Relationship Between Agriculture and Ecological Deterioration,Restoration and Reconstruction in Loess Plateau Areas of Northwest China

A comprehensive analysis was conducted on the current situation as well as historic succession processor agriculture and ecological conditions in Northwest China, in particular in the Loess Plateau, by means of a inter-disciplinary approach of ecology, agro-geohistory, and agronomy. It was concluded that the fundamental causes responsible for the ecological deterioration, signed by the poor agro-productivity and serious soil erosion, had been the extensive cropping system by ever-increasing reclamation on semi-drought slope land, where initiated a natural vegetation of brushy grasses with sparse trees, thus suitable only for animal husbandry. Based on an identification of specific actual status of China, several countermeasures of correctly dealing with the relationship between agricultural development and the ecological restoration and reconstruction were proposed, including to get breakthrough first in the transection area by means of the rational use of resources and the raising of agro-system productivity, to promoting 'water conservancy-type ecological agriculture' through the radical shift of traditional production pattern, and the adoption of a policy of proper degree of grain self-reliance, as well as to construct livestock industry base in Northwest China.

西北黄土高原葡萄产区积雨节氮面源污染防控技术

西北黄土高原地表水资源贫乏,制约着葡萄产业的高质量可持续发展,氮肥过度施用,导致农业面源污染风险突出。为此,文章分析了西北黄土高原葡萄产区降雨和施肥的现状,并依据产区氮沉降情况,研发集成了西北黄土高原葡萄产区积雨节氮面源污染防控技术。3年相关数据分析结果表明,该技术3年累计可节水73430m^(3),累计减少尿素施用量130.5~1434.6kg,可显著减少因氮肥过量施用引起的面源污染风险,减少葡萄园生产成本。该技术在节水节氮、农业面源污染防控方面效果明显,可在整个西北黄土高原区推广应用。

西北黄土地区现场石油污染土壤生物修复研究

通过在陕北安塞油田某废弃油井建立中试试验基地,以实验室中筛选分离得到的高效降解石油的优势菌为添加的高效菌,研究土壤石油初始浓度、营养物质和高效菌对石油降解的影响。结果表明:(1)在各土壤石油初始浓度下,石油降解率总体均随降解时间的延长而升高。在土壤石油初始质量浓度为15.34g/kg下,72d时石油降解率为47.8%左右;在土壤石油初始质量浓度为12.77g/kg下,72d时石油降解率为53.0%左右;在土壤石油初始质量浓度为6.56g/kg下,79d时石油降解率高达83.2%。较低的土壤石油初始浓度有利于石油降解。(2)添加营养物质使石油降解率显著提高,这说明污染土壤中严重缺乏氮、磷营养物质。(3)添加高效菌和不添加高效菌的石油降解曲线变化基本一致。27d时添加高效菌和不添加高效菌的石油降解率分别为87.0%和75.9%;42d时添加高效菌和不添加高效菌的石油降解率分别为80.2%和47.2%;79d时添加高效菌和不添加高效菌的石油降解率分别为72.0%和72.6%。(4)添加高效菌在短期内有利于快速降解石油污染物。石油浓度和营养物质的添加是高效菌生长的重要因素。

砂滤工艺处理西北黄土塬地区集雨水石英砂改性及滤速选定试验

对处理西北黄土塬地区集雨水砂滤工艺的石英砂滤料进行了改性试验,同时进行了滤速的选定试验。通过改性滤料对COD_(Cr)的去除率确定改性剂(三氯化铁)的最佳浓度、改性滤料在烘箱中被搅拌的最佳次数、最佳焙烧温度及最佳焙烧时间,确定了最佳改性条件下表面覆膜物质含量及氧化膜的附着强度。试验结果表明:改性剂浓度为2 mol/L,无搅拌,焙烧温度为550℃,焙烧时间为3 h时,所得到的改性滤料对集雨水COD_(Cr)的去除效果最好;最佳改性条件下表面覆膜物质的含量为2.14mg/g,其在酸性和机械震荡条件下的脱附率分别为0.551%、0.119%。在砂滤滤速的选定试验中,通过对不同滤速下,出水的浊度和总产水量分析,选定了最佳滤速为6 m/h。

混凝-沉淀-砂滤-超滤工艺处理集雨窖水的试验

为了解决西北干旱缺水地区窖水饮用的安全问题,文中提出用"混凝-沉淀-砂滤-超滤"工艺处理西北黄土塬地区的窖水,并进行了试验研究。结果表明:该工艺对窖水的浊度、CODMn、氨氮和总磷有很好的去除作用,出水水质浊度为0.10~0.25 NTU、CODMn为4.26~4.97 mg/L,氨氮为0.50~0.62 mg/L及总磷为0.132~0.15 mg/L,去除率分别为>99%、68%、90.1%~90.6%、35%~39%。"混凝-沉淀-砂滤-超滤"工艺对窖水的浊度、CODMn、总磷有一的去除效果,出水水质达到GB5749-2006中农村小型集中式供水和分散式供水部分水质指标及限值的规定,后续研究应进一步通过优化工艺设计,增加适宜的消毒技术,来提高氨氮的去除率以保证出水的细菌学安全性。

