水肥不同层次组合对冬小麦（Triticum aestivum L.）氮磷养分有效性和产量效应的影响

以肥熟土垫旱耕人为土为供试土样,用分层土柱试验法研究了不同层次水分、氮、磷组合对冬小麦(Triticum aestivum L.)氮磷养分有效性和产量效应的影响.结果表明,不同土层水肥处理的氮磷养分有效性和产量效应差异显著.氮素养分有效性在4.73%～41.19%之间,磷素养分有效性在4.11%～13.58%之间.对氮素养分有效性,单施氮整体湿润时(0～90cm土层湿润)较上干下湿(0～30cm土层干旱胁迫,30～90cm土层湿润)低4.87%,而氮磷配施在整体湿润时较上干下湿高6.38%,差异均达显著水平;对磷素养分有效性,氮磷配施时,在整体湿润时较上干下湿增加5.01T(p<0.05).从不同施肥土层看,氮素养分有效性均以0～90cm土层施肥处理最高;对氮磷配施处理,在上干下湿时分别比0～30cm、30～60cm和60～90cm土层施肥处理高9.5%、10.1%和20.2个%;对磷素养分有效性,整体湿润处理,以0～30cm土层施肥显著高于其它土层施肥处理.单施氮或磷,上干下湿时氮磷养分的产量效应均高于整体湿润处理,但氮磷配施时均以整体湿润处理较高;从不同土层施肥看,氮素养分的产量效应以0～90cm土层施肥最高;磷素养分的产量效应则表现为0～90cm与0～30cm土层施肥处理显著高于30～60cm和60～90cm土层施肥处理.分析0～90cm土层残留硝态氮和有效磷累积量可以看出,不同处理土壤残留硝态氮含量存在显著差异,上干下湿时CK、单施氮、单施磷和氮磷配施土壤残留硝态氮分别比整体湿润相应施肥处理增加125.8%、20.1%、21.9%和2.1%;不同处理有效磷差异性不及硝态氮明显.整体看,在两种水分状况下,均以0～90cm和0～30cm土层施肥有利于提高氮磷养分对冬小麦的有效性和产量效应,减少硝态氮和有效磷在土壤中的残留累积.考虑到生产上的可操作性,仍以施入0～30cm土层最适,说明即使在上干下湿情况下,保证上层有效养分供应仍具重要作用.     

陕北黄土区陡坡地人工植被的土壤水分生态环境

通过定点土壤水分测定与对比分析,研究了陕北黄土区35～45°陡坡地人工植被的土壤水分亏缺状况、年际、年内动态变化规律、干燥化特征及其补偿恢复特征.结果表明:陡坡地多年生人工植被的土壤水分亏缺极为严重,贫水年0～10m土层贮水量仅相当于田间持水量的26.2%～42.0%,丰水年贮水量也仅占田间持水量的27.0%～43.3%;亏缺次序为:柠条>刺槐>苜蓿>侧柏>杨树>油松>荒坡>杏>枣>农地.年际间同一植被土壤水分含量的变化主要发生在200cm以上土层内, 变异程度随土壤深度的增加而减弱.同一生长季,各种植被0～120cm土层含水量的变异系数都较大,但植被间差异较小;120cm以下土层,变异系数较小,但植被间差异较大.陡坡地多年生植被均有永久干层存在,但深层土壤干燥化强度因植物种类和生长年限而存在明显的差异.雨季土壤水分的补偿和恢复深度为1.0～1.4m,但不同植被的土壤贮水增量和补偿度有较大差异.同一植被丰水年的雨水补偿深度比干旱年可增加60cm以上,5m土层贮水增量增加3倍以上.在自然降雨条件下,陡坡地多年生人工植被的土壤贮水亏缺状况不能得到改善, 土壤干化现象也不可能有所缓解.     

间歇降雨和多场次降雨条件下黄土坡面土壤水分入渗特性

基于可控的坡面间歇降雨和多场次降雨试验,对黄土坡面土壤水分入渗及分布特征进行了研究.结果表明：间歇降雨条件下,两次降雨期间的累积径流量均随降雨历时的延长呈近似线性增加,湿润锋也随降雨时间的延长而增加;在两次降雨的间歇期,湿润锋增加缓慢.入渗率随着坡度的增大而减小,第2次降雨的入渗率随时间而减小的趋势更明显;15°坡面的累积入渗量比25°大,分别为178和88 mm.多场次降雨条件下,各场次降雨的初始入渗率均较高,其中第1场降雨的土壤入渗率、累积入渗量在各时段均明显高于其他场次,后3场降雨的入渗率差异不大;降雨场次越多,湿润锋越深.     

