黄土高原沟壑区小麦品种演替过程中籽粒灌浆特性研究

为了解黄土高原沟壑区小麦品种演替过程中的籽粒灌浆特性,以此地区20世纪50年代至今的主栽小麦品种为供试材料,研究了不同小麦品种演替过程中籽粒干物质积累量及灌浆速率的变化。结果表明,黄土高原沟壑区小麦演替过程中,小麦籽粒千粒重呈现逐渐增加的趋势。平均灌浆速率逐渐增加,小麦籽粒的干物质积累随之增加,长旱58的W0最大,达50.53 g。灌浆三阶段中,各阶段的灌浆速率表现为,V2>V1>V3。从灌浆持续时间看,T1和T2持续的时间较长且变异系数较大,而T3和T相对稳定。从灌浆速率来看,V1、V2、V3、Vm、Va变异系数较大,灌浆速率易受环境因素影响而波动。     

侵蚀地貌中土壤团聚体碳、氮、磷含量变化及其环境风险

为明确侵蚀环境中长期施用化肥条件下农田土壤养分积累特征及其对流域面源污染的潜在威胁。在高塬沟壑区,分别采集塬面—坡地—沟道和川地—河漫滩—河道中土壤及泥沙样品,分析不同侵蚀地貌单元中团聚体粒级分布特征和不同团聚体中C、N、P含量变化及其潜在环境风险。结果表明:(1)沟道和河道等低洼地带＜63 μm粒级团聚体占比最高,川地—河漫滩—河道系统中＜63 μm粒径含量显著高于塬面—坡地—沟道系统;(2)塬面有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、有效磷(Olsen—P)含量分别为8.49,1.19,1.23 g/kg和51.80 mg/kg,是80年代初的1.39,1.49,1.76,16.27倍;川地分别为6.80,1.00,1.07 g/kg和27.40 mg/kg,是80年代初的1.12,1.25,1.52,8.13倍,磷素积累最为明显。各粒级团聚体中SOC、TN、TP、Olsen—P含量由高到低依次为＞250 μm粒级,63~250 μm粒级,＜63 μm粒级;(3)无论是从塬面到沟道,还是从川地到河道,不同粒级团聚体中SOC、TN、TP、Olsen—P都呈现了显著降低趋势,但沟道和河道＜63 μm粒级团聚体中有效磷素含量已升高到塬面上世纪80年代初水平。易侵蚀迁移的团聚体(＜250 μm)分布特征和CaCl₂—P的突变点问题突出,成为塬面和川地农田土壤养分积累影响水体环境的潜在风险源。因此,防治水土流失和改善施肥措施是确保黄河流域高质量发展的基础。     

工程堆积体坡面不同植被格局的控蚀效果研究

为探明不同植被格局对工程堆积体陡坡坡面土壤侵蚀的影响,采用10,20,30 L/min 3种放水流量,对黄土区不同格局（裸坡、坡顶、坡中、坡底、条带）下的高陡边坡（32°,20 m×1 m）进行模拟放水试验,选取径流率、产沙率、减流效益、减沙效益等因子对堆积体坡面植被的控蚀效果进行分析。结果表明：3种放水流量下,条带、坡顶、坡中、坡底的平均径流率较裸坡分别减小57.33%,61.17%,41.62%,24.78%,平均产沙率较裸坡分别减小74.99%,61.10%,55.01%,46.43%,且径流率与产沙率的线性关系（R²=0.57~0.80,p<0.01）整体上弱于裸坡（R²=0.71,p<0.01）。不同植被格局中,条带及坡顶格局的减流效益分别是65.97%,60.52%,减沙效益分别为71.44%,57.22%,二者的控蚀效果远高于其他格局。产沙率与径流功率的线性相关性（R²=0.61~0.83,p<0.01）高于径流剪切力（R²=0.29~0.76,p<0.01）,径流功率能更好地反映堆积体坡面土壤侵蚀机制。     