西北黄土地区地震作用下地铁车站动力响应分析

以甘肃兰州地铁一号线某地铁车站为工程背景,基于ADINA分析软件32CPU有限元显式计算平台,建立地基土与车站结构相互作用的非线性地震响应计算模型。数值分析在El-Centro、Kobe和兰州波的多遇地震条件下其车站及地基土的动力响应差异。结果表明:车站结构振型与周围地基土振型基本一致;车站底板、中板及顶板的加速度时程曲线形状基本相同;中柱和侧墙均随着埋深的增加其水平位移减小;车站周围的地表土体均发生了不同程度的沉降,其距车站7.5m范围的沉降尤为显著,致使周围建筑物会遭受到一定程度的损坏。

西北黄土区主要作物茬口对土壤理化性质和冬油菜农艺性状的影响

为了探讨不同茬口对土壤肥力及后茬油菜产量的影响,以休闲田为对照,研究了西北黄土区冬油菜、马铃薯、玉米、冬小麦、春小麦、蚕豆等6种主要农作物茬口土壤耕作层肥力效应及其对后茬白菜型冬油菜产量和农艺性状的影响,结果表明:(1)不同作物茬口土壤养分含量总体表现为越冬作物>休闲田>春播作物,除固氮作物蚕豆茬口碱解氮含量较高外,冬油菜茬口土壤营养各项指标、土壤微生物种群结构及土壤物理性状均显著优于其它作物茬口,其有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾含量分别比休闲田增加32.6%、12.1%,5.9%、7.2%、11.6%、99.8%、44.2%,其次为蚕豆、冬小麦茬口和休闲田,玉米和春小麦茬口肥力状况较差;与休闲田相比,冬油菜、冬小麦和蚕豆茬口耕层(0~20 cm)土壤容重分别降低10.14%、5.80%和5.80%,而冬油菜茬口土壤总孔隙度、毛管孔隙度和田间持水量分别提高7.33%、4.12%和5.65%,马铃薯、玉米、春小麦茬口均有不同程度下降,冬小麦与蚕豆茬口无明显差异;(2)前茬对白菜型冬油菜农艺性状的影响主要表现在株高、根量、全株角果数、角果粒数及千粒重等指标,其中蚕豆茬口白菜型冬油菜比休闲田增产4.50%,冬小麦茬口与休闲田相当,而马铃薯、玉米、春小麦、冬油菜茬口分别较休闲田减产11.05%、15.04%、16.27%、21.14%。白菜型冬油菜的最佳前茬是豆类作物,休闲田和冬小麦茬口次之,但白菜型冬油菜连作可能会产生自毒作用或病害加重,从而造成显著减产。

西北黄土高原地区小城市有机生长规划方法研究

针对西北黄土高原地区小城市在城市化加速进程中出现的缺乏内在自组织进化的问题,以甘肃省庆阳市环县县城总体规划为例,应用系统的"有机生长"理论,研究了具体案例的环境特征,分析了城市建设存在的问题.研究表明城市空间的发展需要自规划角度引入有机生长的"人为干预"对策,进而从宏观(城市外部地域功能与空间)和微观(城市内部地域功能与空间)两个层次研究了有机生长规划方法,提出了在城市空间拓展、城市空间形态发展、城市功能用地布局、城市人居环境的调整完善等方面的规划对策.

西北黄土区降水资源综合调控利用基本理论和方式研究

总结西北黄土区自然环境基本特征和降水资源利用措施,针对天然降水时空分布特征和自然转化方式特点,提出了以人为调整降水自然转化方式类型组合为核心理念、以调整降水资源综合调控利用时间组合比和空间组合比为核心内容的基本理论和数学表达式,同时总结了以该理论为依据、以符合西北黄土区自然环境特征和社会经济特点为特色的降水资源综合调控利用基本方式,并列举相应典型事例证明其可行性。

俄罗斯沙棘优良品种引种试验研究

“三北”地区和黄土高原是中国沙棘亚种的分布中心，现已有大面积人工沙棘林，但其果小、刺多，产果量低，采果难。为此，作者于1997－2006年承担水利部“948”沙棘引进项目，以解决该地区沙棘优良品种缺乏问题。通过8年试验研究，引进俄罗斯大果无刺沙棘优良品种、类型40余种，分别在“三北”和黄土高原地区的7个主要试验基地进行引种试验，从中初步筛选出效果较好的9个优良品种、类型。它们生长发育良好，抗性较强，具高产、优质特性，并已开始利用引进的俄罗斯沙棘与当地中国沙棘杂交，培育出第一代杂交种。在引种选育和对俄罗斯沙棘生物生态学特性进行试验研究的基础上，对其良种的集约栽培和繁育做了试验和示范推广工作，产生了良好的生态、经济效益。通过本项目实施，为做好沙棘引种选育工作提供了良种，这对大面积建造高产、优质人工沙棘林和沙棘果园，加速黄土高原和“三北”地区的环境治理、发展地方经济具重要意义。

