陕北黄土高原中部生态修复对局地气候的影响

利用陕北黄土高原2000—2019年MODIS产品MOD13Q1数据,定边、安塞、志丹、子长、延安气象站1990—2019年月(年)平均气温及最高(最低)气温、降雨量、降雨日数等资料,通过差值(比值)、相关系数、线性回归等方法,对陕北黄土高原生态修复显著区(志丹、安塞、子长、延安)和非显著区(定边)在生态修复前(1990—1999年)、生态修复中(2000—2019年)的气象要素变化进行对比分析。结果表明:(1)生态修复中显著区、非显著区的归一化植被指数分别以0.123、0.081/10 a的速率增加,显著区为非显著区的1.5倍;显著区和非显著区年平均气温分别以0.164、0.467℃/10 a的速率上升,平均降雨量分别以39.95、25.56 mm/10 a的速率增加,显著区较非显著区升温明显缓慢,但平均降雨量的增加速率明显大于非显著区。(2)生态的显著性修复在2012年之后对年平均气温上升的抑制作用凸显,显著区和非显著区年平均气温差值在2013年发生突变,2013年为生态修复对年平均气温影响的关键时间点;生态修复显著区在植被生长季(4—9月)对年平均气温上升的抑制较为明显,7月最明显,显著区较非显著区年平均气温降低了1.05℃;对最高气温的抑制出现在7—8月,对最低气温的抑制出现在5—6月。(3)生态修复中(2013—2019年)显著区的降雨日数较修复前明显偏少近6 d,其减少主要是小雨日数的减少,中雨以上的降雨日数均随着生态修复的开展呈增加趋势;显著区植被生长季降雨量增加最明显,降雨量的增加主要表现为中雨以上降雨日数的增加;1—7月随着植被覆盖度不断增加,显著区与非显著区不同等级降雨日数差值逐渐增大,7月达到最大,8—12月随着植被覆盖度不断降低,降雨日数的差值逐渐减小。

陇中黄土高原不同类型土壤团聚体稳定性及抗蚀性研究

以陇中黄土高原地区黄绵土(LS)、灰钙土(CS)、红黏土(RC)和灌淤土(SS)四种典型土壤为研究对象,探讨不同土壤类型农田土壤团聚体稳定性和抗侵蚀能力。本研究采用干筛-湿筛法得到不同粒级团聚体比例,来计算水稳性团聚体平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、颗粒分形维数(D)、团聚体破坏率(PAD)、>0.25 mm占比[M_((w>0.25))]和土壤可蚀性因子K值。结果表明,水稳性团聚体平均质量直径红黏土和灌淤土显著性大于黄绵土和灰钙土,几何平均直径红黏土>灌淤土>黄绵土>灰钙土,分别为0.41、0.30、0.23和0.21 mm,各土壤类型间差异性显著;颗粒分形维数灰钙土最大,红黏土最小,分别为2.97和2.90;湿筛对土壤团聚体的破坏率红黏土和灌淤土显著小于黄绵土,黄绵土最大;>0.25 mm水稳性团聚体占比最大的是红黏土,为45.87%,灌淤土次之,黄绵土最小,为23.53%。相关性分析结果表明,土壤团聚体稳定性各指标间的相关性良好,其中MWD与GMD、M_((w>0.25))呈极显著正相关(p<0.01),与D、K呈极显著负相关(p<0.01),与PAD呈显著负相关(p<0.05);GMD与其他土壤团聚体各项指标均表现出极显著相关性(p<0.01);土壤有机质与土壤稳定性各指标之间也呈现出极显著相关性(p<0.01)。结论表明,土壤抗蚀性红黏土灌淤土较好,黄绵土居中,灰钙土最差。研究结果可为陇中黄土高原地区不同土壤类型农田土壤抗侵蚀能力提供参考,对黄土高原土壤水土保持功能的提升及水土保持效应的持续稳定发挥具有重要意义。

