黄土高原工农业复合循环经济模式与关键技术集成利用实证分析——以甘肃省定西市为例

针对黄土高原半干旱节水型区域的典型——甘肃省定西市生态环境薄弱、工农业生产欠发达的现状,从工农业复合循环经济的内涵出发,利用工农业复合循环经济模式的关键技术,把种植、养殖、沼气生物能、高效有机肥等产业和技术进行高效集成,通过对甘肃富民生态农业科技有限公司的工农业复合循环经济模式案例进行实证分析研究,为黄土高原干旱、半干旱节水型区域提供切实可行的工农业复合循环经济典型推广模式,促进该类型地区经济社会可持续发展。     

黄土高原纬度梯度上的植物与土壤碳、氮、磷化学计量学特征

选取陕西省延安市的富县、甘泉县、安塞县和榆林市的靖边县、横山县、榆阳区为研究区域,测定和分析研究区植物叶片和不同土层土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量,阐明植物叶片和土壤化学计量学特征随纬度梯度的变化模式,为预测黄土高原植物营养元素的限制情况和生态系统的土壤养分状况提供依据.结果表明:1在35.95°~38.36°N的纬度范围内,植物叶片C、N、P含量的变化范围分别是336.95~477.38、18.09~33.17和1.07~1.73 mg·g-1,平均值分别为442.9、25.79和1.37 mg·g-1,变异系数分别为11.9%、17.4%和13.3%;植物叶片C、N、P含量与纬度之间存在显著的相关关系,但植物叶片C含量与叶片N、P含量随纬度的变化存在差异:随着纬度的升高,植物叶片C含量随之降低;而叶片N、P含量随之升高.植物叶片C∶N、C∶P均随着纬度的升高,呈现减小趋势;而植物叶片N∶P与纬度的相关关系并不显著.20~10、10~20和20~40 cm这3个土层土壤C和N的空间分布具有一致性,均随着纬度的升高呈指数减小的趋势,且含量随着土层的加深逐级递减;土壤P的空间分布与C、N不同,随着纬度的升高呈现先增加后减少的趋势.0~10 cm、10~20 cm土层土壤C∶N随纬度的升高变化不显著,20~40 cm土壤C∶N随纬度的升高明显下降;3个土层的土壤C∶P、N∶P均随纬度的升高呈指数减少.3植物C、C∶N和C∶P与不同土层的土壤C、N、P均呈现显著的相关关系,植物N、P与土壤C、N呈现显著的相关关系,而叶片N∶P与不同土层土壤的C、N、P相关关系均不显著.研究表明,植物C、N、P含量与纬度之间存在一定的相关性,而植物与土壤的C、N、P含量之间的相关性并不一致,且与全球尺度相比,黄土高原地区草本植物生长更易受磷限制.     

黄土高原陆地表层最大可能蒸散量的变化特征

基于黄土高原1961—2008年月平均气温、最高气温、最低气温、相对湿度、降水量、风速和日照百分率等气候要素资料,应用修订的Penman-Monteith(P-M)模型计算了最大可能蒸散量,分析其时空分布、异常分布特征和次区域时间演变特征。结果表明:1961—2008年间,黄土高原最大可能蒸散量多年平均在400~800 mm之间,大部分区域650~750 mm之间。一致性异常分布是黄土高原最大可能蒸散量的最主要空间模态。黄土高原最大可能蒸散量的异常空间分布可分为以下3个关键区:高原西北部区、高原东北部区和高原东南部区。高原西北部区域最大可能蒸散量呈显著增加趋势,且发生了突变现象;高原东北部区域最大可能蒸散量呈显著下降的趋势,也发生了突变;而高原东南部区域下降趋势不显著,未发生突变。黄土高原最大可能蒸散量的3个空间分区中,3 a的周期振荡表现得比较显著。     