西北部路基工程机械化施工方案的决策研究

鉴于西北部黄土地区上覆盖层为晚更新世 ( Q3)和全新世 ( Q4 )黄土 ,其层厚大、覆盖面广、地势较平坦、且锹挖容易等特点 ,提出了以土方工程专用机械——铲运机为中心资源时的施工机械在型号、数量上匹配的量化计算方法 ,并给出了施工机械组合单元 :某种可行型号铲运机与相应压路机。

西北地区水库土石坝渗流隐患探地雷达图像特征分析

通过西北黄土地区水库土石坝渗流隐患探地雷达探测实践,从渗流部位的土体扰动、空隙比、含水量的变化入手,分析探地雷达波形特征变化、波形同相轴连续性的变化,总结了渗流隐患不同时期的探地雷达图像特征。

黄土区不同土地利用类型下砂质壤土地表CO_(2)通量变化特征——以清凉寺沟流域为例

利用LI-8100A土壤碳通量自动测量系统对晋西北黄土丘陵沟壑区清凉寺沟流域地表土壤CO_(2)通量进行测量,探讨了CO_(2)通量时空变化特征、不同土地利用类型下的CO_(2)通量特征以及环境因子对CO_(2)通量的影响,对于晋西北黄土丘陵沟壑区小流域地区地表土壤CO_(2)通量的研究进行补充。结果表明:(1)CO_(2)通量在生长季呈现单峰变化,于日出前后达单日最低值,在16:00—22:00达到单日最高值;在非生长季则呈现不规律变化。(2)农耕地的CO_(2)通量相较于荒草地以及枣林地的CO_(2)通量要低;不同季节的CO_(2)通量关系为8月CO_(2)通量最大,5月CO_(2)通量次之,11月CO_(2)通量最低。(3)地表土壤CO_(2)通量与光合有效辐射、大气温度、土壤温度、土壤含水率、土壤有机质、土壤质地等因素密切相关,通过科学的土地利用方式可有效提高土壤的固碳能力。

西北黄土地区及其邻区烈度影响范围的模糊信息分析

本文以西北黄土地区（陕、甘、宁、青）及其邻区历史地震等震线资料为基础，采用模糊信息分析方法，建立震级与烈度分布范围的模糊关系，并将其用于甘肃境内近年发生的迭部地震和景泰地震，计算结果与实际震害情况较为接近。本文还将研究结果同前人的工作进行了对比。

覆盖对西北旱地春小麦旗叶光合特性和水分利用的调控

2015—2016年在西北黄土高原半干旱区进行大田定位试验,以‘陇春35号’为试验材料,设全膜覆土穴播(PMS)、全砂覆盖穴播(SM)和露地穴播(CK)3个处理,分析旗叶光合特性、春小麦耗水特性和产量构成因子之间的关系.结果表明:PMS和SM在0～300 cm土层的土壤贮水量在灌浆前分别较CK提高47.8和31.6 mm,灌浆期均较CK降低15.6 mm.PMS和SM提高春小麦挑旗-抽穗期和扬花-灌浆期的土壤耗水.PMS和SM的叶面积指数分别较CK提高59.0%～73.7%和40.1%～52.7%,叶片SPAD值分别较CK提高3.5%～28.4%和2.9%～23.9%.PMS的光合速率和气孔导度在春小麦挑旗、抽穗、扬花期分别较CK提高23.5%、33.0%、17.7%和32.6%、76.4%、66.9%,灌浆期分别较CK降低26.2%和16.4%;PMS和SM的气孔限制值在抽穗、扬花、灌浆期分别较CK降低14.6%、23.9%、22.3%和25.7%、29.8%、17.4%.叶片瞬时水分利用效率PMS在挑旗期较CK提高57.8%,扬花期降低11.2%.PMS的表观量子效率在抽穗、扬花期分别较SM和CK增加22.6%、18.7%和26.8%、14.3%.PMS和SM春小麦的株高和产量构成因子均显著高于CK,且在干旱年份增幅较大;PMS的产量较CK和SM分别提高36.2%和8.7%,水分利用效率分别提高9.4%和3.4%.因此,PMS和SM提高了小麦灌浆前土壤贮水,加剧了挑旗到抽穗和扬花到灌浆期的耗水,提高了小麦叶片SPAD值和叶面积指数,增强了小麦灌浆前旗叶光合功能,促进"库"的建成和同化物的转运,实现增产和水分高效利用.PMS在丰水年份的增产潜力和干旱年份的适应能力比SM更强.