施氮对陇中黄土高原旱作麦田N_(2)O和CO_(2)排放的影响

【目的】探究陇中黄土高原半干旱区旱作麦田土壤N_(2)O和CO_(2)排放对不同施氮量的响应,阐明旱作麦田N_(2)O和CO_(2)排放特征及其主要影响因素,以期为该地区旱作麦田温室气体减排和氮肥管理提供依据。【方法】以陇中黄土高原旱作麦田为研究对象,采用大田定位试验和室内指标测定相结合的方法,布设CK(不施肥)、LN(低量氮肥)、MN(中量氮肥)和HN(高量氮肥)共4个施氮梯度,分析不同施氮量对旱作麦田土壤硝态氮(NO_(3)^(-)-N)、铵态氮(NH_(4)^(+)-N)、有机碳(SOC)、土壤温度、含水量及土壤N_(2)O和CO_(2)排放的影响。【结果】0~10 cm土层土壤中,HN、MN、LN较CK处理,NO_(3)^(-)-N平均含量增幅为21.55%、26.06%和34.11%;NH_(4)^(+)-N平均含量增幅为21.77%、31.42%和39.20%;SOC平均含量增幅为20.43%、25.80%和35.9%。HN、MN、LN较CK处理,N_(2)O累计排放量增幅为78.63%、130.47%、217.51%;CO_(2)累计排放量增幅为5.73%、10.63%、21.75%。皮尔逊相关关系表明,不同施氮处理中,麦田0~10 cm土层土壤中NO_(3)^(-)-N、NH_(4)^(+)-N和SOC平均含量与N_(2)O、CO_(2)累计排放量呈极显著正相关关系(P<0.001),土壤温度与N_(2)O和CO_(2)累计排放量呈显著正相关关系(P<0.05),土壤含水量与N_(2)O累计排放量呈显著的负相关关系(P<0.05),与CO_(2)累计排放量相关关系不显著。【结论】施氮可以增加黄土高原旱作麦田表层土壤中NO_(3)^(-)-N、NH_(4)^(+)-N和SOC含量,进而增加了N_(2)O和CO_(2)累计排放量,是该地区麦田N_(2)O和CO_(2)排放的主要驱动因子,表层土温和土壤含水量也一定程度上影响着N_(2)O和CO_(2)的排放。

洛川黄土记录的最近2500ka东亚冬夏季风变化周期

对厚约140m的陕西洛川坡头村黄土剖面进行间距3～10cm的系统采样,测量了全部样品的磁化率和粒度。选择>30μm颗粒百分含量和磁化率分别作为东亚冬、夏季风强度变化的替代性指标,以新建立的时间标尺为基础,分析了最近2500ka以来东亚季风变化的周期特征。结果表明,第四纪东亚冬、夏季风变化时间序列包含有100ka、41ka和23ka地球运动轨道要素变化的周期,同时包含有约80ka、56ka和30ka的周期。季风变化周期表现为阶段性演化和在同一阶段冬、夏季风变化周期常常不同的特征。这些结果说明第四纪东亚季风变化既与地球轨道要素变化有关,也与季风系统内其它因素变化有关。

轨道调谐建立洛川黄土地层的时间标尺

对黄土高原中部洛川厚140m黄土剖面进行了黄土层间隔5cm、古土壤层间隔3cm的采样，在室内测量了全部样品的磁化率．以磁化率变化作为东亚夏季风气候变化的替代性指标，利用轨道调谐方法建立了黄土－古土壤序列的时间标尺．结果表明，B／M界线处的年龄是772KaB．P，午城黄土与离石黄土分界线的年龄为1348KaB．P，黄土堆积底界的年龄为2471KaB．P．．通过和古地磁场倒转点绝对年龄对比以及与太阳辐射量变化时间序列进行交叉谱分析，证明了新时间标尺的可信性．

晚新生代洛川典型风尘堆积序列的延伸

对中国黄土标准剖面——洛川黄土剖面之下的上新世红黏土进行了沉积特征和磁性地层学的研究，结果表明洛川红黏土堆积于约2．6～3．2MaBP期间，从而确定世界惟一的黄土类地质公园的风尘开始堆积的年代约为3．2MaBP。古气候替代性指标磁化率和粒度的分析表明，洛川风尘堆积序列记录了上新世到第四纪古气候的重大转型。