基于电阻抗成像的植物单根断层图像重建

为了实现植物根系结构形态的原位检测,植物根系单根的断层图像重建研究非常必要。该文应用动态电阻抗成像技术对土壤-树根模拟系统进行了图像重建,对重建图像进行二值化处理并求出树根在该系统中的位置坐标、面积和形状,并以树根的位置坐标、面积及形状的相对偏差为指标,分析了图像重建算法、土壤含水率2个因素对成像质量的影响。结果表明：电阻抗成像技术能够实现树木单根断层图像重建;将重建图像进行二值化处理,所得图像更加直观,便于定量评价成像质量;基于Newton单步残差正则化的一步牛顿误差重构（Newton's one-step error reconsruction,NOSER）算法,比基于全变差正则化的主双-内点模式（primal dual-interior point method,PD-IPM）算法的成像质量好;土壤含水率越高成像质量越好。该研究为基于电阻抗成像技术的植物根系结构形态的图像重建提供参考。     

毛乌素沙地植被类型对生物结皮及其下伏土壤养分的影响

为了解旱区荒漠生物结皮的养分效应及其同植被灌丛间的关系,研究以毛乌素沙地广泛分布的苔藓、藻结皮为对象,选取4类典型植被样地,深入探讨了植被对生物结皮及其下伏土壤的养分分布的影响。结果表明:(1)沙蒿植被冠层下的藻结皮及其下伏土壤的全氮、全磷、有机质含量显著高于植被冠层间,沙柳、柠条群落则为植被冠层下的相应值显著低于植被冠层间(p0.05)。(2)沙蒿、沙柳、柠条3种群落的生物结皮及下伏土壤养分含量均随土层加深逐渐降低,而草地则表现为5—10 cm土层的土壤养分显著高于上层土壤;苔藓结皮的全氮、有机质表现为:柠条草地沙柳沙蒿,苔藓结皮的全磷以及藻结皮的养分含量均表现为:草地柠条沙蒿沙柳。(3)总体上,各类型植被下的苔藓及藻结皮均能够显著增加表层0—10 cm土壤的养分含量,且苔藓结皮的养分富集作用优于藻结皮。     

基于PSR模型的土地利用系统健康评价及障碍因子诊断——以延长县为例

土地利用系统健康评价是从系统的结构、功能和效益等方面进行的评价,是评价土地资源可持续利用的重要手段。基于PSR模型理论,构建了延长县土地利用系统健康评价的指标体系,采用改进熵值法对各指标进行了权重赋值,对其土地利用系统进行了健康评价并诊断影响其系统健康的障碍因子。研究结果表明:(1) 2000年以前延长县各土地利用类型面积变化较小,2000年以后草地和林地面积大幅增加,到2010年分别达到了1 165.58,431.10 km~2,其林草面积占延长县总面积的一半以上。(2)延长县土地利用系统健康状态1980—2010年呈逐渐好转的趋势,其综合指数从1980年的0.268上升到2010年的0.654,土地利用健康等级从"不健康"转变为"亚健康"状态。(3) 2000年以前系统健康的主要障碍因素有森林覆盖度、人均GDP、水土流失治理率、有效灌溉率,2000年以后主要障碍因素逐渐转变为土地垦殖率、水土协调度、人口自然增长率等。(4)系统评价的3个子系统,其中属系统状态的障碍度最高;系统压力的障碍度随时间变化一直呈上升趋势;系统响应障碍度随时间变化一直呈减小趋势。     

陕北安塞坊塌小流域的沟道形态及其泥沙连通性

通过对陕北安塞坊塌小流域主沟道及其支流小沟道的研究,旨在探究沟道级别、沟道比降和径流节点特征对泥沙连通性的影响程度,以及泥沙淤地坝对泥沙连通性的作用。采用ArcGIS软件,基于1∶10 000比例尺地形图生成的数字高程模型(DEM),利用水文分析模型提取沟道网络图和沟道坡度图,进而获得沟道级别、沟道比降和径流节点,并结合野外实地调查,记录沟道泥沙潜在连通位置。结果表明:泥沙连通性随着沟道级别的升高而降低;沟道比降随着沟道级别的升高逐级减小,泥沙连通性随着沟道比降的降低也减弱;径流节点数和沟道级别成正相关关系;同时修建的淤地坝对泥沙连通性有着阻碍作用,而且在坝地人工沟渠中泥沙连通性呈弱连通性。研究表明通过沟道形态指标,可以反映出沟道泥沙连通性的变化并实现对泥沙连通性的评价。     