雨强对黄土坡面土壤水分入渗及再分布的影响

基于典型黄土的坡地人工降雨实验,对比研究了降雨、入渗及再分布规律;以雨强为主要影响因素,分析了降雨入渗及水分再分布过程中水土物质迁移的定量关系.结果表明,雨强变化对黄土坡面降雨入渗及土壤水分再分布的微观水分运动过程具有重要影响.雨强增大时,入渗和再分布湿润锋均随降雨历时延长而逐渐增加,但水分再分布过程的湿润锋增加速率比入渗慢得多;入渗湿润锋与时间关系可用幂函数表示,同时可表示为雨强的幂函数关系.再分布湿润锋与时间也存在定量关系.雨强越大,初始和稳定的土壤水分入渗率越高,累积入渗量随降雨时间增加得越快.此外,雨强越大,坡顶与坡脚湿润锋深度差异越小,坡面再分布过程的土壤含水量在各层的差异和递减趋势越明显.     

成垄压实施肥对氮素运移及氮肥利用率的影响

黄土高原地区夏玉米生长正逢雨季,是N素淋溶的主要时期,为此提出氮肥施用的成垄压实法,通过连续两年的田间小区试验,研究了夏玉米生长期成垄压实施肥方式下夏玉米产量和氮肥利用率,以及土壤NO3^--N迁移规律,并结合室内模拟实验探讨了该施肥法的影响因素。结果表明,在供水量接近研究区同期多年平均降雨量(370mm)的年份,平地施肥条件下,NO3^--N可被淋溶至90cm以下的土层;而成垄压实施肥可明显减少施肥区NO3^--N随入渗水分向土壤深层迁移,至60cm以下土层,土壤NO3^--N含量小于10mg·kg^-1,NO3^--N主要累积于近地表20～40cm土层,该土层土壤NO3^--N含量约为80～90mg·kg^-1。成垄压实施肥法局部存在的大容重障碍层对作物生长发育无影响在240.0kgN·hm^-2施氮量条件下,成垄压实较平地施肥没有显著提高玉米生物产量和经济产量,但却能极显著地增加作物吸氮量,使氮肥利用率提高9％左右。成垄压实施肥条件下,障碍层容重对NO3^--N迁移影响明显,随障碍层容重的增加,NO3^--N迁移深度减小,大田条件下,垄坡度对NO3^--N迁移影响不明显。     

土壤翻耕影响坡地磷流失试验研究

以黄绵土为试验材料,通过模拟降雨试验研究了翻耕与压实(分别代表大田条件下土壤翻耕与免耕两种休闲方式)条件下坡地土壤中不同形态P的流失特征。结果表明,翻耕条件下,由于坡面产流产沙量增加,流失径流中溶解态磷(DP)、泥沙浸提态磷(SEP)以及泥沙全磷(STP)的含量与流失量均明显增加,增幅达10倍以上,P的流失形态以泥沙结合态为主,压实条件下,DP／生物有效磷(BAP)与BAP／径流总磷(TP)比率分别为15％和2．4％;而翻耕条件下DP／BAP与BAP／TP比率分别为12％和2．6％,在黄土高原地区实行免耕或者夏季留茬休闲,可有效降低坡地土壤与养分的流失量,有效遏制土壤退化,对于保护下游水环境具有重要意义。     

黄绵土坡耕地大豆的水肥产量效应

研究了不同施肥量(N、P配施)下黄绵土坡耕地大豆的水肥产量效应．结果表明,水分利用效率(WUE)与作物产量(Y)正相关,y＝0．0017l 0.0035WUE．单施磷时,作物产量和WUE随磷的增加而增大;单施氮时,作物产量和WUE随氯的增加先增大后降低,表明施用氮应该配合施用一定量的磷．施肥能显著提高作物产量和WUE,与不施肥相比,施肥时作物产量和WUE分别提高了86．76％一470．16％和69．64％一438．47．与单施氦、磷相比,氮、磷合理配施能提高作物产量和水分利用效率,适宜的N、P(P205)配施比例为1．3：1．     

