黄土高原土壤干层初步研究

在详细描述土壤干层现象和类型的基础上 ,分析了土壤干层的成因 ,即低降水高蒸发、水土流失、植被类型选择失当、群落生产力过高和群落密度过大等 ,指出土壤干层的危害主要表现为使局部小气候环境趋于旱化、土地退化、植被生长衰退、天然下种更新不良及加大造林难度等 ,最后提出了缓解土壤干层对黄土高原生态环境的恢复和重建的意义和重要性。

黄土高原典型土壤剖面土壤颗粒组成分形特征

采集从北向南依次分布的干润砂质新成土(神木)、黄土正常新成土(延安)和土垫旱耕人为土(杨陵)等典型土壤剖面0～200cm土层土样,通过测定土样颗粒体积分形维数及基本性质,以期阐明黄土高原典型土壤颗粒体积分形特征及其与土壤基本性质间的相关性。结果表明,从南到北,土壤颗粒体积分形维数呈下降趋势,而不同土层土壤颗粒体积分形维数差异不显著。土垫旱耕人为土、黄土正常新成土和干润砂质新成土表层(0～10cm)颗粒体积分形维数分别为2.723±0.024、2.609±0.077和2.589±0.025,表层以下(10～200cm)颗粒平均体积分形维数分别为2.729±0.034、2.584±0.054和2.558±0.034;颗粒体积分形维数与<0.01mm的物理性黏粒及<0.002mm的黏粒体积百分含量呈极显著正相关关系,与0.002～0.05mm的粉粒和>0.05mm的砂粒体积百分含量呈极显著负相关关系,与粉粒的显著性较小,而土壤中物理性黏粒体积百分含量与土壤全氮、有机碳及矿物固定态铵均达到极显著正相关关系,而砂粒体积百分含量与上述土壤基本性质均呈极显著负相关关系。

黄土区耕作侵蚀及其对总土壤侵蚀贡献的空间格局

耕作能直接造成大量的土壤向坡下运动 ,却在以往土壤侵蚀研究中被忽视。为了定量评价耕作侵蚀以及在坡耕地土壤侵蚀中的重要性 ,通过耕作侵蚀示踪试验及铯 - 1 37示踪的方法对黄土区耕作侵蚀及其对总土壤侵蚀贡献的空间格局进行了研究 ,取得了如下结果 :( 1 )一次耕作造成的单宽土壤搬运量为 2 3.60～ 45 .68kg/m,并从坡地上部和下部向中部逐渐变大 ;( 2 )耕作侵蚀强度主要集中在 70 0～ 2 0 0 0 t/km2 和- 1 2 0 0～ - 2 0 0 0 t/km2 之间 ,分别发生在坡地凸型和凹型部位 ;( 3)总土壤侵蚀强度主要集中在 2 60 0～890 0 t/( km2· a)和 - 2 75 0～ - 3390 t/( km2· a)之间 ,分别发生在坡地凸型部位与凹型部位的上部及坡地凹型部位的下部 ;( 4 )耕作侵蚀占总土壤侵蚀的百分比 ,主要集中在 1 0 %～ 2 8%、- 2 7%～ - 398%和 36%～ 5 4 %之间 ,从坡顶向坡底 ,依次分布在两种侵蚀皆呈侵蚀的部位、耕作侵蚀呈沉积而总土壤侵蚀呈侵蚀的部位及两种侵蚀皆呈沉积的部位。结果表明 ,耕作侵蚀是黄土区坡耕地的一种重要的土壤侵蚀 ,是总土壤侵蚀的重要组成部分 ,水土保持工作中应充分考虑耕作侵蚀及其对总土壤侵蚀贡献的空间格局。

