宁南黄土丘陵区侵蚀沟不同部位植物多样性与土壤养分

[目的]探明宁南黄土丘陵区侵蚀沟不同部位植物多样性与土壤养分的关系,为侵蚀沟的水土保持及防护提供依据。[方法]以宁夏彭阳县玉洼流域3个稳定侵蚀沟的沟头、沟床、沟岸为对象,通过野外植被调查,同时采集0—10,10—25,25—40,40—55,55—70 cm土样,在室内测定土壤有机碳、土壤全氮、土壤全磷含量,分析了侵蚀沟不同部位(沟头、沟床、沟岸)的植物多样性及土壤养分特征。[结果]侵蚀沟沟头植物隶属3科6属,禾本科4属4种,伞形科和豆科各1属1种;沟床植物隶属5科12属,禾本科4属4种,菊科5属5种,豆科、茜草科和伞形科各1属1种;沟岸植物隶属3科7属,禾本科4属4种,豆科2属2种,伞形科1属1种。侵蚀沟各部位植物种数表现为:沟床>沟岸>沟头,均以禾本科植物为主。生活型上,各部位均以多年生草本植物搭配一、二年生草本植物为主。侵蚀沟的地上生物量、Shannon-Wiener指数、Patrick指数和Margalef指数均表现为:沟床>沟岸>沟头;Simpson指数表现为:沟头>沟床>沟岸;Pielou指数表现为:沟头>沟岸>沟床。侵蚀沟各部位平均土壤有机质、土壤全磷和土壤全氮含量均表现为:沟床>沟岸>沟头,且主要集中在0—10 cm和55—70 cm。侵蚀沟沟头和沟岸的地上生物量与土壤有机碳呈极显著正相关(p<0.01)、与土壤全磷呈显著正相关(p<0.05);侵蚀沟沟床的Shannon-Wiener指数与土壤全磷呈显著负相关(p<0.05),地上生物量与土壤有机碳呈极显著正相关(p<0.01)。[结论]侵蚀沟沟头易崩塌且土壤养分条件较差,应配置根系发达、茎干粗壮、耐冲性强的乡土树种,沟床、沟岸养分较高可优先配置碳、氮、磷含量需求较大的草本或灌木。

宁南黄土丘陵区马铃薯连作土壤养分、酶活性和微生物区系的演变

采用常规方法研究了宁南黄土丘陵区马铃薯不同连作年限土壤养分、酶活性及微生物区系组成的演变趋势。结果表明,宁南黄土丘陵区土壤有机质及全氮与土壤微生物数量和酶活性均呈显著正相关;马铃薯连作4年引起土壤有机质、全氮、全磷及全盐含量显著下降,而土壤pH、磷酸酶和过氧化氢酶活性显著增加;试验区土壤微生物区系组成中细菌占微生物总量的80%以上;随连作年限的延长,土壤真菌比例逐渐上升,土壤放线菌比例有较大幅度提高,而土壤细菌比例则明显下降。逐步回归分析表明,脲酶、蔗糖酶、真菌、放线菌和细菌都与土壤有机质、全氮及速效氮显著正相关,与过氧化氢酶活性显著负相关;全磷及速效磷只和磷酸酶极显著正相关;土壤pH与脲酶、蔗糖酶及细菌均呈显著或极显著负相关;脲酶与蔗糖酶及细菌、放线菌和真菌之间均呈显著或极显著正相关,与过氧化氢酶极显著负相关。马铃薯连作不仅加重土壤养分亏缺,土壤理化性状恶化,而且导致过氧化氢酶活性显著增加,土壤微生物区系组成发生改变。

宁南黄土丘陵区典型水保工程措施对土壤入渗性能的影响

土壤入渗性能是降水向土壤水转化的关键环节。利用双环法对宁南黄土丘陵区实施的88542水平沟整地、鱼鳞坑整地和机修水平梯田3种典型水土保持工程措施后土壤的入渗性能进行了试验研究。结果表明,实施水保工程措施后,土壤的入渗性能得到了明显改善,对土壤入渗性能改善程度表现为88542水平沟>鱼鳞坑>水平梯田,三者的入渗模型以Philip入渗公式精度最高,Horton入渗经验公式精度相对较低。土壤入渗性质的变化主要由于在实施不同水土保持措施后土壤容重和孔隙性发生了显著变化引起的。三种工程措施对土壤容重和孔隙度的改善程度和土壤入渗性能各项指标的变化高度一致。