陕北黄土丘陵区不同土地利用方式下土壤碳剖面分布特征

黄土高原土层深厚,土壤剖面碳存储受土地利用方式影响明显.为探讨不同土地利用方式对深层土壤碳分布的影响,研究了人工经济林地(陕北米脂)、退耕还林地(神木)和防风固沙林地(榆林榆阳区)0~20.0 m土壤有机碳(SOC)和无机碳(SIC)的分布特征和差异.结果表明,在不同土地利用方式下SOC含量:矮化枣树(2.00 g·kg~(-1))未矮化枣树(1.54 g·kg~(-1))柠条林(0.97 g·kg~(-1))退化人工草地(0.81 g·kg~(-1))樟子松林(0.70 g·kg~(-1))荒草地(0.45 g·kg~(-1)),且各剖面之间SOC含量存在显著性差异(P0.05).在不同土地利用方式下SIC含量:矮化枣树(11.66 g·kg~(-1))≥未矮化枣树(11.59g·kg~(-1))柠条林(9.62 g·kg~(-1))退化人工草地(8.07 g·kg~(-1))樟子松林(4.32 g·kg~(-1))荒草地(0.47 g·kg~(-1));人工经济林和退耕还林(草)样地内所有土壤剖面之间SIC含量无显著性差异;人工经济林、退耕还林(草)剖面和防风固沙林地剖面SIC含量存在显著性差异(P0.05).矮化枣树、未矮化枣树、柠条林、退化人工草地、樟子松林和荒草地土壤剖面无机碳密度分别是有机碳密度的6.19、7.71、10.80、10.78、5.91和1.03倍.综上可见,不同土地利用方式之间土壤碳储量存在明显差异,无机碳的含量远高于有机碳.     

唐代渭河流域与泾河流域涝灾研究

关中渭河流域与泾河流域,唐代早、晚期是洪水少发期,中期是洪水多发期,其中以中度涝灾和轻度涝灾为主,大涝灾次之,特大涝灾较少.洪灾频次和等级表明,唐代该地区气候明显分为3个阶段,早期阶段和晚期阶段降水量较少,中期阶段降水量较多.在公元750-769年出现了降水显著增多的湿润气候.根据关中现代大洪水发生的降水量初步确定,唐代特大洪水发生时的年平均降水量为900～1000mm,大洪水的发生也代表了年降水量的明显增加.     

不同植被恢复模式对黄土高原沟壑区土壤水分生态效应的影响

研究了渭北黄土高原沟壑区内侧柏、荆条、20年刺槐、4年刺槐、4年苜蓿、农地不同植被恢复模式土壤水分生态效应,结果表明：不同的植被恢复模式土壤容重均低于对照农田,减小幅度为16%～8%,孔隙度增加,总孔隙度增幅为24.5%～8.1%,毛管孔隙度增幅为1.2%～13.9%,非毛管孔隙度增幅为20.5%～90.0%;土壤持水性比农地增加33%～7.5%;水分补给量在0~2m范围内,侧柏、荆条、4年刺槐是农地的2、1.5、1.71倍,20年刺槐和苜蓿比农地低22.5%和31.4%;0～1m内,侧柏、荆条、刺槐4年分别是农地的2.16、1.78、1.85倍,20年刺槐、苜蓿为农地的25%和62.3%;>0.25mm水稳性团聚体含量比农地增加56.84%～30.72%;土壤结构破坏率农地最高为41.09%,其它植被为6.67%～25.73%。相关性分析表明土壤容重、总孔隙度、水分特征曲线a、水稳性团聚体含量、结构破坏率相关性显著。不同植被对土壤水分生态效应不同,除20年刺槐、苜蓿土壤水分补给量小于对照农地外,其它各项指标均显著优于农地。表6参27     

黄土高原人工刺槐林土壤团聚体中不同活性有机碳从南到北的变化特征

不同粒径团聚体中的不同活性有机碳对人工林土壤质量改善及碳库动态平衡有重要的作用.本研究在黄土高原地区,从南向北沿着降雨和温度降低梯度选择淳化、安塞、绥德和神木共4个地区,比较研究了人工刺槐林土壤团聚体不同的活性有机碳含量变化及其影响因素.通过湿筛法将土壤团聚体分级为粉黏粒（<0.053 mm）、微团聚体（0.25~0.053 mm）和大团聚体（>0.25 mm）,用Leffory法测定3种粒径土壤团聚体低、中、高活性有机碳含量.结果表明：①4个样区大团聚体（>0.25 mm）含量由南至北呈先降低后增加趋势,微团聚体（0.25~0.053 mm）含量逐渐增加,粉黏粒（<0.053 mm）含量则先增后减.②4个样区中土壤团聚体3种活性有机碳含量大小顺序为低活性 > 中活性 > 高活性,其中,粉黏粒（<0.053 mm）低活性有机碳含量为1.02~1.52 g·kg^-1,中活性有机碳含量为0.53~0.91 g·kg^-1,高活性有机碳含量为0.28~0.43 g·kg^-1;而微团聚体（0.25~0.053 mm）低活性有机碳含量为1.02~2.02 g·kg^-1,中活性有机碳含量为0.46~1.20 g·kg^-1,高活性有机碳含量为0.31~0.85 g·kg^-1;大团聚体（>0.25 mm）低活性有机碳含量为1.08~3.07 g·kg^-1,中活性有机碳含量为0.70~1.96 g·kg^-1,高活性有机碳含量为0.48~1.24 g·kg^-1.③黄土高原人工刺槐林3种粒径团聚体的低、中、高活性有机碳含量主要与年均气温（MAT）、年均降雨量（MAP）、土壤SOC、TN和含水率显著相关（p<0.05）,且在同一活性下,活性有机碳含量与MAT、MAP、土壤TN、SOC、含水率的相关性随着土壤团聚体粒径的增大而越显著.研究结果对理解黄土高原土壤团聚体活性有机碳含量在空间尺度上的变化特征和影响因素具有重要意义.     

