黄土丘陵区不同耕作措施下春小麦和豌豆轮作水肥协同效应

为探索水肥协同作用对不同耕作措施下作物产量影响规律,运用在黄土丘陵区率订和验证后的APSIM(agricultural production system simulator)模型,模拟研究区近35年传统耕作(T)、免耕(NT)和免耕覆盖(NTS)措施下轮作小麦/豌豆产量,并采用多元回归分析施氮量(X₁)、休闲期降水量(X₂)和生育期降水量(X₃)对小麦/豌豆模拟产量的水肥协同效应。结果表明,自然降水条件下3因素对不同耕作措施小麦和豌豆产量的贡献率均为:X₃＞X₂＞X₁。生育期降水量和休闲期降水量对产量的贡献率均为:NTS＞NT＞T。T、NT和NTS措施下小麦和豌豆的产量与施氮量均呈开口向下二次抛物线型变化,但小麦最佳施氮量分别为65.0,65.5和44.5 kg/hm²,豌豆的最佳施氮量分别为17.9,18.5和23.8 kg/hm²,并且施氮量对小麦产量的贡献率为:NT＞T＞NTS,而施氮量对豌豆产量的贡献率为:NTS＞NT＞T。在甘肃省定西黄土丘陵区,决定小麦和豌豆产量的关键因素是降水,降水量对免耕覆盖的增产效应最为显著,且3种耕作措施条件下小麦和豌豆对施氮效应有不同的表现。     

不同耕作措施旱地春小麦产量对温度变化的响应

为了探析温度变化对不同耕作措施春小麦产量的影响,利用APSIM模型对2因素9水平3种耕作措施下的春小麦产量进行了模拟,选择日最低温度和最高温度作为自变量因子对产量效应进行分析,并对3种耕作措施条件下最低温度和最高温度的互作效应进行通径分析。结果表明:不同耕作措施条件下,春小麦产量随最低温度升高呈二次抛物线上升型变化,会出现报酬递减,且传统耕作+秸秆还田和免耕覆盖的增产效应大于免耕耕作措施;传统耕作+秸秆还田和免耕耕作措施下,产量随最高温度升高呈二次抛物线递减型,并呈叠加递减,而免耕覆盖耕作措施下产量随最高温度升高呈负相关。3种耕作措施下,最低温度和最高温度之间还存在正的协同效应,免耕覆盖耕作措施相比其它两种耕作措施,具有更好的协同促进效应。     

坡面流输沙能力与土壤可蚀性参数对细沟土壤侵蚀过程影响的有限元计算模型研究

土壤侵蚀预报模型对于定量评价水土保持效果,合理制定水土保持措施等具有重要意义。细沟侵蚀模型是土壤侵蚀预报模型的重要组成部分。本研究建立了一个以物理概念为基础的细沟侵蚀预报模型,模型包括水流连续性方程、水流动力学方程和泥沙运移方程;同时,模型改进了部分参数的计算方法,以线性形式的水流输沙能力计算方法取代原有的对数形式方法,将土壤最大剥蚀率用于土壤可蚀性参数的计算;采用有限元方法对模型进行顺序求解;Visual C++语言数值计算程序被用来模拟细沟侵蚀产沙变化过程,并进行了一系列室内试验验证该数学模型、模型参数及数值计算方法。结果表明,模型预测值和实测值具有很好的一致性,改进的模型参数计算方法能够准确地反映土壤可蚀性参数与水流输沙能力对细沟侵蚀过程的调控作用。     

有机-无机肥配施对黄土高原半干旱区农田土壤N2O排放的影响

为探明不同施肥方式对旱作麦田土壤N₂O排放的影响,以不施肥(CK)为对照,设置单施有机肥(M)、单施无机肥(N)、有机-无机肥配施(MN)3种施肥方式,采用静态箱-气相色谱法对春小麦地土壤N₂O排放通量进行测定,并对其影响因子(NO^-₃-N、NH⁺₄-N、土壤温度、土壤含水量)和春小麦产量进行同期测定。结果表明：春小麦地在整个生育期内表现为N₂O排放源,各处理均在施肥后出现N₂O排放峰。不同处理土壤N₂O累积排放量表现为N>MN>M>CK,N₂O净损失量(以氮计算)为1.175 8～1.428 kg·hm^-2,占当季施氮量的1.12%～1.36%,有机-无机肥配施降低了氮肥中氮素以气态形式的损失量。MN、N、M处理春小麦产量分别较CK处理增加了45.1%、31.0%、18.8%,各处理土壤NO^-_3<...     