黄土高原典型土壤有机氮矿化过程

以黄土高原从北向南不同地区典型土壤类为对象,采用Bremner淹水培养法,研究黄土高原典型土壤有机氮的矿化过程。结果表明,淹水培养期间矿化出的部分NH4+-N会被粘土矿物固定,固定量因土壤不同而异,因此在测定有机氮矿化量时,只有考虑这一部分氮素,才可获得可靠结果。不同土壤有机氮量矿化明显不同,表现为土垫旱耕人为土>黄土正常新成土>简育干润均腐土>干润砂质新成土,从南到北氮素矿化量呈减小趋势。添加C/N低(C/N比为21.7)的紫花苜蓿(Medicago stativa)茎叶有利于促进土壤有机氮矿化,而添加C/N高(C/N比为43.3)的长芒草(Stipa bungeana)会促进矿质氮的生物固定;不同类型植被土壤间在培养20、40d和60d时的矿化量差异显著(p值分别为0.0177、0.0109和0.0073),均表现为均为林地土壤>裸地土壤>草地土壤>农田土壤;从平均看,加(NH4)2SO4后有机氮矿化量有一定减少。在不同培养阶段,不同土类间氮素矿化率不同,在20d和40d时存在显著差异(p分别为0.0092和0.0381),60d时差异不显著,不同土类氮素矿化率的大小顺序为干润砂质新成土>黄土正常新成土>土垫旱耕人为土>简育干润均腐土,这一结果说明在淹水条件下,黄土高原土壤从南到北易矿化氮所占全氮比例呈增加趋势。

黄土高原石灰性土壤不同形态磷组分分布特征

以黄土高原自北向南采集的12个0～20 cm耕层土壤为供试土样,采用Tiessen和Moir修正的Hedley土壤有机无机磷分级方法研究了黄土高原石灰性土壤中不同形态磷组分的分布特征。结果表明:供试土壤各形态P总体分布特征为:HCl-P>Residual-P>NaHCO3-Po>NaHCO3-Pi>NaOH-Po>NaOH-Pi>H2O-P,以HCl-P和Residual-P为主,分别占土壤全磷的54.00%～88.96%和0～39.11%。黄土高原土壤磷含量总体分布表现为南高北低。在各土壤类型间,NaOH-Po、Residual-P和全磷平均含量表现为干润砂质新成土<黄土正常新成土<简育干润均腐土<土垫旱耕人为土,自北向南依次增加;H2O-P和HCl-P表现为简育干润均腐土<黄土正常新成土<干润砂质新成土<土垫旱耕人为土,自北向南先降后升,且上升幅度较大。黄土高原土壤全氮与全磷及各形态磷含量相关性均达显著水平,其中与NaOH-Pi、NaOH-Po、HCl-P及全磷含量达到极显著水平。C/N、pH及砂粒与全磷及各形态磷含量呈负相关关系,其中pH与NaHCO3-Po呈显著负相关,与H2O-P、NaHCO3-Pi、NaOH-Pi及HCl-P呈极显著负相关;砂粒与NaHCO3-Pi、Residual-P及全磷呈显著负相关。除NaHCO3-Po、NaOH-Po及Residual-P,CaCO3与其他各形态磷含量具有一定程度负相关。除NaOH-Pi和NaOH-Po外黏粒与其他各形态磷及全磷也具有一定程度负相关。土壤各形态磷组分和有效磷的多元回归分析发现,各形态磷中对有效磷贡献最大的是H2O-P,其次为NaOH-Pi和NaHCO3-Po;土壤各形态磷组分和有效磷逐步回归分析结果,进一步说明H2O-P的有效性最高。

黄土坡地耕作侵蚀对土壤养分影响的研究

通过地形测量、铯 - 13 7示踪、土壤性质分析及重复耕作的方法对黄土坡地耕作侵蚀对土壤养分的影响进行了研究 ,结果表明 :全 N、碱解 N及有机质含量随投影坡长的变化可用抛物线描述 ,有效 P及速效 K的变化可用幂函数描述 ;全N、碱解 N、速效 K含量与耕作侵蚀的关系可用线性方程描述 ,有效 P含量的关系可用三次多项式描述 ;耕作侵蚀对全 N、碱解 N、有效 P及速效 K含量的贡献率分别为 16.47%、2 .69%、48.85 %及 15 .3 0 % ;由于耕作侵蚀 ,15年内碱解 N、速效K、有机质及阳离子代换量的含量将在耕作侵蚀区呈减少趋势 。