宁南黄土丘陵区撂荒地恢复过程中土壤水稳性团聚体的变化特征

以宁南黄土丘陵区弃耕撂荒地为研究对象,采用野外调查取样和实验室测定相结合的方法,研究不同年限撂荒地土壤水稳性团聚体及其特征。结果表明:(1)> 0. 25 mm土壤水稳性大团聚体所占比例在0～30 cm土层随着撂荒年限的延长先降低后增加,10年降至最低点10. 20%; 0～10 cm、> 10～20 cm、> 20～30 cm土层各年限撂荒地>0. 25 mm粒级水稳性大团聚体含量分别为38. 3%、24. 53%、14. 47%,各粒级土壤水稳性团聚体的变异系数总体呈现出随着粒级减小而逐渐变小的趋势;(2)在0～30 cm土层随着撂荒年限的延长,土壤水稳性团聚体的平均质量直径和几何平均直径基本呈现出逐渐增加的趋势,土壤水稳性团聚体分形维数在10年后呈现出减小的趋势,且差异显著;(3)相关分析表明,粒级> 2 mm的水稳性团聚体对土壤结构的稳定性起到很大的作用。通过分析,总体反映出随着撂荒地植被的不断恢复,改善了土壤的结构性能,使得土壤抗蚀能力得到了很大提高。

宁南黄土丘陵区集雨补灌节水农业效益评价

针对黄土丘陵区雨水资源开发利用现状和特点,以小流域为单元,通过资料收集、实地调查、实地试验监测相结合,初步建立了反映宁南山区小流域集雨补灌旱作农业的经济发展、社会进步、生态环境改善及雨水利用效率提高的效益评价指标体系。采用多层次模糊综合评价法,评价结果表明:经过3年的集雨补灌工程建设与集雨补灌技术示范,其生态效益、经济效益、社会效益、雨水利用效益及综合效益分别提高了27.9%、27.4%、66.7%、54.7%、41%,尤其是生态效益、经济效益和雨水利用效益,达到的中级及良好水平,体现了定性与定量评价相结合的综合性,实现了效益评价的客观合理性。

宁南黄土丘陵区荒坡地土壤水分分布与运行特征

用土钻法连续5年对荒坡地不同坡向、坡位的土壤水分进行了定位测定,表明不同坡向土壤水分差异显著,南坡和北坡相比,0～2m土层北坡含水量高,但1～2m土层南坡比北坡土壤含水量高。荒坡地耗水深度南坡2.3m,北坡1.3m。坡地蒸散平均305～335mm,其中90%来自大气降水。

宁南黄土丘陵区造林技术的研究

在自然环境恶劣，水土流失严重的黄土丘陵区，建造人工林生态系统工程，本身就需要一个复杂的过程。尤其是建造人工林生态系统工程与天然林比较起来时间周期是一分短暂的。为了短期内形成一个稳定的生态系统，就必须充分吸取和借鉴自然生态系统中生物之间“共能性共生”机制，减少抗生、竞争等不利因素，使人工林生态系统在最短期间达到稳定与高效能。因此，它的结构与功能是这个人工生态系统成败的关键。由于我们人类过高的估价了自己的力量，不按生态系统规律办事，结果有大量的先例以失败而告终。例如黄土丘陵区大面积的杨树上山造林生长不良形成“小老树”，刺槐在高海拔区造林由于冻稍生长不良倒致死亡等……。

宁南黄土丘陵区集流整地造林效果研究

在宁夏南部黄土丘陵区,气候干旱,降水量偏小,造林成活率和保存率低。在不同的立地条件下,分别采用漏斗式集水坑、水平沟及鱼鳞坑等集流整地造林模式与无集流措施对比进行造林试验。结果表明,集流整地造林相对无集流措施造林,成活率平均提高31个百分点,造林3年后幼树生长量(生物量)平均增加50%以上。各集流整地模式造林在同一立地条件下有较大差异。