基于能值生态足迹模型的北方农牧交错带定西市生态安全评价

为分析北方农牧交错带的生态安全问题,以北方农牧交错带典型代表区域定西市作为研究对象,运用能值生态足迹模型对该区域的生态安全状况进行了长时间序列研究。研究发现：1995—2019年间定西市人均能值生态承载力从0.61 hm²·人^-1增加到0.75 hm²·人^-1,人均能值生态足迹从1.22 hm²·人^-1增加到1.60 hm²·人^-1。从人均能值生态足迹的构成组分来看,耕地人均能值生态足迹对定西市人均能值生态足迹的贡献最大,其次是草地人均能值生态足迹。25年间,定西市始终处于生态赤字状态,万元GDP生态足迹从11.92 hm²·万元^-1下降到1.09 hm²·万元^-1,生态足迹多样性指数由0.92变化到1.44,生态协调系数从1.34变化到1.33,生态压力指数由2.01上升到2.15,发展能力指数由1.12变化到2.32,生态安全等级在危险和不安全之间变化,生态安全问题亟待解决。     

灌水量和追氮方式对春小麦生态化学计量特征的影响

为探索陇中黄土高原丘陵沟壑区春小麦适宜水氮管理模式,在甘肃省定西市安定区李家堡乡开展大田试验,测定分析不同灌水量（W1:50 mm,W2:100 mm,W3:150 mm）和不同时期追氮（N1:孕穗初期追氮40 kg·hm^-2,N2:灌浆初期追氮40 kg·hm^-2,N3:孕穗期初期和灌浆初期各追氮20 kg·hm^-2）下春小麦各生育时期根、茎、叶的碳（C）、氮（N）、磷（P）元素含量、化学计量特征及其与产量之间的关系。结果表明,随着春小麦生长发育,根系C含量呈逐渐升高趋势,茎和叶C含量呈先升后降趋势,各器官P含量均呈逐渐降低趋势。灌水量和追氮对春小麦根茎叶的C、P含量影响均不显著;同一追氮方式下,春小麦N含量、N/P值随着灌水量的增加而增大,C/N值随着灌水量的增加而降低。C/P值不随外界环境因子的变化而变化,表现出强烈的内稳性。在同一灌水量下,孕穗期和灌浆期分两次追施氮肥处理的N含量、N/P值最大,春小麦单株生物量和籽粒产量与N含量、N/P值呈正相关。因此,在陇中黄土高原丘陵区小麦地,在灌水150 mm时,孕穗期和灌浆期各追施氮肥20 kg·hm^-2,更有利于提高小麦的产量和保持化学元素的平衡。     

近42年榆中县气温突变及周期变化

利用榆中县1971-2012年的日平均气温,采用线性倾向率法、累积距平法、Mann-Kendall法和小波分析等方法,对榆中县42年来的温度变化和突变现象进行了研究。结果表明,近42年来,榆中县年平均气温变化在5.73~8.04℃,年平均气温呈现升高趋势,气候倾向率为0.26℃·10a~(-1),并且榆中县年平均气温突变出现在1995―1996年;榆中县四季平均气温表现为相同趋势,其中冬季的气候倾向率达到0.28℃·10a~(-1),增幅最明显;春季次之,为0.25℃·10a~(-1)。28a时间尺度是榆中年平均气温的第一主周期,同时还有14和6a时间尺度变化周期。榆中县气温呈上升趋势,且呈一定的周期和规律变化。     

称重式坡面径流小区水流流量自动测量系统

坡面径流小区流量观测是坡地水土流失状况研究的重要内容。该文提出了一种新型的含沙水流流量自动观测方法和测量系统。通过受力分析和水力推导,得到了无含沙水流流量测定计算模型和含沙水流流量校正公式。模型验证和参数标定的试验结果表明：无含沙水流的拉力输出值和流量之间的关系与推导得到的水力学模型非常吻合,决定系数可以达到0.99。含沙水流流量通过校正可以得到精度很高的观测结果,与人工观测平均相对误差仅为0.4％。因此,该含沙水流自动测量系统具有很好的可靠性和观测精度,有一定的应用前景。     

甘肃农牧交错带1971—2019年降水量变化研究

为了探索甘肃农牧交错带影响农牧业生产的关键因素——降水的变化规律，本研究利用1971-2019年甘肃农牧交错带30个气象站点的降水量时间序列，研究了区域49 a来降水的年、季、月变化趋势和空间分布特征，并运用Mann-Kendall突变检验法和小波分析法分析了区域降水量变化的突变特征和周期特征。结果表明：近49 a来，研究区年平均降水量为442.24 mm，以5.39 mm·（10a）^-1的速率增加，并分别于1973，1980，1984和2018年发生了突变；就季节而言，夏季降水量最多，但呈微弱减少趋势，秋季降水量增加最明显，冬季降水量最少但呈微弱增加趋势，4季降水量均发生了突变；年内各月降水量变化不一致，3月和8月的降水量呈减少趋势，其他月份的降水量均呈增加趋势，其中5月降水量增加最为明显；从空间分布来看，研究区年降水量南多北少，自南向北逐步递减；而年降水量变化速率自南向北逐步递增。