不同施氮水平和杂草清除时间对半湿润地区农田氮素利用及产量的影响

在半湿润地区中等肥力土垫旱耕人为土上进行田间试验,通过对冬小麦不同生育期杂草和作物样品的采集与分析,研究不同施肥及杂草处理对氮肥肥效的影响。结果表明:作物吸氮量随施氮量增加而增加,杂草吸氮量随吸氮量增加而降低;在不同杂草处理全生育期不清除杂草(A)、越冬前清除杂草(B)、返青期清除杂草(C)和拔节期清除杂草(D)的各个处理中,A、B、C和D杂草吸氮量分别占农田植物(作物+杂草)地上部分总吸氮量的1.98%、1.39%、3.99%和3.82%。籽粒产量随施氮量增加而增加,施氮量为135 kg N.hm-2时产量最高,达5 645.1 kg.hm-2,施氮量高于135 kg N.hm-2时,产量趋于稳定。氮肥利用率、氮肥利用效率、氮肥农学效率和氮肥生理效率均随施氮量增加而降低;从不同杂草处理看,以全生育期不清除杂草处理氮肥利用率最高,达到43.8%,返青期清除杂草处理氮肥利用率最低,为26.3%,二者间差异达显著水平;氮肥利用效率以越冬期清除杂草处理最高,为42.8 kg.kg-1N,全生育期不清除杂草处理最低,为40.6kg.kg-1N;氮肥生理效率以返青期清除杂草处理最高,为57.5 kg.kg-1N,显著高于其他杂草处理。综合氮效率及产量效率,小麦农田杂草处理时间应该相对较早,以越冬期和返青期清除杂草较好。

不同施氮水平和杂草清除时间对氮肥利用及平衡的影响

以半湿润区中等肥力土垫旱耕人为土为供试土壤，在冬小麦不同生育期采集0～100cm土层土壤样品、作物及杂草的样品，研究不同施肥及杂草处理对半湿润农田生态系统氮肥损失及氮素平衡的影响。试验结果表明，土壤中残留NO3^--N累积量均随施氮量增加而增加；NH4^＋-N累积量随施氮量变化不显著，总矿质氮随施氮量的变化趋势与硝态氮基本一致；农田系统中杂草的存在，能在一定程度上增加土体残留矿质氮（Nmin）累积量，且在高施氮处理下影响较大；在全生育期不清除杂草（A）、越冬前清除杂草（B）、返青期清除杂草（C）和拔节期清除杂草（D）等杂草处理下，杂草吸氮量平均值分别为2．38、1．60、4．72和4．54kgN／hm^2，占农田植物地上部分（作物＋杂草）总吸氮量的1．97％、1．38％、3．98％和3．76％，返青期杂草吸氮量最高，其值是越冬期杂草吸氮量的2．94倍；氮肥损失随施氮量增加而呈线性相关，考虑杂草时，相关系数R^2=0．9802。不同杂草处理间氮素表观损失量为59．9～96．1kg／hm^2，不同施氮处理间表观损失量为32．9～128．0kg／hm^2；不同时期清除杂草对氮损失和氮肥利用率影响显著，而越冬期清除杂草的影响效果最大；本试验条件下，杂草的存在对氮素平衡影响不显著。

不同施肥及杂草处理下半湿润冬小麦田NO3^-N的动态变化

以中等肥力土垫旱耕人为土为供试土壤,在冬小麦(Triticumaestivum)不同生育期采集0—100 cm土层土壤样品,研究不同施肥及杂草处理对半湿润农田生态系统土壤NO3--N动态变化的影响。结果表明,1)土壤剖面NO3--N含量随施氮量增加而显著增加,0—100 cm土层NO3--N累积量与施氮量线性相关;在越冬期、返青期和拔节期,相关系数r分别为0.995、0.971和0.949。2)冬小麦生长过程中,土体NO3--N含量先降低后回升,在拔节期最低;成熟期土壤有机氮矿化产生的NO3--N是收获后土壤剖面残留NO3--N的主要贡献者。3)在越冬期、返青期、拔节期和成熟期,施磷(PN135)与不施磷(P0N135)处理相比,施磷可显著减少土体NO3--N累积量,减少量分别为N61.4、26.9、36.6和5.5 kg/hm2;磷肥对土壤NO3--N残留累积量的削减效应以越冬期表现最为显著,成熟期表现不显著。4)在施磷的基础上,不同杂草处理土壤剖面NO3--N累积量在施氮量为45 kg/hm2(PN45)及90 kg/hm2(PN90)时差异不显著;而在施氮量为180 kg/hm2(即PN180)的高氮处理下差异显著。每公顷施氮135 kg(PN135)的中氮处理,在越冬期清除杂草后土壤剖面中NO3--N累积量在拔节期显著高于其它杂草处理。

