不同滴灌带布设方式对苹果-大豆间作系统土壤化感物质与微生物的影响

为探究不同滴灌带布设方式对果农间作系统土壤酚酸类物质、酶活性和微生物分布特性影响,初步探明间作滴灌条件下,土壤酚酸类物质与土壤生物因子的相互关系。以晋西黄土区典型的苹果—大豆间作系统为研究对象,设置3种(L1、L2、L3)滴灌带间距,分析不同水分分布下土壤酚酸类物质、酶活性和微生物数量的空间分布变化,并在相关性基础上利用逐步回归模型,分析3个土壤因子之间的相互关系。结果表明:除苯甲酸和间苯三酚外,滴灌带间距对酚酸类物质分布影响显著(p<0.05),除过氧化氢酶外,滴灌带间距对酶活性、微生物数量分布有显著影响(p<0.05)。在垂直方向上,不同滴灌带布设方式使酚酸更多地分布在深层土壤,微生物数量和部分酶活性在L1、L2处理中随土层加深而先减后增;在水平方向上,不同滴灌带布设方式对土壤酚酸类物质、细菌和真菌分布影响与间作对照处理一致,随距树距离增加而增加。滴灌条件下,除对羟基苯甲酸外,酚酸类物质受脲酶、过氧化氢酶和放线菌的抑制作用显著,间作处理土壤酚酸总量较单作有所减少。L1处理土壤酶活性、微生物总量最高,L2处理土壤酚酸类物质累积量最低。其中L2处理在酚酸累积量最低的基础上,土壤酶活性也处于较高水平,因此,建议在果农间作系统中采用隔行大豆布设滴灌带模式,改善土壤微生态环境的同时可缓解化感物质的抑制作用。

不同滴灌带布设方式对苹果×大豆间作系统养分分布及利用特征的影响

为探究不同滴灌带布设方式对果农间作系统养分的分布及利用特征的影响,以晋西黄土区典型的苹果/大豆间作系统为研究对象,设置裂区试验,分析不同滴灌带布设措施下,苹果/大豆间作系统的土壤养分的空间分布、大豆产量及养分吸收利用效率。设置3种滴灌带间距(L1:每行大豆根部布设滴灌带;L2:每间隔1行大豆布设1条滴灌带;L3:每间隔3行大豆布设2条滴灌带)和2种覆膜方式(M1:覆白膜;M0:不覆膜)。结果表明:覆膜和滴灌带间距对土壤养分分布影响显著(P<0.05),在水平方向上距树不同距离的土壤养分含量出现“V”和“N”型变化规律,通过改变滴灌带间距调节水肥的再分布可以促进生态位的分离而缓解竞争,同时提高养分的吸收利用效率有效的增加产量,其中养分含量及吸收利用效率最高的是覆膜+每间隔一行大豆布设一条滴灌带的处理,其产量为1747.6 kg/hm^(2),该模式更适合为缓解苹果/大豆间作群体的种间水肥竞争提供参考。

晋西黄土区果农间作土壤养分空间分布

为了研究黄土区农林复合系统土壤养分的空间分布及效应,对山西吉县残塬面核桃×花生、核桃×大豆和核桃×玉米3种典型果农间作类型下0～100cm土层中土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾进行了测定和分析。结果表明:1)3种间作类型土壤养分的空间分布特征具有一定的相似性。在垂直方向上,土壤养分含量随土层深度的增加而减少,并且距果树越远,土壤养分的垂直递减梯度越小;在水平方向上,离果树越近,土壤养分越少。2)效应分析结果表明,间作系统中果树与作物存在竞争,间作系统中作物土壤养分的综合效应优劣说明间作作物以花生为最佳、大豆其次、玉米最差。根据研究结果提出了研究区果农间作系统减少土壤养分竞争的相关建议:加强水肥管理、增加果树和作物的间作距离、设置根障。

