关中地区耕作方法与土壤紧实度时空变异及其效应分析

为了探明关中地区土壤紧实度的基本情况,揭示长期旋耕方法对于土壤紧实度的作用与影响,在关中头道塬设置了旋耕和深翻处理、休闲和种植小麦处理的定位观察试验,在小麦各生育阶段分别监测了0-40 cm剖面范围内土壤紧实度变异情况,分析了影响土壤紧实度的因子等。结果表明：播前施行旋耕土壤紧实度较高,尤其是在15-40 cm表现得较为明显,限制了作物根系伸长;深耕松土的效应在整个小麦生育期间都能得到明显的体现。实验证实了生产上现行的旋耕方法具有明显地导致土壤紧实化的问题。土壤紧实度与含水量明显相关,影响程度随土壤深度的增加而增大;土壤紧实度对含水量的敏感反应意味着土壤干燥化会对作物生长带来干旱和机械双重胁迫;同时随着紧实度的增加土壤内部温度变化幅度也在增大。可见现行旋耕方法使得土壤不良环境缓冲性降低,对于降水或者灌溉的依赖性在增强,土壤已经处于明显疲劳状态。

渭河流域气候变化与区域分异特征

基于渭河流域分布区4个中国地面国际交换站气候资料,分析了1951—2007年风、气温、降水量、日照时数和相对湿度等气候要素变化及区域分异特征。结果表明,研究期间渭河流域年平均风速和年最大风速均呈现出减小的趋势。近年来年平均风速和年最大风速没有明显变化,且均小于平均值。年降水量没有明显的突变年份,但总体上,1987年后的年降水量平均值明显小于1987年前的年降水量平均值。日降水量≥0.1mm日数自1993年后均小于平均值,但是在1993—2007年期间没有明显变化。渭河流域年平均气温和最低气温均呈现出明显上升趋势,分别以0.544,0.509,0.386,0.667℃/10a的速度上升,远大于全球近50a来0.13℃/10a的平均增温速率,年气温极差增大。日照时数呈现出区域分异特点,不同地区的日照时数变化也有所不同,东北部日照时数呈现出增加趋势,其它区域则呈现出减少趋势。相对湿度呈现出明显的下降趋势。渭河流域气候呈现出暖干化变化趋势。

旱塬地区不同耕作模式小麦田土壤CO_2释放通量的变异特征

【目的】揭示不同耕作管理条件下,旱塬地区农田土壤CO2的释放规律。【方法】在陕西关中头道塬设置小麦田与休闲田、旋耕与深耕等双因子4处理裂区试验,用碱吸收法监测小麦生育期间土壤剖面0～40cm土层土壤CO2的释放通量。【结果】(1)小麦生育期间不同处理农田土壤CO2释放通量的变化过程呈现出双峰和双谷特征,分别在小麦播种后秋季苗期及竖年4月初拔节-孕穗期呈现峰值,在越冬期和小麦成熟期出现低谷。小麦田和休闲田土壤CO2释放通量差异明显,其变化规律基本相似。(2)在小麦全生育期,主要根区土壤剖面中CO2释放通量呈现出明显上层低下层高的空间分布梯度。不同耕作模式对土壤剖面中CO2释放通量的时空变异特征有明显影响。(3)在小麦全生育期,不同处理农田土壤CO2累计释放总量差异明显,表现为旋耕处理高于深耕处理,小麦田高于休闲田。【结论】不同土壤耕作管理措施是调控农田土壤碳素循环及土壤空气质量的有效措施。

