黄土丘陵沟壑区苜蓿地土壤水分环境效应

根据田间试验资料,分析研究了黄土丘陵沟壑区苜蓿地土壤水分的周年变化规律,并以休闲地和几种一年生作物地作为对照进行对比研究,得出以下主要结论:①雨季降水对苜蓿地土壤水分的补给起着重要的作用,其土壤贮水量动态与年内的降雨周期相吻合,但总体上朝着土壤不断干化的方向发展;②经过一个雨季,苜蓿地的土壤贮水量与平均含水量分别呈不同程度的下降,而休闲地与4月份持平;③相同的降水对不同作物地的补给效果不同,以3m土层计算,苜蓿地的农田蒸散量与谷子、玉米相当,比豆子地高,但要低于高粱地;④长期种植苜蓿引起的深层土壤干化问题必须引起足够的重视,干化土地的水分恢复不是一朝一夕的事情。     

施氮水平对黄土旱塬区麦田土壤呼吸变化的影响

为评价土壤呼吸对施氮的响应,于2008年3月~2009年3月,监测了黄土旱塬区长期不同施氮水平条件下小麦连作系统中土壤呼吸日变化、季节变化以及不同生育期土壤可溶性碳(dissolved organic C,DOC)、微生物量碳(soil microbial biomassC,MBC)、土壤有机碳(soil organic C,SOC)和土壤全氮(soil total N,STN)的含量变化.研究涉及5个施氮水平(以N计)0(N0)、45(N45)、90(N90)、135(N135)和180(N180)kg/hm2.结果表明,施氮量为0~90 kg/hm2时,土壤呼吸速率随施氮量的增加而显著升高;90~135 kg/hm2时,土壤呼吸速率随施氮量的增加略有增加;135~180 kg/hm2时,随着施氮量的增加土壤呼吸呈降低趋势.在一年监测期间,N0、N45、N90、N135、N180波动范围(以CO2计)分别为0.27~2.01、0.36~2.26、0.58~2.56、0.65~2.94和0.58~2.6μmol/(m2.s).在季节变化尺度上,土壤呼吸具有显著的活跃期(3~10月)和微弱期(11月~次年2月).施氮显著影响DOC、MBC含量变化.土壤呼吸速率与DOC、MBC呈显著正相关,而与土壤碳氮比(C/N)呈显著负相关关系.     

黄土高塬沟壑区砚瓦川流域水沙关系及其对流域治理的响应

选取黄土高塬沟壑区砚瓦川流域作为研究对象,分析综合治理前后年水沙关系及次降雨水沙关系变化及其对流域治理的响应,研究结果表明:1997年为砚瓦川流域减水减沙作用明显生效的转折年。治理期(1998—2009年)与基准期(1981—1997年)相比,无论年尺度还是次降雨尺度上,径流深与输沙模数间的关系均发生显著变化,其单位径流输沙量显著降低。其中在次降雨尺度上水沙关系趋于稳定的临界径流深为3 mm;当降雨量50 mm、雨强4 mm/h或历时3 h时,治理期较基准期水沙关系变化显著。水土保持综合治理是造成年尺度和次降雨尺度上水沙关系变化显著的原因,并且可以显著降低中低降雨量、中低雨强和中长历时降雨的单位径流输沙量。     

1961—2007年黄土高原极端降水事件的时空变化分析

极端降水事件会引起严重的灾害事件,其变化趋势需要进行详尽的评估。基于50个站点1961—2007年日降水数据,定义极端降水事件及衡量指标后,使用M ann-Kendall法评估了黄土高原极端降水事件的空间分布和时间变化特征。结果表明,极端降水事件的空间分布具有东南—西北方向的梯度变化特征,降水量、强度和年最大日降水量均从东南向西北递减,而严重干旱事件从东南向西北递增。多数站点极端降水事件的各指标都具有单一趋势,但各指标具显著性趋势的站点数差异很大。约40%的站点极端降水频率具有显著降低趋势;约30%的站点极端降水量的减少趋势和严重干旱频率的增加趋势具有显著性;约10%的站点极端降水强度的上升趋势和年最大日降水量的下降趋势显著。     