晋西苹果＋大豆间作土壤水分分布及其对大豆生长的影响

果农间作是晋西黄土区农林复合的主要模式之一。采用定位监测方法,以4、6和8年生苹果与大豆间作系统为研究对象,分析其土壤水分空间分布及其对大豆生长的影响。结果表明:1)不同树龄苹果+大豆间作系统在垂直方向上土壤含水量随着土层深度增加而增高,在水平方向上土壤含水量随着距离果树距离的增大而增高;2)土壤含水量总体表现为8年生间作系统>4年生间作系统>6年生间作系统,8年生间作系统比4年生间作系统高3.13%,比6年生间作系统高10.38%;3)随着树龄的增长,间作大豆平均株高、生物量和产量均逐渐减小,其中8年生间作系统中,大豆生长受影响最严重。随着果树树龄的增长,建议增加果农界面的距离或适时停止复合经营。

晋西黄土区不同空间尺度径流影响因子的辨析

【目的】研究不同空间尺度下晋西黄土区径流的主要影响因子,为当地生态建设和水土流失治理提供参考。【方法】通过对晋西黄土区坡面和小流域2个不同空间尺度下生态水文过程进行长期定位和半定位监测,应用SPSS统计分析软件和灰度关联方法分析了2个空间尺度下径流的主要影响因子。【结果】在坡面尺度,对径流影响最大的是降雨强度和郁闭度,权重分别为21.84%和21.81%;其次为雨前土壤含水量和降雨量;对坡面径流影响最小的因子为坡度,权重为16.39%。在小流域尺度,对径流影响最大的是降雨量和流域面积,权重均为18.11%;其次为形状系数、降雨强度和森林覆被率;沟道比降对径流的影响最小,其权重为14.05%。【结论】在本研究尺度范围内,随着研究空间尺度的增大,降雨量对径流的影响作用加大,降雨强度和植被对径流的影响作用变小,坡度和沟道比降对径流的影响均较小。

晋西幼龄苹果×大豆间作的土壤中水分、养分空间分布特征及对大豆的影响

为了研究幼龄苹果(Malus pumila)×大豆(Glycine max)间作系统中土壤水分、养分的空间分布特征及其对大豆生长和产量的影响,选取晋西黄土地区具有典型代表性的幼龄苹果×大豆间作模式作为研究对象,对苹果×大豆间作系统及大豆单作系统(对照)的土壤水分、养分含量进行了定位监测。结果表明:(1)在垂直方向上,土壤水分含量随着土壤深度的增加而逐渐增加,土壤养分含量随着土壤深度的增加而逐渐减小;(2)在水平方向上,随着与树行距离的增加,土壤水分含量呈现递增的分布特征,土壤养分含量呈现高低高的分布特征;(3)与大豆单作系统相比,间作系统的土壤水分、养分含量出现不同程度的降低,整体上均表现为负效应;(4)苹果×大豆间作系统中苹果树与大豆间的土壤水分、养分竞争对大豆植株生长发育造成了较大影响,土壤水分含量、速效磷含量和全氮含量是影响大豆产量的主要因素,影响的主要区域在苹果树行两侧1.5m的范围内;(5)建议采取适当的调控和管理措施缓解种间水肥竞争提高大豆的产量,以获取更多的经济收益。

晋西黄土区苹果+大豆间作系统小气候及其对作物生产力的影响

为了评价果农间作系统的生态效益和经济效益,指导果农间作系统的物种选择和行间配置等农艺措施的生产实践,以晋西黄土区山西省吉县3年生苹果＋大豆间作系统（T1）、5年生苹果＋大豆间作系统（T2）、7年生苹果＋大豆间作系统（T3）和大豆单作系统（CK）为对比试验材料,通过布设根障,在分析苹果＋大豆间作系统小气候各因子特征的基础上,利用灰色关联法,研究不同树龄间作系统的小气候综合效应,并评价小气候对作物生产力的影响.结果表明：1）与大豆单作系统相比,苹果＋大豆间作系统光合有效辐射强度降低了30.3％ ～ 59.0％,气温下降了5.9％～17.9％,表层土壤温度下降了14.6％～42.7％,空气相对湿度增加了7.0％ ～ 17.9％;2）随着树龄的增加,苹果＋大豆间作系统对大豆单作系统的小气候关联系数逐渐降低,其中,小气候各因子中,空气相对湿度和光合有效辐射强度与大豆单作系统的关联度最小;3）各树龄苹果＋大豆间作系统的大豆根茎叶生物量和产量均低于大豆单作系统.树龄越大,苹果＋大豆间作系统的光拦截作用和降温增湿作用越明显,小气候综合效应也越强,但各树龄苹果＋大豆间作系统的小气候均会对间作大豆生产力水平产生负面效应.