陕北不同沟道土地盐碱化现状及影响因素

沟道土地是陕北黄土丘陵沟壑区重要的土地资源。然而,当前对黄土高原沟道土地的盐碱化问题关注不够,对盐碱化的现状、发生机制和防治措施也缺乏深入系统的认识,知识储备不能满足生产实际的需要。本文以陕北黄土丘陵沟壑区自然和人为形成的沟道土地为研究对象,分别是延安顾屯新造耕地(治沟造地)、延川马家湾淤地坝土地和子洲黄土洼天然古聚湫土地,在这些流域内沿沟道采集土壤样品,测定土壤的电导率(EC)、p H值、含水量及粒度,分析土壤盐碱化的现状和影响因子。结果表明:马家湾淤地坝土地盐碱化最为严重,流域中游至上游均出现不同程度的盐碱化;顾屯新造地上游出现盐碱化,盐碱化程度较马家湾轻,而黄土洼古聚湫全流域未出现盐碱化。地下水位较浅是沟道土地发生盐碱化的主要影响因素,因此陕北沟道土地盐碱化防治应着力控制地下水位,建设良好的排水系统,加强排水。     

黄土高原地区1961—2000年间土壤水分变化模拟与分析

论文应用Vrsmarty水量平衡模型模拟黄土高原地区的土壤水分对全球气候变化的响应。该模型综合考虑了土壤、植被、高程、温度、太阳辐射、水汽压、风速和降雨等因子对土壤水分的影响。模型运行的结果表明,黄土高原地区土壤水分在1961—2000年期间是一种逐渐减小的变化趋势:该地区6月的平均土壤水分从1960s的42.3 mm降低到了1990s的38 mm;10月的土壤水平均值从1960s的93.9 mm降低到了1990s的56.7 mm,这种变化的原因是降雨量不断减少,年平均降水从1960s的443 mm降低到了1990s的406 mm,同时潜在蒸发量也在不断减少,月最大潜在蒸发量从1960s的190 mm降低到了1990s的142 mm。     

黄土高原坡耕地沟蚀土壤质量评价

黄土高原坡耕地沟蚀广泛而严重。科学评价沟蚀土壤质量是侵蚀环境下土壤保育和利用的重要基础。论文以沟间土壤为对照,分析了坡耕地沟蚀对土壤质量单因子的影响并建立了沟蚀土壤质量综合评价模型。利用加权和法对黄土高原坡耕地不同沟蚀深度下土壤质量进行综合评价。结果表明：①沟蚀对坡耕地不同土壤质量因子的影响有较大差异。沟蚀导致土壤硬化,pH值增加,而土壤团聚体和养分含量（除全磷）随着沟蚀深度增加表现出明显的层次性,近似呈＂W＂型变化规律。②沟蚀深度对土壤质量的影响可以用幂函数y=0.866 8 x-0.142（R2=0.877）较好地拟合。微度侵蚀（〈5 cm）、中度侵蚀（5～30 cm）和重度侵蚀（30～50 cm）的土壤质量指数较沟间土壤分别降低了10.6%、27.9%和36.5%。沟蚀深度5 cm和30 cm是土壤质量显著下降的两个关键点。③反映沟蚀土壤质量的指标可以归为肥力因子、质地因子和结构因子三类。土壤有机质、水稳性团聚体、土壤比表面积和容重4项指标能够很好地反映土壤质量状况,可作为坡耕地沟蚀土壤质量的表征指标。