黄土高原半干旱偏旱区草粮轮作田土壤水分恢复效应模拟

采用实地调查和EPIC模型相结合的方法,模拟研究了黄土高原半干旱偏旱区不同草粮轮作模式的土壤水分恢复效应.结果表明：多年生苜蓿地和苜蓿翻耕后种植粮食作物农田0～10 m土层土壤湿度调查值与模拟值间的相关系数均超过0.9（P<0.01）,相对均方根误差在0.05～0.16,相对误差均低于10%;模拟与实测的土壤湿度剖面分布变化趋势一致.在黄土高原半干旱偏旱区,苜蓿地深层土壤干层恢复难度较大,在种植苜蓿期间应避免8～10 m土层土壤湿度降到5.7%以下.苜蓿地适宜种植年限为4～6 a,最长不应超过8 a.苜蓿翻耕后适宜采用马铃薯→马铃薯→春小麦轮作模式进行土壤水分恢复,32～33 a后可以再次种植苜蓿.     

农果复合系统营养物质的盈亏平衡特征

采用盈亏平衡分析方法,对黄土高原南部3个村农果复合型生态农业的营养物质平衡进行了研究.结果表明,施肥是农果复合生态系统营养物质的主要输入途径.输入的营养物质中,化石能所占比重较大,而有机肥投入相对不足.农果复合生态系统内用于循环的N、P、K仍远低于营养物质N、P、K的输出量.3村营养物质的产投比虽有差异,但总体水平仍很低.     

土壤干旱对黄土高原3个常见树种幼苗水分代谢及生长的影响

应用盆栽试验,在人工控制土壤水分条件下对黄土高原3个常见树种丁香(Syringa oblata)、杠柳(Perip-loca sepium)和连翘(Forsythia suspensa)幼苗的生长及水分生理代谢进行了研究.结果表明,随干旱胁迫程度加剧,各树种耗水量明显减少;不同树种单株耗水量差异明显,表现为:连翘>杠柳>丁香.3树种新生枝条生长和叶面积扩展速率明显受土壤含水量影响,均表现为适宜水分>中度干旱>严重干旱,且在同一胁迫水平下,连翘>杠柳>丁香.随干旱胁迫程度的加剧和干旱时间的延长,丁香、杠柳和连翘叶片的含水量、游离脯氨酸以及叶绿素含量均有不同程度的变化,连翘和杠柳的叶片含水量在3种水分条件下均明显高于丁香,杠柳叶片游离脯氨酸含量明显高于丁香和连翘,连翘体内脯氨酸含量最低,丁香和连翘的叶绿素a/b值随土壤含水量的减少逐渐降低,杠柳则表现出相反趋势.不同树种对土壤干旱和高温的响应机制不同,但它们都具有较强的抗旱能力,适应黄土高原干旱的自然条件.     

黄土高原塬区的植被属性探讨

塬区作为黄土高原上引人注目的重要人工植被区, 有关森林的问题多有不同的论述。为厘清事实而达到明辨,在分析植被地带性环境的基础上, 以人工林直接证据获取为重点, 采取直接证据与间接证据相结合的方法进行考证。着重于显域生境中龄林、成熟林, 尤其成熟林的渭北塬地人工林调查, 由区别于疏林的林冠郁闭程度(多数在0.6 以上)、持续稳定生长的过程(如从幼龄林起始终维持着较高的郁闭度)、特殊森林环境的形成(以林下特征灌木茅莓(Rubusparvifolius)以及层间植物杠柳(Periploca sepium)等的出现为反映)、大径材生产(林分的平均胸径可达14.36 cm)、成材利用和良好更新(采伐后第2 代萌芽林的发育)等正常立地反应, 表明了塬地人工林的森林特点。尽管广为种植的树种刺槐(Robinia pseudoacacia)在阳坡条件下的生长及成林状况较差(郁闭度0.27), 但耐旱树种油松(Pinus tabulaeformis)、侧柏(Platycladus orientalis)却相对较好。典型显域生境下的这种情况也符合森林地带森林生长分布的规律。除此直接说明塬地森林属性外, 主要根据关联程度高的现有天然林与塬面的空间关系以及土壤类型(褐土、粘黑垆土、灰钙土等)分布进行间接推证。并非所有塬面都是草原性的, 森林地带的塬面适合发育森林, 不能说因长期农作就不适宜。20-30多年来苹果(Malus pumila)等经济林的发展亦表明森林地带塬面森林潜在发育的普遍性。     

