Effect of apple production base on regional water cycle in Weibei upland of the Loess Plateau

Weibei upland, located in southern part of the Loess Plateau, is a commercial apple production base in China. The enlargement of apple-planting area has a great impact on the regional water cycle. The effects of different land use on hydrological parameters are compared and studied in this paper. The main results are as follows (1) The initial and steady infiltration rates in apple orchard are higher than those in other land use types such as grassland, idle land and farmland. Their initial rates of infiltration are 0.823 cm/min, 0.215 cm/min, 0.534 cm/min and 0.586 cm/min in apple orchard, grassland, idle land and farmland respectively. Their steady infiltration rates are 0.45 cm/min, 0.038 cm/min, 0.191 cm/min and 0.155 cm/min respectively. (2) There is no runoff generated in plot of apple orchard in all 8 storm events in observed natural rainfalls, while runoff is generated in winter wheat plot, corn plot and alfalfa plot with runoff coefficients of 2.39%, 1.58% and 0.31% respectively. (3) The transpiration of apple trees is strong and thus soil moisture is gradually depleted. The average soil water contents in 3–9 m soil profile in Changwu plots with apple trees of 14 and 32 years in age are 11.77% and 11.59% and in Luochuan plots with those of 15 and 28 years in age are 11.7% and 11.59% respectively, which are nearly 9.0% of wilting moisture of Changwu soil and 8.6% of wilting moisture of Luochuan soil. The pathway of rainfall percolating to groundwater is hindered by dry soil profile.

渭北黄土台塬区水库水下岸坡稳定形态预测模型研究

黄土地区水库塌岸预测仍以卡丘金法等经验图解法为主,此类方法预测结果的准确性取决于对岸坡剖面形态的准确描述。为了提高黄土地区水库塌岸宽度预测的准确性,选取渭北黄土台塬区选择典型水库进行现场调查,对原河道岸坡形态与蓄水后岸坡形态进行对比分析,在此基础上建立了水下岸坡形态预测模型。结果表明,渭北黄土台塬区水库岸坡塌岸稳定后,水上岸坡呈直立状,高度可达30 m以上,水下岸坡呈曲线形,受水深和岸坡高度共同影响,塌落物可能露出水面。在此基础上基于对数螺线方程建立了水下岸坡形态预测模型,并与经典图解法所用直线型岸坡进行对比,误差分析结果表明采用对数螺线方程进行水下岸坡形态预测时堆积体积误差为4.50%~39.70%,均值为12.64%,而直线型岸坡的预测误差为25.75%~124.69%,均值为75.69%。即采用对数螺线方程可以更好的测水下岸坡形态及水下堆积量。相关研究成果对黄土台塬区水库塌岸预测方法的改进,以及黄河流域的渭北黄土台塬区的环境保护与高质量发展具有实际意义。

渭北黄土高原不同类型人工林的生态效益评价

[目的]构建适应渭北黄土高原人工林资源与生态服务功能特点的人工林生态效益评价方法,阐明不同类型人工林建设对该地区东部、中部、西部生态环境的影响,为准确量化与科学评估不同类型、不同区域人工林的生态服务功能,优化林分结构、制定人工林生态补偿强度标准及准确计量评估人工林碳汇,将“绿色颜值”转化为“生态价值”提供理论依据。[方法]在构建渭北黄土高原生态林、生态经济林、经济林有效面积计算模型的基础上,采用典型区域调查、测定与森林二类调查资料和计量参数等收集相结合的方法,计算分析了3种不同类型,东部、中部、西部不同区域人工林涵养水源、固碳释氧、保育土壤和净化大气的生态效益。[结果](1)渭北黄土高原不同类型人工林的生态效益为生态林>经济林>生态经济林;生态效益中涵养水源价值量最高,保育土壤与固碳释氧效益次之,净化大气的价值量最低。(2)人工林单位面积生态效益为经济林>生态林>生态经济林。(3)不同区域人工林生态效益为中部>东部>西部。[结论]生态林和经济林在生态效益中发挥着重要作用,提高它们所占比重能显著提高人工林的生态效益。为提高西部人工林生态效益,生态林应加强疏林改造、未成林抚育和灌木林封育;同时适度发展经济林,方可有效提升西部乃至整个渭北黄土高原人工林的生态效益。

