黄土高原半干旱区苜蓿草地土壤干燥化特征与粮草轮作土壤水分恢复效应

实地测定了黄土高原半干旱区固原不同生长年限苜蓿草地和连作8a苜蓿草地翻耕轮作不同年限粮食作物后深层土壤水分特征,分析了苜蓿草地土壤干燥化特征和粮草轮作对土壤水分的恢复效应。结果表明：（1）苜蓿连作1a、5a、8a和12a等4类苜蓿草地0~1000cm土层平均土壤湿度值为6.6%,平均土壤水分过耗量702.8mm,平均土壤干燥化速率147.1 mm/a,达到强烈干燥化程度,苜蓿连作5a土壤干层深度超过1000cm,苜蓿连作8a土壤干层深度超过1360cm,苜蓿草地合理利用年限为7a。（2）连作8a苜蓿草地翻耕并轮作4~7a和25a粮食作物等5类粮田0~1000cm土层土壤湿度介于6.74%~11.95%,土壤贮水量恢复值介于210.6~887.3mm,平均土壤水分恢复速率为80.8mm/a。轮作6a后粮田土壤干层轻度恢复程度以上深度达到1000cm。通过粮草轮作使苜蓿草地土壤湿度恢复到当地土壤稳定湿度需要13a以上。黄土高原半干旱区适宜的粮草轮作模式为：7a苜蓿→13a粮食作物。

黄土丘陵半干旱区人工林迹地土壤水分恢复研究

为了研究黄土丘陵半干旱区人工林迹地土壤水分恢复情况,该文以正在生长的人工林土壤水分含量为人工林迹地土壤水分恢复的起点,并分别以持续农地和持续放牧荒坡的土壤含水量为林后农地和草地土壤水分恢复的上限,对位于黄土丘陵半干旱区绥德县境内的人工林迹地土壤水分恢复情况进行了研究。结果表明,人工林死后的放牧荒坡在20a的时间里,其土壤水分没有补偿;人工林死后的保护草地土壤水分有微弱恢复迹象,但年恢复速度在0.5～3.7 mm之间,以这样的速度恢复到持续放牧荒坡的土壤含水量,至少需要150a以上;林后农地土壤含水量有恢复趋势,年平均恢复速度为15 mm左右,其土壤含水量要恢复到持续农地当前的水平,大约需要40a的时间。研究结果揭示了黄土丘陵半干旱区人工林对土壤水分影响的长期性,并为制定可持续的土地利用规划提供借鉴资料。

深层干化土壤水分恢复试验研究

为探索黄土丘陵区深层干化土壤在不同覆盖措施下的土壤水分恢复特征,在陕西省米脂县丘陵山地建造大型模拟干化土壤土柱,地表分别进行薄膜覆盖、石子覆盖、树枝覆盖、栽植枣树、刺槐及裸地6个处理,对2014—2017年土壤水分进行定位监测。数据分析结果表明:至试验期结束,薄膜覆盖、石子覆盖、树枝覆盖、裸地土壤水分恢复深度分别为1 000、1 000、700、480 cm,薄膜覆盖、石子覆盖、树枝覆盖、裸地、枣树、刺槐0～1 000 cm深度范围内土壤储水量变化量分别为1 211. 4、853. 4、662. 5、523. 2、17. 8、-235. 7 mm,全年覆盖降雨贮存效率分别为63. 4%、42. 4%、29. 4%、23. 0%、-8. 5%、-20. 3%,4年生枣树耗水区域为0～300 cm范围,刺槐耗水深度达1 000 cm,枣树年均蒸散量为586. 4 mm、刺槐年均蒸散量为666. 5 mm,是枣树的1. 1倍。该研究结果对黄土区大面积干化土壤修复及合理选择人工栽植植物具有积极意义。

黄土高原区多年生苜蓿地土壤干层恢复的适宜后茬筛选

采用大田试验方法研究换茬种植、休闲对9年生苜蓿地土壤水分的恢复作用及产量效应。结果表明:连续种植9年的苜蓿地0-300cm土层整体出现干燥化现象,随着苜蓿生长季的延长和土层加深,干燥化现象加剧,连续2个丰水年,降雨对连续生长11年苜蓿地30-50cm表现出恢复作用,对80-140cm表现出加剧作用,0-30cm和140-300cm缓解作用。在雨养条件下换茬种植玉米、谷子、休闲3种处理的水分恢复效果最好,马铃薯与春小麦次之,要使0-300cm土层土壤水分得到完全恢复,换茬种植玉米、谷子、马铃薯、春小麦分别需要净恢复土壤水分3.85,13.55,16.50,20.40mm,休闲需16.17mm;生长9年苜蓿地挖除苜蓿休闲1年后采用全膜双垄沟播技术种植玉米既能恢复土壤水分又能提高毫米水产能。从土壤水分恢复和提高生产力两方面综合分析,玉米是试验区多年生苜蓿地土壤水分恢复适宜后茬。

宁南旱地草粮轮作田土壤水可持续利用模拟研究

采用野外调查和计算机模拟相结合的方法对宁夏南部旱地草粮轮作田土壤水分恢复问题进行了模拟研究。结果表明,模拟土壤湿度和观测土壤湿度剖面分布自上而下的变化趋势一致,土壤湿度模拟值基本能够反映苜蓿地土壤湿度等级在不同土层的分布。苜蓿地土壤干燥化进程和土壤湿度恢复进程均表现为前期快后期慢。在宁夏南部丘陵半干旱区,8～10 m土层土壤湿度恢复较困难,种植苜蓿期间应尽量避免该土层土壤湿度等级降低到D以下,即土壤湿度不应低于8.5%。在宁夏南部丘陵半干旱区苜蓿适宜种植年限为6～8年,翻耕后适宜采用PPW轮作模式（马铃薯→马铃薯→春小麦）进行土壤水分恢复,种植16～20年粮食作物后可以再次种植苜蓿。