黄土高原农业调水增产技术浅析

黄土高原地区水资源严重缺乏,大部分地区年降雨量为250～600mm,地表水平均径流量为136.91亿m3,人均484.58m3,仅为全国人均水平的1／3。阐述了黄土高原地区农业调水技术发展状况以及培肥地力以肥调水、轮作倒茬调水、抗旱育种调水、间隙休闲调水、径流农业调水、节水灌溉农业调水和化学技术调水增产技术的作用,为黄土高原发展节水型农业提供理论依据。     

黄土坡面细沟侵蚀能力的水动力学试验研究

建立以水动力学为基础的侵蚀预报模型,必须解决影响土壤侵蚀发生过程及其强度的各水力要素的合理计算问题。本文通过室内径流冲刷试验,研究了黄土坡国沟侵蚀发生的水动力学机理及其输沙特征,探讨了细沟侵蚀预报模型中,细沟侵蚀民涉衣的土壤及有关径流的水力参数;土壤侵蚀性系数,细沟侵蚀发生的临界切应力,细沟径流的平均流速,Ｍａｎｎｎｉｎｇ糙率系数,以及反映细沟断面形态特征的系数的估算问题。     

黄土坡面细沟水流佛汝德数试验研究

采用组合小区模拟降雨试验方法,对黄土坡面细沟水流水力学特性佛汝德数(Fr)进行试验研究。结果表明:1细沟水流流态判别指标Fr随径流历时的变化,在不同雨强及坡度下皆表现为减小趋势,皆可用指数方程描述;2细沟水流平均Fr随雨强及坡度的增大而增大,可分别用幂函数方程和指数方程描述,随雨强、坡度的变化可用二元指数方程描述;3在不同雨强及坡度下,一次降雨径流过程的细沟水流平均Fr变化于6.309~7.336之间,表明坡面细沟水流流态属于急流。     

气象因子和土壤质地影响下刺槐蒸腾对土壤水分有效性的响应

On the Loess Plateau of China, a dry soil layer may form due to excess transpiration, leading to degradation of black locust(Robinia pseudoacacia) stands. In order to better manage projects involving black locust, this study was intended to investigate the response of black locust transpiration rate to soil water availability as affected by meteorological factors using two representative soils(loamy clay and sandy loam) on the Loess Plateau. Four soil water contents were maintained for black locust seedlings grown in pots initially outdoors and then in a climate-controlled chamber, by either drying or irrigating the pots. In both environments, daily transpiration rates were related by a power function to air temperature and by a logistic function to reference evapotranspiration(ET0). Transpiration rates were more susceptible to changes in the meteorological conditions in the sandy loam than in the loamy clay soil. The transpiration rate in the well-watered treatment was greater for black locust grown in the sandy loam than in the loamy clay soil. Normalized transpiration rates were unaffected by ET0 until a critical value of soil water content(θc) was attained; the θc value decreased significantly for the loamy clay soil but increased significantly for the sandy loam soil when ET0 increased. These suggested that the effect of the meteorological condition on the transpiration characteristics of black locust was dependent on soil texture.     

基于经验模态分解的中国粮食单产波动特征及影响因素

探索中国粮食单产的多尺度波动特征及其影响因素,进而有针对性地采取措施来稳定和提高粮食单产对保障中国粮食安全有重要意义。该文对1978-2012年中国粮食及其主要构成作物稻谷、小麦和玉米的单位面积产量,利用经验模态分解方法进行了多尺度波动分解,并分析了改革开放以来中国粮食单产波动的多尺度特征及其主要影响因素。结果表明:1)应用经验模态分解方法可以将1978年以来中国的粮食和三大作物的单产分解为1个趋势项和2个波动项,分别反应了科技、政策和气候对于中国粮食单产波动的影响。其中技术趋势为主导,2个尺度的波动都较小。2)粮食趋势单产年增长率从1997年前的2.28%下降到之后的0.69%,明显放缓。稻谷的趋势单产与粮食走势最为接近,但1997年以后几乎走平。玉米和小麦的趋势单产增速1997年后虽有所下降,但目前上升依然明显。3)中期波动项包括了3个完整的周期和1个进行中的周期,且与中国粮食政策的重大调整及其所产生的后效在时段上具有很好的一致性。总体看粮食生产领域政策的影响大于气候的影响,但不同作物对各种政策的响应也有所不同,土地、税收、补贴、奖励和保险政策的普惠性和同步性较价格政策更强。小麦的中期波动率明显大于其他作物,显示其对政策更加敏感。4)粮食单产的短期波动率为1.80%,其中玉米为3.38%,高于小麦(2.55%)和稻谷(1.06%),显示中国的粮食生产系统有较强的抵御气象灾害的能力,但玉米防灾能力不及稻谷和小麦。5)综合长期趋势和中短期波动来看,3大作物中稻谷最为稳产。稻谷的主要问题是1998年以后单产的趋势产量上升乏力,玉米的主要问题是短期波动较大,受气象灾害的影响大,而小麦的政策波动大于玉米和稻谷。当前中国的农业已经进入了新的发展阶段,农业政策的调整势在必行,该研究结果可为新阶段农业宏观调控政策的制定提供决策依据。     

