黄土高原半干旱地区集水型生态农业分析

简介了黄土高原半干旱地区农业发展现状及面临的问题,阐述了集水型生态农业在黄土高原旱地农业中应用的重要性,指出改善土壤水分是该区农业可持续发展的关键,集水型生态农业将有广阔的发展前景。

论我国半干旱地区农业生产力与生态系统可持续发展

我国半干旱地区农业生产力低下和生态环境恶化的根源在于系统内的同化作用被强烈弱化，而异化作用却异常活跃。表现为植被破坏、农业生产力低下、土壤水蚀和风蚀严重、土壤肥力持续下降，扩大开垦面积进一步导致问题的严重化。这两大系统功能的不协调变化就是所谓的“生态平衡失调”，只有同化作用得到有效提高，才能抑制异化作用的恶性发展。核心就是大幅度提高系统生产力，对以人为中心的生态系统而言，提高农业生产力是生态环境改善和生态系统可持续发展的关键环节。首先改善农田水分状况，在大幅度提高作物单产的基础上，发展以集水技术为基础的生态农业，从而实现农业生态系统的可持续发展。

半干旱区作物根系生长冗余的生态学分析

干旱是威胁农业生产的一个常见因子。在水分有限条件下，植物往往产生庞大的根系；这是自然选择的必然结果，是一个进化上稳定的生长对策（ＥＳＳ）。但作物产量是一个种群水平上的属性；个体的ＥＳＳ并不能优化整个群体的产量。我们提出在半干旱雨养农业地区作物受自然选择的影响在根系生长上往往失之于过快或过大，出现了“冗余”。通过育种或管理措施降低根系生长冗余可提高作物产量。

半干旱农田生态系统地膜覆盖的土壤生态效应

在年降水量415mm的黄土高原中部黄绵土和年降水量632mm的黄土高原南部红油土上,分别以春小麦和冬小麦为供试作物进行大田试验,研究地膜覆盖(春小麦设不覆膜、播种后覆膜30d、覆膜60d和全程覆膜4个水平;冬小麦设不覆膜、播种后覆膜75d、覆膜150d和全程覆膜4个水平)和施氮(春小麦设不施氮和每公顷施氮75kg2个水平;冬小麦设不施氮和每公顷施氮225kg2个水平)对土壤水分、温度、氮素有效性、土壤中CO2和N2O释放量的影响。结果表明,在2年的春小麦试验中,覆膜对2m深土层的贮水量基本没有影响,但能显著提高0～20cm土层的含水量;覆膜对5cm土层土壤温度的影响呈"U"型变化,即在作物生长前期和后期影响显著,中期影响较小;覆膜后虽然土壤微生物体氮有下降趋势,但由于覆膜能够增加土壤呼吸和有机氮的矿化,从而显著影响收获后0～100cm土层中NO-3-N的累积。从2个施氮水平和底墒平均值看,1999年覆膜30,60d和全程覆膜(126d)处理土层中累积的NO-3-N分别比不覆膜的对照增加-23.0,-10.1和49.7kg/hm2;2000年覆膜30,60d和全程覆膜处理土层中累积的NO-3-N分别比不覆膜的对照增加4.6,-5.0和8.2kg/hm2。可见,全生育期覆膜能够显著增加作物收获后土壤剖面中的残留NO-3-N。不同覆膜进程对作物收获后土壤剖面中的矿质氮,特别是NO-3-

半干旱黄土高原集水高效旱地农业的发展

黄土高原半干旱区传统水土保持型农业的发展已有数十年的历程，已基本趋于成熟，但对水肥热的菌控能力很低，难于发展高附加值作物生产，因此生产效益低下，难以走上良性怅的轨道，不能解决目前遇到的实际问题，通过近几年来的探索，认为，在不上保持农业的基础上，进一步发展雨养农业最有效的途径不是人工富集天然降水，将富集的降水用于农业生产，可以大大大提高降水的利用效率和生产效益，这就是集水农业。