冬小麦播种密度和施肥方式对麦田杂草群落组成及生长的影响

在半湿润地区的土垫旱耕人为土上,以冬小麦品种小偃22为指示作物,通过田间小区试验研究了不同施肥条件下冬小麦田间杂草种群的组成以及在4个生育期(越冬期、返青期、拔节期、成熟期)田间杂草密度和生物量的变化.结果表明:(1)在冬小麦全生育期内共发现以猪殃殃、麦家公、婆婆纳、播娘蒿、泽漆、荠菜等为主的17种杂草,不同生育期杂草的优势种群不同,而且杂草总密度表现为越冬期>返青期>拔节期,生物量表现为拔节期>返青期>越冬期;(2)与不施肥处理(P0N0)比较,单施氮肥增加了杂草密度和生物量,在氮磷配施条件下,氮肥对生物量有极显著影响且随施氮量增加表现为减小趋势,其中PN45处理的杂草生物量最大并比P0N0增加51.8%;施磷对杂草生物量有极显著影响,其中单施磷比P0N0处理增加44.0%,PN135处理比P0N135处理增加24.0%.(3)低密度播种比正常密度播种能显著增加杂草生物量,平均增加幅度达82.9%.结果表明,通过增施氮肥和适当增加种植密度,可在一定程度上控制杂草发生,促进作物良好生长.

施肥、密度和除草对半湿润地区冬小麦生物产量和籽粒产量的影响

为给旱作小麦高产栽培提供依据,在半湿润农田系统下以土垫旱耕人为土为供试土壤,研究了施肥、除草及种植密度对冬小麦生物产量和籽粒产量的影响。结果表明,除草对小麦生物产量和籽粒产量影响不明显;种植密度和施肥极显著影响小麦生物产量和籽粒产量;正常密度(播量150.0 kg.ha-1)的生物产量和籽粒产量比低密度处理(播量90.0 kg.ha-1)分别高15.5%和9.1%。相比不施肥、单施氮肥和单施磷肥,氮磷配施具有较高的增产效应。在一定范围内,增加施氮量有助于提高小麦的生物产量和籽粒产量,过量施氮有降低生物产量和籽粒产量的趋势。综合来看,在正常种植密度、氮磷配施和135 kg.ha-1施氮量下,半湿润地区的冬小麦能获得较高的生物产量和籽粒产量。

高寒矿区人工建植草地和自然草皮移植生态修复效应

高寒高海拔矿山经过多年开采后生态系统破坏严重,生态修复困难重重,本文以地处青藏高原东南缘海拔高于4300 m的西藏某铜矿为例,探讨高海拔矿产开发工程人工建植和自然草皮移植生态修复效应。结果表明:1)高寒草甸矿区排土场采取生态修复后,人工建植草地草本层平均高度增加,植物盖度下降,植物丰富度指数、多样性指数和均匀度指数均降低,与天然植被相比,人工建植植被群落出现自我更新现象,移植自然草皮植被群落出现退化现象。2)高寒矿区天然草地土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量较高,矿区生态修复后土壤中各养分含量指标下降。与天然草地相比,人工建植草地土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量分别下降39.67%、31.56%、67.83%和14.40%,自然草皮移植草地土壤中各指标分别下降72.30%、72.29%、61.62%和6.77%。3)天然草地土壤为中性,矿区土壤重建生态修复后土壤呈碱性,人工建植草地和自然草皮移植草地土壤pH分别增加15.71%和11.43%。4)与天然草地相比,自然草皮移植草地土壤重金属汞(Hg)、砷(As)、铅(Pb)、锌(Zn)和镍(Ni)含量均显著增加,而人工建植草地各重金属元素含量没有显著变化,表明草皮移植生态修复措施,加大了土壤重金属元素污染的风险。