黄土高原沟壑区小流域不同地形下土壤性质分布特征

地形条件是影响黄土高原地区土壤性质分布的主要因素,研究不同地形条件下土壤性质的分布是合理评价黄土区土壤质量状况的重要前提。论文研究了黄土高原沟壑区小流域地形条件对土壤性质剖面分布的影响,结果表明土壤硝态氮、速效磷、碱性磷酸酶和蔗糖酶为高度变异的土壤性质;pH值和过氧化氢酶为小变异土壤性质。塬面和沟道土壤pH值和过氧化氢酶活性较低,阳离子交换量较高。土壤有机质、全氮、全磷、速效磷、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性在土壤剖面随土层深度的增加逐渐降低,且均表现为塬面>梯田>坡地>沟道的趋势。不同地形条件下土壤pH值的变化由地形条件引起的土壤过程及硝态氮在土壤中的累积引起;阳离子交换量的变化由成土过程、pH值和有机质的差异引起;土壤有机质及氮、磷养分的差异由与地形条件对应的土地利用方式引起;土壤酶活性的差异则是有机质的差异引起的。

LARS-WG天气发生器在黄土高原的适应性研究

利用黄土高原地区西安、兰州、太原、银川、呼和浩特和延安6个气象站1951—1990年的日序列的降雨量、最高温度、最低温度及日照时间,用LARS-WG天气发生器模拟1991—2000年的日气象资料,并用1991—2000年的实际观测值与之比较,对LARS-WG天气发生器适应性进行了检验。通过线性回归、平方根误差和平均偏差评价表明:通过长序列日气象资料,LARS-WG天气发生器能准确地模拟黄土高原6个站点的日最高温度、日最低温度的月分布和年辐射总量。年降水及其月分布值普遍高于实际降水值。

^7Be示踪土壤侵蚀研究现状及存在问题探讨

天然放射性核素7Be具有沉降的连续性、能被土壤颗粒强烈吸附及较短半衰期等特性,近年来逐渐被应用于土壤侵蚀的研究,可示踪短期内和次降雨的土壤侵蚀速率,定量化描述坡面土壤侵蚀空间分布,也可与137Cs、210Pb、226Ra和228Ra等相结合研究土壤侵蚀过程,表征流域土壤侵蚀状况。本文就7Be示踪土壤侵蚀的依据、目前的应用现状及研究中存在的问题加以简述,并探讨了今后研究的主要方向。

施氮对黄土高原水蚀风蚀交错区土壤矿质氮的影响

【目的】研究施氮对黄土高原水蚀风蚀交错区不同土层土壤矿质氮含量和累积量的影响。【方法】试验设作物和施肥2个因子,分析不同施氮水平和不同作物处理下黄土高原水蚀风蚀交错区0～100 cm土层土壤矿质氮的差异。【结果】不同施氮处理对土壤硝态氮含量及矿质氮累积量有明显影响,土壤硝态氮含量和0～100 cm土层土壤矿质氮累积量均随施氮量的增加而增加,但施氮量对土壤铵态氮的影响较小;不同施氮条件下,不同土层土壤硝态氮含量和矿质氮累积量均以0～20 cm土层最高,从总体上看,随着施氮量增加,较深土层（80～100 cm）土壤硝态氮含量和矿质氮累积量亦有所增加;不同作物间,除施90 kg/hm2磷＋45 kg/hm2氮处理时,种植黑麦草作物的0～20cm土层土壤NO3^--N含量有所增加外,其余施氮处理对种植两种不同作物土壤的NO3--N含量和NH4^＋-N含量均未产生明显影响,在相同施氮处理下,黑麦草地和苜蓿地0～100 cm土层土壤总矿质氮累积量的差异不明显。【结论】不同水平氮肥处理均对黄土高原水蚀风蚀交错区土壤矿质氮含量及累积量有一定影响,土壤矿质氮含量及累积量均与施氮量密切相关。