风能和太阳能联合供电在水文自动监测站中的应用及推广实验分析

风能和太阳能联合供电技术已广泛应用于市政系统,但此技术鲜少直接使用在水文自动监测站。以杨凌区渭河川道平原区和旬邑县渭北黄土高原沟壑区为例,探索不同地理地貌,风能和太阳能联合供电可行性,并提出不同自然条件下,较为合适的风光互补联合供电的技术方案。

秸秆覆盖对旱地土壤水分及冬小麦水分利用效率的影响

【目的】研究秸秆覆盖方式与覆盖量对冬小麦田土壤水分及冬小麦产量和水分利用效率的影响。【方法】在陕西渭北旱塬,通过连续2年(2007-2009)的不同秸秆覆盖方式(全程覆盖、生育期覆盖、不覆盖(CK)与不同覆盖量(9000,6000,3000kg/hm2)的大田试验,研究秸秆覆盖对土壤水分及冬小麦产量和水分利用效率的影响。【结果】2年的定位试验结果表明,同一覆盖方式不同覆盖量处理的土壤含水量与覆盖量呈正相关;同一覆盖量不同覆盖方式下土壤含水量表现为全程覆盖优于生育期覆盖和CK;全程覆盖方式9000,6000和3000kg/hm2覆盖量处理0～200cm土层平均含水量较生育期覆盖分别提高了11.5%,10.0%和8.0%,较CK分别提高了19.2%,12.9%和8.8%;全程覆盖方式和生育期覆盖方式下,小麦的水分利用效率均以覆盖量为3000kg/hm2处理最大,其中全程覆盖方式的水分利用效率较CK增加了31.5%(P<0.05),生育期覆盖方式下2年平均的水分利用效率较CK增加了12.8%(P<0.05);不同覆盖量在全程覆盖方式下冬小麦产量较CK增加41.1%～65.7%(P<0.05),在生育期覆盖方式下冬小麦产量较CK增加了27.1%～30.2%(P<0.05)。【结论】同一秸秆覆盖方式不同覆盖量均可增加冬小麦产量,而同一覆盖量下以全程覆盖方式的增产效果较优;覆盖量为3000kg/hm2时,2种覆盖方式的冬小麦水分利用效率均最大。

不同有机肥培肥对旱作农田土壤团聚体的影响

【目的】研究不同有机肥施用量和玉米秸秆还田量对土壤团聚体组成和有机质含量的影响。【方法】在渭北旱塬连续3年(2007-2009年)进行有机培肥定位试验,以不施肥处理为对照,研究施用不同量秸秆(9 000、13 500kg/hm2)和有机肥(鸡粪,15 000、22 500kg/hm2)后,不同土层(0～10,10～20cm)土壤团聚体组成和有机质含量的变化。【结果】9 000,13 500kg/hm2秸秆还田和15 000,22 500kg/hm2有机肥处理0～20cm土层土壤有机质含量分别较对照提高了8.92%(P<0.05),9.85%(P<0.01)和7.41%(P<0.05),12.03%(P<0.01)。施用有机肥处理和秸秆还田处理0～20cm土层粒径>0.25mm机械稳定性团聚体含量显著高于对照(P<0.05)。粒径>0.25mm水稳定性团聚体含量随秸秆还田和有机肥施用量的增加而增大,高秸秆和高有机肥处理较对照差异显著(P<0.05)。干筛法测定的土壤团聚体平均质量直径极显著高于对照(P<0.01)。土壤团聚体分散度和不稳定团粒指数在0～20cm土层表现为高秸秆和高有机肥处理较对照明显降低。不同培肥处理粒径≤5～>2和≤1～>0.5mm水稳定性团聚体含量与有机质含量呈极显著正相关关系。【结论】有机培肥可以显著提高粒径>0.25mm机械稳定性团聚体和水稳定性团聚体含量及有机质含量,有机培肥通过提高有机质含量直接促进了渭北旱塬土壤粒径≤1～>0.5mm水稳定性团聚体的形成,对旱地土壤理化性质具有一定的改善作用。

渭北主要造林树种细根生长及分布与土壤密度关系

采用野外样地调查和盆栽试验的方法 ,研究了土壤密度对渭北主要造林树种细根生长及分布特征的影响。结果表明 ,在 0～ 10 0cm的深度内 ,不论是阴坡还是阳坡 ,油松林地的土壤密度均表现出随土层的加深逐渐增大的趋势 ;刺槐林地的土壤密度大于油松林地 ,且各土层间的差异不大。油松林地各土层土壤密度与不同径级根系长度存在显著的负相关关系。盆栽基质密度对不同树种苗木根系的生长和发育的影响虽各异 ,但在基质密度和孔隙度适中的条件下均生长良好 ,生物量达到最大。盆栽基质的密度对刺槐和油松根系的生长和发育的影响最显著 ;侧柏和山杏的细根生长发育受土壤密度的影响较小 ,其根系生物量在不同密度的基质中没有明显变化。

