干旱区高强度开采地表裂缝对土壤微生物学特性和植物群落的影响

为了研究高强度开采地表裂缝对土壤微生物特性和植物群落的影响，以鄂尔多斯盆地腹地的神府-东胜矿区上湾煤矿开采沉陷区为研究对象，通过野外调查和试验分析裂缝两侧土壤和植物特征，结果表明：裂缝导致其两侧0-120cm范围内土壤水分和养分流失，距裂缝越近，土壤含水量和ω（碱解氮）越低，与距裂缝200cm处相比，裂缝上0～40cm范围内土壤含水量和ω（碱解氮）分别降低16．8％和29．9％；裂缝下0～40cm范围内土壤含水量和叫（碱解氮）分别降低27．8％和42．2％，地表裂缝显著减少了其两侧0～80cm范围内土壤中微生物数量，但超过80cm时则影响不显著，在地表裂缝两侧0～120cm范围内土壤脲酶和蔗糖酶活性被显著抑制，但当距离裂缝超过120cm时，裂缝则对两种土壤酶的活性没有显著影响，地表裂缝还会影响植物含水量，距裂缝越近植物含水量越低．与距裂缝200cm处的植物含水量相比，在裂缝上、下0～40cm范围内植物含水量分别降低8．4％、4．5％，地表裂缝通过干扰土壤理化性质和植物对水分的吸收，进而影响其生长，距裂缝两侧0-80cm范围内草本植物的生物量和盖度显著减少，但超过120cm时裂缝对植物生物量和盖度的影响不显著．

马铃薯平衡施肥及钾肥效应研究

在甘肃高海拔干旱区采用马铃薯高产栽培技术和平衡施肥技术,马铃薯产量为35 350 kg.hm-2,超过当地平均产量1.2倍,配施钾肥马铃薯可增产16.7～2 916.7 kg.hm-2,增幅0.1%～9.0%,每千克K2O可增收马铃薯0.2～19.4 kg,增产增收效益好。施钾后马铃薯薯块数增加29.3%,薯块重增加7.7%,增产以增加穴薯为主,其次是增加薯块重,同时马铃薯品质也有较大改善。试验表明,在施入适量有机肥和氮磷基础上,高产高效的K2O用量为150 kg.hm-2。

高寒地区土地资源利用评价的GIS支持研究——以青海海北藏族自治州为例

土地资源是人类生存的基本资料和劳动对象 ,是人地关系系统中一个重要的物质信息载体 ,是评价人类生境的一个重要对象。土地利用是人类在现阶段生产力水平下 ,对区域土地资源的开发程度和利用情况。土地资源的现状评价 ,是反映人地关系协调程度的一个重要手段。本文采用目前广泛使用的GIS先进技术手段 ,对青海省海北藏族自治州土地资源的利用现状进行了评价。表明了GIS技术对该区域土地利用评价起到了缩小工作量 ,提高精确度的作用。并且从土地利用角度对海北州人地关系现状进行了描述。

西部干旱区未来气候变化高分辨率预估

利用高分辨率区域气候模式WRF,基于CMIP5计划中MIROC5输出结果,进行了我国高分辨率(30 km)的历史模拟及未来预估。针对我国西部干旱区,在模式验证的基础上分析了该区域未来气温和降水的变化。历史模拟结果显示WRF对我国西部干旱区有较好的模拟能力,模拟结果较MIROC5有明显改进。21世纪西部干旱区将持续增暖,末期的增温幅度明显高于中期。和全国平均相比,西部干旱区21世纪增温幅度高于全国平均水平。空间分布上,年平均气温变化的主要特征是新疆南部增温高于新疆北部,山区的增温高于盆地。气温季节变化主要表现为夏季增温集中在山区,而冬季增温则更多集中在盆地。西部干旱区降水在21世纪总体呈现减少趋势,夏季降水减少更为明显,这和全国平均的降水增加并不一致。空间分布上,降水变化的主要特征是山区降水减少,其中夏季山区降水减少十分明显,而盆地降水则略有增加。