天山黄土磁化率增强机制初步研究（英文）

过去20多年,中外学者对黄土高原黄土磁化率增强机制进行了系统研究,取得了重要进展,但对中国黄土高原之外黄土磁化率增强机制研究仍十分薄弱。作者对地处中亚的天山北麓的一个7 m厚的黄土剖面进行了初步的磁学研究。结果表明,该剖面黄土质量磁化率X_(lf)与频率磁化率X_(fd)呈较好的线性关系,说明该剖面的磁化率增强机制与黄土高原黄土类似,磁化率增强主要受控于超细和多畴磁性颗粒的含量,可以用磁化率成壤模式解释。然而,质量磁化率X_(lf)与非磁滞磁化率X_(ARM)相关关系较弱,表明稳定单畴磁铁矿/磁赤铁矿对磁化率增加的贡献是有限的,多畴颗粒对磁化率的贡献较大,说明与黄土高原磁化率增强机制在细节还是有所差别。同时,发现天山黄土磁化率的初始值(X_(lfo))(当表征成壤程度的频率磁化率差值(X_(fd))为零时)差不多是黄土高原的2倍,说明天山黄土与黄土高原黄土来源不同。

陇中黄土高原区旱地春小麦产量对干旱胁迫响应的模拟研究

为进一步探明陇中黄土高原区旱地春小麦产量形成对不同干旱胁迫的响应机制,依据甘肃省定西市安定区凤翔镇安家沟村2016—2018年大田控水试验数据以及定西市安定区1971—2018年气象数据,验证农业生产系统模拟(Agricultural production systems simulation,APSIM)模型模拟不同干旱胁迫旱地春小麦产量及产量构成要素的适宜性,基于APSIM模型分析不同生育期、不同程度干旱胁迫对旱地春小麦籽粒数、千粒重和产量的影响,利用多元逐步回归方程确定陇中黄土高原区旱地春小麦最佳灌水时间和灌水量。结果表明:(1)APSIM模型模拟陇中黄土高原区旱地春小麦生育期、籽粒数、千粒重和产量的均方根误差(Root mean square error,RMSE)均小于3.67 d、300.52个·m^(-2)、2.56 g、267.43 kg·hm^(-2),归一化均方根误差(Normalized root mean square error,NRMSE)均小于3.89%、2.86%、9.71%、11.58%,模型有效性指数(Model effectiveness index,ME)均大于0.62、0.78、0.60、0.66,表明APSIM模型对模拟干旱胁迫条件下陇中黄土高原区旱地春小麦产量形成具有较好的适应性。(2)不同生育期干旱胁迫下,拔节期干旱胁迫对小麦籽粒数影响最大,其次由大到小依次为出苗期、分蘖期、无胁迫、抽穗期、开花期和灌浆期;灌浆期干旱胁迫对小麦千粒重影响最大,其次由大到小依次为开花期、抽穗期、无胁迫、拔节期、出苗期和分蘖期;拔节期干旱胁迫对小麦产量影响最大,其次由大到小依次为灌浆期、抽穗期、开花期、出苗期、无胁迫和分蘖期。(3)不同程度干旱胁迫下,灌水量300.00 mm旱地春小麦产量最大为4866.19 kg·hm^(-2),与其他4种灌水相比产量分别增加283.53%、39.65%、0.46%和15.58%。(4)出苗后第1 d、47 d、60 d、82 d、86 d灌水,且灌水量达到343.09 mm时,旱地春小麦产量最大为5578.91 kg·hm^(-2)。干旱胁迫发生时间和程度对研究区小麦产量形成具有明显的交互作用,分蘖期适度干旱胁迫有利于提高陇中黄土高原区旱地春小麦产量,而拔节期和灌浆期为旱地春小麦田间水分管理的关键生育期,小麦生长发育过程中应加强该生育期的水分管理以提高陇中黄土高原区粮食产量。

3S支持下的陇中黄土高原生态系统健康评价——以甘肃省榆中县为例

利用遥感影像、DEM和调查数据,在野外调查的基础上,利用3S技术,生成各参评因子的专题栅格图层。运用层次分析法,从影响生态系统健康的自然和人文因子的角度出发,选择活力、组织结构、负荷能力、恢复力、生态系统功能维持、外部投入及人群健康状况作为研究区生态系统健康评价的7个要素,构建生态系统健康评价指标体系。健康等级划分为:很健康、健康、中度健康、一般病态和疾病5级。研究结果表明,该县生态系统健康状况处于中等偏下水平,一般病态面积占到45%～50%,而且从1991年—2002年—2006年病态面积逐年增加,健康面积逐步缩小,反映出榆中县2006年生态系统健康状况较2002年和1991年有所下降。