基于van Genuchten模型的渭北苹果园土壤水分能量特征分析

针对渭北地区干旱缺水,果树生长发育受限的客观实际,开展了苹果树生育期0-150 cm土壤水吸力动态变化规律研究。依据渭北果园土壤剖面构型,将离心机法与水汽平衡法相结合,按照发生学土层,逐层测定了供试土壤水分特征曲线,并用van Genuchten模型拟合。基于该模型,将在幼龄果园、老龄果园以及农田定期逐层监测的土壤水分含量转化为土壤水吸力,以农田为对照,评价植果条件下土壤水分的胁迫状况。结果表明,van Genuchten模型能很好地拟合渭北果园耕层、农田耕层、黑垆土层及黄土母质层的水分特征曲线,拟合精度均达0.96以上。渭北地区农田受干旱胁迫较严重,3月中旬-7月初,0-100 cm土层均处于水吸力高于3.98的重度胁迫状态;受植被冠层覆盖及果树生育期的影响,干旱对果树的胁迫程度较农田小,对老龄果园胁迫程度比对幼龄果园的大,幼龄果园在3月中旬-5月初、5月底-7月初仅0-20 cm土层为高水吸力区,直至6月中旬-7月中旬高水吸力区才延伸到40-70 cm土层;老龄果园在3月中旬-4月底的0-40 cm土层、5月底-7月中旬的30-100 cm土层和7月中旬-8月底的0-20 cm土层为高水吸力区。可得出,渭北不同园龄苹果园在不同生育期的不同深度土层会间歇性地出现高水吸力的土壤水分胁迫区,但相对于农田而言,果园受到的干旱胁迫相对较轻,渭北地区植果有助于缓解干旱胁迫。

果园养鸡立体农业生产模式对土壤钙素营养及苹果品质的影响

为了探求果园养鸡立体农业生产模式的科学性及可持续性,以渭北旱塬养鸡苹果园土壤作为研究对象,以同一地区普通果园作为对照,研究了两种果园土壤pH值、土壤碳酸钙及水溶性钠、钙含量及苹果果实密度、果形、硬度、可溶性固形物和可滴定酸等果品质量指标。结果表明,果园养鸡降低了表层0-10 cm土壤的pH值,增大了亚表层土壤pH值;增大了0-50 cm土层土壤碳酸钙的递减速度,仅5年时间果园养鸡使0-50 cm土层土壤钙密度比对照果园减少了CaCO317.75 kg·m-2,平均年递减速率比普通果园高CaCO30.259 kg·m-2·a-1。果园土壤剖面0-50 cm水溶性钙显著增大,在现阶段促使提高了果品的质量指标。从上述结果可以得出,从目前目标出发果园养鸡在促进果品生产方面已产生了积极的作用和效果,但从土壤钙素流失及退化的速度看,对地区果业健康可持续发展产生了一定的隐患,值得给予极大关注。

渭北苹果园土壤有机碳库变异特征

土壤碳库是陆地生态系统中最大且最活跃的碳库之一，是全球碳循环的核心内容。土壤有机碳的固定和矿化不仅对全球大气CO2浓度起着重要的调节作用，而且影响着土壤肥力及作物产量，指示着植被演替的结果和演化的趋势，倍受学术界广泛关注。

干旱季节渭北果园土壤水分时空变化特征

针对渭北旱塬干旱季节主要发生在春季到夏初,制约苹果早期生长发育的客观实际,对渭北旱塬苹果园和农田从3月初到5月底,0～100 cm土壤含水量时空变化进行了研究。结果表明:冬春季渭北果园土壤含水量明显高于农田,进入春季随着果树萌发并进入生长旺盛季节,果园土壤水分消耗较小麦农田更为明显,在0～100cm果园土壤耗水量显著,其中5月份0～60 cm土壤水分消耗更加明显。而农田土壤水分消耗层主要在0～30 cm。相对于农田而言,冬春季渭北果园土壤表现出极为明显的保墒性,有助于缓解春旱的威胁;而春季到夏初则表现为极为显著的土壤耗水性,土壤干燥化趋势明显,5月初为果园土壤水分管理的关键时期。

陕西渭北地区苹果主栽品种的品质分析与评价

为探求陕西渭北地区栽培环境条件下‘嘎啦’‘秦冠’‘富士’3个主栽苹果品种果实品质的差异及其变异特征,于果实采收期在洛川、白水县2个主产地多点采集3个品种的苹果作为研究对象,分别对苹果的单果质量、体积、体积质量、果实硬度、可溶性固形物质量分数、可滴定酸质量分数、固酸比、钙质量分数进行测定,并运用综合指标法对不同品种的苹果品质进行综合分析。结果表明,渭北地区‘富士’综合品质最好,‘嘎啦’次之,‘秦冠’较差。3个品种苹果品质间的差异主要取决于遗传因素,而3个品种内的个体品质变异性主要取决于农艺性状。

