黄土丘陵区草本群落生物量空间分布格局及其影响因素

草地是干旱半干旱地区黄土高原植被组成的主体,而草本植物作为草地生态系统的优势群落,在黄土高原恢复植被和水土保持建设方面存在着不可替代的优势。因此本试验选取黄土丘陵区不同纬度下的草本群落为研究对象,分析草本群落地上、地下生物量的空间分布特征及其影响因素,同时并验证等速生长关系,以期为黄土丘陵区恢复植被、改善生态建设方面提供理论指导。结果表明:(1)在纬度梯度35.95°~38.36° N变化范围内,黄土丘陵区不同植被带草本群落地上生物量变化范围为54.60~204.32 g·m^-2,平均值156.968 g·m^-2,变异系数为27.83%;地下生物量变化范围为78.88~829.64 g·m^-2,平均值469.21 g·m^-2,变异系数为48.87%;草本群落地下/地上生物量变化范围为 0.93~4.49,平均值2.89,变异系数为39.18%。草本群落生物量(地下、地上)大小顺序均为:森林-草原带>草原带>森林带>草原-荒漠带,且地上、地下生物量随纬度梯度变化规律均呈现出“先增加后减少”的单峰型变化趋势。(2)草本群落地下与地上生物量呈极显著正相关(P<0.01),决定系数达到0.59,且符合等速生长关系。(3)草本群落地下生物量与年均降水、年均温、土壤有机碳、全氮、全磷含量之间均呈显著相关。气候因子和土壤理化性质对地下生物量都具有重要影响作用,其影响机理还需进一步结合植物生物学和生理生态方面的综合研究才能做出准确结论。     

基于属性识别模型的退耕地土壤肥力综合评价

运用基于熵权的属性识别模型,对延河流域不同退耕年限有机质、全氮、全磷、有效氮、速效磷、速效钾和pH值等7项土壤物理和化学指标进行综合评价。结果表明:退耕初期,土壤肥力指标之间权重相差较大,随着退耕年限的增加,各土壤肥力指标对土壤肥力的影响逐渐趋于一致;较退耕初期,退耕地1-5年和6-10年时,土壤肥力都有所下降,随着退耕年限的延长,土壤肥力逐渐恢复,但至退耕25-30年时,土壤肥力仍未恢复到退耕初期的水平;总体上延河流域退耕地总体肥力水平较低,提高土壤肥力水平势在必行。属性识别模型评价方法在很大程度上减小了主观因素的影响,评价结果直观实用,能为土壤肥力综合评价提供有力的技术支撑。     

重茬烤烟的烟碱积累和分配规律研究

烟叶生产中普遍存在重茬现象, 连续重茬对烟株发育和烟叶品质带来不良影响。为了给烟叶生产中合理选择种植方式提供理论依据, 并为今后深入研究烤烟重茬的障碍机理和合理解决烤烟重茬问题奠定基础,本试验在黑龙江省烤烟重茬较普遍的肇州县永胜乡, 采用田间小区试验, 研究了自然肥力和常规施肥条件下不同重茬年限烤烟的烟碱含量、积累与分配的关系。结果表明, 重茬烤烟移栽后3~11 周为烟碱缓慢积累期,11~17 周为快速积累期, 比新茬两个积累期晚2 周。收获时新茬烟碱积累量达到87.56 kg·hm^-2(自然肥力)和128.31 kg·hm^-2(常规施肥), 相同肥力下重茬烤烟积累量随重茬年限增加而显著降低。重茬烤烟根茎内烟碱分配比例随重茬年限增加而降低, 叶片中分配比例增加, 中下部烘烤烟叶烟碱含量升高, 上部叶烟碱含量降低;重茬烤烟烟碱的变化规律不因土壤肥力改变而发生变化。烤烟重茬栽培5 年后, 所有部位烟叶均未达到卷烟厂规定的优质烟叶烟碱含量标准。综合分析认为, 烤烟重茬栽培后, 烟碱积累、分配及烘烤烟叶中烟碱含量均会发生显著变化, 使烤烟烟叶质量降低, 重茬栽培不宜超过5 年。     