半干旱农田生态系统地膜覆盖模式和施氮对小麦产量和氮效率的效应

在年降水量 4 15 mm的黄土高原中部黄绵土和年降水量 6 32 mm的黄土高原南部红油土上 ,分别以春小麦和冬小麦为供试作物进行大田试验 ,研究了地膜覆盖 (春小麦设不覆膜、播后覆膜 30 d、覆膜 6 0 d和全程覆膜 ;冬小麦设不覆膜、播后覆膜 75 d、覆膜 15 0 d和全程覆膜等 4个水平 )和施氮 (春小麦设不施氮和每公顷施氮75 kg,冬小麦设不施氮和每公顷施氮 2 2 5 kg2个水平 )对小麦产量和氮效率的影响。试验结果表明 ,覆膜对春小麦产量和吸氮量的效应因底墒、施氮、覆膜进程和生育期降雨量而异。在湿润年份 (1999年 ) ,无论施氮与否 ,在低底墒时 ,各种覆膜处理的籽粒、茎叶和干物质产量较不覆膜处理虽有增加 ,但二者之间的差异并不显著 ;在高底墒时 ,不管是籽粒 ,还是干物质 ,以覆膜 6 0 d最大 ,以不覆膜最低 ,但不覆膜与覆膜 30 d、覆膜 6 0 d和全程覆膜间差异并不显著。氮肥肥效也因底墒和覆膜进程而异 :低底墒不覆膜和覆膜 30 d的氮肥增产效果最显著 ,但随着覆膜进程的进一步延长 ,氮肥效果下降 ;高底墒时以覆膜 30 d氮肥增产效果最高 ,不覆膜最低。在极端干旱年份 (2 0 0 0年 ) ,地膜覆盖显著影响地上部分生物量 :在低底墒不施氮条件下 ,以覆膜 30 d效果最明显 ,覆膜 6 0 d和全程覆膜效果依次递减 ,不覆?

干旱区植物水分生态位适宜度的数学模型及其过程数值模拟试验研究

在干旱地区水分是影响植物生长的限制因子。文章分析了沙地植物的水分利用状况 ,通过扩展经典生态位理论的内涵 ,用数学抽象方法定义植物水分生态位适宜度为其水分最适生态位点与现实生态位点的贴近度 ,建立了响应数学模型及数值模拟方法 ,依据试验观测结果进行了植物水分生态位适宜度过程的计算分析 ,所获结果具有较高的精度。

半干旱农田生态系统覆膜进程和施肥对春小麦耗水量及水分利用效率的影响

在年降水量 4 15 m m的黄土高原中部黄绵土上 ,以春小麦 (Triticum aestivum)为供试作物进行大田试验 ,研究了地膜覆盖 (设不覆膜、播种后覆膜 30 d、覆膜 6 0 d和全程覆膜 )和施氮 (设不施氮和施氮 75 kg/hm2 )对春小麦耗水量和水分利用效率的影响。结果表明 ,地膜覆盖对春小麦耗水量和水分利用效率的影响与底墒和覆膜进程有关。增加底墒和施肥 ,春小麦全生育期耗水量显著增加。高底墒处理的平均耗水量 (32 7.7m m)比低底墒(2 85 .4 mm)高 4 2 .3m m,差异达显著水平 (P<0 .0 5 ) ;施氮后 ,耗水量也显著增加 ,不施氮时 ,平均耗水量为2 99.0 m m,施氮后平均为 314 .1mm,施氮比不施氮增加 15 .1m m。在降水相对丰富年份 ,对低底墒处理 ,不同覆膜进程对春小麦全生育期耗水量没有显著影响 ,而对高底墒处理 ,覆膜 30 d和 6 0 d作物全生育期耗水量显著高于对照和全程覆膜 ,但覆膜 30 d和 6 0 d间、全程覆膜和不覆膜间的差异均不显著。因此在降水丰富年份 ,全程覆膜并没有使作物全生育期耗水量减少 ,同时也并没有使作物收获后的残留底墒增加。从总体上看 ,覆膜处理比底墒和施肥对作物耗水量的影响小。无论是用地上干物质计算 ,还是用籽粒计算 ,施氮后水分利用效率明显增加。

