,土壤全氮和有机碳含量增施氮肥均明显增加,当施氮量超过140 kg/hm²时,土壤有机碳随施氮量增加而降低,土壤全氮含量无明显变化。就平均施氮水平而言,土壤全氮和有机碳含量随灌溉量增加呈先升高后下降的趋势,适量灌溉 (节水20%灌溉) 促进土壤氮和碳的矿化速率,从而增加全氮和有机碳含量,但少量或过量灌溉降低土壤氮和碳的矿化速率,同时增加土壤氮和碳的损失,导致节水20%灌溉的土壤全氮含量(0.9 g/kg)和有机碳含量(14.22 g/kg)最高。就各灌溉水平平均值而言,当施氮达到221 kg/hm²,春小麦籽粒产量(6 365 kg/hm²)达到最大值,春小麦籽粒产量随灌溉量增加而增加。     

滇东北山区不同类型植被对水土流失的影响

针对滇东北山区植被破坏、水土流失严重的问题,于2005年5-10月,在云南省会泽县海拔2380 m、22°的坡地上设置水土流失试验样方,观测裸地、马铃薯地、燕麦地、改良草地和天然草地水土流失控制效果。结果表明:坡度一致时,不同植被的地表径流量和土壤流失量均随降雨量的升高而增大;降雨量一致时,各观测样方的地表径流量和土壤流失量均为裸地>马铃薯地>燕麦地>改良草地>天然草地。监测期内裸地累计地表径流量和土壤流失量分别为369.5 t/hm²、26.5 t/hm²,显著高于其他植被类型(P<0.05)。天然草地累计地表径流量和土壤流失量均为0 t/hm²,其中每hm²累计地表径流量分别比裸地、马铃薯地、燕麦地、改良草地减少了369.5 t、92.0 t、62.2t、50.0 t;累计土壤流失量分别比裸地、马铃薯地、燕麦地、改良草地减少了26.5 t、9.4 t、0.63 t、0.5 t。     

饲用玉米━多花黑麦草种植系统——饲用玉米氮素通量与氮素平衡

对成都平原典型代表区饲用玉米(Zea mays)-多花黑麦草(Lolium multiflorum)种植系统(简称CIS系统)内氮素需求、转移、利用、通量与氮素平衡进行了分析。结果表明,不施氮条件下饲用玉米地上部生物量和氮素累积量分别达26 756.82和317.39 kg·hm^-2,与施氮条件下相比差异不显著。施氮改变土壤氮含量,影响了饲用玉米在不同生育期地上部和根系的干物质和氮素累积,但不影响收获期最终干物质和氮素累积;不同处理条件下,饲用玉米生长期内土壤(0-50 cm)氮素矿化量(283.34 kg·hm^-2)和播前土壤矿质氮量(139.58 kg·hm^-2)是饲用玉米氮素需求主要供给来源,分别占不施氮条件下氮素有效累积(地上植株和根系)的86.53%和42.50%;施氮(纯氮246.30 kg·hm^-2)条件下,氮素吸收效率、氮肥利用率和氮肥表观利用率分别为0.49 kg·kg^-1、5.95%和5.45%;土壤氮素残留和其它损失是氮素转移的主要途径,分别占氮肥总量的41.60%和51.44%,氮素地表径流、淋溶及其它损失分别是不施氮条件下的13.17倍、16.67%和46.92倍。     

基于遥感分析13年来石羊河上游山区植被变化研究

NDVI是监测区域植被生长状况及植被覆盖度最常用的指标。基于2002和2015年9月上旬植被生长期内的Landsat TM遥感卫星影像,以ENVI 5.2软件为影像处理工具,分别获取两期影像的NDVI,研究内陆河石羊河流域上游祁连山山区植被覆盖度的变化;利用主成分分析法对两期影像进行了监督分类,获得各植被类型的面积以及变化情况。结果表明,2015与2002年相比,石羊河上游地区高覆盖度、中等覆盖度、低覆盖度植被面积均有所下降,分别下降了18.4%、13.4%、10.1%,而极高覆盖度和极低覆盖度面积均有所增加,分别增加了0.5%、26.6%。NDVI差值植被指数结果显示,上游地区植被发生退化的面积为6935.6154 km²,占总面积的51.26%,而发生改善的面积为6595.2834 km²,占总面积的48.74%。通过监督分类获得的各植被类型的面积显示,乔木林面积增长显著,13年间增长了108.75%,但是灌木林和草地的面积缩小严重,分别减少了49.87%、19.78%。祁连山石羊河流域上游森林植被在13年间呈现退化趋势。     

