黄土高原淤地坝土壤性质剖面变化规律及其功能探讨

为分析淤地坝土壤性质的剖面变化规律及其在非点源污染工程治理方面的可能性,采用经典统计学方法研究了黄土高原典型淤地坝土壤性质在5.20 m剖面上的变化规律,并探讨了淤地坝作为碳储存库以及养分富集库的独特功能.结果表明,①坝前土壤剖面容重、砂粒含量低于坝尾,而土壤含水率、有机碳、粘粒、粉粒、速效磷、硝态氮以及铵态氮均大于坝尾;容重随剖面的变异情况为弱变异性,其余指标为中等变异性;除坝前砂粒含量和坝尾土壤含水率外,其余指标均呈正态分布;②坝前和坝尾剖面土壤含水率随土层深度的增加均呈锯齿型变化趋势,在剖面上的分布表现为波动型;土壤有机碳、速效磷、铵态氮随剖面的变化规律与土壤水分的趋势相同;③除坝尾容重与硝态氮、铵态氮及速效磷与铵态氮的相关性未达到显著水平外,土壤含水率、有机碳、容重、粘粒、粉粒、砂粒、速效磷、硝态氮以及铵态氮之间的相关性均达到了显著水平（p〈0.05）,并且坝前与坝尾剖面土壤各个性质之间所表现的正相关性或负相关性是一致的;④淤地坝作为黄土高原的一个重要碳储存库,坝前有机碳储量高于坝尾,且坝前在400-520 cm储量最高,坝尾在0-100 cm储量最高;⑤淤地坝对速效养分具有富集效应,坝前储量大于坝尾,且2个剖面上的储量大小顺序均为：铵态氮〉速效磷〉硝态氮;淤地坝对铵态氮、硝态氮的富集系数分别为1.132和1.956;⑥淤地坝作为土壤养分的富集库,对区域碳平衡以及小流域非点源污染工程措施有效治理具有重要的理论意义,对黄土高原坝系建设及其生态功能的深入认识具有一定的参考价值.

基于SHAW模型的黄土高原半干旱区农田土壤水分动态模拟

黄土高原半干旱区土壤蒸发强烈,准确地掌握土壤水分动态对于旱地农业水分管理至关重要。应用基于物理基础的一维水热耦合SHAW（The Simultaneous Heat and Water）模型,模拟了陕西子洲岔巴沟流域1964～1967年土壤水分和土壤蒸发的动态特征,以及神木六道沟流域2006年坡地和梯田土壤水分变化。结果表明,除表层土壤水分模拟结果偏差较大,其他土层模拟值与实测值基本吻合,模拟期土壤水分模拟的相对平均绝对误差（Relatively Mean Absolutely Error,RMAE）为5.2%～11.4%。1964～1967年土壤累积蒸发量模拟值与实测值平均相对偏差为0.8%～6.1%,土壤蒸发的模拟值与实测值较为一致。因此,SHAW模型可以用于黄土高原半干旱区农田土壤水分动态规律研究。

紫花苜蓿和短花针茅根系分布与土壤水分研究

以陕北农牧交错带人工草种紫花苜蓿(Medicago sativa L.)和天然草种短花针茅(Stipa breviflora Griseb.)为对象,采用根钻法调查两个草种的根系垂直分布以及刈割后苜蓿根系变化特征,并通过定位观测研究土壤水分动态变化。结果表明:紫花苜蓿和短花针茅根系密度随土壤深度增加而减少,而且均以直径小于等于1 mm的须根为主;0~50 cm土层紫花苜蓿和短花针茅根系量分别占0~100 cm剖面总量的67%和84%。紫花苜蓿和短花针茅根系分布与土壤水分消耗特征吻合。生长旺盛期苜蓿大量消耗0~140 cm土层土壤水分,5-9月平均有效土壤储水不足10 mm;生长季末深层(140~280 cm)土壤储水也逐渐降低,约为裸地储水量的50%。短花针茅0~280cm剖面土壤水分状况明显好于苜蓿地,比苜蓿地多储水100 mm左右;主要消耗浅层(0~50 cm)土壤水分,深层水分利用较少。

极端干旱地区滴灌条件下葡萄生长发育特征

不同滴灌布设方式下,土壤含水率不尽相同,作物的长势和产量也因此受到影响。为探究滴灌管道布置方式和系统技术参数对葡萄植株生长发育特性和产量的影响,并优选出适合吐哈盆地的葡萄滴灌技术参数,该文对不同滴灌技术下土壤含水率以及成熟期葡萄植株生理指标进行观测和分析,结果表明:地面滴灌3管布置、滴头流量2.7L/h、滴头间距30cm的处理达到了最优效果,该处理下的土壤含水率、葡萄水分生理指标和产量均处于较高水平。