贡嘎山海螺沟冰川退缩区土壤序列矿物组成变化

阐明土壤中矿物随时间变化的机制是理解矿物风化和土壤发育的基础。利用X射线衍射法对贡嘎山海螺沟冰川退缩区土壤矿物组成随成土作用时间变化进行了定量分析。结果表明,冰川退缩区成土母质的矿物组成同质性较高,以硅酸盐矿物为主(约90%),包括:斜长石(28.5%)、石英(24.5%)、黑云母、钾长石、普通辉石、角闪石、绿泥石、蛭石;并有少量碳酸盐矿物,如方解石(8%)、白云石(2.3%);以及磷酸盐矿物磷灰石(2.1%)。退缩区土壤的矿物组成总体呈新发育土壤特征,随着成土年龄的增加,方解石逐渐被风化成为草酸钙石,角闪石、黑云母、磷灰石和绿泥石含量逐渐降低,长英质矿物的相对含量有所增加。成土作用中矿物组成的变化受植被原生演替和土壤p H的影响,快速发育的植被导致土壤p H迅速降低,风化程度增强。     

渠井用水比对灌区降水响应及其环境效应分析

渠井结合灌区适宜渠井用水比例关系灌区地下水环境和区域农业可持续发展。该文以人民胜利渠灌区为例,集合了灌区1954-2014年农业用水量及降水量、研究区域2008-2014年渠井用水比、地下水埋深、地下水水化学特征数据,分析了降雨量、地下水动态特征与渠井用水比例的相关性,以期探明渠井结合灌区渠井用水比对降雨的响应及其对土壤和地下水环境的影响。结果表明,典型渠井结合灌区渠井用水比与年降水量呈线性正相关;渠系上游地下水水位变化较下游更为剧烈,在用水水平、用水方式一致条件下,渠井用水比例越大,地下水埋深超过11 m区域增幅越小,较大的渠井用水比例对于上游地下水位下降减缓效果明显;平水期、枯水期,由于渠井用水比例不合理,地下水无序开采且超采严重,区域地下水碱化趋势明显;受气候变化影响,近5 a渠灌水量仅为多年均值的75.52%,未来区域降水量具有减小趋势,这势必进一步加剧农业水资源紧缺的形式。为了满足农业的正常生产,增加灌区地下水开采成为唯一解决途径,这势必加剧地下水的碱化趋势及地下水超采区的扩大。因此,确定灌区适宜的渠井用水比例对于灌区水资源的科学利用与农业的可持续发展具有重要意义。     

风沙区煤炭开采对土壤物理性质和结皮的影响

[目的]为了准确了解煤炭开采对脆弱生态环境造成的影响。[方法]通过样地调查和室内分析,对毛乌素风沙区超大工作面煤炭开采当年和3a后的土壤物理性质和结皮情况进行分析。[结果]开切点土壤物理性质受到采矿的影响强于开采面,开采面土壤的修复能力优于开切点,且采煤对土壤物理性质的影响3a后仍未消除;各采样点的土壤温度不仅与对照存在差异性(p0.05),而且各土壤温度在空间和时间跨度上也存在差异性(p0.05);20cm处的土壤容重、孔隙度和含水率与土壤温度均存在负相关,含水率与土壤温度存在显著负相关(p0.05);结皮的厚度和覆盖度受到采煤的影响,结皮含水率和结皮持水能力在3a内均未恢复到采煤前。[结论]风沙区超大工作面采煤对土壤物理性质和结皮会造成破坏,且在无人为干扰的情况下土壤将进行自我修复,但3a的修复效果与对照组仍存在一定差异。     

2000-2012年鄂尔多斯禁牧区植被覆盖度变化监测

[目的]评估鄂尔多斯实施禁牧、休牧政策以来获得的成效。[方法]以MODIS长时间序列的植被指数产品为数据源,利用像元二分模型研究了2000—2012年植被生长期5—9月份鄂尔多斯禁牧区的植被覆盖度及其时空变化特征。并采用转移矩阵的方法,分析了年度间植被覆盖度高低变化的方向。[结果]研究区植被覆盖度自东向西逐渐减小,东部高于西部,北部高于南部;2000—2012年研究区植被覆盖度总体呈上升趋势,均有低等级植被覆盖度向高等级植被覆盖度转化的趋势;2008—2012年植被恢复状况比2000—2004年和2004—2008年这两个阶段更优。[结论]禁牧政策使研究区植被长势逐年改善,禁牧、休牧政策对草原生态恢复起到了良好的作用。     

集水背景下小流域综合治理的措施和管理形式

半干旱和半湿润易旱地区，天然降雨总量不足且供需错位，加之人类活动的影响，使得土地贫瘠，水土流失严重，环境不断恶化。在实地调查的基础上，作者认为，以集蓄雨水为基础的小流域综合治理是改善该地区生态环境、促进农业发展的有效途径。以河南省浙川县铁瓦河小流域为例，总结了该地区集水背景下的小流域综合治理的措施和管理形式，并论述了集水背景下的小流域综合治理在农业生产实践中的适合性。