渭北黄土高原经济林地土壤养分特征研究

为了探明渭北黄土高原经济林地土壤养分状况及其变化规律,以主要经济林树种杏树、柿树、花椒和核桃作为研究对象,对经济林地土壤养分变化特征进行了研究。结果表明:经济林地由于受成土母质和人为干扰的作用,土壤养分含量变异范围较宽,其中养分变异范围中碱解氮的变幅最小,而速效磷最大,达74.17%;不同的经济林地土壤养分存在一定的差异性,花椒林地有机质和速效钾含量最高,杏树林地次之,柿树和核桃林地含量较低,碱解氮的变化趋势为:核桃>花椒>杏树>柿树,速效磷的变化趋势为:杏树>柿树>花椒>核桃;各种养分在剖面中的含量具有明显的层次性,表层(0-20cm)养分含量最高,随着剖面深度的增加,养分含量逐渐降低,且降低的幅度越来越小,养分具有明显的"表聚效应";土壤养分含量之间存在一定的相关性,有机质与速效钾呈显著相关,与碱解氮呈极显著相关,碱解氮与速效钾呈极显著相关,而速效磷与其它养分变化的相关性较低,没有明显规律性;依据黄土高原土壤养分分级指标,所调查经济林土壤有机质和碱解氮处于较低水平,速效磷、速效钾含量丰富,能够满足一般树木生长的需要。

渭北黄土高原人工刺槐林植物多样性动态

以陕西省永寿县人工刺槐林为研究对象,采用"空间序列代替时间序列"法,研究了人工刺槐林下植物群落的物种多样性特征。结果表明:(1)渭北黄土高原人工刺槐林下植被的演变依次经历了艾蒿(水蒿)、葎草、葎草+糙苏3种主要类型;主要建群种表现为一年生向多年生、低级向高级的演变趋势。(2)Patrick、Shannon-Wiener、Simpson和Pielou指数随刺槐林龄级的增加均呈现二次函数变化,说明该地区刺槐林林下植被通过自然恢复可达到相对稳定的状态,但该过程比较缓慢。(3)阴坡的各个多样性指数明显大于阳坡,说明阳坡生态修复的自然条件(主要是土壤水分条件)更差,植被自然恢复的速率更缓慢。研究表明,渭北黄土高原阳坡的生态修复应以选用耐旱植物或者以保护和恢复草本群落为主,仅在水分条件较好、能够满足乔木或灌木生长的小地形内进行适当比例的乔、灌、草复合配置,以丰富群落层次结构,优化群落生态功能。

基于SPI的渭北黄土高原干旱时空特征

渭北黄土高原是陕西省重要的粮食生产基地,为了提高该地区应对干旱气候事件的能力,利用1986─2015年渭北黄土高原地区逐日降水资料详细分析该地区干旱变化的时空演变规律,通过计算标准化降水指数(SPI),定量表征该地区的干旱时空特征,结果表明:(1)近30年该地区SPI和降水量的变化趋势基本相近,都呈规律性波动变化,但有些月份差异比较大,这是由于SPI对不同时间尺度降水量的敏感性不同。(2)不同时间尺度的SPI可以较好地反映干旱洪涝的发展演变状况和趋势。SPI能够明确地反映渭北黄土高原的干旱变化状况,短时间尺度(1个月)能够反映逐月的干旱变化,3个月能够反映季节的干旱变化,而长时间尺度(12个月)则可以反映水分的滞后性作用。通过对多时间尺度SPI的时间序列分析可以发现,渭北黄土高原总体上有变湿的趋势,且随着时间尺度的增加,SPI的随机性在减弱,持续性在加强。与气候变化相对应,全区干旱频次有总体下降的趋势。(3)渭北黄土高原干旱主要出现在1993、1994、1997、1998和2001年。对不同季节的SPI分析结果表明,春季和夏季干旱发生频率较高,秋季和冬季干旱频率较低。同时,干季干旱频率较高,湿季干旱频率较低。(4)渭北黄土高原不同地区干旱具有相对一致的趋势。研究结果可为渭北黄土高原农业旱情管理与决策提供科学依据。