沙地柏人工林和天然林风沙土特性研究

为了深入了解固沙植被恢复对土壤理化性质的影响,以毛乌素沙地东南缘沙地柏人工林和天然林为研究对象,通过收集灌丛下5个土层(0-100 cm)的土壤样品,分析其土壤颗粒组成及8个理化指标,探讨了沙地柏生长对风沙土特性的影响。结果表明:研究区土壤粒度组成以砂粒(体积分数97.09%)为主,其次是粉粒和黏粒,并形成以中砂(50.26%)为主的单峰,土壤弱碱性,其养分含量整体水平低,且具有明显表层聚集现象。土壤养分含量与土壤粒度之间存在良好的相关性,表现为土壤有机质、速效钾和盐分含量与细沙物质(粒径<100μm)含量呈线性正相关,与粗砂物质(100~500μm)呈线性负相关。沙地柏生长对风沙土改良效果呈现出人工林16 a树龄优于7 a树龄,天然林地迎风坡优于背风坡。整体上,造林时间增加土壤颗粒的粗细分配趋于良好态势发展,土壤结构优化,土地荒漠化进程减缓。因此,沙地柏可作为毛乌素沙地生态恢复工程的优良灌木。

毛乌素沙地东南缘樟子松人工林土壤养分研究

以毛乌素沙地东南缘沙漠-黄土交错带樟子松林为研究对象,通过采集神木市、榆阳区和横山区樟子松林下7个土层深度(0～200 cm)的土壤,分别对其养分及颗粒组成进行分析.结果表明:毛乌素沙地东南缘樟子松林土壤养分整体水平低,土壤有机质、有机碳、全氮、有效氮、速效磷、速效钾和盐分的平均含量分别为3.03、1.76 g/kg及59.98、19.28、0.97、36.15、0.25 mg/kg,土壤pH呈碱性.由于影响土壤养分分布的因素及其变化的复杂性,土壤养分含量在区域上和剖面上均存在不同程度的差异.土壤养分含量与土壤粒度之间均存在着较好的相关性,大多数养分因子含量与细沙物质呈显著正相关关系,与粗沙物质呈显著负相关关系.总体上,毛乌素沙地东南缘樟子松林土壤肥力质量自东北向西南逐渐增加且土壤养分具有明显的表聚性.

毛乌素沙地东南缘沙柳群落凋落物分布特征

凋落物是毛乌素沙地生态系统的重要组成部分,其蓄积量及再分配过程是影响地表土壤-植物养分循环及土壤抗侵蚀能力的重要因素。利用野外实地采样与测量数据,研究了毛乌素东南缘典型沙丘地标准沙柳植株凋落物的空间分布特征。结果表明:受西北风力的长期作用,凋落物分布以沙柳基部为中心,近似存在同心圆、扇形和月牙形分布格局。随着距基部距离的增大(30、60、90 cm),沙柳凋落物生物量呈显著减小趋势。与同心圆格局相比,扇形和月牙形格局下凋落物生物量呈西北减少、东南增加趋势,增幅介于4.4%~10.4%,尤以月牙形最为显著。沙柳群落中叶和果实在西北风作用下沿地面迁移和再分配是形成凋落物三大格局的主要原因,这些研究结果可为北方风沙区沙生植被优化布局及生态重建提供科学依据。