黄土高原半干旱区农田水肥条件对作物生态位适宜度和产量的影响

将生态位理论引进作物生长系统研究中,探讨了作物生态位适宜度的内涵,建立了其数学模型;并依据大田水肥控制实验,对作物生态位适宜度值进行了定量分析。结果表明:在水分梯度上随着土壤水分含量的增加,作物生态位适宜度值呈上升趋势;适量施肥和播种后地膜覆盖均有增加叶面积指数,提高适宜度值和增加产量的效果。其中平水条件下施低肥、中肥和高肥,比不施肥样区的叶面积指数最大值分别增加了43.5%、80.7%和88.8%;适宜度值分别提高了6.4%、17.9%和23.0%;籽粒产量分别增加了25.0%、69.9%和90.9%。地膜覆盖30d和50d,作物适宜度值上升了13.9%和17.7%,作物产量增加了55.3%和70.3%。作物产量与其适宜度值之间呈现显著的线性相关关系。

干旱荒漠区人工植物群落演替模式及其生态学机制研究

以我国干旱荒漠区包兰铁路沙坡头地段人工植被防护林体系作为研究对象,研究了区域植被建立与发展过程中,优势植物种的种群动态和人工植物群落的演替模式,探讨了植物群落演替的内在动因和生态学机制。结果表明,该区人工植被经过40余年的演变,其植物种组成发生了很大的变化,已由原来的灌木、半灌木人工植物群落演变为一年生草本植物占优势的人工-天然荒漠植物群落。在此演替过程中,人工栽植的灌木种如柠条、花棒等的重要值不断减少,逐渐从人工植物群落中退出;而天然繁衍的一年生草本植物如小画眉草、雾冰藜、刺蓬、虎尾草等相继侵入,并逐渐成为该区的优势植物种;油蒿由于具有天然下种自行更新能力,在群落中始终占有重要地位。这种物种替代模式与该地区降水资源严重匮乏以及沙地表面结皮的增厚,致使沙子下层含水量降低,深根系的灌木及多年生草本的繁衍受到限制密不可分。

半干旱区春小麦不同年代品种根系生长冗余的比较实验研究

研究了半干旱区几个春小麦品种的籽实产量、根量与根茎比的关系。表明在开花期地方品种和尚头较之现代品种有更大的根量和根茎比。产量因降水条件而不同 :极端干旱的 1995年 ,大根系品种与现代品种产量无显著差异 (p>0 .0 5 ) ;在降水分配较为均匀的 1996年 ,无论有、无灌溉条件 ,具较大根系的地方品种与现代品种的产量均最低 (p<0 .0 5 ) ,而根量与品种产量及地上生物量呈显著的负相关。表明大根系品种在根系上存在着冗余 ,减少根系冗余可望成为半干旱区小麦高产育种的一条有效途径。

半干旱区作物生态位适宜度模型及水肥调控试验结果的定量分析

以半干旱区主要农作物春小麦为研究对象，扩展了Ｈｕｔｃｈｉｎｓｏｎ的ｎ维超体积的生态位概念，给出生态位适宜度的数学定义，即定义生态位适宜度为生物种的现实资源位与最适生态位之间的贴近度．并利用几何贴近度的概念，建立了作物生态位适宜度的一种新模型．依据水肥调控试验结果所作计算表明：在水分梯度上随着土壤水分含量的增加，作物生态位适宜度值呈上升趋势；旱地适量施肥和播种后地膜覆盖都具有增加其适宜度的效应，采用地膜覆盖２０ｄ和４０ｄ，作物适宜度值分别增加６．５％和１２．６％，作物产量增加１０％和１８．５％；