渭北果园土壤有机质及酶活性研究

为了探讨渭北果园土壤生物质量演化趋势,分析制约地区苹果可持续发展的土壤因素,在渭北旱塬果区选择了〈10 a、10~20 a、〉20 a园龄段苹果园各3个,选用农田土壤作为对照,研究0~100 cm范围内土壤有机质、过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶活性的变化趋势。结果表明,随着果树种植年限的增加,果园土壤有机质含量仅在表层0~20 cm有不同程度地累积趋势,且在〉20 a果园累积较为明显;20~40 cm土层处有机质呈现在植果初期递减,20 a后逐渐增加的趋势;果园土壤3种酶活性变化差异主要体现在0~40 cm土层范围,过氧化氢酶活性在0~40 cm呈现递减趋势,且在0~100 cm土层显著高于农田土壤;脲酶活性在0~40 cm有不同程度递增过程,碱性磷酸酶活性在0~40 cm也呈现出相对增高的态势。相关性分析表明土壤有机质与3种酶之间存在着极显著相关。由此得出,渭北地区果树对土壤生物质量的影响主要体现在0~40 cm范围,果园土壤过氧化氢酶活性显著递减和表层土壤脲酶活性增加可能会对苹果树生长产生一定影响。

灌溉水质与土壤有机质累积的关系

为了确定长期使用污染水灌溉对土壤有机物质累积的影响，在陕西交口抽渭灌区采集土壤样品，并以气候条件、土壤条件以及耕作制度基本一致，长期用井水灌溉的土壤作为对照，测定了土壤有机质的质量分数及其组成，其结果显示：长期用污染的渭水灌溉，土壤有机质主要在耕层（0-20cm）极显著增加，且增加部分主要是活性有机质、非活性有机质基本不受影响；耕层土壤中的胡敏酸及富啡酸质量分数均极显著增加，土壤熟化程度有略微提高。灌溉水质几乎不能改变与气候生态条件和土壤条件相协调的非活性有机质的“生态极限含量”。

施肥方式和园龄对洛川苹果园土壤钙素退化的影响

为明确黄土高原苹果产区施肥方式和园龄对土壤钙素含量和钙素贮量的影响,本研究以位于世界苹果优生区的陕西省洛川县苹果园为研究对象,分别研究不同施肥方式和不同园龄苹果园0~100 cm土层土壤碳酸钙、水溶性钙和交换性钙含量及其贮量的变化特征.结果表明:洛川县苹果园土壤钙素递减式退化现象严重,长期大量单施化肥苹果园土壤钙素退化现象明显大于化肥与农家有机肥配施苹果园,单施化肥苹果园比化肥与农家有机肥配施苹果园0~100 cm土层土壤碳酸钙、水溶性钙和交换性钙平均含量分别减少38.8%、25.4%和5.6%,3种形态土壤钙素贮量依次减少36.4%、26.0%和4.3%;苹果园土壤钙素退化程度随园龄增加不断加剧,园龄>25年苹果园比园龄≤10年苹果园0~100 cm土层土壤碳酸钙、水溶性钙和交换性钙平均含量分别减少48.8%、69.4%和39.5%,3种形态土壤钙素贮量分别减少40.8%、64.1%和33.0%.长期大量单施化肥和长期种植苹果树均对土壤碳酸钙、水溶性钙、交换性钙有明显的耗竭作用,钙素递减式退化特征明显,化肥与农家有机肥配施能够有效减缓土壤钙素退化,对于园龄>25年的高龄苹果园应加强土壤钙素管理.施肥方式是苹果园土壤钙素递减的驱动因素,钙素递减呈现出明显的时(园龄)空(土层深度)效应.