青藏高原重要交通国道路侧土壤重金属分布特征及生态风险评价

为了阐明交通对青藏高原敏感脆弱生态系统和主要生态安全屏障功能的影响,在G214、G213、G345、G109、G316和G317等国道部分路段,采集路边0~25 m范围内土壤样品,分析6种土壤重金属含量及分布特征,运用单因子污染指数法(P_(i))、内梅罗综合指数法(P_N)及潜在生态风险指数法(RI)对路侧土壤重金属的污染程度及潜在生态风险进行综合评价.结果表明,青藏高原重要交通国道路侧土壤重金属ω(As)、ω(Cd)、ω(Hg)、ω(Ni)、ω(Pb)和ω(Zn)分别介于5.65~176.00、0.04~0.27、0.01~0.14、9.52~113.00、9.16~54.50和24.70~109.00 mg·k^(-1),呈高度变异,部分采样路段存在As、Cd和Hg元素高于当地土壤背景值.路侧土壤重金属单因子污染指数大小为:P_(i)(As)>P_(i)(Hg)>P_(i)(Cd)>P_(i)(Pb)>P_(i)(Ni)>P_(i)(Zn),内梅罗综合污染指数在0.41~9.20,平均值为1.53,属于清洁或轻度污染,局部处于中度或重度污染.研究路段综合潜在生态风险指数平均值为106.2,土壤总体处于无污染和轻度污染,仅有两个路段的土壤重金属富集达到中等及强度生态危害,其G213a土壤综合潜在风险指数显示为中度至重度生态危害,主要受到Hg、As和Cd的影响,G317土壤综合潜在风险指数显示为轻度至中度生态危害,主要受到Hg和Cd的影响.青藏高原路侧土壤重金属含量与路侧距离及土壤深度没有显著相关性,与年均气温呈显著正相关(P<0.05).青藏高原道路建设人为活动剧烈、交通流量较大的区域有土壤重金属富集趋势.

植被盖度对风沙流结构及输沙率的影响

土壤风蚀是全球干旱和半干旱地区生态环境安全的重要威胁。植被通过降低风速和捕获土壤颗粒能够有效地降低土壤风蚀发生的风险。目前,人们对于植被控制土壤风蚀的最优格局和盖度的理解仍然有待深入。借助野外移动风洞,测量了地表输沙率和风沙流结构对草本植物沙打旺(Astragalus adsurgens)盖度的响应程度。结果表明:(1)当植被盖度较小时,风沙流结构的分布曲线遵循指数函数分布规律,随着植被盖度增大,其曲线形态变化差异大。(2)植被覆盖能够有效地降低土壤输沙率并抬高风沙输移发生的高度。(3)地表空气动力学粗糙度与植被盖度服从对数函数变化规律,其增长率随植被盖度的增大而逐渐减小并最终趋于零,下垫面空气动力学粗糙度存在阈值现象。(4)沙打旺控制土壤风蚀的最佳盖度约为30%,能够有效地抑制20 cm高度以下约90%的风蚀量。

若尔盖盆地流动沙丘治理前后表层沉积物粒度变化特征

近年来,在若尔盖盆地内部,各县采取设置草方格沙障、种植灌木等措施进行沙漠化治理,众多流动沙丘得到固定。为探讨沙丘治理前后表层沉积物的粒度变化特征,采集了若尔盖盆地西北部黄河左岸沙丘治理前后的沙丘表层样品进行对比分析。结果表明:经治沙措施固定后的沙丘,极细沙、粉沙和黏土成分占比由20.2%增加至29.6%,平均粒径由181.9μm减小至162.0μm,表层沉积物粒度组分变细,分选性变差,偏度由近对称变为极正偏,峰态由中等变为很窄。频率分布曲线出现次峰,概率累积曲线悬移段产生亚组分,总体由两段式变为三段式,悬移组分粒度变细,跃移组分含量占比由99%降低至87%~88%。在麦草方格与固沙植被共同作用下,沙漠化治理成效显著,但沙漠化土地局地环境的改变亦会对治沙效果产生负面影响。因此,需要因地制宜开展治沙工作,并关注治理区域的动态变化,及时做出措施调整。

基于野外移动风洞实验的沙打旺植被空气动力学特征研究

空气动力学粗糙度(Z_(0))和摩阻速度(u^(*))是反映下垫面与大气相互作用的空气动力学参数,植被对Z_(0)和u^(*)的调节起着重要作用。通过在野外种植沙打旺植被,设置4种植被盖度和3种植被布局,利用移动风洞进行原位测试。结果表明:(1)随着风速增大,Z_(0)和u^(*)存在负相关,即随着u^(*)增大Z_(0)呈线性减小趋势;相同输入风速下,随着植被盖度的增加,Z_(0)和u^(*)存在正相关,两者增加趋势符合对数函数形式。(2)Z_(0)与植被盖度符合对数函数变化规律,随着植被盖度增大Z_(0)出现阈值现象。(3)不同植被布局的Z_(0)为两行一带>交叉布局>一行一带。(4)从空气动力学角度提出沙打旺植被盖度为30%,布局为两行一带布局时,防风蚀效能较强。