不同次降雨条件对黄土区主要地类水沙动态过程的影响及其机理研究

通过野外人工模拟降雨试验,对不同次降雨条件下黄土丘陵区主要地类坡面水沙过程进行对比研究,分析降雨因素与产流产沙过程的关系,并对林草植被的水土保持机理做了有益探讨。结果表明,降雨因素是影响径流和产沙的主要动力因素之一,在不同降雨条件下,各地类小区产流产沙过程线均表现出较为强烈的波动趋势,产沙过程较产流过程波动更为剧烈,在植被覆度较低的黄土丘陵区,降雨强度是产流产沙的主控因子。不同地类的产流量和产沙量的变化,随着降雨强度的增强而增加,随着植物被覆度的增加,由于林草植被措施具有蓄水固土作用,减沙效益显著,降雨的影响相对降低。因此将陡坡耕地退耕还林还草是解决水土流失、恢复黄土高原良性生态环境的必由之路。

小麦实时控制灌溉的土壤水分含量探头合理埋设深度研究

利用室内控制试验研究了根据不同深度土壤水分传感器灌溉处理对冬小麦生物学性状及水分利用率等的影响。结果显示,以10 cm探头控制灌溉最为省水,同时冬小麦生物学性状及水分利用率等最佳。由于试验冬小麦处于生育前期,随着小麦生育期延伸,当根系超过30 cm深度时,根系吸水的深度增加,探头的埋设深度需要田间试验进行更详细的研究。

田间测定土壤导水率的方法研究进展

土壤导水率是决定坡地降水入渗与径流比例的关键,也是水分循环和土壤侵蚀模型中的重要参数,国内外对相关理论与方法进行了大量研究。综述田间测定土壤导水参数的几种方法的原理及应用,并对各种方法的优缺点进行对比分析。人们趋向于应用简单快速的测定仪器,降水头方法因为用水少,测定快速,有很大发展空间。盘式入渗仪是一种既简便又可以获得较多信息的测定仪器,可以应用于坡地土壤导水率的测定,应当广泛开展相关研究。

石灰性土壤供氮能力几种生物测定方法的评价研究

【目的】目前测定土壤供氮能力的生物方法较多,但基于土壤氮素形态的复杂性、土壤和微生物的高度变异以及生态条件的差异,不同土壤及不同测定方法结果之间仍然存在一定差异,对石灰性土壤采用哪些生物培养方法较好,目前仍无明确结论。【方法】以采自于黄土高原差异较大的25个农田耕层石灰性土壤为供试土样,以淋洗和未淋洗土壤起始NO3--N小麦和玉米两季盆栽试验作物吸氮量为参比,对可反映土壤供氮能力的淹水培养法、通气培养2周法、通气培养4周法、干湿交替通气培养2周法、间歇淋洗长期通气培养法、短期淋洗通气培养法、微生物量碳和微生物量氮等8种生物方法进行了比较研究,其中干湿交替通气培养法和通气培养4周法,是我们对通气培养2周的修订方法。【结果】在不包含起始矿质氮条件下,以上8种生物培养方法与淋洗土壤起始NO3--N盆栽试验作物吸氮量的相关系数依次为0.530,0.700,0.777,0.768,0.764,0.650,0.555和0.465(r0.05=0.369,r0.01=0.505),其中间歇淋洗长期通气培养法确定的氮素矿化势与作物吸氮量的相关系数为0.790;在包括起始矿质氮后(起始矿质氮+矿化氮),以上8种生物方法与未淋洗土壤起始NO3--N盆栽试验作物吸氮量相关系数依次为0.351,0.963,0.962,0.959,0.825,0.963,0.289和0.095(r0.05=0.369,r0.01=0.505),其中氮素矿化势与作物吸氮量的相关系数为0.812。【结论】在排除起始矿质氮,特别是硝态氮的影响后,在反映旱地石灰性土壤可矿化氮量上,以氮素矿化势最佳;其次为通气培养4周、干湿交替通气培养2周和间歇淋洗长期通气培养法。包括起始矿质氮后,即在反映土壤供氮能力方面,各种通气培养法与未淋洗土壤起始NO3--N作物吸氮量相关性均大幅度提高,其中通气培养2周、通气培养4周、干湿交替通气培养2周和短期淋洗通气培养法相关系数均在0.950以上。而淹水培养法和微生物量碳、氮在表征石灰性土壤供氮能力上均比其它通气培养法逊色。综合考虑各方法在反映土壤可矿化氮和土壤供氮能力上的优劣,以及考虑到间歇淋洗长期通气培养法和以此获得氮素矿化势需培养时间较长,不适于作为实验室常规分析和快速测定土壤供氮能力的方法。根据本研究结果,可将干湿交替通气培养2周作为旱地石灰性土壤供氮指标,该方法不仅更加符合旱地土壤实际水分变化特征,而且既可反映土壤可矿化氮,也可用于评价土壤供氮能力。