基于灰色关联投影法的森林生态系统健康评价

【目的】探寻一种简便易行、可操作性强的渭北黄土高原地区人工刺槐林健康评价方法,为渭北地区人工林的健康经营提供理论依据。【方法】基于灰色系统理论和矢量投影原理,建立森林生态系统健康评价灰色关联投影模型,并以永寿县槐平林场为例,利用21个刺槐林小班的调查数据,通过建立健康评价指标体系,采用灰色关联投影法,对该林场人工刺槐林的健康状况进行评价。【结果】建立的森林生态系统健康灰色关联投影模型将参评小班及各级指标视为矢量,分别向同一矢量(健康标准)进行投影,根据投影值的大小确定小班的健康级别,并对小班的健康状况进行排序。利用该评价模型对永寿槐平林场的评价表明,研究区健康的刺槐小班约占样本总数的38.10%,亚健康、不健康的刺槐小班分别占样本总数的19.05%和42.85%,表明该区域人工刺槐林整体上健康状态较差,评价结果与实际相符。【结论】建立的森林生态系统健康评价方法简便易行,能够比较客观地反映所调查森林的健康状况,具有一定的科学性和可操作性,对森林生态系统健康经营具有一定参考价值。

渭北黄土高原主要造林树种根系分布特征的研究

采用土钻法研究了油松、刺槐、樟子松、华山松、侧柏和山杏6个树种的垂直根系分布特征.结果表明,立地条件对刺槐根系分布特征有明显的影响,林地土壤水分状况的差异是造成这种影响的关键所在;土壤种类、结构等对刺槐根系的分布特征也有很大影响;油松在幼年期(8年生)即可达到根系分布的最大深度,但根系密度却随着林龄的增大呈明显的增大趋势;不同树种在根系垂直分布特征方面存在着很大差异,其中刺槐根系分布最深.根据各树种根系垂直分布特征,在黄绵土阳向立地上各树种生产力的大小次序为:刺槐>山杏>油松>樟子松>华山松>侧柏.

黄土高原渭北地区油松林健康评价研究

以陕西省永寿县槐平林场、白水县方山林场、扶风县野河林场野外实地调查数据为基础,选用郁闭度、径阶分布、群落层次结构、Shannon-wiener多样性指数、水土保持量、病虫害程度、枯梢比例、火险等级等8项指标,构建了黄土高原渭北地区油松公益林健康评价指标体系,并依据模糊综合评判的原理和方法,对3个地区的油松林健康状况进行了定量评价。评价结果显示,研究区处于健康状态的油松小班所占比例最大,为64%,亚健康状态的油松小班比例为32%,而不健康状态的油松小班最小仅占到4%。研究结果对于该区油松林健康经营与可持续发展提供了定量依据。

渭北黄土高原苹果生产中的问题及解决方案

渭北黄土高原是世界上唯一符合优质苹果生产7项气象条件的地区,是世界上苹果连片种植面积最大的区域,但在生产过程中仍然存在盲目性生产,品种单一,修剪技术差,大量施用氮肥,缺乏品牌效应及营销机构等,且随树龄的增加,果园土壤中出现了干层和硝态氮积累等问题。针对苹果生产中存在的问题,提出建园前应做好规划,生产中要开辟肥源,量化施肥,节水灌溉,合理修剪等,并且要加强自然灾害防治,建立良好的营销体系。

黄土区渭北旱塬苹果基地对区域水循环的影响

通过对苹果地、农田和其他塬面主要土地利用方式的比较研究 ,发现苹果地土壤入渗速率大、降雨产流率低和存在生物利用型土壤干层。这些水文学性质将增强土壤 -植物 -大气间垂直水分交换 ,削弱降雨转化为地表径流和地下水的比例 ,最终影响区域地表和地下水资源的数量。另外土壤干层的出现还削弱了土壤水库对年际和季节性干旱的调节作用 。

陕西省渭北黄土高原苹果发展战略研究

论述了苹果产业在陕西省渭北地区农业经济发展中的战略地位,分析了苹果产业发展中存在的主要问题,即单产低、总体质量差,产业化程度低,设施条件差、社会服务体系不健全等。提出了陕西省渭北黄土高原苹果发展的战略目标及其保障措施:陕西省渭北地区苹果面积应当保持现有规模;保障有机肥供应,生产无污染苹果;利用"八大技术",提高苹果的单产和内在品质;创新苹果产业化经营组织模式,促进苹果产业化发展。