1957—2014年库布齐沙漠地面风场特征

风对沙漠化过程具有重要影响,起沙风是塑造沙漠地貌格局的主要动力。根据1957—2014年库布齐沙漠周边4个基准气象站的地面风资料,从风速、风向和输沙势等方面分析库布齐沙漠的地面风场特征。结果显示:(1)库布齐沙漠的起沙风频率与平均风速有很高的相关性;(2)年平均风速为2.7 m·s^(-1),全年盛行风向为WNWNW,为中等变率锐双峰风况,合成输沙风向约为310°。4月风速最大,为中等变率环境;8月风速较小,为高变率环境;1月风速最小,为低变率环境。3—6月风速最大,风向集中度一般;11月至翌年2月风速较大,风向集中度高;7—10月风速最小,风向集中度差;(3)20世纪80年代中后期和2007年前后风速、起沙风频率和输沙势发生了较大变化,尤其是2007年前后由减小向增大发展;(4)大气环流和地表粗糙度的改变是库布齐沙漠地面风场变化的重要原因。

毛乌素沙地东南缘樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)人工林土壤粒度特征

为探讨毛乌素沙地东南缘樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)人工林下土壤粒度特征,以陕西省榆林市横山区、榆阳区和神木市樟子松人工林0~200cm土层为对象,测定土壤粒度组成,分析土壤粒度参数。结果表明:(1)毛乌素东南缘樟子松人工林土壤机械组成主要为细砂(34.73%~44.57%)和中砂(40.63%~50.28%),粗粉砂含量(0.27%~1.34%)最低。(2)平均粒度介于细砂和中砂(1.81~2.20Φ),分选系数较好至中等(0.63~0.76),偏度近对称至正偏(0.03~0.13),峰度中等(0.94~1.07)。(3)空间上,0~200cm土层平均粒径自东北向西南逐渐变细且差异显著,分选系数、偏度和峰度在0~60cm内无规律,60~200cm土层有规律,即自东北向西南分选变差、细粒物质增加、粒度频率曲线变窄,但变化不显著。深度上,各参数无统一变化规律,但0~30cm土层比30~60cm平均粒径小,分选变差,细粒物质增加,粒度频率曲线变窄。(4)樟子松林和土壤间的相互作用在0~30cm较其他深度显著。

黄河流域沙漠化空间格局与成因

黄河流域地势西高东低,自西向东有青藏高原、内蒙古高原、黄土高原和黄淮海平原4个地貌单元,总面积为79.6万km^(2)。黄河流域是中国重要的生态屏障和重要经济带,黄河流域生态保护和高质量发展已上升为国家战略。沙漠化是中国北方干旱、半干旱以及部分半湿润地区主要的土地退化形式,沙漠化对黄河流域,尤其是流域中、上游地区的影响较大。为了全面掌握黄河流域的沙漠化土地空间分布特征,本研究以Landsat遥感影像为数据源,通过地理信息系统(GIS)技术,获得了黄河流域2010年的沙漠化土地分布数据。结果表明:黄河流域内沙漠化土地面积为128667 km^(2),占流域总面积的16.2%;黄河上游的沙漠化土地面积最大,然后依次是黄河中游、黄河源区、黄河下游,沙漠化土地面积分别为89341、21426、17894、7 km^(2),分别占全流域沙漠化土地总面积的69.4%、16.7%、13.9%、0.01%。黄河流域的沙漠化土地绝大部分分布于内蒙古,其沙漠化土地面积为91398 km^(2),占全流域沙漠化土地面积的71.0%;其次是青海,沙漠化土地面积为17432 km^(2),占全流域沙漠化土地面积的13.5%;陕西和宁夏的沙漠化土地面积分别占全流域沙漠化土地面积的8.3%和6.5%。黄河流域的沙漠化空间格局主要是降水量与沙源空间耦合的结果,流域92.6%(119114 km^(2))的沙漠化土地分布于干旱、半干旱地区。从20世纪70年代以来,黄河流域的沙漠化总体上经历了快速发展—发展放缓—明显逆转的过程,沙漠化大幅度的变化主要受人类活动影响所致,在过去几十年间风速持续减小对沙漠化逆转的积极作用也应引起重视。