苹果花生间作系统土壤水分动态及主要竞争区域

以晋西黄土区典型苹果-花生间作系统为研究对象,研究间作系统界面土壤水分动态变化以及土壤水分的主要竞争区域,旨在提高该地区果农间作系统降水生产力、土壤水分利用效率。采用烘干称重法对苹果树行(行距为5 m)距苹果树不同距离处0~60 cm土层的土壤水分含量进行监测,利用移动窗口法对土壤水分的主要竞争区域进行分析。研究表明:花生的苗期、开花期、结荚期和成熟期,土壤水分含量较低,均未超过20%,且各时期土壤水分含量差异显著,苗期和成熟期土壤水分含量高于开花期和结荚期,开花期土壤水分含量最低;以距苹果树南北两侧各2.5 m为分界线,距离果树越远,土壤水分含量先降低再升高,最低点在距树行1.2 m左右;在花生各生育期,与花生单作比较,间作系统土壤水分皆呈现出负效应,分别是-25.16%、-20.26%、^(-1)2.97%和^(-1)1.13%;苹果-花生间作系统苗期的主要竞争区域是距树南侧0.8~2 m和距树北侧0.8~1.8 m,竞争宽度2.2 m;花生开花期的主要竞争区域为距树南侧0.8~1.8 m和距树北侧1~2 m,结荚期和成熟期土壤水分的主要竞争宽度最小,为1.8 m,主要竞争区域分别是距树南侧0.8~1.8 m、距树北侧0.8~1.6 m和距树南侧0.8~1.6 m、距树北侧0.8~1.8 m。

晋西黄土区刺槐人工林林冠截留模拟

为探讨晋西黄土区刺槐人工林生态水文过程和影响机制,以2007和2008年7—10月的19场降雨和气象及林分结构资料,用修正的Gash林冠截留模型,对刺槐人工林林冠截留进行模拟。结果表明:刺槐人工林林冠持水能力和树干持水能力分别为0.55和0.109 1 mm,使林冠达到饱和的降雨量为0.75 mm,使树干达到饱和所必需的降雨量为8.70 mm;修正的Gash模型可以较好地模拟晋西黄土区刺槐人工林的林冠累计截留量,林冠累计截留量相对误差最小值为0.76%,最大值为12.60%,平均林冠累计截留量相对误差为6.40%,林冠累计截留量模拟值小于实测值,截流率比实测值低2.64%。

晋西黄土区幼龄苹果+花生间作地土壤水分的时空分布特征

选取晋西黄土区具有典型代表性的幼龄苹果(Malus pumila)+花生(Arachis hypogaea)间作地作为研究对象,在花生生长季的不同时间对苹果+花生间作地和对照花生单作地的土壤水分进行定位监测,研究苹果+花生间作系统间作界面上土壤水分的时空分布特征和水分效应,及其对花生生长状况和产量的影响。结果表明:1)间作地土壤平均水分含量生长季逐月变化显著,水分耗用最大的时间为7月;2)在垂直方向上,土壤含水量随着土壤深度的增加而增加,在水平方向上,土壤含水量最低值出现在距离果树行最近的区域,并随着与树行距离的增加而增加;3)间作地种间土壤水分耗用量最大的区域为靠近苹果树的表层土壤;4)在当前树龄下,苹果+花生间作系统相对于花生单作土壤水分在整体上表现为负效应,对花生的产量产生了不利的影响,并限制了果农间作系统生态效益和经济效益的进一步提高。建议采取适当的调控和管理措施缓解种间水分竞争并提高花生的产量。