UV-B增强对中高海拔干旱半干旱地区春小麦植株形态的影响

以春小麦“宁春4号”为供试材料,采用大田定位试验,利用可升降式紫外灯装置,观测增加不同剂量UV-B情况下春小麦的株高、绿叶数及叶部形态的变化状况。连续两年的试验结果显示,UV-B增强使春小麦植株矮化、绿叶数减少、叶角变小、单叶叶面积减小。单叶叶面积减小的原因是叶长和叶宽都有所减少。多数情况下,随着UV-B辐射增加量越多,春小麦株高和叶形态受到的影响程度越大。在中高海拔干旱半干旱地区,UV-B增强使春小麦的株型缩小、绿叶数减少,这会对春小麦的干物质积累和籽粒形成产生不利影响。

UV-B增强对中高海拔干旱地区玉米生长的影响

探讨UV-B辐射增强对中高海拔干旱地区玉米的影响,可为正确评估UV-B增强对玉米生长发育的影响程度并据此制定合理的应对措施提供科学依据。采用大田定位试验,利用可升降式紫外灯装置,观测增加不同剂量UV-B辐射情况下玉米的株高、叶面积、绿叶数及产量构成的变化状况。试验结果显示,在中高海拔的干旱地区,UV-B辐射增强使玉米植株矮化、叶面积减小、绿叶数减少和产量降低。叶面积减小的原因是随UV-B辐射增强叶长变短、叶宽变窄,产量降低的原因是产量各构成因素均受到UV-B辐射增强较大不利影响,并且随着UV-B辐射增加量越多,玉米产量降低的幅度越大。

优良热带牧草在云南元谋干热河谷区域试验研究

对15个热带优良牧草在云南元谋干热河谷进行区域试验研究。结果表明:参试的15个种质生长正常,生长季节产量高,耐热耐旱,是适应本区种植的优良牧草;牧草生物产量排在前3位的品种为杂交臂形草、热研8号坚尼草和热引19号坚尼草,产量分别是20.172、18.587和16.962t/hm2;15个种质生产性能排在前5位的依次为热研8号坚尼草、9号坚尼草、热研11号黑籽雀稗、9610雀稗、FSP2雀稗和10号狗尾草,它们品质优良,可在云南干热河谷区推广应用。

西北干旱区极端高温时空变化特征分析

利用1961—2010年西北干旱区83个气象观测站的日气温资料,通过线性倾向率、百分位法及Mann-Kendall法得出西北干旱区极端高温的具体变化特征。用百分位法对西北干旱区日气温数据进行处理,确定极端高温指标的阈值,得出极端高温强度和极端高温事件的频率。结论如下:自1989年开始,西北干旱区年极端高温呈显著上升趋势,空间上西部大于东部,局部地区盆地南缘大于北缘;极端高温日数呈明显的上升趋势;四季极端高温均有上升趋势,秋季增长率最高、冬季最低,秋季极端高温日数增长速率最大;季极端高温及高温日数高值区分布在西北干旱区西北和东南部的盆地边缘,干旱区沙漠边缘及戈壁区;西北干旱区年、季极端高温日数均与年平均气温相关性突出。