黄土丘陵半干旱区引种禾草柳枝稷的生物量与水分利用效率

加强优良引种禾草植物的生态适应性研究对促进我国黄土高原半干旱区草地建设和草业科学发展具有十分重要的意义.比较研究了引种禾草柳枝稷(Panicum virgatum)在黄土丘陵半干旱区不同立地条件下地上生物量的大小和季节累积差异及其水分利用特征.2001～2002年川地柳枝稷草地地上生物量达13 000～16 000kg/hm2,山地梯田和坡地为2300～2650kg/hm2.不同立地条件柳枝稷返青后的生物量累积过程呈二次或三次多项式.柳枝稷的绝对生长速率(AGR)在整个生长季内呈双峰曲线变化,川地柳枝稷草地的现存量和总量AGR最大值分别为158.93和169.83 kg/(hm2·d),梯田分别为27.31和38.25kg/(hm2·d),坡地为37.0和36.69kg/(hm2·d).坡地柳枝稷生物量较大值和AGR最大值出现时间最早.不同立地柳枝稷生物量相对生长速率(RGR)在整个生长季内呈双峰曲线变化,均以返青后的20d内最大,平均AGR以川地最大,坡地和梯田相近,但坡地两峰值高于梯田.不同立地柳枝稷草地土壤水分主要利用层次为0～2m,月平均含水量顺序为梯田＞坡地＞川地.川地柳枝稷叶片和整体生物量水分利用效率均最高,梯田整体生物量水分利用效率大于坡地,但二者叶片水分利用效率相近.川地和山地地表下5cm生育期平均地温均为17.60 C,但4～5月份川地地温高出山地1.2～2.8C,川地4～10月份平均气温较山地高1.5C,这些差异影响不同立地条件柳枝稷草地水分利用和生长进程.

土石混合介质入渗模型及其参数影响因素研究

选取4种碎石含量、5种碎石粒径,将纯土作为对照,共进行20组一维积水入渗试验和20组实测饱和导水率试验,分析了碎石含量对土石混合介质水分运动参数的影响以及水分运动模型的适用性。结果表明：Green-Ampt入渗公式、Philip入渗公式、垂直一维代数模型中个别参数随碎石含量的增加呈先减小、再增大、后减小的趋势; 模型的适用性因碎石粒径而异,粒径在0.5-3 cm时,垂直一维代数模型可以相对准确地描述土石混合介质的饱和导水率,粒径为3-5 cm时,Green-Ampt公式所描述的饱和导水率精度较高。

含碎石土壤的含水量测定误差分析

碎石的存在增加了土壤含水量测定的难度,为便于应用,一些学者将碎石当作细土或不透水介质处理,这在一些情况下可能产生很大误差。本文对忽略碎石或其含水量所引起的土石混合介质和细土含水量的误差进行了分析,并用室内实验验证了所得到的结果与相对误差的关系。结果表明,细土和土石混合介质含水量的相对误差与碎石含量以及碎石与细土含水量的比值有关。当碎石与细土含水量比值很大时,即便碎石含量很低也会产生很大误差;而当碎石与细土含水量比值很小时,高的碎石含量同样导致很大误差。此外,碎石与细土含水量的相对大小并非常数,而是随含水量变化的。因此,对土石混合介质田间水分状况的准确监测,以及水分和溶质迁移过程的定量模拟需要考虑碎石特性的影响。

电容式水流泥沙含量传感器自校准技术的研究

采用电容式传感器研究了测量水流泥沙含量的自校准技术。结果表明 ,水流泥沙含量与传感器的输出呈线性 ,可采用实时标定的自校零与自校准技术 ;将传感器与微型计算机结合起来 ,在智能化软件的引导下 ,可自动校正因零位漂移。

作物轮作方式产量效应模拟与优化选择研究

针对田间轮作试验周期长、工作量大的实际问题 ,采用作物生长模型 DSSAT3和 AL MANAC模拟研究了黄土高原典型地区作物轮作方式的产量效益 ,提出了轮作耗水系数、轮作耗氮系数和轮作经济收益值的概念与计算公式 ,并应用于作物轮作方式资源利用效率和经济效益评价 ,得出了关中平原区、渭北高原区和银川平原区的最优轮作方式分别为“小麦—玉米→小麦—玉米”一年二熟制、“小麦→小麦—谷子→玉米”三年四熟制和“小麦 /玉米→小麦 /玉米”

干旱胁迫下油菜素内酯对文冠果苗木抗氧化酶活性和抗氧化剂含量的影响

用蘸根和叶面喷施不同浓度油菜素内酯（BRs）的方法,在人工控制土壤水分条件下,对黄土高原重要造林树种文冠果苗木重要的抗氧化酶活性和抗氧化剂含量变化进行研究。结果表明,用0.05-0.4 mg/L BRs处理文冠果苗木,超氧化物歧化酶（SOD）活性在中度干旱胁迫下较清水对照增加,但差异不显著,重度胁迫下增加显著;在中度和重度胁迫下,各处理文冠果苗木过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性均较清水对照升高,且差异显著;在中度和重度胁迫下,5个浓度BRs处理对抗坏血酸（ASA）和还原型谷光甘肽（GSH）含量均具显著的增加效应。轻度和重度胁迫下,0.2 mg/L BRs处理对文冠果苗木抗氧化酶活性和抗氧化剂含量的增加效应均最为显著。

油菜素内酯对沙棘抗旱生理的影响

采用盆栽控水、根系浸蘸和叶面喷施不同浓度油菜素内酯(BRS)的方法,对黄土丘陵区主要造林树种沙棘苗重要保护酶活性、重要渗透调节物质以及质膜稳定性进行了测定和分析.结果表明:沙棘苗经BRS0.1～0.4 mg/L处理后,SOD和CAT活性在轻度干旱(土壤含水量12%～13%)和重度干旱(土壤含水量7%～8%)下,虽较清水对照升高,但无显著差异;在轻度干旱下,POD活性0.3 mg/L处理显著高于对照,类胡萝卜素含量0.1～0.3 mg/L处理较对照极显著增加;在轻度和重度干旱下,脯氨酸含量较对照增加不显著,可溶性糖含量0.3和0.4 mg/L处理显著高于对照,质膜相对透性,较对照显著降低,丙二醛含量在轻度干旱下,较对照显著降低,重度干旱下降低不显著.综合以上结果:BRS处理提高了沙棘苗的抗旱性.