董志塬区固沟保塬工程水土侵蚀病害现状及科学挑战

由于极端降雨和高强度人类工程活动的影响,黄土塬区沟头前进速度加剧,严重威胁黄土塬区经济社会发展。近年来实施的大规模固沟保塬工程虽然有效抑制了黄土塬区溯源侵蚀的发展,但是仍然存在严重的水土侵蚀病害问题。基于这一现状,以陇东黄土高原董志塬地区典型固沟保塬工程为研究对象,通过野外实地考察、查阅文献和综合分析等研究方法,对董志塬地区典型固沟保塬工程水土侵蚀病害进行调查分析。结果表明:固沟保塬工程水文调控功能可分为塬面拦蓄区、沟头填方截排区、沟坡削方截排消能区和沟道拦蓄区;固沟保塬工程目前遭受表水侵蚀病害、黄土工程地质界面潜蚀病害、截排水渠淤积堵塞病害及黄土沟谷灾害链等4大类病害;固沟保塬工程水文调控机制不明和水土互馈侵蚀灾变机理不清是当前面临的关键科学挑战;未来固沟保塬工程水土侵蚀病害的防治应重视生物土壤结皮、新型土壤改良材料的研发应用以及固沟保塬工程全过程质量监督。研究成果可为未来固沟保塬工程水土侵蚀灾变机理研究和工程规划设计提供借鉴。

锚杆格构梁在某煤化工项目中的应用

依托某煤化工项目边坡治理工程,采用毕肖普法圆弧滑动面对不同的坡比进行稳定性分析,对锚杆进行参数优化设计,计算得到满足边坡稳定性系数最优解。采取温克尔弹性地基梁模型和MATLAB程序对钢筋混凝土的弯矩及剪力值进行计算分析,对钢筋混凝土格构梁进行优化设计,得出了各设计参数之间有益的关联结论。

长期施肥条件下黄土旱塬土壤NO_3^-N的淋溶分布规律

在黄土旱塬区 ,长期施肥对土壤剖面NO3- N含量和分布有显著影响 .施用化学氮肥 ,土壤剖面中出现NO3- N的淋溶与深层累积 ,而施用磷肥和有机肥有减弱NO3- N向更深层淋溶的作用 .单施氮肥处理 (N) ,NO3- N的累积峰深度最大 ,为 1 2 0～ 2 0 0cm ;N、P有机肥配施处理 (NPM ) ,NO3- N的累积峰值最高 ,但峰深度降低至 60～ 1 2 0cm ;N、P配施 (NP)累积深度为 80～ 1 4 0cm .不施氮肥 ,分布在土壤剖面中NO3- N含量显著降低 .氮肥用量愈大 ,NO3- N的累积量愈大 .N、P配施可以有效降低NO3- N累积 .在同一氮肥用量下 ,NO3-

陕西关中全新世以来黄土塬区土壤侵蚀研究

通过对西安市蓝田县白鹿塬、长安区少陵塬以及宝鸡陵塬的土壤侵蚀调查,得出了关中平原全新世以来塬区土壤侵蚀的一些重要规律。研究表明,塬区土壤侵蚀较弱,侵蚀强弱以土层是否缺失或土层的厚度变化为主要依据。塬区普遍表现出塬边侵蚀强,愈向塬里,侵蚀愈弱,而且进入塬内部,侵蚀以低洼地为强,高平地为弱的规律。强烈的沟谷侵蚀实际是洼地侵蚀的一种演变形式。冷干和温湿气候均会产生土壤侵蚀,且全新世冷干期侵蚀的土层厚度比温湿期大约7倍,但这并不代表温湿气候比冷干气候更有利于黄土高原的发育。

黄土塬区主要粮食作物增产潜力分析

研究一个地区的作物生产潜力可以发现提高产量的主要障碍因子 ,为合理进行农业生产规划提供依据。本文以长武试区冬小麦和春玉米为例 ,计算了黄土塬区光温潜力、气候潜力 ,并与实际产量进行比较。结果表明 ,该区光温潜力多年平均值冬小麦为 691 0 .5kg/ hm2 ,春玉米为 1 0 663 .4kg/ hm2 ,年际变化不大 ;气候生产潜力多年平均值冬小麦为 590 4.6kg/ hm2 ,春玉米为 81 48.4kg/ hm2 ,年际波动较大。冬小麦 WCR为 0 .84;春玉米 WCR为 0 .76。试区大田产量冬小麦为旱作产量潜势的 57.7% ,光温潜力的 46.3 % ,春玉米为旱作产量潜势的 82 .8% ,光温潜力的 61 .6% 。