黄土高原半干旱区集水农业的自然基础及最适宜集水类型的划分

黄土高原半干旱区的降水为集水农业发展提供了条件，但是，集水不仅取决于降水，还受地貌、地表组成物质、土地利用等因素制约。通过分析地貌条件和土地类型对集水的影响， 提出了集水适宜度指标体系。同时，在综合分析影响集水的自然因素的基础上， 划分出各集水地域类型，为确定集水有效区、集水工程规模及布局提供理论依据，使各地可因地制宜发展集水农业，避免造成不必要的损失。

西北地区生态农业体系建设途径探讨

西北地区生态环境日趋恶化,严重威胁着当地经济社会的可持续发展。协调该地区生态环境和经济社会良性互动的根本途径是建设生态农业体系。生态农业体系的构建应以生态经济学思想和可持续发展理论为指导;健全法制,用法律制度来有效调整人与自然环境的关系;推进农业产业化经营,提高资源的利用效率,逐步缓解人口的迅速增长对环境的压力;加强水资源的合理规划和统一管理。以甘肃省主要生态类型为例,提出了西北地区生态农业建设的途径和措施。

半干旱条件下春小麦种群不整齐性动态及其水分生理生态基础

在黄土高原半干时生态条件下设置了低、中、高３个密度梯度的以水为限制因子的实验，各密度种群个体重量分布偏倚度（Ｇ）随时间的延续而增大，增大的幅度随密度增高而上升，在此基础之上，在人工气候室内模拟自然条件，对竞争中不同大小个体之间的关生理生态指标进行测定与比较，发现在生长发育过程中，由于对有限水资源的争夺性利用相邻的不同大小个体之间吸水能力差异迅速增 大，竞争使不同大小邻体的根系吸水效率。

兰州市绿色生态工程建设规划与方法

本文简要阐述了持续发展的概念和基本思想及环境保护所要遵循的原则，分析了兰州市环境污染的现状和致成原因。重点论述了兰州市建立绿色生态工程的设计规划、方法和实施过程等。

黄土高原半干旱区集水农业的气候学初探──以甘肃黄土高原半干旱区为例

水分不足是限制黄土高原半干旱区旱地农田生产力的主要因素。通过对甘肃黄土高原半干旱区自然降水和土壤水分等农业气候因子的动态分析，发现５、６月间降水低谷与７—９月丰水季交替重复出现是本区正常的天气现象。这一降水低谷引起土壤水分低值槽现象，造成夏粮作物的“卡脖旱”，严重影响产量。在该区发展集水农业，雨季蓄集雨水，于次年５、６月间干旱季节进行补偿性灌溉，既可充分利用雨季雨水，又可消除土壤水分低值槽现象，达到增产目的。因此，从气候学角度讲，在黄土高原半干旱区实行集水农业是必要而可行的。

半干旱区春小麦开花不育的生态学机理

１９９３—１９９４年在半干旱地区的甘肃省定西县唐家堡旱川台地上，于开花初期对春小麦分别进行了不同程度剪叶、间苗、浇水和去除不同部位上小穗及小花处理；观察分析了分别在源控制和库控制条件下春小麦的实际开花数和最终结实数，进而计算结实率和花退化率。试验得出，不同处理完全花的结实率变动在７９．０２％—９２．８９％之间，部分处理间存在显著或极显著差异。研究结果表明：（１）春小麦的歼花结实率并非一个常数；（２）开花结实率的波动变化与生态环境条件的变化有一定相关性；（３）春小麦穗部不同小花以及籽粒之间似存在着同胞竞争。

北方“四位一体”生态农业模式的系统思考

就近年来在我国北方大力推广的“四位一体”生态农业模式从其系统构成、特色以及对认识系统应持的科学态度作一初步探讨。图 2 ,参 6。