氮素配施对三江源区退化高寒草甸植被和土壤的影响

三江源区草地退化严重威胁我国的生态安全,因此,研究恢复措施对草地的影响有重要意义。本研究以青海省果洛藏族自治州轻度退化高寒草甸为研究样地,通过三种不同类型氮素(尿素CH₄N₂O、硫酸铵(NH₄)₂SO₄和硝酸钾KNO₃)的九种组合配施,分析氮素配施后退化高寒草甸群落特征和土壤养分的变化,以探究不同类型氮素配施对退化高寒草甸恢复效果。研究结果表明,与对照相比,氮素配施显著提高了群落初级生产力(P<0.05),且生物量随着氮素配施量呈先增加后降低趋势,但对植物群落多样性无显著影响;土壤中速效氮和硝态氮呈现降低趋势(P<0.05),但有机碳、全氮、全磷和铵态氮含量无显著变化;利用主成分分析,通过综合评价植被指标和土壤指标,筛选出恢复该区域退化高寒草甸的最佳氮素配施量为47.2 g·m^-2硫酸铵+72.2 g·m^-2硝酸钾+21.6 g·m^-2尿素,为退化高寒草甸的恢复提供理论依据。     

氮缓释复合肥对坝上地区青贮玉米产量及氮素利用率的影响

通过完全随机区组设计,研究施肥种类(180 kg·hm^-2速效氮、150和180 kg·hm^-2缓释氮)、施肥时期(1次施入和2次施入)和氮缓释比例(20%,30%和40%)对不同生长期青贮玉米(Zea mays L.)产量及其构成因素和氮素利用率的影响,以期为青贮玉米高产的氮肥管理模式提供科学依据。结果表明:施氮可以显著提高拔节与成熟期青贮玉米的株高和茎粗,以缓释氮复合肥施入量150 kg·hm^-2,缓释成分为20%(ⅠC)的处理最好;速效氮和缓释氮对青贮玉米茎叶比的影响差异不显著。对青贮玉米产量的影响,以缓释比例30%的复合肥(150 kg·hm^-2,ⅠB)产量最高,鲜草产量达到10.468×10⁴ kg·hm^-2,干草产量为2.4487×10⁴ kg·hm^-2。ⅠB处理与同缓释比例施入180 kg·hm^-2的处理相比,干重增产显著,鲜重产量无显著差异。缓释氮处理的氮表观利用率和氮素生理利用率高于速效肥;速效氮分次施入比一次施入的氮农学利用效率和氮素利用率高;总之,适度的氮缓释复合肥可有效地提高青贮玉米产量并提高其氮素利用效率。     

黄土丘陵沟壑区不同植被类型次降雨产流产沙特征

在甘肃省定西市安家沟小流域以径流小区为研究对象,利用径流场在自然降雨条件下监测所得径流泥沙资料,对不同植被类型的次降雨入渗、产流产沙特征进行了对比研究。结果表明：不同植被类型土壤入渗率均随着雨强的增大线性增大,入渗速率与降雨历时呈幂函数关系。油松林的径流系数（15.97%~19.88%）最大,小麦地（10.91%~17.32%）和沙棘林（9.51%~17.47%）次之,冰草地（4.62%~8.30%）和苜蓿地（6.82%~10.66%）的径流系数最小。径流系数（1%~28%）与降雨量之间符合幂函数关系（P<0.05）。径流含沙量平均值排序依次为小麦地（16.49~22.71 g·L^-1）>苜蓿地（12.66~16.91 g·L^-1）>沙棘林（7.04~11.8 g·L^-1）>油松林（6.95~7.78 g·L^-1）>冰草地（5.53~7.71 g·L^-1）。径流含沙量和土壤侵蚀率均与降雨侵蚀力呈正相关关系（P<0.01）,可分别采用线性函数和二次函数进行定量描述。研究成果可为黄土丘陵沟壑区水土保持优化配置提供参考。     