渭北黄土高原沟壑区土地整治中新增耕地土壤养分现状分析

【目的】以渭北黄土高原沟壑区为例,研究土地整治中新增耕地的土壤养分特征,为判别新增耕地能否实现可持续利用提供参考。【方法】以位于渭北黄土高原沟壑区的白水、蒲城和富平3县新增耕地为研究对象,每20 ha新增耕地作为一个采样单元,采集0~30 cm耕层土壤,共采集土样30个,测定土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量及土样质地等指标,分析土壤养分状况。【结果】渭北黄土高原沟壑区新增耕地土壤质地均为粉壤土,有机质、全氮、有效磷及速效钾平均含量分别为16.69 g/kg、0.67 g/kg、15.79 mg/kg和173.28 mg/kg;有机质和速效钾含量表现为白水县〉富平县〉蒲城县;全氮含量表现为蒲城县〉白水县=富平县;有效磷含量表现为白水县〉蒲城县〉富平县。相关性分析结果表明,土壤有机质含量与全氮含量呈显著正相关（P〈0.05）,与有效磷、速效钾含量呈极显著正相关（P〈0.01,下同）;有效磷含量与速效钾含量呈极显著正相关。除全氮外,其他土壤养分含量与砂粒含量呈正相关,与黏粒和粉粒含量呈负相关。参照黄土高原养分分级指标对渭北黄土高原沟壑区新增耕地的土壤养分进行分级评价,土壤有机质含量整体处于中等水平,全氮含量较低,有效磷和速效钾含量较高。【结论】渭北黄土高原沟壑区不同采样县新增耕地土壤养分存在地区差异性。土壤有机质含量对土壤养分含量影响较大。

渭北黄土高原主要造林树种根系分布特征及抗旱性研究

采用土钻法和盆栽试验研究了渭北地区主要造林树种的垂直根系分布特征及其抗旱性。结果表明立地条件对刺槐根系分布特征有明显的影响 ,林地土壤水分状况的差异是造成这种影响的关键所在 ;土壤种类、结构等对刺槐根系的分布特征也有很大的影响 ;不同树种在根系垂直分布特征方面存在着很大的差异 ,其中刺槐的根系分布最深 ;在一定的土壤干旱范围内 ,苗木可以通过提高根系活力来适应逆境 ,当土壤干旱超过一定的阈值后 ,树木根系将逐步丧失其活力和功能 ,最终导致地上部分的枯死 ;在供试的 4个树种中 ,山杏根系的抗旱性最强 ,其次是侧柏、刺槐和油松。苗木根系活力除了受土壤干旱协迫程度的影响之外 ,还受到干旱持续时间的影响。当土壤含水量降至 4 0 %的田间持水量时 ,土壤干旱已经对油松的生长构成了威胁 ,但对山杏。

渭北旱塬生态农业建设模式浅析

简析了陕西省渭北旱塬实施的以沼气为纽带的“三位一体”五配套良性循环生态农业模式、以退耕还林还草为核心的小流域综合治理模式及其经济、社会和生态三大效益。

渭北黄土高原区刺槐人工林健康评价体系的构建

【目的】研究渭北黄土高原区刺槐人工林的健康状况,构建评价模型,为该区刺槐人工林的可持续经营提供科学依据。【方法】以渭北黄土高原区刺槐人工林为研究对象,在永寿县槐平林场、扶风县野河林场、白水县方山林场选设84块样地进行调查,以评价人工林健康状况及持续发展能力为目标,从林分结构、林分活力、林分抗逆性等指标中筛选评价指标,再通过比较不同龄级(幼龄林、中龄林、成熟林、过熟林)各指标权重的变化确定最终评价指标,建立评价指标体系。采用层次分析与聚类分析法,构建刺槐人工林评价模型,计算各样地的健康指数,根据健康指数,将处于不同龄级的刺槐林划分为健康、亚健康和不健康3个等级。【结果】最终确定的渭北黄土高原区刺槐人工林健康评价体系包括活力指标(立地质量、枯梢比、更新状况)、结构指标(郁闭度、密度、平均胸径、平均树高)和抗逆性指标(森林火险等级和病虫害)。研究区刺槐林分健康状况的评价结果为:健康林占45.2%,亚健康林占42.9%,不健康林占11.9%,表明刺槐林的整体健康状况不良,急需进行健康经营抚育。【结论】构建的健康评价体系能客观地反映渭北黄土高原区刺槐人工林的健康状况。