多源遥感数据在鄂尔多斯盆地黄土塬油气勘探应用中的评价

随着世界航天遥感技术的迅速发展 ,新的遥感数据源为油气勘探应用研究提供了更多的研究方法和手段。本文根据鄂尔多斯盆地油气勘探遥感技术应用实例 ,对多源遥感数据的特性及应用效果进行了评价 ,为应用遥感技术在黄土塬等复杂地表条件下进行油气勘探研究提供了可以借鉴的技术方法。

黄土高原地区农林牧业生态系统中主要灾害及减灾对策

农林牧业在黄土高原地区国民经济发展中占有十分重要的位置。本文根据全区的生态特点,对农业系统的生态环境恶化的几种主要形式进行了分析,同时提出了农林牧业整体建设的综合整治对策。

黄土旱塬长期施肥下硝态氮深层累积的定量研究

在黄土旱塬长期定位测定结果表明 ,长期过量或不平衡使用氮肥将导致硝态氮在土壤深层的严重积累。不同施肥处理对比 ,14年后 0～ 2 0 0 cm硝态氮的累积量 NPM>N>NP>M,对应的硝态氮累积率分别为 2 0 .3%、30 .98%、15 .4 9%和 8.5 1%。化肥配比试验表明 ,土壤剖面 NO3- N的累积量与累积率一般随氮肥用量的增加而增加 ,而且 ,NO3- N累积深度随氮肥用量的递增而加深。氮磷严重失调时 ,硝态氮累积率剧增 ,15年后最大累积率达到 4 2 .3% (单施氮 180 kg/ hm2 处理 )。在施氮引起 NO3- N严重累积的情况下 ,配施磷肥可以明显的减少硝态氮的累积数量和累积率 ,而且随磷肥用量的增加减少幅度愈大。从土壤氮素平衡来看 ,加大施氮量降低氮素利用率 。

黄土与环境

黄土高原位于人类过去和正在居住的地球的陆地表面,是中华民族文化的发祥地之一,是大自然打造的三个近代气候环境档案库之一。以近代沙尘暴作为黄土形成过程的参照来研究,黄土高原是一个巨大的天然实验室,近代中国地质学家对黄土高原的研究中6次较大规模的破译了黄土高原密码,深刻地认识了人类地质全球变化的情景。人类全球变化从现在的记录来看,应是一种加速了的全球变化,但我们可以控制其速度和规模以取得合理的可持续发展。

黄土塬区三种豆科牧草的土壤养分剖面分布特征与平衡

为了解豆科牧草短期种植对土壤养分环境影响的进程和规律,通过田间试验对沙打旺、苜蓿和胡枝子等3种豆科牧草以不同密度单播、混播对土壤有机质、全氮、全磷剖面分布和平衡输出的影响进行了定性和定量分析。所有处理土壤全氮和有机质含量在土壤剖面2m深度范围内均呈典型的"S"形分布,全磷呈抛物线形分布。单播牧草固氮能力与播种密度呈正相关;苜蓿固氮能力最强,高密度下表观生物固氮量达507.5kg·hm-2。沙打旺生长1年可使土壤有机质平均净增3.51%。沙打旺和苜蓿全磷平均输出比率分别为43.14%和40.24%,显著高于胡枝子(23.74%);胡枝子与沙打旺、苜蓿的两两混播处理和3种牧草混播处理平均全磷输出比率分别为20.73%、26.33%、25.83%。试验结果表明,3种豆科牧草均可显著提高土壤有机质累积,沙打旺和苜蓿对土壤全氮和全磷的消耗显著大于胡枝子,但前两者的固氮能力也强于后者。以适当密度进行的不同牧草混播处理由于种间良性竞争和共生协调作用可优化混播群体对土壤养分的消耗利用。