拉萨河谷爬坡沙丘沉积物特征

分析了青藏高原拉萨河谷爬坡沙丘表层及不同深度沉积物的粒度和地球化学元素特征。结果表明:(1)爬坡沙丘表层沉积物以细沙为主,平均粒径为2.51Φ(细沙),分选中等,粒度分布曲线为正偏、窄峰。随海拔升高,表层沉积物逐渐变细;随深度增加,沉积物粒径逐渐变细。(2)爬坡沙丘沉积物常量元素中SiO_(2)含量最高,微量元素中Ba含量最高。常量元素含量多随深度增加而减少,且在0—10 cm深度内变化幅度最大。与上部陆壳平均化学组成相比,除Na_(2)O、MnO、Cr、Co、Mo、SiO_(2)外,其余元素均处于亏损状态。拉萨河谷爬坡沙丘经历了中等的化学风化,处于大陆风化的早期阶段。

古尔班通古特沙漠蜂窝状沙丘沉积物理化特征及沉积环境

采样分析了古尔班通古特沙漠蜂窝状沙丘表层沉积物的粒度、元素和微形态特征,讨论了其沉积环境。结果表明:(1)古尔班通古特沙漠蜂窝状沙丘表层沉积物以细沙为主;与上部陆壳平均化学组成(UCC)比,常量元素产生亏损,微量元素Co富集明显;化学蚀变指数(CIA)与上部陆壳平均值接近;石英沙颗粒磨圆度适中,微形态特征以碟形坑与不规则撞击坑为主。(2)古尔班通古特沙漠东北部蜂窝状沙丘表层沉积物平均粒径最大,分选性最差,常量元素亏损严重,微形态特征最为复杂;西部CIA值最小。平均粒径从迎风坡坡脚到坡顶增大,在背风坡变小;元素与微形态特征无明显差异。(3)沉积物理化特征说明古尔班通古特沙漠处于大陆风化的早期阶段,干旱的气候条件使沙丘表层组成物质缺乏有效的化学风化,沉积环境复杂,以风成机械作用为主导。

巴丹吉林沙漠高大沙山地貌的线条美

巴丹吉林沙漠是中国第二大流动沙漠,被列入世界自然遗产提名地名录,具有独特的美学价值,但目前尚缺乏沙漠美学价值的系统论述。本文基于野外考察、影像和文献资料,将美学原理与风沙地貌学理论结合,探讨巴丹吉林沙漠高大沙山地貌的美学价值,侧重其独特的线条美。将高大沙山地貌的线条分为直线、曲线和交织线条,分别解析其美学的表现形式和所包含的科学内容。巴丹吉林沙漠高大沙山地貌的潜在美学价值值得挖掘,对沙漠资源特别是旅游资源的开发乃至沙漠科学知识的普及具有重要意义。

2000-2020年青海省共和县土地沙漠化动态及其驱动因素

应用GIS与RS技术对青海省共和县沙漠化土地进行时空变化监测并分析其驱动因素。结果表明:共和县近20年沙漠化土地总面积先增后减,共减少285.43km^(2)。自然与人为因素共同作用于共和县沙漠化。近20年青海湖年平均水位变化以2004年为转折点先减后增,2000-2015年水位变化对共和县境内青海湖东沿岸沙漠化无明显影响,2015-2020年水位快速上升淹没沿岸0.82km^(2)重度沙漠化土地。2010-2020年青海湖湖东克土沙区防沙治沙试验区局部极重度沙漠化土地转变为中度和轻度沙漠化,人为措施效果显著。共和盆地沙区,光伏发电基地区域潜在沙漠化土地减少,其东南方向部分极重度和重度沙漠化土地转化为重度和中度。在封禁保护区、草方格及防风固沙植被的影响下,龙羊峡水库西北岸局部重度和中度沙漠化土地转变为中度和轻度,小面积极重度沙漠化土地转化为中度,塔拉滩以北部分重度和轻度沙漠化土地等级降低为轻度和潜在。