高寒半干旱区油菜牧草混播草地土壤环境效应

从土壤物理、化学、生物等方面系统地研究了油菜、豆科禾本科牧草混播人工草地土壤环境效应。干旱年型(生长季降水167.5 m m )混播草地至开花盛期土壤贮水量高于天然草地,之后呈降低趋势;丰水年型(生长季降水355.9 m m )土壤贮水量均高于天然草地,1 m 土体贮水量增加5.7～67.6 m m 。土壤盐分表聚性特征明显,混播草地改善土壤盐分状况显著,耕层和1 m 土体含盐量分别较天然草地降低0.31～6.00g/kg和0.12～1.21 g/kg。混播草地肥力状况改善,速磷和有机质含量增加,而速氮、全氮、全磷含量则呈降低趋势,磷酸酶和H2O2 酶活性增强,脲酶活性下降;> 0.25m m 水稳性团聚体含量提高6.03% 。,结构系数、团聚度提高,改善了土壤结构状况,增大了土壤持水能力。混播草地地上部干物质和粗蛋白产量明显增大,较天然草地分别提高17.8% ～319.1% 和27.9% ～316.1% ,其生物产量和水分利用效率分别较天然草地提高477.1% 和15.2 kg/(m m ·hm 2),建植混播人工草地,显著提高生物产量和水分利用效率。

营养盐与盐双重胁迫下水体中浮游细菌的响应

为阐释干旱地区内陆湖泊微生物群落对营养盐和盐双重胁迫的响应机制,针对干旱、半干旱地区许多湖泊水体受咸化与富营养化双重影响的特点,通过454高通量测序16S rRNA基因和多元统计分析,研究水体营养盐和盐的添加对细菌群落结构、多样性变化的影响.结果表明,盐与营养盐的输入引起了水体中细菌群落组成和多样性的显著变化,具体表现为：①随着盐度（以w计）的升高,α-变形菌纲（Alphaproteobacteria）的相对丰度显著增加,从对照处理的16.0%±4.6%增至SO（贫营养-盐水）处理的39.8%±18.1%;但会受到水体营养水平的制约.②富营养水平下,微咸条件（盐度为1.5‰）有利于细菌类群丰富度的增加,BE-30（微咸-富营养处理培养30 d样品）的Shannon-Wiener多样性指数（4.62）显著高于FE-30（淡水-富营养处理培养30 d样品,2.08）和SE-30（高盐-富营养处理培养30 d样品,1.69）;③高盐（盐度为3.0‰）条件下,随着水体中营养盐含量的增加,喜营养的嗜盐细菌类群大量繁殖（SE-30中无法分类的Comamonadaceae科的相对丰度达到69.3%）,因而降低了水体中细菌群落的多样性.研究显示,α-变形菌纲和无法分类的Comamonadaceae科对盐与营养盐的变化较为敏感,可作为干旱区湖泊咸化和富营养化过程的参考类群.

高纬度半干旱地区年际间气象因子变化及对春玉米产量的影响

制定半干旱地区玉米栽培技术措施以及选择适宜当地种植的品种,对连续6a玉米产量和气象数据进行分析,探讨影响玉米产量的主要气象因素的作用效果。结果表明:近6年生长季气温变化幅度较小,活动积温受霜期影响较大;降雨量高于往年平均水平,各月份降雨量时空分布不均匀,易发生春旱、夏涝现象。降雨量的多少及其时空分布情况、个别年份的早霜和晚霜等灾害性天气是玉米年际间产量波动的主要限制性气象因素。

半干旱高寒区保护性耕作法对土壤孔隙状况和微形态结构特征的影响

少免耕保护性耕作较传统耕作土壤紧实度增加，＞１２００ｕｍ的通气孔隙度降低，小孔隙（＜５ｕｍ）和毛管孔腺增加，持水能力增强，提高了土壤的保水性能，且＞０．０５ｍｍ微团聚体含量、结构系数和团聚水平明显高于传统耕作，保护性耕作处理具有较明显的多级团聚体，其形状呈近似圆形或椭圆形，棱角不甚明显，轮廓清晰．另外，还明显促进了水稳性团聚体的形成，同传统耕作相比坡梁地少、免耕处理＞０．２５ｍｍ水稳性团聚体含量分别增加８．１６％和２１．５６％，旱滩地免耕较传统耕作则增加１２．０７％。