黄土塬区3种豆科牧草对土壤水分的消耗利用研究

在田间完全旱作条件下采用3个密度和2种播种方式观察了3种多年生豆科牧草生长第2年对土壤水分的消耗利用情况.结果表明：苜蓿主要耗水深度在2～3 m,最深可达5 m,其中、高密度处理3 m以上土壤水分含量都在稳定田间持水量之下,已经开始形成土壤下伏干层;沙打旺耗水深度在0～2 m,最低含水量（11.61%）处于80～100 cm,在雨季可以恢复到稳定田间持水量之上;达乌里胡枝子主要耗水深度在1 m以上,最低含水量也在稳定田间持水量之上.单播沙打旺、苜蓿和达乌里胡枝子全生长期内对土壤水分的消耗分别为249.9、180.2和136.6 mm,水分利用效率分别是29.39、26.04和8.91 kg·mm-1·hm-2.混播、加大播种密度都会增加3种牧草土壤水分消耗,降低土壤储水量,提高干草产量和水分利用效率,但影响程度因牧草种类、播种方式以及不同的生长时段而异.

黄土旱塬Hybrid-Maize模型适应性及春玉米生产潜力估算

通过对Hybrid-Maize玉米高产模型进行田间验证,应用该模型对黄土旱塬春玉米生产潜力进行初步估算。结果表明,Hybrid-Maize模型在黄土旱塬表现出较好模拟效果,总生物量、秸秆生物量和籽粒产量模拟值与实测值间具有极显著线性相关性,其决定系数分别为0.9469、0.8164和0.9650,回归系数分别为1.0198、0.9787和1.1844,接近于1。黄土旱塬区多年光温生产潜力和气候生产潜力因品种不同有所差别,对多年平均光温籽粒和总生物量生产潜力,紧凑型玉米品种分别为13.25和22.45t/hm2,平展型玉米品种分别为12.32和20.62t/hm2,年际变化小;对多年平均气候籽粒和总生物量生产潜力,紧凑型玉米品种分别为11.97和19.94t/hm2,平展型玉米品种分别为11.37和18.63t/hm2,年际波动大。在黄土旱塬区,玉米产量潜力挖掘的主要途径应集中在提高密度和水分限制条件下,Hybrid-Maize玉米模型在指导玉米高产栽培上具有较好应用。

黄土旱塬区长期施氮对土壤剖面养分分布的影响

对黄土塬区冬小麦连作条件下施用氮肥对土壤养分在剖面分布的影响进行了研究。试验结果表明,有机质、全氮和有效氮在土壤剖面大致呈"S"型分布,全磷在整个剖面呈抛物线型分布。不同处理耕层土壤养分差异较明显,耕层以下土壤养分变化趋势与耕层基本相一致。长期施用氮肥对土壤60cm以上土层土壤养分影响较大,而对100cm以下土层土壤养分影响较小。单施化学氮肥对土壤肥力影响不明显,而有机肥与化学氮肥配合施用对提高土壤肥力有较好的作用。

陕西黄土台塬区土地生态风险时空差异性评价

基于RS和GIS支持,采用土地转移流和土地生态风险强度指数,对陕西黄土台塬区的土地利用变化动态及其结构性风险进行了评价。结果表明:(1)1990—2010年陕西各台塬区的建设用地均有所增长、耕地除宝鸡台塬区和西安台塬区增长外,其他台塬区均减少,生态用地则刚性减少。(2)研究时段内土地利用的生态风险指数表现出"高—低—高"的发展过程,1995年是一个拐点。(3)市域尺度上,宝鸡台塬区和西安台塬区土地利用的结构性风险自1995年以来有较大幅度的攀升,2005年后临近"高等"生态风险。(4)县域尺度上,除了白水县和永寿县的生态风险降低外,其他区县均有所增大,各区县生态风险的差异性也进一步扩大。1990年、2000年、2010年土地结构风险的变异系数分别为10.43%,10.57%,10.79%。