晋西苹果-大豆间作土壤水分的时空分布特征

选取晋西黄土区典型的苹果(Malus pumila)—大豆(Glycine max)间作系统为研究对象,在大豆的关键物候期对间作系统和对照单作的土壤水分、大豆生长状况和产量进行了定位监测。研究结果表明:(1)不同物候期,间作系统土壤平均含水量变化显著,苹果树和大豆对土壤水分竞争的空间区域和强度也有明显差异,土壤水分耗用最大的时期为大豆开花期;(2)水平方向上,各个物候期间作系统土壤含水量均随着与树行距离的增加而增加,最低值出现在距离果树行最近的区域;(3)垂直方向上,在大豆的苗期和结荚期间作系统土壤含水量随土壤深度的增加而递增,在开花期,土壤含水量随着土壤深度的增加出现先减小后增加的趋势;(4)当前树龄下,苹果—大豆间作系统的水分效应相对于大豆单作,整体表现为负效应,并对间作大豆的生物量和产量有着一定的负面影响。基于苹果—大豆间作系统土壤水分在不同物候期的分布特征,建议采取适当的管理措施以缓解种间水分竞争并提高大豆的产量。

晋西黄土高原小流域地貌演化特征与水沙过程的动态监测

长期以来,我国在黄土高原重点产沙区,小、中、大流域的水文特征进行了动态监测,取得了大量的宝贵资料,这些信息对于有关部门和广大科研人员研究土壤侵蚀规律,以及为水土保持治理决策与措施配置提供科学依据起到重要作用。但由于已往研究手段的限制,以地貌特征(包括以土地利用方式)变化的动态检测缺乏系统研究。以地貌形态特征、土地利用方式的变化的动态检测,对于有关部门更加全面的认识地表剥蚀过程、人类活动的影响,提供了水沙检测替代不了的作用,是相关研究的重要内容之一。随着航天遥感、计算机软件技术的不断提高,将三维动态的地貌、土地利用方式与土壤侵蚀的过程相结合是交叉学科的重要研究方向。根据5期晋西王家沟小流域(从1959～1999)大比尺航片,在高程数字化模型(DEM)、正射影像图(DOM)制作的基础上,开展了40年来,以地貌特征并结合小流域水沙变化为目标的动态检测,为地貌演化、地表剥蚀过程研究提供了基础信息。

晋西黄土区核桃-谷子间作系统水肥影响域

为了定量判定晋西黄土区果农间作系统水肥主要竞争区域,以核桃-谷子间作系统为研究对象,对土壤水分和土壤养分进行定位监测,采用移动窗口法定量判定间作系统中土壤水分和土壤养分的影响域。结果显示：当窗口宽度为2时,移动窗口法能有效地判定出土壤水分和土壤养分的影响域。40-100 cm土层,距树行不同距离处的土壤水分和土壤养分含量相异性较小,难以判定影响域;综合0-40 cm、0-100 cm土层的土壤水分状况,土壤水分的影响域范围是距树南侧1.75 m到距树北侧1.25 m,影响宽度为3 m,即主要竞争区域为距树南侧1.75m到距树北侧1.25 m;不同的土壤养分指标影响域的范围不同,综合考虑土壤养分的四个不同指标（有机质、全氮、速效磷和速效钾）及其在0-40 cm、0-100 cm两个土层的分布情况,土壤养分的影响域是距树南侧2.25 m到距树北侧2.25 m,影响宽度为4.5 m,即主要竞争区域为距树南侧2.25 m到距树北侧2.25 m。建议在土壤水分和土壤养分的主要竞争区域,采取改变垄沟、起垄覆膜、选择性施肥等措施,缓解核桃、谷子之间的竞争,提高资源利用效率,增加当地农民经济收入。

晋西黄土洞穴发育特征研究

黄土洞穴是晋西黄土高原地区发育的一种特殊微地貌景观和地质灾害。在野外调查基础上,详细总结了晋西黄土洞穴的分布情况及发育特征,研究表明:晋西黄土洞穴发育密度沿万荣-隰县-离石-兴县一线由南向北呈递增趋势,而发育深度受地层构造、岩性及其厚度、地形等多因素的综合控制;黄土构造节理的产状与黄土洞穴的产状基本一致,对洞穴形成影响显著;黄土洞穴内部构造特征多样化,反映了黄土洞穴不同时期的演化特征。

