绿洲灌区土壤盐分平衡分析及其调控

土壤次生盐碱化是威胁新疆绿洲灌区持续灌溉农业的关键因子.以水盐平衡原理为指导,以渭干河灌区多年实际监测数据为基础,深入分析了灌区不同尺度的土壤盐分分布特点与平衡措施,重点探讨了维持耕地根系层尺度上的盐分平衡的淋洗需水量的计算问题.针对水土资源开发水平的高低与土壤盐碱化的实际状况,提出了防控土壤次生盐碱化的不同对策：在塔里木河流域灌区,以加强渠道防渗和提高田间水利用率为主;对石河子地区,重点在于以冬灌方式实现作物根系层的盐分平衡.     

灌水和施氮对甘肃河西绿洲春小麦生长及产量的影响

【目的】研究不同灌水、施氮措施对甘肃河西绿洲春小麦生长、产量和水分利用的影响。【方法】在甘肃河西绿洲地区,以春小麦品种永良4号为试验材料,在春小麦不同生育期进行灌水(充分灌水(CK),拔节期、抽穗期、灌浆期、成熟期不灌水5个水平)及施氮(施纯氮0,120,180 kg/hm2)完全组合设计,共计15个处理,通过大田小区试验,研究灌水和施氮对春小麦株高、叶面积指数(LAI)、冠层干物质量、籽粒产量、产量构成要素、水分利用效率(WUE)及灌溉水利用效率(IWUE)的影响。【结果】不同灌水处理对春小麦的株高、叶面积指数、冠层干物质量、籽粒产量、穗粒数、千粒质量、WUE和IWUE均有一定的影响。春小麦永良4号的水分敏感期为拔节期,其次为抽穗期、灌浆期和成熟期。拔节期不灌水后复水对春小麦后期株高有一定的补偿效应,但补偿能力有限。与CK相比,拔节期不灌水处理的冠层干物质量降低了42.41%,籽粒产量和WUE分别降低了38.09%和12.09%,且穗粒数也降低了39.01%;抽穗期不灌水处理的冠层干物质量降低了33.94%,籽粒产量和WUE分别降低了35.35%和10.69%,且穗粒数和千粒质量分别降低了16.64%和11.60%;灌浆期不灌水处理的冠层干物质量降低了20.80%,籽粒产量和WUE分别降低了33.06%和12.58%,且穗粒数和千粒质量分别降低了18.19%和11.97%;成熟期不灌水处理的冠层干物质量下降不明显,产量降低了5.98%,而WUE提高了21.38%;施氮可以提高春小麦的株高、LAI、冠层干物质量、籽粒产量、收获指数和穗粒数。成熟期不灌水和充分灌水处理的春小麦籽粒产量、WUE和IWUE随施氮量增加而升高,而拔节期、抽穗期、灌浆期不灌水处理的春小麦籽粒产量、WUE和IWUE随施氮量的增加呈先升高后降低趋势。【结论】不同灌水条件下,适量施氮可以提高春小麦的WUE和IWUE;春小麦成熟期不灌水、施纯氮180kg/hm2,为甘肃河西绿洲地区较适宜的灌水施肥措施。     

荒漠灌区苜蓿后茬轮作不同作物对土壤细菌群落的影响

为阐明荒漠灌区苜蓿（Medicago sativa）后茬轮作不同作物对土壤细菌群落的影响,本研究以6年生苜蓿地为对照（CK）,以5年生苜蓿地翻耕灭茬分别种植1年小麦（Triticum aestivum）（T₁）、油菜（Brassica chinensis）（T₂）、葵花（Helianthus annuus）（T₃）、玉米（Zea mays）（T₄）为处理,采用高通量测序技术,分析不同处理下土壤细菌群落的变化特征。结果表明,T₁,T₂微生物量碳含量显著大于CK,T₄微生物量氮含量显著高于CK（P<0.05）;T₃,T₄土壤呼吸显著大于CK（P<0.05）;T₁,T₂,T₃,T₄脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶、蔗糖酶活性分别是CK的1.44,1.13,1.36,1.54倍,1.53,7.78,4.25,7.28倍,1.09,1.28,1.14,1.06倍,1.11,1.38,1.14,1.74倍;与CK相比,轮茬后变形菌门、放线菌门、芽单胞菌门相对丰富呈降低、而酸杆菌门相对丰富呈增加趋势,这4个菌门为不同处理的优势菌门,占所有菌门的82.67%;T₁,T₂土壤细菌群落丰富度指数（Chao1和ACE）均显著高于CK（P<0.05）。综上,荒漠灌区轮茬较苜蓿连作更有助于提高土壤酶活性,稳定细菌群落结构,提高土地生产力。     