黄土区耕作侵蚀及其对总土壤侵蚀贡献的空间格局

耕作能直接造成大量的土壤向坡下运动 ,却在以往土壤侵蚀研究中被忽视。为了定量评价耕作侵蚀以及在坡耕地土壤侵蚀中的重要性 ,通过耕作侵蚀示踪试验及铯 - 1 37示踪的方法对黄土区耕作侵蚀及其对总土壤侵蚀贡献的空间格局进行了研究 ,取得了如下结果 :( 1 )一次耕作造成的单宽土壤搬运量为 2 3.60～ 45 .68kg/m,并从坡地上部和下部向中部逐渐变大 ;( 2 )耕作侵蚀强度主要集中在 70 0～ 2 0 0 0 t/km2 和- 1 2 0 0～ - 2 0 0 0 t/km2 之间 ,分别发生在坡地凸型和凹型部位 ;( 3)总土壤侵蚀强度主要集中在 2 60 0～890 0 t/( km2· a)和 - 2 75 0～ - 3390 t/( km2· a)之间 ,分别发生在坡地凸型部位与凹型部位的上部及坡地凹型部位的下部 ;( 4 )耕作侵蚀占总土壤侵蚀的百分比 ,主要集中在 1 0 %～ 2 8%、- 2 7%～ - 398%和 36%～ 5 4 %之间 ,从坡顶向坡底 ,依次分布在两种侵蚀皆呈侵蚀的部位、耕作侵蚀呈沉积而总土壤侵蚀呈侵蚀的部位及两种侵蚀皆呈沉积的部位。结果表明 ,耕作侵蚀是黄土区坡耕地的一种重要的土壤侵蚀 ,是总土壤侵蚀的重要组成部分 ,水土保持工作中应充分考虑耕作侵蚀及其对总土壤侵蚀贡献的空间格局。     

子午岭植被自然恢复过程中植物多样性的变化

黄土高原地区由于强烈的水土流失生态系统处于极度退化的状态,探讨该地区植被自然恢复演替过程中植物多样性的变化规律,对于指导该地区的人工植被建设具有重要的理论价值与实际意义.以时空互代的方法初步研究了黄土高原子午岭弃耕地植被自然恢复演替过程中植物多样性的变化.结果表明,在近150a的植被恢复演替过程中调查样方内共出现高等植物128种,分属于47科113属,累计出现的科、属、种数(y)随着演替时间(t)的延长呈对数函数变化y=aLn(t)+b,而且在植被恢复的前期增加速度较快,有60%的科属种在前30a出现.杠柳(Periploca sepium)与茶条槭(Acer ginnala)是植被恢复演替过程中出现最早而且持续时间最长的木本植物,具有较宽的生态位,建议作为该地区人工造林树种考虑.在植被恢复演替过程中草本层与灌木层物种丰富度指数(Gleason指数与Margalef指数)、多样性指数(Shannon-Wiener指数)以及Pielou均匀度指数的变化均表现为抛物线函数变化规律y=at2+bt+c.在不同的群落层次植物多样性的变化是不同步的,草本层、灌木层与乔木层植物多样性达到最大的时间依次为70～80a、90～100a与100a以上.森林群落植物多样性在空间上的变化顺序为草本层>灌木层>乔木层.     

黄土区荒草地和裸地土壤水分的循环特征

在人工、天然降雨条件下,研究了黄土高原地区荒草地和裸地土壤水分循环特征.结果表明,干旱年(天然降雨条件),荒草地和裸地剖面内土壤水分变异系数随土层深度的增加而降低,基于标准差和变异系数两个指标,采用聚类分析可以将土壤剖面水分垂直变化划分为4层.丰水年(人工降雨条件),由于持续降雨入渗和强烈的蒸发蒸腾作用,荒草地和裸地剖面内土壤水分变异系数随土层深度的增加呈现“降-升-降”的变化趋势,且表层土壤水分变异程度明显降低.与裸地相比,荒草地土壤水分循环深度和强度加剧,表现为活跃层、次活跃层深度和蒸散量增大.土壤水分的动态变化主要受降雨和蒸散过程的影响,尤其是浅层,而深层具有相对滞后性.土壤水分的动态变化具有明显的季节性,一般可划分为3个主要时期,如春季失墒期、夏秋增失交替期和冬季相对稳定期.干旱年,土壤水分收支负平衡,入渗雨量全为蒸发蒸腾所消耗;丰水年,土壤水分收支正平衡,但入渗雨量的大部分(＞80%)为强烈蒸发蒸腾所消耗.