黄土高原苹果园土壤N_2O排放研究

从2007年5月1日到2009年4月30日对黄土高原苹果园氧化亚氮(N2O)排放采用静态箱气相色谱法进行了为期两年的监测.分别在距果树2.5m(D2.5)、1.5m(D1.5)、0.5m(D0.5)的位置采样.研究结果表明,苹果园N2O排放量年际变化较大,2008年5月到2009年4月的N2O排放量(2.74kg·hm-·2a-1)比2007年5月到2008年4月(2.27kg·hm-·2a-1)高20.7%,主要原因是2008年夏季降雨量是2007年夏季降雨量的1.92倍,使得2008年夏季N2O排放量是2007年夏季的2.81倍.2008年5月到2009年4月的排放系数(0.082%)是2007年5月到2008年4月排放系数(0.035%)的2.34倍.施肥后、冻融交替期、苹果树落叶的前期、降雨后苹果园都有高的N2O排放峰,N2O的季节变化受到这些短期事件的显著影响.而这些短期事件对N2O排放的激发效应又受到降雨量、土壤孔隙充水率(WFPS)和地温的调控.D2.5和D0.5两个处理的N2O排放与气温(p≤0.01)和地温(p≤0.01或p≤0.05)显著相关.D1.5处理N2O排放与气温(p≤0.05)显著相关.     

CLIGEN非降水要素在黄土塬区的适用性评估

许多基于物理机制的水文和作物模型需要日序列气象数据来驱动,CLIGEN是为WEPP等模型产生气候输入文件的天气发生器,可以产生10个日序列气象变量来满足这种需要,但是其在中国的适用性需要进行评估。研究的目标是利用黄土高原陕西长武1957~2001年的气象数据评估CLIGEN产生非降水要素（最高温度、最低温度、露点温度、太阳辐射和风速）的能力。结果表明,CLIGEN对最高温度和最低温度和露点温度的模拟效果较好,对太阳辐射和极端气候事件的模拟效果较差,对风速的模拟效果最差。相关性检验表明CLIGEN很好地保持了气象要素的季节性,这对模拟农业生产是非常重要的;但是没有保留气象要素逐日的自相关和互相关性,进而导致产生的温度变化不符合连续渐变的规律。     

黄土高原极端温度事件的时空变化

极端温度事件对农业生态系统有显著影响,其变化趋势需要进行评估。基于黄土高原50个站点的日序列最高和最低温度数据,经定义极端温度事件及其衡量指标(频率、强度、年极值和日温差)后,评价了黄土高原1961-2007年极端温度事件的空间分布和长期变化趋势。结果表明1,961-2007年黄土高原极端温度事件不同指标的空间分布有显著差异,基本上沿东南—西北方向呈梯度变化。多数站点极端温度事件的变化具有单调趋势,但趋势具有显著意义的站点数有很大差异,96%以上站点极端高(低)温事件的频率显著升高(降低);70%站点的日温差(46%降低和24%升高)和最低温度年极值的升高趋势具有显著性;约50%站点极端低温事件的强度和最高温度年极值的增加趋势显著;其他指标的显著性趋势较少。黄土高原极端温度事件对全球变暖的响应有其特殊性。     

不同施肥配比对土壤磷素固液相分配及组分的影响

以陕西长武国家长期定位试验站土壤样品为研究对象,采用25a小麦连作试验田不同氮磷配比处理11个,氮磷有机肥配施处理8个来研究不同肥料处理对磷素固液相分配及其磷素组分的影响,结果表明,黄土高原农田生态系统磷素固液相分配系数与Ca2-P和活性有机磷具有一定的相关性.同等氮素水平下(N90),随着施入磷素的增加,土壤中全磷、...     

伤根对谷子水分利用效率的影响

通过盆栽试验，研究了伤根对谷子水分利用效率的影响．结果表明，苗期适度伤根能够提高谷子叶片水分利用效率（WUE），而苗期伤根量较严重或拔节期和孕穗期伤根则会降低谷子叶片WUE．在谷子收获期，除TM（高水分条件下，孕穗期中度伤根）和sl（低水分条件下，拔节期轻度伤根）处理外，其余伤根处理的生物量WUE均高于对照．在高水条件下，伤根处理对谷子籽粒产量WUE影响不显著；而在低水分条件下，前期适度伤根能使谷子籽粒产量WUE显著提高，而后期伤根处理的籽粒产量WUE提高不显著．图3表1参11     

作物生产、水分消耗与水分利用效率间的动态联系

在对水分消耗与产量（或同化物生产）关系剖析的基础上，引入边际水分利用效率与水分生产弹性系数概念，探讨具有动态特征的作物生产、水分消耗与水分利用效率间的内在联系。就作物产量层次上的水分利用效率而论，当Ｙ＝ｆ（ＥＴ）表现为线性时，ＷＵＥ随ＥＴ的变化趋势直接受常数项的取值条件的影响；当Ｙ＝ｆ（ＥＴ）表现为二次抛物线时，随着ＥＴ的增加，ＷＵＥ的最大值要先于Ｙ的最大值而提前达到，使ＷＵＥ达到最大值的ＥＴ值等于常数项与二次项系数之比的算术平方根，在其之前，ＷＵＥ渐增，在其之后，ＷＵＥ渐降。