新疆内陆河灌区节水农业技术体系集成与示范

开展农业高效用水科技产业化示范研究 ,探索干旱地区规模化灌溉农业类型区农业高效用水技术及发展模式。提出流域水资源合理配置与优化调度方案 ,研究了抗冻胀防渗渠道的结构设计、田间节水灌溉技术。农业综合配套技术及相应的灌区管理技术 。

半干旱区玉米不同生育期土壤细菌群落结构动态变化

【目的】研究半干旱地区玉米不同生育期耕层土壤细菌群落特征及其影响因素,以期为玉米种植提供科学有效的调控依据。【方法】以辽宁省朝阳市喀左县玉米试验基地为平台,以玉米耕层不同生育期(栽培前、苗期、大喇叭口期、灌浆期、成熟期)土壤为研究对象,利用高通量测序技术及养分测试技术对玉米不同生育期耕层土壤细菌群落结构、群落结构与土壤养分相关性等进行分析,阐明玉米-土壤-细菌互作机制。【结果】5个时期土壤样品中,土壤养分中的全磷(TP)、速效磷(AP)随生育期的延长而增加,有机质(OM)相对稳定,氨氮(AN)与全氮(TN)呈先上升后下降趋势。土壤细菌多样性分析显示,苗期细菌多样性和丰富度均最高,其独有的OTU数和OTU总数也最高。在门水平上,5个时期的土壤细菌群落组成基本一致,其中放线菌门、变形菌门、酸杆菌门和绿弯菌门是半干旱区玉米土壤细菌群落中前4位的优势菌门,放线菌门相对丰度最高,占21.12%~32.70%,其次为变形菌门,占19.68%~23.40%。相关性分析表明,细菌群落多样性主要与土壤TN、OM有关。丰富度指数则与AN、OM有关。【结论】玉米耕层土壤养分及细菌多样性均随生育期而发生不同变化,生产中可根据各指标变化规律进行有效调控,为本地区玉米种植合理施肥、高产栽培提供参考。

绿豆旱区高产群体结构与功能优化初报

为了创新与集成绿豆抗旱高产栽培技术体系,研究了不同绿豆品种在不同密度、不同覆膜方式下的产量构成因子,分析评价了绿豆抗旱高产群体结构及栽培技术对群体结构与功能的调节效应。结果表明:绿豆品种同绿1号密度在18万株.hm-2,沟垄覆膜,群体结构合理,功能最优,绿叶叶面积指数为2.046,产量1 819.5kg.hm-2达到最大,在旱区为适宜的种植模式。

半干旱区高效生态农业发展问题及对策研究——以陇东黄土高原环县为例

生态农业是当今农业发展的方向,也是区域农业高效发展的必由之路,环县农业存在结构不合理,产业化进程缓慢,生产基础薄弱,生态环境恶化等问题。欲使生态农业高效发展,应把资源、环境与农业经济发展结合起来,采取调整产业结构、建立高效生态农业发展模式、加快龙头企业的发展、加大资金和科技投入、保护和改善生态环境等措施。

论河北坝上高寒半干旱区生态-经济兼顾型农牧结构调整策略

坝上高寒半干旱区是包括冀西北及内蒙、山西雁北地区的特殊经济生态类型区。经过近6年的“一退双还”工程建设,生态环境有所改善,但该区仍是国家重点扶持的贫困区。通过对坝上高寒区沙质栗钙土的土地资源进行生态-经济兼顾型农牧业结构的调整的依据分析以及大量调查和实证研究,提出了旨在实现“更换作物,集雨高效;以农养牧,农牧结合;良性循环,资源持续”的农牧业可持续发展的技术策略。