晋西黄土高原植物区系及植物资源保护与利用研究

晋西黄土高原在植物区系区划中属于泛北极植物区、中国——日本森林植物亚区、华北地区、黄土高原亚地区。全区共有维管束植物664种,分属于96科、348属。科、属、种分别为山西植物区系的56.8%、39.0%、27.9%。菊科、禾本科、蔷薇科、豆科为该区的优势科,共含236种,占总种数的35.5%。而区域性的单种科与少种科多达63科,占到全部科数的65.6%,反映了该区分类群成分的复杂性,具有强烈的北方半干旱区的特点。植物区系的分布区类型分析显示,该区系是以北温带分布为主,与热带分布和东亚分布有紧密联系。在该区系已记录的植物中,有两个新分类群,有12种珍稀濒危植物,有7种、4变种为《山西植物志》未记载的植物。该区可供开发利用的植物资源达70%之多,合理开发、利用、保护这些植物资源,对实现经济与社会的可持续发展十分必要。

晋西黄土区苹果花生间作系统小气候效应

苹果花生间作是晋西黄土区主要的农林复合配置模式,但常常因为间作系统结构设计不合理而导致间作系统内作物生长和产量受到影响。为了定量解析果农间作系统对小气候,进而对其间作作物生长发育和产量的影响,本文深入研究果农间作系统的小气候状况,为优化当地果农间作系统结构提供理论支持。以晋西黄土区吉县7年生苹果(Maluspumila)+花生(Arachis hypogaea)间作系统及花生单作系统(对照)为研究对象,首先在果树与作物间布设根障,以消除果树地下部分对作物的影响。在此基础上,对距树行不同距离处作物行的小气候因子(光合有效辐射(PAR)、大气温度、空气相对湿度和风速)及作物生长进行监测,经数学模拟分析得出:(1)苹果+花生间作系统的光合有效辐射相对指数为49.39%~88.07%,大气温度相对指数为92.74%~97.32%,空气相对湿度相对指数为112.36%~123.72%,风速相对指数为70.58%~74.22%,且距树行越近小气候效应越显著;(2)果农间作系统对小气候的影响进而造成对间作系统中花生生长发育及产量的负面影响,间作系统内花生的净光合速率和产量均低于对照的单作花生,且表现为距树行越近下降越多;(3)各小气候因子对花生生长的影响程度不同,光合有效辐射、大气温度和空气相对湿度对花生净光合速率和产量的贡献率分别为62.48%、20.71%、16.45%和53.48%、16.45%、30.07%。

滴灌水肥调控对苹果-大豆间作系统光合特性和水分利用的影响

为探究适于晋西黄土区果农间作系统滴灌水肥一体化管理制度,以典型的苹果-大豆间作系统为研究对象,设置灌水和施肥两因素,分析不同水肥调控措施对土壤含水量分布、苹果和大豆光合生理特征、大豆生长和产量以及间作系统水分利用等指标的影响。试验在大豆4个关键需水期进行灌水,肥料随灌溉水施入,每次设置不同灌水上限和施肥水平,4个灌水量上限水平分别为:田间持水量(Fc)的60%(W1),70%(W2),80%(W3)和90%(W4),3个施氮水平:纯N 59.40 kg/hm^2(F1),92.00 kg/hm^2(F2),124.32 kg/hm^2(F3),对照处理(CK)整个生育期不灌水不施肥,仅在播种前施入基肥。结果表明:各水肥处理土壤含水量在水平和垂直方向上具有显著差异,灌水量对土壤含水量的影响程度高于施肥量和水肥交互作用。苹果和大豆的净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)的日变化特征相似,均为单峰型曲线,最大值均为W3F2处理。各处理大豆株高、茎粗和叶面积指数(LAI)分别较对照组提高了1.3%~32.3%,2.8%~33.9%和3.4%~125.9%,其中最大值均出现在W3F2处理,该处理大豆产量和间作系统水分利用效率(WUE)也最优,较其他处理分别提高了10.9%~99.3%和8.0%~70.0%。在播种至出苗期、幼苗期至分枝期、开花结荚期和鼓粒期可以设置80%Fc的灌水上限,同时在大豆幼苗期至分枝期、结荚期和鼓粒期分别施加92.00 kg/hm^2的氮肥,该水肥管理方式使苹果—大豆间作系统获得较高的作物产量及水分利用效率,可为该地区间作系统滴灌水肥一体化管理提供参考。