新疆绿洲长期连作棉田土壤氮储量及其垂直分布特征

通过长期定位试验,设置了不同连作年限(1、5、10、15、20、25、30年)和3个土层深度(0～20、20～40 cm和40～60 cm),研究了新疆绿洲长期连作棉田土壤氮储量的动态变化及其垂直分布特征。结果表明,新疆绿洲棉花长期连作过程中,土壤全氮储量均呈增加趋势,但是在不同的年限,增加的程度不同;棉花短期连作(5年和10年) 0～60 cm土壤全氮储量是一个明显的渐增过程,随后是一个缓慢增长的积累过程。从增长速率来看,0～60 cm土壤氮储量的增长速率表现为先下降后上升,最后趋于稳定的变化趋势。土壤容重与土壤全氮含量呈极显著的负相关关系。从不同土层深度来看,各年限的土壤全氮储量随深度增加均有降低的趋势,表层土壤(0～20 cm)全氮储量均大于深层土壤(20～40 cm和40～60 cm),并且随着连作年限的增加,0～60 cm剖面土壤全氮储量表聚性越来越明显。从不同连作年限来看,短期连作时期(5～10年)土壤全氮储量的增加体现在0～60 cm各个深度,而经过长期连作后(10～30年),土壤深层20～40 cm深度的氮储量会逐渐增加,但40～60 cm深度增加较缓慢。总之,新疆绿洲棉田土壤中的氮是“氮汇”,并且棉花连作增加了各土层的土壤氮储量,提高了新疆绿洲棉田的持续供氮能力。     

干旱区绿洲农田耕作层土壤有机碳空间变异特征分析

在新疆干旱区绿洲农田区的玛纳斯县选取了180个土壤调查点,测定了耕作层（0~30 cm）有机碳含量,并运用地理信息系统技术和地统计学方法绘制了主要农田区土壤有机碳的空间分布图.结果表明,指数模型可以较好的拟合研究区耕作层土壤有机碳的空间结构,其决定系数达到了显著水平（P ＜0．05）;有机碳主要分布在研究区的西北部和中部区域,东部区域含量相对较低,主要受灌溉及土壤质地等因素的影响,粘质土壤与有机碳含量的相关性达到极显著水平（P ＜0．01）.     

甘肃河西绿洲边缘积沙带所表征的气候环境信息

绿洲边缘积沙带的研究是一个新的科学问题。甘肃河西地区经过半个多世纪的防沙治沙,在绿洲边缘形成了一条积沙带。为了研究积沙带的形成和发育与气候环境因子之间的关系,对河西走廊东端至走廊中西部绿洲边缘的积沙带进行了调查。结果表明：① 年降水量是决定积沙带高度和宽度的关键因子;② 降水量是决定植被盖度的关键因子,降水对天然植被盖度的影响大于对包括人工植被在内的植被总盖度的影响,随着降水增加,背风坡植被盖度增加幅度大于迎风坡;③ 积沙带不同样点之间植被盖度的差异主要是由植株个体大小引起的,亦即降水对植株个体大小的影响大于对植株密度的影响。     

人类活动条件下民勤绿洲地下水动态模拟研究

以石羊河流域下游民勤绿洲区域地下水为研究对象,运用地下水位动态ANN-FEFLOW模型模拟了不同情景下(现状条件、灌溉面积减少、节水灌溉实施、地表来水增加及综合工程措施等)地下水动态变化。结果表明,民勤绿洲现状条件下地下水将持续下降;灌溉面积减少可以明显缓解地下水位下降速度,节水灌溉对地下水的影响并不明显。地表来水为2.51×108 m3/a时,湖区地下水将出现正均衡;综合工程措施情景下,湖区和泉坝区地表来水分别为1.45×108 m3/a和2.51×108 m3/a时,地下水位回升。     