心土培肥犁改良瘠薄土壤的效果

研究根据心土培肥的改土技术要求研制出心土培肥犁,并分别在瘠薄黑土和碳酸盐草甸黑钙土上开展大面积机械改土试验,明确自主研发的心土培肥犁改土后对土壤理化性质影响及对作物产量的效果,为其广泛应用到低产土壤改良提供机械及技术支持。试验设深松、心土培肥和常规对照耕作,采用大田对比方法。研究结果表明:心土培肥和深松在不同类型土壤上对土壤理、化性质,对作物产量及产量性状影响后效不完全一致;心土培肥降低土壤抗剪强度后效明显,碳酸盐草甸黑钙土10~30 cm土层土壤抗剪强度比对照降低6.65~12.16 k Pa,黑土比对照降低8.20~11.31 k Pa,碳酸盐草甸黑钙土改土后效果明显,黑土改土后效长,心土培肥改土效果优于深松;土壤容质量和硬度趋势同上;心土培肥提高土壤透气系数为2.78~14.28倍,饱和导水率为2.38~11.62倍;深松和心土培肥可提高下层土水分消耗比例,30~60 cm土层耗水量为心土培肥区深松区对照区,心土培肥耗水量比照高10%;心土培肥处理可提高土壤磷含量和供磷强度,20~30 cm和30~40 cm土层土壤供磷强度比对照分别提高4.19~5.17倍和4.96~17倍,碳酸盐草甸黑钙土高于黑土;心土培肥可提高玉米产量,碳酸盐草甸黑钙土上心土培肥增产幅度为6.82%~18.01%,黑土增产幅度为6.45%~11.18%,平均增产效果碳酸盐草甸黑钙土薄层黑土,但黑土持续增产效果好。     

黄土丘陵区退耕地植被景观时空变异特征

对黄土丘陵区退耕地植被特征的时空变异性进行了研究.结果表明,不同植被类型区植被特征之间差异不是很显著,仅延安与安塞在物种丰富度之间和安塞与吴旗在物种多样性之间存在较显著的差异(0.01＜p＜0.05),其它的两两之间的差异并不明显.延安森林带北缘→安塞森林草原带植被指数呈下降趋势,降幅最大为17.65%,变异系数呈增大趋势,增幅最大为21.49%;安塞森林草原带→吴旗草原带物种丰富度指数及其变异系数都呈增大趋势,而物种多样性和均匀度指数呈减小趋势,其变异系数呈增大趋势.植被指数随退耕年限的变化趋势图都有两个明显的峰值,并在退耕20年左右后植被群落逐渐稳定.     

黄土高原退耕还林(草)环境效应分析

退耕还林(草)是黄土高原恢复植被、改善生态的重要措施之一。随着退耕还林(草)工程的深入,其产生的经济、社会和生态效应也越来越广泛地受到人们的关注。对黄土高原退耕还林(草)影响下的土地利用格局演变、生态和社会效应进行了分析,提出了黄土高原尚待或进一步深化研究的几个问题。     

黄土丘陵区(安塞)县域尺度土地类型结构评价

从地理学和景观生态学的观点出发,依据安塞县气候、地质地貌、地表物质、地形、水文、动植物等自然因素及人类活动的特点,对安塞县土地类型进行分类和划分,在此基础上。对安塞县土地类型结构特点分别进行了计算、分析和评价,为安塞县土地资源合理开发利用提供基本理论与数据支持。     