陕北黄土丘陵区刺槐人工林土壤生态化学计量特征

为阐明陕北黄土丘陵区刺槐人工林土壤生态化学计量学特征,明确不同年限刺槐人工林土壤生态化学计量特征随土层深度的变化规律,采用野外调查与室内分析相结合的方法对研究区内9,17,30 a的刺槐人工林土壤C,N,P,K含量进行了测定,分析土壤化学计量特征及土层间的关系。结果表明:(1)随着刺槐年限的增加,土壤C,N含量增加且二者呈极显著的正相关关系,P含量先增加后减少,在生长年限后期需补充土壤P元素,K含量减少;(2)随土层深度的增加,土壤C,N含量均减少且与土层深度呈显著的负相关关系;P含量在所有土层中分布较均匀;K含量随着土层深度的增加而增加,与土层深度有显著的正相关关系;(3)土壤C∶N,C∶P,C∶K,N∶P,N∶K和P∶K均随年限的增加而增加;在0—100 cm土层内,C∶N在8.52～8.96之间波动,C∶P,C∶K,N∶P和N∶K随土层深度的增加逐渐减少后趋于稳定。研究结果可为黄土丘陵区人工林生态系统养分受限元素判断和平衡调控机制提供依据。     

水氮运筹对糜子生育后期干物质积累、转运及水氮利用效率的影响

为明确干旱、半干旱地区糜子水肥关系,并为水肥资源高效利用提供技术依据,以固糜21号为材料,在盆栽试验条件下,采用完全随机组合设计,水分设置50%,70%,90%田间持水量,施氮量设置0,0.05,0.10 gN/kg干土(折合纯氮0,75,150 kg/hm~2),研究不同水氮处理对糜子生育后期总叶面积、净光合速率、干物质积累与转运、水分利用效率及氮素利用效率的影响。结果表明:适宜水氮条件可以延缓叶片的衰老速度,维持较高的总叶面积,显著提高糜子灌浆期的净光合速率,促进灌浆后干物质的积累及转运,增加产量;糜子水分利用效率随施氮量的增加而增加,随土壤水分水平的提高而降低,追施氮量超过75 kg/hm~2后有减小趋势;糜子氮肥农学利用效率、氮肥生理利用效率、氮肥偏生产力随土壤含水量的提高而提高,随施氮量的增加而降低。拔节期70%田间持水量和追施氮75 kg/hm~2耦合主要通过延缓叶片衰老速度,增强灌浆期功能叶光合输出能力,增加灌浆后干物质的积累量,促进干物质的转运,提高水分利用效率以及氮素利用效率,从而对糜子产量产生调控作用。试验条件下,W_2N_2(70%田间持水量、追氮75 kg/hm~2)为最优水氮组合。     

■土堆积体坡面细沟形态及其沿程分布特征

采用人工野外放水冲刷试验,以■土地质为下垫面的工程堆积体坡面为研究对象,研究了不同坡长、坡度的塿土堆积体坡面细沟形态特征及其沿程分布。结果表明:沟宽随时间延续呈现先递增后倾于稳定的趋势,沟宽与坡长存在二次函数关系,沟深随时间延续不断递增,表现为线性函数关系,沟深与细沟断面面积均对坡长变化存在响应,但并不存在显著函数关系,细沟宽深比随径流的持续呈现先骤减后倾于稳定的趋势,细沟断面面积随时间延续呈现逐渐递增的走势,可以用线性函数来描述断面面积与时间二者的关系,沟宽的沿程分布规律不一,呈现迥异,整体上来看,沟深的分布特性表现为先骤减后保持稳定的规律,就堆积体渣面汇集径流冲刷坡面的情况而言,对堆积体上半坡面布设合理的防治措施是重中之重。