青海省高寒草地土壤侵蚀强度及其空间分布特点

开展高寒草地土壤退化评价有助于掌握高寒草地退化的空间分布规律,对维持草地生态安全、保障区域可持续发展具有重要的意义。本研究基于改进的通用土壤侵蚀修订模型对青海省高寒草地土壤侵蚀退化强度和空间分布进行评价,并计算了2005—2014年青海省高寒草地土壤侵蚀评价指数,从而分析其变化趋势。结果表明：2014年度青海省高寒草地土壤侵蚀强度轻度、中度、重度和极度剧烈退化面积及占比分别为166 925 km²（39.5%）,98 729 km²（23.4%）,949 401 km²（22.5%）及61 787 km²（14.6%）。土壤侵蚀强度整体呈现以最剧烈区域为中心,向四周辐射的趋势,主要影响因素包括风蚀、水蚀及放牧强度等。此外,青海省高寒草地2005—2014年土壤侵蚀变化恢复面积为258 495 km²（61.2%）,反映了近年来青海省草地保护工作成效显著,然而在青海省的中东部地区高寒草地土壤退化的形势仍比较严峻,应当引起相关部门的高度重视。     

坡地打结垄沟集雨种植对泥沙、养分流失和紫花苜蓿草产量的影响

为寻求控制水土流失适宜坡耕地利用方式,开展如下试验:1) 采用完全随机设计,研究不同坡度(0°、5°和10°)集雨垄的径流效率和临界产流降水量;2) 采用裂区设计,坡度(5°和10°)为主区,耕作模式(传统平作、开敞垄和打结垄)为副区,研究坡地打结垄沟集雨种植对土壤水分、径流、泥沙损失、养分损失、紫花苜蓿干草产量和水分利用效率的影响。结果表明:0°、5°和10°集雨垄的临界产流降水量分别为1.55、1.33和1.00 mm,径流效率分别为88.2%、91.1%和92.7%;与传统平作相比,开敞垄和打结垄的小区径流量分别减少62.3%~67.9%和76.4%~79.9%,小区径流效率分别减少51.0%~54.5%和67.8%~68.2%;泥沙流失量分别减少95.6%~96.4%和98.4%,全氮流失量分别减少95.3%~96.2%和98.1%~98.2%,全磷流失量分别减少95.3%~96.1%和98.2%,有机质流失量分别减少94.1%~95.6%和97.8%~97.9%;开敞垄和打结垄明显增加浅层(0~60 cm)土壤剖面含水量;开敞垄和打结垄紫花苜蓿全年干草产量分别提高40.3%~50.4%和16.0%~18.7%,水分利用效率分别提高4.4~11.5 kg·hm^-2·mm^-1和2.0~5.3 kg·hm^-2·mm^-1。坡度10°的径流量、径流效率、小区泥沙流失量、全氮流失量、全磷流失量和有机质流失量分别是坡度5°的1.44、1.40、2.34、2.24、2.39和1.97倍;坡度5°的紫花苜蓿全生育期根系层(0~200 cm)土壤贮水量、紫花苜蓿全年干草产量和水分利用效率分别是坡度10°的1.05、1.28和1.41倍。开敞垄增加紫花苜蓿干草产量和水分利用效率效果最为明显,打结垄减少径流、泥沙流失和养分损失效果最为明显。     