黄土丘陵区退耕地土壤养分变异特征

在延安、安塞和吴旗选择典型黄土丘陵不同植被类型区的不同年限退耕地为试点,通过S型方法采集土样,应用土壤养分系统研究法进行了养分分析,并应用传统统计学对土壤养分变异进行了研究。结果表明,不同植被类型区土壤养分性质均存在着空间变异。受传统农业影响的有机质、全N、有效N和速效K的变异较大;而全P和速效P的变异相对较小。不同退耕年限的土壤养分含量及其变异系数存在着明显差别。退耕初期,受耕作和施肥影响,土壤养分含量较高,植被特征指数呈显著上升趋势且变异性较大;随着耕作施肥活动的停止和植被恢复对土壤养分的消耗,使土壤养分含量有一个降低的过程,土壤养分的变异也较大;而随着植被恢复和群落演替的继续,植被枯落物逐步增多,土壤也逐步发育,植被指数与土壤养分均呈增长趋势,并在退耕地20年左右时达到稳定状态,但土壤的发育往往滞后于植被特征的变化。     

燕沟流域不同植被恢复重建途径下物种多样性研究

在燕沟流域选取5个物种多样性指数对其天然及人工群落物种多样性进行了研究,分析了植被恢复重建途径(自然恢复、人工恢复、自然和人工恢复)与物种多样性的关系.研究结果表明,天然灌木林群落物种多样性和均匀度指数最大,天然草本群落与人工乔木林群落接近,人工灌木林群落最小;影响人工乔木林和灌木林群落林下草本层物种多样性和均匀度指数变化的主要因素有植物物种种源、植物自身因素(初植密度)和人为因素(破坏、放牧时间).     

长期秸秆还田对白浆土物理性质及水稻产量的影响

【目的】明确长期秸秆还田对白浆土土壤物理性质及水稻产量的影响。【方法】开展秸秆还田长期定位试验。试验设置4个处理,分别为对照(CK),单施秸秆(S),秸秆+化肥(SNPK),单施化肥(NPK)。在2005年后连年处理,并于试验处理前和2010年、2015年试验处理期间调查土壤容重、硬度、孔隙、三相组成以及水稻产量。【结果】白浆土长期秸秆还田有利于水稻产量提高,10年产量平均,秸秆还田配施肥料处理水稻产量比对照和秸秆单独还田处理增产275.70%和133.23%,比单施化肥处理增产14.17%。秸秆还田处理水稻产量在还田第5—10年平均产量比第1—5年有增加趋势;长期秸秆还田可以改善土壤物理性质,降低土壤容重、硬度,还田10年后,秸秆还田配施化肥处理土壤容重低于化肥单施、秸秆单施及对照处理,SNPK处理0—20、20—30 cm土层土壤容重与对照相比分别降低6.34%和10.00%,与还田5年后同类处理相比仍呈下降趋势;秸秆还田配施化肥处理土壤硬度10年后在10、20、30 cm土层与处理前相比分别降低为26.87%、5.68%和4.62%,在20—30 cm土层与对照相比差异显著,还田10年与5年后相比有下降趋势,其他处理变化不明显;还田5年后,秸秆还田配施化肥处理在0—20、20—30、30—40 cm土层土壤固相比例与对照相比分别下降8.82%、8.36%和3.65%,还田10年后分别下降10.87%、10.61%和4.67%,10年后要比5年后下降幅度大,秸秆还田配施化肥比秸秆单施和化肥单施处理下降幅度大;长期秸秆还田可以增加土壤有效孔隙的数量,在处理间和年限间差异极显著,还田10年后,在0—20、20—30、30—40 cm土层秸秆还田配施化肥土壤有效孔隙比对照增加28.86%、63.85%和23.40%,在20—30 cm和30—40 cm土层比化肥单施增加12.55%和62.96%,在0—20、20—30、30—40cm土层比秸秆单施增加19.68%、56.52%和24.46%;与还田5年后相比,土壤有效孔隙度均呈现增加的趋势。【结论】长期秸秆还田可以改善白浆土不良物理性状,降低白浆层的容重、硬度,增加土壤总孔隙度和有效孔隙的比例,提高水稻产量。秸秆还田年限越长改善土壤不良物理性质效果越明显。单独进行秸秆还田改善土壤效果不明显,秸秆还田配施肥料处理效果明显;在不同处理上,秸秆还田配施化肥处理既有改土效果,又可提高水稻产量,而单施化肥和单独秸秆还田均达不到此类效果。