陇中黄土高原不同耕作措施下土壤磷动态研究

依托陇中黄土高原旱作农田已实施13 a的保护性耕作试验,研究传统耕作、免耕、传统耕作秸秆还田、免耕秸秆覆盖、传统耕作地膜覆盖和免耕地膜覆盖6种耕作措施下土壤全磷及磷组分动态变化特征。结果表明:试验期各处理土壤全磷和总无机磷均逐年增长;两个秸秆还田处理总有机磷逐年增长,免耕地膜覆盖和免耕处理总体增长,传统耕作和传统耕作地膜覆盖处理相对稳定;各无机磷组分均总体增长,其中氢氧化钠提取态无机磷、水溶态无机磷和碳酸氢钠提取态无机磷涨幅较大,平均涨幅分别为253.6%、128.6%和66.9%;保护性耕作可不同程度地提高水溶态无机磷、碳酸氢钠提取态无机磷和氢氧化钠提取态无机磷含量,相同覆盖条件下免耕较传统耕作效果明显,尤其免耕秸秆覆盖处理最明显;耕作方式对浓盐酸提取态无机磷和残留磷的影响不明显;保护性耕作可提高碳酸氢钠提取态有机磷和氢氧化钠提取态有机磷含量,两个秸秆还田处理最明显,两处理也可提高浓盐酸提取态有机磷含量,但免耕、传统耕作地膜覆盖和免耕地膜覆盖处理下该组分含量降低。综上,采取保护性耕作可适当减少磷肥用量,保护性耕作尤其是免耕秸秆覆盖方式值得在该区推广。

陇中黄土高原农村经济结构变化对退耕还林(草)的响应

黄土高原退耕还林(草)政策的实施有效改善了区域生态环境,然而其对社会经济的影响存在明显的地域差异。以甘肃省定西市安定区近郊凤翔镇和远郊鲁家沟镇为例,采用重复测定方差分析、主响应曲线分析和相关分析等解析2镇1998—2015年农村经济结构及收入变化对退耕还林(草)政策实施的响应特征,确定退耕还林(草)政策实施驱动的土地利用变化与农村收入之间的关系。研究发现:(1)退耕还林(草)政策实施解释了2镇70.4%的农业收入结构差异,因政策的实施推动了小麦等夏粮作物向玉米、马铃薯等秋粮作物的转变,进而影响了农业收入结构的变化;(2)退耕还林(草)政策对农村经济结构的影响弱于对农业收入结构的影响,它解释了2镇54.1%的农村经济结构差异,近郊凤翔镇农村经济收入明显高于远郊鲁家沟镇。退耕还林(草)政策对以农业为主导产业的远郊鲁家沟镇农村经济结构影响相对较小,近郊凤翔镇工业、服务业和商业餐饮业等非农产业占农村经济总收入的比重随着农业收入比重的降低而有所提高;(3)退耕还林(草)政策的实施带动了该区种植业结构的转变,这在一定程度上缩小了凤翔镇和鲁家沟镇农村集体收入之间的差距;(4)退耕还林(草)政策实施过程中,梯田面积、玉米和马铃薯等秋粮作物种植面积的增加提高了农村居民纯收入。研究认为退耕还林(草)在实施过程中需考虑地域差异,依据区域经济发展状况进行相应调整,在推动种植业发展的同时还应兼顾林业、牧业和一些非农产业发展,最终实现生态环境恢复与农村经济的协调发展。