不同生长时期黄花蒿提取物对朱砂叶螨的生物活性

选用不同生长时期(4、5和6月)黄花蒿的根、茎、叶,采用30℃～60℃石油醚、60℃～90℃石油醚、乙醇、丙酮和水溶剂等溶剂,用顺序和平行提取方法获得81种提取物,测定其对朱砂叶螨的生物活性,同时,将81种提取物分别稀释至5mg.ml-1,测定其对朱砂叶螨的触杀毒力。结果表明:在杀螨活性方面,黄花蒿的杀螨活性随植株的生长呈增加的趋势,总体表现为6月>5月>4月。6、5和4月黄花蒿叶的丙酮平行提取物活性最强,5mg.ml-1浓度处理48h对朱砂叶螨的校正死亡率为74%～86%,它们对朱砂叶螨的致死中浓度(LC50)分别为0.84、0.94和1.38mg.ml-1;处理浓度为5mg.ml-1时,它们的致死中时(LT50)分别为24.61、27.63和37.23h。     

黄土高原农牧交错带稀疏自然植被生态系统的地表能量特征

基于2011-2012年黄土高原农牧交错带稀疏自然植被生态系统的地表能量通量以及气象数据,对该地区能量平衡各分量(净辐射、感热、潜热和土壤热通量)以及波文比进行日、季节动态的特征分析,研究了潜热通量和感热通量对不同强度降雨事件响应程度的差异,并分析了潜热通量和感热通量的主控因子.结果表明:该地区净辐射、感热、潜热和土壤热通量的日、季节动态曲线均为单峰型曲线,净辐射、感热通量、潜热通量和土壤热通量的年平均值分别为78.19、33.32、24.91和2.65 W·m-2.在全年能量收支平衡中,感热通量占净辐射的43％,潜热通量占32％,土壤热通量占3％,表明对于黄土高原农牧交错带自然稀疏灌木生态系统,全年能量主要以感热的形式交换.生长季感热和潜热占净辐射的比例相同(36％);而在非生长季,感热占主导,占净辐射的比例高达54％.潜热通量在强、弱降雨事件发生后明显升高,感热通量则明显下降.潜热通量与净辐射、水汽压差及植被参数均显著相关,感热通量与净辐射及空气温度梯度显著相关.     

黄土高原不同人工林型微生物残体碳对土壤有机碳组分的积累贡献及影响因素

为探究不同人工林型微生物残体碳(Microbial necromass carbon, MNC)对土壤有机碳组分的积累贡献及影响因素,在黄土高原选取刺槐林、山杏林、油松林为研究对象,分析了三种人工林0-60 cm土层真菌残体碳(Fungal necromass carbon, FNC)、细菌残体碳(Bacterial necromass carbon, BNC)、MNC对颗粒态有机碳(Particulate organic carbon, POC)和矿物结合态有机碳(Mineral-associated organic carbon, MAOC)的积累贡献及其影响因素。结果表明:(1)三种人工林POC、MAOC中FNC、BNC、MNC含量均随土层深度的增加而降低;(2)刺槐林和山杏林MNC对MAOC的积累贡献(60.9%,52.0%)高于POC(33.5%,49.5%),其中FNC对MAOC的积累贡献分别是BNC的4.4和2.5倍,油松林在0-10 cm土层MNC对POC的积累贡献(73.8%)高于MAOC(48.2%),其中FNC对POC的积累贡献是BNC的3.5倍,而在10-60 cm土层MNC对MAOC的积累贡献(30.9%)高于POC(24.4%),其中FNC对MAOC的积累贡献是BNC的3.4倍;(3)总有机碳和全氮含量与MNC/POC、MNC/MAOC呈显著正相关关系(P ＜ 0.05),黏粒含量与MNC/MAOC呈显著正相关关系(P ＜ 0.05),pH值、砂粒含量与MNC/MAOC呈显著负相关关系(P ＜ 0.05)。说明黄土高原三种人工林0-60 cm土层MNC主要贡献MAOC的积累,油松林0-10cm土层除外,且与细菌残体碳相比,真菌残体碳在土壤有机碳组分积累中的贡献更大,土壤总有机碳、全氮、黏粒、砂粒含量、pH值是影响该区不同人工林型微生物残体碳贡献土壤有机碳组分积累的主要因素。     