额济纳绿洲草地蒸散系数研究

联合国粮农组织推荐的蒸散计算方法中,蒸散系数是计算实际蒸散必不可少的参数。本文从蒸散系数的定义出发,在2005年额济纳绿洲生长季连续观测的基础上,运用波文比能量平衡法计算额济纳绿洲草地的实际蒸散量,利用FAO 56Penman-Monteith模型计算草地的参考蒸散,将实际蒸散与参考蒸散相除即得到额济纳绿洲草地的蒸散系数。通过研究发现:生长季草地的蒸散量(ETc)为446.96mm,从生长季初期开始,草地的蒸散量开始增加,在6月后半月达到最大值6.724mm/d,此后蒸散量开始快速下降,在生长季末期达到最低值1.215mm/d;蒸散系数(Kc)呈现出与蒸散量(ETc)相同的变化趋势,自生长季初期开始蒸散系数快速上升,在6月后半月达到生长季最大值0.623,之后随着草地生长减缓,蒸散系数快速下降,直至生长季末期草地停止生长。对额济纳绿洲草地蒸散系数的计算可以为该地区准确估算草地生态需水量提供依据。     

石羊河流域绿洲农业发展对水资源转化影响的人工神经网络模拟研究

基于石羊河流域绿洲农业发展对水资源转化影响机理的分析,概化了影响流域水资源转化的主要水土资源开发利用要素和反映水资源转化响应结果的状态变量,建立了以水土资源开发利用要素为输入端、以水资源转化响应结果为输出端的BP人工神经网络模型,并利用多年实测资料对该模型进行了训练和检验。检验结果表明,其精度达到了预期要求。利用该模型能够进行流域水土资源开发利用对水资源转化影响的模拟研究。     

Soil Properties and Characteristics of Soil Aggregate in Marginal Farmlands of Oasis in the Middle of Hexi Corridor Region, Northwest China

The composition and stability of soil aggregate are closely related to soil quality, soil erosion, and agricultural sustainability. In this study, 49 soil samples at the 0-10 cm surface layer were collected from four soil types (i.e., Ari-Sandic Primosols, Calci-Orthic Aridosols, Siltigi-Otrthic Anthrosols, and Ustic Cambosols) in the marginal farmland in the oasis of the middle Hexi Corridor region and was used to determine the characteristics of soil aggregates. The composition of dry- and wet- sieved aggregates and the physical and chemical properties (including soil particle distribution, soil organic carbon (SOC), calcium carbonate (CaCO3), and oxides of Fe3+ and Al3t) of the selected soils were analyzed. The results show that soil particle size distribution is dominated by fine sand fraction in most of soils except Ustic Cambosols. Soil organic carbon concentration is 5.88±2.52 g kg-1 on average, ranging from 4.75 g kg-1 in Ari-Sandic Primosols to 10.51 g kg-1 in Ustic Cambosols. The soils have high calcium carbonate (CaCO3) concentration, ranging from 84.7 to 164.8 g kg-1, which is increased with soil fine particle and organic carbon content. The percentage of　＞0.25 mm dry aggregates ranges from 65.2% in Ari-Sandic Primosols to 94.6% in Ustic Cambosols, and large dry blocky aggregates (＞5 mm) is dominant in all soils. The mean weight diameter of dry aggregates (DMWD) ranges from 3.2 mm to 5.5 mm. The percentage of ＞0.25 mm water-stable aggregate is from 23.8% to 45.4%. The percentage of aggregate destruction (PAD) is from 52.4% to 66.8%, which shows a weak aggregate stability. Ari-Sandic Primosols has the highest PAD. The distribution and characteristics of soil aggregates are in favor of controlling soil wind erosion. However, the stability of aggregate of all soils is weak and soils are prone to disperse and harden after irrigation. The mass of macro-aggregates and DMWD are positively significantly correlated with the contents of soil clay and silt, soil organic carbon (SOC), CaCO3, and oxides of Fe3+ and A13+. Soil fine silt and clay, SOC and CaCO3 are important agents of aggregation in this region, and the effect of SOC and CaCO3 on aggregate stability is more significant than that of soil silt and clay. Converting cropland to alfalfa forage land can increase SOC concentration, and in turn, enhance the formation of aggregates and stability. For the marginal farmlands in this fragile ecological area, converting cropland to alfalfa grassland or performing crop-grass rotation is an effective and basic strategy to improve soil structure and quality, to mitigate soil wind erosion, and to enhance oasis agricultural sustainability.