周年覆盖对黄土旱塬冬小麦产量及降水利用率的影响

针对黄土旱塬麦田降水资源少,降水季节与冬小麦需求错位,小麦产量低而不稳的问题,为探究适合当地旱作冬小麦高产高效的栽培措施,通过4年大田试验,研究了无覆盖条播(USL)、垄膜沟播(RFSF)和全膜覆土穴播(WFFHS)种植方式下,冬小麦夏休闲期残膜覆盖的蓄水保墒效果以及周年覆盖条件下冬小麦的产量效应和降水生产效率情况。结果表明:夏休闲期残膜覆盖可以提高土壤蓄水保墒能力,垄膜沟播和全膜覆土穴播处理2m土壤休闲蓄水量分别较露地条播处理高12%~22%(P<0.05)和14%~30%(P<0.05),相应休闲效率在29%~42%,亦显著高于无覆盖条播处理,且差异性随夏休闲期降水量增加而增加。全膜覆土穴播周年覆盖具有显著的增产效应,较传统无覆盖条播平均增产40%,覆膜种植促进了冬小麦千粒重和穗数的增加,籽粒产量与穗数呈极显著正相关(r=0.830**),覆膜和合理构建群体是提高旱塬冬小麦产量的重要措施。不同处理间水分生产效率、休闲期降水生产效率和周年降水生产效率以全膜覆土穴播处理最高,平均值分别为19.3,9.3,11.7kg/(hm2·mm)。黄土旱塬冬小麦生育期耗水深度达2m以下,覆膜种植处理的耗水量高于无覆盖条播处理,且覆膜加大对1m以下深层土壤水分的消耗。从作物高产和降水高效利用角度考虑,全膜覆土穴播周年覆盖是黄土旱塬冬小麦一种有效的栽培模式。

黄土塬区三种豆科牧草的竞争生长

通过田间试验研究了沙打旺、紫花苜蓿和达乌里胡枝子3种豆科牧草在黄土旱塬以不同密度单播、混播时的竞争生长能力及水分利用效率。单播时苜蓿生长次年3个密度的生产力分别为15349kg·hm^-2、20582kg·hm^-2、21531kg·hm^-2，沙打旺和胡枝子3个密度的生产力分别为7979kg·hm^-2、16440kg·hm^-2、21055kg·hm^-2和2412kg·hm^-2、5270kg·hm^-2、7102kg·hm^-2。混播草地生产力以苜蓿＋胡枝子最高（平均19227kg·hm^-2），沙打旺与胡枝子混播的生产力最低（平均11977kg·hm^-2）。和生产力较高的参混种苜蓿、沙打旺单播相比，苜蓿与沙打旺混播及沙打旺与胡枝子混播的生产力在3种密度下均有不同程度的降低。苜蓿主根下扎深度2m，0～60cm根系占总根量的66％，沙打旺和胡枝子根系最大下扎深度分别为1．8m和1．5m，0～60cm根系占总根量比例分别是80％、91％。3种牧草中苜蓿的平均水分利用效率最高，为25．75kg·mm^-1·hm^-2，胡枝子最低为7．71kg·mm^-1·hm^-2，沙打旺居中。苜蓿群体种内个体间竞争强度高于沙打旺和胡枝子。结果表明在黄土旱塬上苜蓿的竞争生长能力和水分利用效率高于沙打旺和胡枝子；不同牧草混播后可以提高水分利用效率，但生产力相对降低。

论黄土高原地区土地持续利用的基本原则

土地是一切财富之母,土地质量的好坏,直接关系到国民经济的可持续发展。土地开发和高效利用要遵循以下原则:(1)尊重总体规划与长远规划相互协调的原则;(2)利用与保护相结合的原则;(3)统筹兼顾的原则;(4)农业优先的原则;(5)土地节约利用与集约经营的原则;(6)严格执法与三个效益相互统一的原则;(7)开发与治理相结合的原则;(8)高新技术园区建设与统一监督管理的原则;(9)宏观指导和协调管理的原则。