耕作措施对旱作农田土壤颗粒态有机碳的影响

为了探明耕作措施对陇中黄土高原旱作农田土壤有机碳的影响,以连续进行17年的不同耕作措施长期定位试验为研究对象,利用碘化钠重液分组法,探索了传统耕作(T)、传统耕作+秸秆还田(TS)、免耕(NT)、免耕+秸秆覆盖(NTS)4种耕作措施对陇中黄土高原旱作农田土壤游离态颗粒有机碳、闭蓄态颗粒有机碳、颗粒态有机碳和矿质结合态有机碳的影响。结果表明:土壤总有机碳含量随土层加深而降低,游离态颗粒有机碳、闭蓄态颗粒有机碳、颗粒态有机碳的含量和占土壤总有机碳的比例均随土层加深而降低,而矿质结合态有机碳含量和占土壤总有机碳比例则随土层加深而增加。在0~40 cm各土层,各处理土壤颗粒态有机碳占总有机碳的比例(54.02%~76.78%)均高于矿质结合态有机碳占总有机碳的比例(31.78%~46.11%)。较之T处理,TS和NTS处理均不同程度提升土壤游离态颗粒有机碳、闭蓄态颗粒有机碳、颗粒态有机碳的含量和占土壤总有机碳的比例,其中NTS处理的提升效果最显著,TS处理次之。虽然NT、TS、NTS处理可提升土壤矿质结合态有机碳含量,但T处理下的矿质结合态有机碳占总有机碳的比例高于NT、TS和NTS处理。耕作模式和秸秆添加模式均对土壤总有机碳、游离态颗粒有机碳、闭蓄态颗粒有机碳、颗粒态有机碳和矿质结合态有机碳的提升具有显著效应,但秸秆添加模式的效应高于耕作模式。同时,免耕模式仅对0~10 cm各土层土壤总有机碳的提升效应达到显著水平,对0~20 cm各土层土壤碳组分的提升效应均达显著水平,而添加秸秆对0~40 cm各土层土壤总有机碳和各组分均发挥着显著提升效应。综合来看,免耕配合秸秆还田可以提升土壤活力,促进土壤固碳,有利于该区构建环境友好型和可持续发展型农业生产模式。

伊犁风成黄土不同组分对磁化率的影响

为了研究中亚黄土中的碳酸盐、有机质和可溶性盐等不同组分对磁化率的影响,本文对伊犁黄土样品分别进行盐酸、醋酸、蒸馏水和双氧水等处理,并与黄土高原黄土样品进行了对比.结果表明,盐酸不但可以溶蚀样品中的碳酸盐而且还可以与磁性矿物中的铁离子反应,分解超顺磁性颗粒(SP)中细颗粒组分,造成磁化率降低.与原样相比,中亚和黄土高原醋酸样品质量磁化率(χlf)和频率磁化率(χfd)分别增加20.3%、53.4%和4.8%、13.0%,说明中亚黄土碳酸盐对磁化率影响远大于黄土高原,醋酸对SP没有影响或者影响很小.双氧水和蒸馏水样品χlf变化幅度小于4%,说明黄土中有机质和易溶组分对磁化率的影响均非常小.此外,通过对中亚和黄土高原盐酸和醋酸样品的温度磁化率(TDS)曲线对比分析,表明黄土高原黄土退热过程磁性矿物的转化可能主要是SP组分中的细颗粒成分,伊犁黄土中纤铁矿和磁赤铁矿或针铁矿含量较黄土高原低.

地震作用下黄土地区地层水平相对位移

本文基于有限元法,提供了地震作用下黄土地区地层水平相对位移实用表.实用表充分考虑了黄土土体参数、地震动特性、地震烈度等参数影响,为"中央黄土高原"地区水平相对位移参数提供了简明合理的取值方法,解决了现有地层水平相对位移参数计算方法未考虑地震动特性的问题.分别采用了速度反应谱法、允许应力法、地震烈度法及实用表计算黄土土层水平相对位移,对西安飞天路车站实例进行抗震计算,通过时程分析法验证了实用表的可靠性.研究表明黄土地区水平相对位移实用表较好地反映了土层位移.

黄土高原中部麻栎宽度年表的气候响应特征初探

黄土高原是世界上水土流失最严重和生态环境最脆弱的地区之一,由于人类活动的日益频繁,森林面积急剧缩小,现有林地多为人为破坏后形成的天然次生林。目前很难在该区找到适合树轮气候学研究的老龄针叶树种,在此背景下,寻找适合开展树轮气候学研究的替代树种尤为重要。本研究以黄土高原中部桥山林区的老龄麻栎林为研究对象,为该区建立了近一百多年的标准年表(1891—2016)和差值年表(1884—2016),评估其树轮气候学研究潜力。相关计算表明,麻栎差值年表与当年3—7月降水量相关最高(r=0.58,p<0.001),几乎达到了可以重建的水平。该年表还与陕西中北部旱涝指数和黄土高原西部树轮降水重建序列显著相关,共同反映了区域降水变化历史。空间相关分析也进一步说明了桥山麻栎差值年表对区域降水量变化具有较强代表性。本文首次利用黄土高原中部阔叶树种开展树轮气候学研究,发现了麻栎树轮宽度年表具有记录过去降水变化的巨大潜力。