黄土高塬沟壑区道路排水沟侵蚀产沙试验

为给黄土高塬沟壑区道路排水沟水土流失测算及其防护提供科学依据,采用野外原位放水冲刷试验方法,在放水流量10~50 L·min^-1和坡度4°~10°条件下,对土质道路裸露排水沟和植被排水沟的侵蚀产沙规律进行试验研究。结果表明:放水流量和坡度增大,裸露和植被排水沟的径流含沙量和土壤剥蚀率均成倍数增大,与放水流量呈显著指数函数关系;同一试验条件下,裸露排水沟的径流含沙量和土壤剥蚀率分别是植被排水沟的1.3~1.7倍和1.4~2.2倍。放水流量和坡度对裸露排水沟径流含沙量的影响较为接近,而植被排水沟径流含沙量主要受放水流量影响;不论裸露还是植被排水沟,放水流量对土壤剥蚀率的影响都远大于坡度。     

Insights from Long-Term Ungrazed and Grazed Watersheds in a Salt Desert Colorado Plateau Ecosystem

Dryland ecosystems cover over 41% of the earth’s land surface, and living within these important ecosystems are approximately 2 billion people, a large proportion of whom are subsistence agropastoralists. Improper grazing in drylands can negatively impact ecosystem productivity, soil conservation, hydrologic processes, downstream water quantity and quality, and ultimately human health and economic well-being. Concerns regarding the degraded state of western US rangelands in the 1950s resulted in an interagency committee to study the effects of land use on runoff and erosion processes. In 1953, a federal research group established four paired watersheds in western Colorado to study the interaction of grazing by domestic livestock, runoff, and sediment yield. Exclusion of livestock from half of the watersheds dramatically reduced runoff and sediment yield after the first 10 yr—primarily due to changes in ground cover but not vegetation. Here, we report results of repeated soils and vegetation assessments of the experimental watersheds after more than 50 yr of grazing exclusion. Results show that many of the differences in soil conditions between grazed and ungrazed watersheds observed in the 1950s and 1960s were still present in 2004, despite reduced numbers of livestock: few differences in vegetation cover but large differences in biological soil crusts, soil stability, soil compaction, and soil biogeochemistry. There were differences among soil types in response to grazing history, especially soil lichen cover and soil organic matter, nitrogen, and sodium. Comparisons of ground cover measured in 2004 with those measured in 1953, 1966, and 1972 suggest much of the differences between grazed and ungrazed watersheds likely were driven by high sheep numbers during droughts in the 1950s. Persistence of these differences, despite large reductions in stocking rates, suggest the combination of overgrazing and drought may have pushed these salt desert ecosystems into a persistent, degraded ecological state.     

追施氮肥对盐地碱蓬生长及其改良盐渍土效果研究

为了研究追施氮肥对盐地碱蓬生长及其对盐渍土改良的影响,通过田间小区试验研究了不同追施氮量(0~450 kg/hm²)对盐地碱蓬生长、离子累积以及盐渍土修复的影响。结果表明,追施氮肥能够提高盐地碱蓬茎秆、籽粒和叶片的生物量;在0～450 kg/hm²范围内,盐地碱蓬的各部分生物量均随着追施氮量呈直线增长的趋势。追施氮肥对盐地碱蓬茎秆、籽粒和叶片中的K⁺、Na⁺ 、Ca²⁺、Mg²⁺含量无显著影响,但不同器官不同离子含量之间存在较明显的差异。追施氮肥能够增加盐地碱蓬各部分对K、Na 、Ca、Mg的累积;450 kg/hm²施氮量的盐地碱蓬的各离子累积量均较不施氮显著增加。土壤表层的Na⁺、K⁺含量随着追施氮量增加而降低。总之,追施氮肥能够促进盐地碱蓬对盐渍土的生物修复,降低土壤中的Na⁺浓度及其危害。     

草原植被利用强度对水土流失影响的研究

1999年5－9月在锡盟东乌旗贺斯格乌拉牧场进行了草原植被不同利用强度对水土流失影响的研究,试验表明,草原植被的利用强度与水土流失密切相关,例如8月21日的降雨量为23．8mm,对照区的清水径流量为1925．93m^3/km^2,土壤侵蚀量为4．92t/km^2,轻度利用区分别为3014．10m^3/km^2和6．0k/km^2,中度利用区分别为3864．77m^3/km^2和8．12t/km^2,重度利用区分别为4709．34m^3/km^2和13．04t/km^2,除植被因素外,降雨强度,降雨量以及地形都影响水土流失的多少。