西北旱塬区不同株型玉米增密对产量的影响

为了探明增密对西北黄土旱塬区玉米产量的影响,于2011-2014年在农业部西北旱作区作物营养与施肥科学观测实验站进行田间试验,选取不同株型(紧凑型、平展型)玉米品种5个,每个品种设4个密度梯度,分析了不同株型玉米产量、干物质、根冠比、灌浆速率等指标。结果表明:不同株型玉米品种,随着密度增加田间耗水量差异不显著;紧凑型玉米品种产量大于平展型,在同等栽培条件下,平展型最佳播种密度为7.07万株·hm^(-2),紧凑型较之增加0.91万株·hm^(-2),产量增加2 085.9 kg·hm^(-2);密度增加单株干物质和根冠比均呈减小趋势,两种株型玉米品种规律一致,在灌浆和成熟期,紧凑型玉米品种7.5、9.0万株·hm^(-2)根冠比基本一致,平展型玉米品种密度为6.0万株·hm^(-2)干物质量最高(32 310 kg·hm^(-2)),紧凑型在7.5万株·hm^(-2)时为29 226 kg·hm^(-2),干物质积累量平展型大于紧凑型;灌浆速率参数平展型较紧凑型玉米品种最大灌浆速率高0.18 g·d-1,平均灌浆速率高0.03 g·d-1,灌浆持续期相差不大;低密度较高密度灌浆速率快0.01 g·d-1,但灌浆持续期延长5~15 d。西北旱塬区选择紧凑型较平展型玉米品种播种密度增加9 000株·hm^(-2),有利于优化群体结构,增加玉米产量。

黄土高原旱塬区果-草-鸡生态循环模式及耦合效应分析

黄土高原旱塬区生态脆弱,水资源匮乏,传统的粮经二元种植模式已严重影响和制约着黄土高原旱塬区农业的可持续发展。因此,应用系统耦合和生态循环理论,将生态涵养与优质高效生产有机结合,建立适宜于黄土高原旱塬区资源特征的粮、经、饲三元种植的农业发展模式,成为实现该区域生态与经济协调可持续发展的关键环节。本文以位于黄土高原中部的甘肃省庆阳市为研究区域,从该区域的土地资源特征和水热条件出发,设计了以功能耦合和产业耦合为核心的果-草-鸡耦合的生态循环模式,对生态循环结构进行了配置,提出了相应的技术规范,分析了其耦合效应。试验结果表明:该模式将果、草、鸡3个子系统结合在一起进行耦合生产,改善了果园系统的物种结构,提高了农业资源利用率,使果园系统能量相互转化和循环利用。与传统的清耕果园模式相比,单位面积的产出利润提高3.82倍,水分利用率提高54.1%,水土流失量减少58.82%,化肥和农药施用量分别下降25.24%和5.56%,土地资源利用率提高36.84%,具有显著的生态、经济和社会效益,在黄土高原地区具有广泛的应用和推广价值。

黄土高塬沟壑区综合治理试验示范成果评述与高质量发展研究展望——以陕西省长武县王东沟小流域30a多治理实践为例

[目的]研究黄土高塬沟壑区典型小流域综合治理的成效以及生态文明建设时期面临的问题,旨在为该区域高质量发展提供理论支持和实践经验.[方法]以陕西省长武县王东沟小流域综合治理试验示范研究实践为例,基于1986年以来的监测和研究资料,总结分析了该流域30 a多来不同时段在生态环境、土地生产力和农民经济收入等方面的变化.[结果]王东沟小流域综合治理过程存在明显的阶段性.①综合治理阶段(1986-1995).以提高土地生产力为突破口,重点提高粮食产量和人均经济收入.同时从塬面到沟道综合整治水土流失,合理开发利用土地.②生态保护阶段(1996-2005).更新与升级粮果管理措施,保护和改善生态环境,进一步稳定和提高了土地生产力.③高质量发展试验示范研究阶段(2006-2019).以王东沟小流域为试点,从发展绿色高效技术的角度进行研究和示范,探索适合小流域内涵式高质量绿色发展的技术体系,为黄土高塬沟壑区的高质量发展奠定基础.[结论]为实现黄土高塬沟壑区的高质量发展,必须在生态文明理念指引下,重点研究流域生态管理和技术创新体制和机制建设,在总体控制水土流失基础上,保障人居环境的生态性,社会经济系统发展的可持续性以及流域生态系统结构和功能的和谐与完整性.