灌溉和施氮方式对甘肃陇中黄土高原春小麦产量和土壤含水量与有效氮含量的影响

旨在研究影响小麦产量的最佳灌溉与施氮方式组合。以‘定西42号’春小麦为材料,采用水氮互作的方法,设4种灌溉量(单位面积水深50 mm、100 mm、150 mm、200 mm)和3种施肥方式(拔节期施纯氮肥40 kg/hm^2、开花期施纯氮肥40 kg/hm^2、拔节期和开花期施纯氮肥40 kg/hm^2和50 kg/hm^2)。(1)灌溉量150 mm与开花期施氮肥40 kg/hm^2处理时,小麦产量都最高。(2)灌溉量150 mm时各个土层含水量最高,不同施氮处理,各个土层含水量高低顺序为分蘖期<开花期<拔节期。(3)小麦植株耗水量随灌溉量增加而增加、水分利用效率随灌溉量增加而减少。(4)分蘖期灌溉量150 mm时各个土层硝态氮含量最高;拔节期,0^10 cm土层铵态氮和硝态氮含量最高;开花期,灌溉量150 mm和追施纯氮肥40 kg/hm^2时各个土层硝态氮和铵态氮含量最高。灌溉量150 mm和开花期施纯氮肥40 kg/hm^2方式搭配,对甘肃陇中黄土高原春小麦产量、土壤有效氮含量和水分节约最有益。

秸秆与不同水平氮素配施对陇中黄土高原旱作农田土壤氮素矿化的影响

为了探明秸秆配施氮素对陇中黄土高原旱作农田土壤氮素矿化的影响,采用Stanford间歇淋洗培养法,经过120d室内培养,测定分析小麦秸秆0t/hm^2+施纯氮0kg/hm^2(N0)、小麦秸秆4.5t/hm^2+施纯氮0kg/hm^2(SN0)、小麦秸秆4.5t/hm^2+施纯氮50kg/hm^2(SN50)、小麦秸秆4.5t/hm^2+施纯氮100kg/hm^2(SN100)4种施肥方式下陇中黄土高原旱作农田土壤氮素矿化的特征。研究发现:①秸秆配施氮素降低了土壤氨化速率和硝化速率;②与N0相比,SN0、SN50、SN100处理土壤氮素累积矿化量分别下降了19.14%、17.22%、13.47%;③土壤氮素累积矿化量的变化是硝态氮的变化引起的。表明秸秆配施氮素能够降低土壤氮素矿化水平。

基于LSTM神经网络模拟的陇中黄土高原沟壑区保护性耕作下土壤贮水量变化

为分析陇中黄土高原沟壑区不同保护性耕作措施的贮水效果,本研究利用春小麦/豌豆(W/P)、豌豆/春小麦(P/W)轮作的长期定位试验,分别设置传统耕作(T)、免耕(NT)、传统耕作秸秆覆盖(TS)和免耕覆盖(NTS)4种耕作措施,以当地月平均气温、月降水量、月平均辐射量、月平均蒸发量、月作物耗水量为输入因子,以月土壤贮水量为输出,建立基于长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)神经网络的土壤贮水量预测模型,并对该模型的有效性进行评估。研究结果表明:1)基于LSTM神经网络建立的土壤贮水量模型对陇中黄土高原沟壑区保护性耕作下土壤贮水量预测具有较好的适用性,模型模拟结果的平均均方根误差为7.76mm,平均绝对误差为6.95mm,相对误差控制在5%^+5%的范围内。2)P/W轮作序列中各处理的土壤贮水量均比W/P轮作序列增加1.09%~1.43%。3)不同轮作序列,NTS处理的贮水效果均优于其他3种耕作措施,在W/P轮作序列中,NTS处理的年均土壤贮水量比T、NT和TS分别增加2.89%、1.70%和2.46%;在P/W轮作序列中,NTS处理的年均土壤贮水量比T、NT和TS分别增加3.03%、1.91%和2.57%。4)不同降水年型,NTS处理的土壤贮水量最高,且干旱年效果更加显著,其中丰水年NTS处理的土壤贮水量比T、NT和TS平均增加2.71%、1.48%和2.19%,而干旱年平均增加3.97%、2.54%和3.64%。5)保护性耕作措施的贮水效果随季节发生变化,作物生长前期(3—5月)保护性耕作措施的贮水优势较为明显,进入作物生长旺盛期(5—6月)保护性耕作措施与传统耕作的贮水效果差异不显著,而作物生长后期(7月)保护性耕作措施较传统耕作土壤贮水量明显增加。基于LSTM神经网络模拟环境下免耕覆盖的贮水保墒效果最好,为陇中黄土高原沟壑区最适宜的保护性耕作措施。