黄土高原草地植物多样性与群落稳定性的关系及其驱动因素

植物多样性对维持生态功能的稳定发挥具有重要作用。以黄土高原不同植被带草地为研究对象,基于野外调查和实验分析,探究黄土高原不同植被带草地植物多样性与群落稳定性特征和二者之间的关系以及影响因素。结果表明：黄土高原草地群落结构特征(地上生物量、地下生物量)与植物多样性具有明显的纬度分布格局,草地植物多样性和生物量均表现出自东南向西北沿森林草原带—森林带—草原带—草原荒漠带逐渐递减趋势。森林草原带草地植物多样性和群落稳定性显著高于森林带、草原带和草原荒漠带;植物多样性与群落稳定性之间存在显著正相关关系,可以作为衡量群落稳定性的指标,其稳定性大小表现为森林草原带>森林带>草原带>草原荒漠带。降雨量是影响植物多样性和群落稳定性的主要因素,并通过改变土壤含水量影响群落稳定性。研究结果揭示了草地植物多样性与群落稳定性之间的关系及驱动机制,为维持黄土高原草地生态系统的群落稳定性提供了科学依据。     

不同生态恢复模式对黄土残塬沟壑区深层土壤有机碳的影响

黄土高原退耕还林近20年来,大量生态恢复工程的实施,势必对土壤碳库产生影响。为评估生态恢复的土壤碳汇效益,本研究以黄土残塬沟壑区天然次生林、人工生态林和人工经济林等3种生态恢复模式为对象,研究其4 m土壤有机碳(SOC)储量。结果表明:(1)三种生态恢复模式具有明显的碳汇效益。天然次生林4 m SOC储量为(166.40±42.90) t/hm²比坡中农地((58.73±4.73) t/hm²显著增加了183.33%;人工生态林和人工经济林分别为(111.32±13.30) t/hm²、(104.60±7.10) t/hm²比坡中农地高89.54%、78.11%;(2)0—60 cm SOC含量随深度的增加显著降低(P<0.05),由表层的(11.03±7.51) g/kg减少到(2.40±0.93) g/kg,降幅达78.22%,表现出明显的表聚性;60—400 cm SOC含量变化较为稳定,含量较低为(1.81±0.88) g/kg;(3)三种恢复模式深层(1—4 m)SOC储量与坡中农地...     

不同耕作方式对旱地全膜双垄沟播玉米产量和水分利用的影响

为明确新型耕作技术--立式深旋耕作对西北黄土高原半干旱区土壤水分含量、玉米产量和水分利用效率的影响,采用随机区组设计,于2016和2017年设置立式深旋耕作40 cm （VRT）、深松40 cm （SS）、旋耕15 cm （TT）和免耕（ZT）4种耕作方式,测定0-300 cm土层土壤含水量、地上生物量、叶面积指数（LAI）和SPAD、产量等指标,计算阶段耗水量、水分利用效率（WUE）等。结果表明,VRT在2017年播前0-40 cm土层的土壤贮水量分别较SS、TT、ZT增加了7.7、8.6、6.6 mm,在0-100 cm土层增加了18.2、22.8、20.2 mm,均达到显著差异。VRT显著促进干旱年的花前耗水和平水年的花后耗水,提高玉米地上生物量、LAI和SPAD,其中地上生物量较SS、TT、ZT分别增加了14.7%-18.3%、12.7%-18.8%和22.8%-29.1%。基于较为优势的植株生长,VRT籽粒产量较SS、TT和ZT分别增加了12.0%-13.0%、13.7%-33.6%、24.0%-47.4%。因此,虽然VRT提高了玉米耗水,并与ZT达到显著差异水平,导致收获后土壤贮水量低于其他三种耕作方式,但2017年播前0-100 cm土层土壤贮水量显著高于其他3种耕作处理;尽管0-300 cm土层土壤贮水量较SS、TT和ZT下降了11.4、14.8、20.5 mm,但它们之间无显著差异。以上结果表明,VRT能够同时促进玉米耗水和降水入渗,维持土壤水分平衡,是一种有效的抗旱增墒耕作方法,可在半干旱区玉米生产中推广应用。