宁南半干旱黄土丘陵区农业生态优势产业选择研究

为了促进宁南半干旱黄土丘陵区产业经济的发展,笔者采用成本-效益法、相对比较优势系数法和相对比例比较法,依据相对比较优势原则、区位优势原则、动态比较原则和产业效益最大化原则,从自然资源优势、产值比重和规模比重等方面,对宁南半干旱黄土丘陵区的农业生态优势产业进行筛选。经研究种植业中经济类作物地膜玉米、马铃薯及蔬菜;林业发展中经果林及养殖业的草食家畜养殖,比较优势较显著,适宜于研究区发展,对该区经济的增长具有积极的促进作用。

宁南半干旱黄土丘陵区羊草与紫花苜蓿混播效应研究

为了研究羊草新品种中科2号在宁南山区的生态适应性,引进中科院培育的中科2号羊草品种与当地传统适生牧草中苜1号紫花苜蓿进行同行混播,开展羊草单种、苜蓿单种和羊草与苜蓿混播种植模式试验,并调查羊草及苜蓿的生长状况、土壤养分变化、土壤水分变化,分析羊草混播的生态效应。结果表明：单播羊草生物量最高,其次为羊草与苜蓿混播的生物量,苜蓿单作的生物量最低;单播羊草土壤水分含量最高,羊草和苜蓿混播的土壤含水量处于单播羊草和单播苜蓿之间;在0~40 cm土层,土壤有机质、全氮、碱解氮含量以单播羊草最高,其次是羊草与紫花苜蓿混播,单播紫花苜蓿苜蓿最低。中科2号羊草品种适合宁南山区干旱和半干旱的气候环境,可在当地大面积示范推广。

宁夏黄土丘陵区典型草原改良效果研究

研究退化天然草地改良对草地生态恢复和草地畜牧业持续发展具有重要意义.在宁夏黄土丘陵区典型草原进行了封育、施肥、地表不处理补播、带状划破补播和水平沟整地补播改良效果的研究.结果发现,各改良措施均可使草地植物群落结构优化,可食牧草数量、产量及草地载牧量增加.改良后,土壤0～20cm有机质、全氮和速效氮的质量分数均有所上升.综合考虑各改良措施的实施难易和效果,封育和带状划破补播可为该区典型草原首选的改良措施.

宁南黄土丘陵沟壑区土地类型与土地利用耦合分析

宁南山区是我国主要贫困片区之一,经过多年退耕还林(草)、生态移民和城镇化建设,需要进一步调整土地利用.通过高分遥感影像,解译宁南山区固原市土地类型和土地利用现状,分析了二者的耦合关系.结果表明:易于从事粮食作物生产的河川地、沟台地、塬地、壕掌地和梯田总面积3 696.31km^2,占全市国土面积的35.14%,该5种土地类型中,耕地2 984.88km^2,占这5种土地类型总面积的71.76%,占固原市总耕地面积的80.75%;需要坡改梯或采取其他水土保持措施后作为耕地的梁峁和土石丘陵缓坡地面积1 574.84km^2,占国土面积的14.96%,其中耕地面积485.73km^2.难以从事粮食作物生产的梁峁陡坡地、梁峁坬地、沟坡地、土石质丘陵陡坡地、土石丘陵坬地、石质山地总面积5 115.4km^2,占国土面积的48.61%,这6种土地类型中耕地总面积1 160.23km^2,占宁南山区固原市耕地面积的11.02%.在耦合分析的基础上,指出了土地利用调整潜在面积和需要进行生态保护的土地类型、面积及空间分布,为产业结构调整、精准扶贫和生态保护提供科学依据.

农作物秸秆微贮后营养价值及对羊增重效果的影响

为解决宁夏南部黄土丘陵区饲草料紧缺与畜牧业生产发展的矛盾及利用作物秸秆直接饲喂不仅营养价值低且浪费严重的问题,我们对当地作物秸秆用微贮处理进行了试验研究。结果表明,玉米、小麦等作物秸秆混合微贮后,粗蛋白、钙和磷分别提高23.8%、12.0%和27.3%,粗纤维降低8.09%。用微贮秸秆替代秸秆饲喂寒滩杂交一代羊,试验组日增重比对照组多增重109.6g;料重比试验组与对照组分别为8.7和16.11,差异均极显著(P<0.01)。每增重1kg需饲料费用分别为5.22元和8.86元,试验组比对照组每天多收入1.08元。