保护性耕作对陇中旱作麦田蓄水保墒效果和产量的影响

为探究保护性耕作对陇中黄土高原旱作麦田蓄水保墒效果和产量形成的影响。在连续5 a田间试验的基础上,分析了陇中黄土高原旱作麦田从2019年8月至2020年8月一个耕作周期内,不同耕作措施(传统耕作T、秸秆覆盖TS,免耕NT和免耕秸秆覆盖NTS)对麦田休闲期蓄墒率、水分利用效率、春小麦干物质积累与转运、产量及农艺性状的影响。结果表明:(1)与处理T相比,NTS处理提高了耕层土壤容重和含水量,提高了旱作麦田播种和收获期土壤蓄水量,使水分利用效率提高了48.18%、休闲期蓄墒率提高了5.70%;(2)NTS处理显著提高了春小麦叶面积指数、延缓了叶片的衰老,相比于TS和NT处理,NTS处理下花后干物质积累量分别提高了67.38%和32.14%,花后干物质贡献率分别提高了12.47%和6.61%;(3)NTS处理优化了产量构成因素、显著提高了春小麦产量,使产量达到了3243.30 kg·hm^(-2),比传统耕作(T)产量提高了49.32%;NTS处理改善了春小麦群体结构,显著提高了春小麦根系干重、株高和生物量,降低了根冠比,相关性分析表明水分利用效率、叶面积指数、根系干重的提高是促进小麦增产的重要原因。在本试验条件下,免耕秸秆覆盖是实现陇中黄土高原旱作麦田蓄水保墒及节水增产的最优耕作措施、值得在该地区推广应用。

陇中南黄土残塬区表土的孢粉和气孔器特征及相关研究

对陇中南黄土残塬区15个采样点表土中的孢粉和气孔器进行了鉴定,在此基础上,对该区域表土孢粉和气孔器的总体特征及不同植被类型表土的孢粉特征进行了分析,并对各采样点进行了聚类分析,对花粉类型和采样点进行了DCA排序分析。结果表明:该区域表土中的孢粉以木本植物花粉为主(花粉百分含量的均值为71.2%),木本植物与草本植物花粉数量比值的均值为2.5,主要孢粉类型有松属(Pinus Linn.)、云杉属(Picea A.Dietr.)、蒿属(Artemisia Linn.)和水龙骨属(Polypodiodes Ching);气孔器只有柏科(Cupressaceae)、松属和云杉属3个类型。针叶林和森林草原表土中的孢粉能够很好地反映母体植被的群落特征,针阔混交林表土中的孢粉能够较好地反映母体植被的群落特征,灌丛表土中的孢粉基本能够反映母体植被的群落特征,落叶阔叶林表土中的孢粉不能反映母体植被的群落特征。聚类分析结果表明:15个采样点被分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ5组,分别包含1至3号、4至9号、10号、11至13号及14和15号采样点,并且,Ⅱ组的采样点进一步分成2个小组,而Ⅲ和Ⅳ组的采样点可聚在一起,说明该区域落叶阔叶林表土的孢粉组成差异较大,林地与灌丛和森林草原表土的孢粉组成差异较大,林地边缘区域表土的孢粉组成受外界孢粉散播干扰明显。DCA排序分析结果表明:花粉类型和采样点沿排序轴分类明显。研究结果显示:在陇中南黄土残塬区,松属、云杉属和蒿属植物花粉具有超代表性,孢粉和气孔器数据相结合能够准确指示该区域母体植物的分布状况,利用孢粉的百分含量可较好地区分该区域的植被类型。