青藏高原东缘“黑土型”退化草甸人工草地改良的土壤养分响应

以青藏高原东缘的高寒草甸区"黑土型"退化草甸为例,研究了人工草地建设对"黑土型"退化草甸的土壤养分改良效果。结果表明,人工草地建植年限和土壤深度对土壤养分均表现了显著作用;随着人工草地建立年限的增加,土壤有机质在0-10cm呈显著增加,在10-20cm为不显著增加趋势,而在20-30cm则呈现了显著的下降趋势,0-10cm和10-20cm土层的土壤全氮和全磷均呈显著增加趋势,而20-30cm的全氮和全磷则呈现一定的下降趋势;速效氮和速效磷则在3个土层均呈现了显著的下降趋势,且随着土层深度的增加也呈显著的下降趋势。在高寒地区的"黑土型"退化草甸上进行人工草地建设,有利于退化草地土壤养分条件的改善,可以为后期草地群落的良性演替和发展提供一个良好的土壤养分生境。

宁夏黄土区不同植物群落土地利用方式对土壤质量的影响

本文研究了宁夏南部山区典型植物群落土地不同利用方式下土壤质量的变化。结果表明:(1)典型长芒草群落土地,开垦地比封禁地土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷、速效钾养分含量明显降低,降低幅度分别为19.5%、20.1%、17.6%1、3.0%、77.8%和47.5%。脲酶活性为开垦地>封禁地,蔗糖酶则表现为封禁地>开垦地,中性磷酸酶差异不明显。(2)铁杆蒿群落土地三种利用方式下:放牧地土壤有机质、全氮、全磷、速效钾等养分含量较封禁地与开垦地有一定幅度的增加;放牧地的土壤脲酶、蔗糖酶和中性磷酸酶活性均高于封禁和开垦的同土层土壤,封禁地的脲酶和蔗糖酶次之,开垦地的脲酶和蔗糖酶活性最小,开垦地的中性磷酸酶活性高于封禁地。脲酶活性在土层之间变化较小,最高为放牧地表层177.6 mg/(kg.h),最低为开垦地表下层114.5 mg/(kg.h),蔗糖酶活性层次之间变化明显,其中放牧地表层为表下层的3倍左右。长芒草群落土壤表层各级微团聚体表现为封禁地远大于开垦地,铁杆蒿群落土地不同利用方式下各级微团聚体表现不同,结构系数表现为表层>表下层,保持率则为表层<表下层。结构系数与保持率均表现为封禁地>放牧地>开垦地。(3)在轻度放牧条件下,土壤养分状况、酶活性有所提高,但土壤微团聚体中的结构系数与保持率则明显降低。

陕北黄土丘陵区撂荒演替中期群落比较异质性研究

对陕北黄土丘陵区撂荒演替中期6块样地进行了群落间异质性和群落异质性分析。结果表明，群落间异质性与环境因素差异多数为正相关，说明环境对撂荒演替中期群落组成与结构起到了一定的塑造作用，典型相关分析进一步表明群落间异质性有84．6％是由环境差异引起的，其中土壤全磷含量与群落间组成异质性、土壤水分与群落结构异质性有较强的正相关关系，说明土壤磷营养对撂荒演替中期群落组成有较大的影响，而土壤水分是影响植物生长和群落结构的重要因素，因此在对撂荒7～15年的耕地进行恢复与重建应注意磷肥的施用和节水、保水措施。