坝上半干旱高寒区土壤水分运行规律与农田莜麦耗水特征

于１９９２～１９９４年在坝上半干旱高寒区主要地貌单元坡梁地和旱滩地上研究了栗钙土周年土壤水分运行规律和雨养农田莜麦耗水特征．结果表明：土壤水分时空变化可以分为冬季水分冻结聚墒期（从１１月初至翌年２月底）、春季返浆强烈蒸发失墒期（３月初至５月底）、夏季雨水不淋水分恢复期（６月初至８月底）、秋季水分缓慢蒸发期（９月初至１０月底）４个时期和活跃层（０～４０ｃｍ土层）、次活跃层（４０～８０ｃｍ土层），相对稳定层（８０ｃｍ以下土层）３个层位，且存在２个水分高峰期即冬季水分冻结聚墒期和夏季雨水下淋水分恢复期，降水高峰期与土壤水分离峰期不相吻合．其中冬季水分冻结期包括不稳定冻结阶段（１０－２５～１１－０６）和稳定冻结阶段（１１－０７～翌年０３－０２），“冻后聚墒”明显，聚墒区呈类似“倒三角形”；春季返浆强烈蒸发失墒期包括不稳定融化阶段（坡梁地０３—０２～０３—１４，旱滩地０３—０２～０４－０８）和稳定融化阶段（坡梁地０３—１４～０３—２８旱滩地０４—０８～０４—３０），冻融深度曲线呈倾斜的‘凹形”．莜麦阶段耗水量分析表明：拔节－抽穗－开花－灌浆（５１ｄ）耗水量占全生育期（１２２ｄ）耗水量的６５％～６８％，是作物关键需水期?

寒旱区路基风驱雨蚀风洞高速摄影试验研究

风驱雨蚀是寒旱区公路上最为普遍、影响最为恶劣的环境气象灾害。以内蒙古那—苏省际大通道锡林郭勒盟桑根达莱风沙土填方路段为例,考虑不设边坡防护的裸边坡为最不利情况,通过风洞高速摄影试验,对风驱雨粒子与路基边坡相互作用进行试验研究,测试并计算风驱雨粒子与路基边坡撞击位置、破坏形式、撞击瞬间的角度和速度,分析风驱雨粒子与路基边坡撞击、回弹与继续前行的运动轨迹,与风速、雨粒子粒径、路基高度和坡率、路基中心线与来风向夹角、路基填料含水状态等之间的关系,为风吹雨蚀的灾害防控与预警提供基础理论与试验依据。

西北旱区农业高质量发展体系的生态农业内涵与路径

西北旱区自然条件恶劣,水土资源不匹配,农业发展受到诸多障碍。为探索一条突破环境制约,且资源集约高效利用的现代农业发展道路,该文系统分析了国内外农业发展沿革与趋势,明晰了西北旱区农业发展面临的问题与挑战,构建了针对西北旱区的生态农业发展理论框架,提出了西北旱区多业态生态农业结构与提质增效途径。研究发现,生态农业是通过现代科学技术与生态工程原理,形成产供销全链条绿色循环且生态功能持续提升的一种农业体系。生态农业应具备农业资源集约化、生产过程生态化、农业经营产业化、农业管理智能化、农业功能多元化五大基本特征。该文构建了以高效益、高效率、高品质、高素质为目标的生态农业高质量发展体系,提出了集优质棉业、精品果业、优质粮草、生态养殖、特色小镇、地理产品为一体的西北旱区多业态生态农业结构,阐明了以节水控盐协同模式、生境智能管控模式、“园机”一体化模式、循环经济发展模式、城乡统筹发展模式、“三产”一体化模式为核心的西北旱区生态农业提质增效技术体系,明确了以农业高效用水和生态功能提升为核心的关键途径。同时实践经验显示,绿色可持续的生态农业发展理念对促进区域经济水平与生态环境建设效果显著,如陕西眉县绿色林果业品牌入选中欧地理标志产品名单、综合产值达58.5亿元,甘肃广河县和宁夏青铜峡市畜禽粪污资源化率超90%,新疆生产建设兵团七十七团通过秸秆资源化技术单产增加8%、土壤有机质达21.2%,内蒙古科尔沁旗通过优质牧草种植、良种培育的生态畜牧业实现了规模生产与草场保护的双赢。