石灰性土壤供氮能力几种化学测定方法的评价研究

以采自于黄土高原差异较大的25个农田耕层石灰性土壤为供试土样,以淋洗和未淋洗土壤起始NO3--N小麦和玉米两季盆栽试验作物累积吸氮量为参比,对8种反映旱地土壤供氮能力的化学方法进行比较研究。结果表明,在一定程度上,可用有密切关系的土壤全氮或有机质,反映有机氮或全氮存在较大差异的土壤供氮能力,但其灵敏性较差。石灰性土壤矿质氮,特别是NO3--N与未淋洗土壤起始NO3--N作物吸氮量之间有较高相关性(r=0.884,P<0.01),而与淋洗土壤起始NO3--N作物吸氮量间相关系数仅为0.472(P<0.05),说明矿质氮可反映土壤当前供氮水平,而不能反映土壤潜在供氮能力;石灰性土壤起始NO3--N对各化学方法与作物吸氮量之间相关性影响较大。酸性高锰酸钾法既可反映土壤潜在供氮能力,也可反映土壤总供氮能力;酸性高锰酸钾法的修订方法,即硫酸—高锰酸钾法提取出的NH4+-N值接近于KCl水浴法提取出的NH4+-N值,该方法在反映土壤总供氮能力方面与酸性高锰酸钾法相当,但在反映土壤潜在供氮能力方面不及酸性高锰酸钾法优越。KCl水浴法在评价石灰性土壤供氮能力方面,与酸性高锰酸钾法的效果基本相同;沸水浸取法和NaHCO3-UV法在评价石灰性土壤供氮能力方面效果较差。总结以上发现,在以盐类溶液提取法中,酸性高锰酸钾法、硫酸—高锰酸钾法和KCl水浴法可作为反映石灰性土壤供氮能力的化学方法,其中以酸性高锰酸钾法最优,其次为KCl水浴法和硫酸—高锰酸钾法。这3种方法在不包括起始NO3--N时,可反映石灰性土壤潜在供氮能力;包括起始NO3--N后,可反映土壤总供氮能力(当前供氮能力+潜在供氮能力)。

石灰性土壤微生物量碳、氮与土壤颗粒组成和氮矿化势的关系

以黄土高原土壤类型和土壤肥力差异较大的25个农田石灰性耕层土壤为供试土样,研究了土壤微生物量碳(BC)、微生物量氮(BN)与土壤氮素矿化势(N0)、全氮(TN)、有机碳(OC)及土壤颗粒组成的关系.结果表明:BC、BN与TN、OC呈极显著正相关(P<0.01),表明BC、BN与土壤肥力关系密切,可作为评价土壤质量的生物学指标.BC、BN与N0均呈高度正相关,相关系数分别为0.665和0.741(P<0.01).BC、BN、TN、OC、N0与土壤物理性粘粒(<0.01 mm)呈显著或极显著正相关,而与物理性砂粒(>0.01 mm)呈显著或极显著负相关,与物理性粘粒和砂粒比值呈显著或极显著正相关,表明土壤有机质主要通过与土壤物理性粘粒复合而形成有机无机复合体.

半湿润地区农田夏玉米氮肥利用率及土壤硝态氮动态变化

以土垫旱耕人为土为供试土壤,通过田间试验,研究了不同施氮量下(0、45、90、135和180 kg.hm-2)夏玉米生育期土壤剖面NO3--N的变化特征、氮素利用率及施氮量与土壤NO3--N残留的关系.结果表明:在整个生育期内,土壤NO3--N含量均以0~20 cm土层最高,且施氮量越高,NO3--N含量也越高;0~60 cm土层NO3--N含量变化显著,60~100 cm土层NO3--N含量变化不大.夏玉米整个生育期,受玉米对氮素的需求和降雨的影响,0~100cm土层NO3--N累积量呈波动式降低趋势;当施氮量小于135 kg.hm-2时,作物氮肥利用率随施氮量的增加而显著提高,但当施氮量超过135 kg.hm-2时呈下降趋势.氮肥农学利用率随施氮量的增加而减小,氮肥生理利用率随施氮量的增加而递增.土壤中残留NO3--N与施氮量呈极显著正线性相关关系(R2=0.957**,n=5);施氮处理籽粒产量显著高于不施氮处理(P<0.05);施氮量与籽粒产量呈极显著正线性相关关系(R2=0.934**,n=5).在本试验条件下,夏玉米生长季适宜施氮量为135 kg.hm-2.该施氮水平可保证效益和环境的双赢.