Institute of Soil and Water Conservation,Chinese Academy of Sciences and Ministry of Water Resources
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黄土高塬沟壑区植被恢复对沟头土壤团聚体特征 及土壤可蚀性的影响
【目的】沟头是黄土高塬沟壑区发育最活跃的地貌部位,关系着整个塬坡沟系统的水土流失。探明黄
土高塬沟壑区植被恢复对沟头土壤团聚体特征及土壤可蚀性的影响,为区域生态环境修复和水土保持效益评价提
供科学依据。【方法】以仍进行耕作利用的农地沟头为对照,研究撂荒后自然恢复植被沟头不同土层(0—10、10
—25、25—40 cm)土壤团聚体特征及土壤可蚀性随植被恢复年限(3—30 a)的变化。通过干筛法和湿筛法测定
土壤团聚体组成,计算>0.25 mm 水稳性团聚体含量(WR0.25)、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、团聚
体破坏率(PAD)、团聚体分形维数(D)等团聚体特征值,测定土壤机械组成及有机质含量,计算土壤可蚀性因子
(K)。【结果】(1)与农地沟头相比,恢复 3—30 a 植被沟头土壤 WR0.25、MWD、GMD 分别增加 11.49%—84.43%、
0.18—2.05 倍、7.53%—108.62%,三者随植被恢复年限的增加呈线性递增关系(P<0.01),且均随土层深度增加
而减小;(2)植被沟头土壤 PAD、D 随植被恢复年限增加以线性方式递减(P<0.01),较农地沟头分别减小 3.81%
—32.14%、0.55%—6.63%,二者随土层深度增加而增大;(3)随着植被恢复年限增加沟头土壤可蚀性因子 K 以线
性关系递减(P<0.01),较农地沟头减小 5.43%—14.44%,K 随着土层深度增加而增大。【结论】植被恢复条件下
有机质含量的提升对团聚体形成和稳定性起着重要的作用。沟头土壤可蚀性的减小与水稳性团聚体含量的增加、团
聚体稳定性的提高密切相关,自然恢复条件下植被恢复 22—30 a 沟头土壤团聚体稳定性和抗蚀性能得到明显提升。</div
添加木质素和生物炭对土壤氮、磷养分及水分损失的影响
研究添加木质素和生物炭对土壤氮、磷养分及水分损失的影响,降低土壤改良剂使用成本,增加造纸
黑液中木质素的利用途径,促进木质素在土壤改良中的应用。试验选取生物炭改良剂与木质素作为对比,
通过土柱淋溶和静态吸收法,研究不同添加量(质量分数为0,1%,2%,4%)的木质素和生物炭对土壤氮磷
养分、水分、脲酶活性以及pH 的影响。土壤中添加木质素和生物炭均能减缓pH 变化程度;抑制土壤脲酶
的活性,且在添加氮肥后的1~20天抑制效果明显,其抑制效果与添加量呈正相关。添 加 量 为1%,2%,
4%的木质素和生物炭与对照组相比,铵态氮挥发量分别显著减少 8.29%,14.29%,14.86% 和 3.79%,
11.65%,15.26%;全氮淋溶量分别显著减少32.37%,37.70%,42.49%和25.43%,30.70%,39.54%;全磷淋
溶量分别 显 著 减 少 23.68%,40.48%,48.12% 和 6.97%,22.88%,35.30%;水分淋溶量分别显著减少
7.71%,15.82%,9.29%和9.91%,15.00%,16.06%。在 本 试 验 中,木 质 素、生物炭质量分数分别为2%和
4%时对降低土壤氮、磷养分和水分损失的效果最佳。因 此,可以说明木质素和生物炭在水肥保持上的效
果相近,在一定程度上可以替代生物炭改良剂在土壤中的应用。</div
陕西省典型天然次生林和人工林生产力 对气候变化的响应
本研究利用基于过程的动态植被模型 LPJ-GUESS 模拟并分析陕西省栎类林和刺槐
林在未来时期(2015—2100 年)不同气候情景下净初级生产力(NPP)和净生态系统生产力
(NEP)的动态变化和趋势.结果表明: 与基准时期(1961—1990 年)相比,未来时期陕北地区
栎类林和刺槐林 NPP 将分别下降 4.9%~29.5%、22.5%~56.2%,而在关中和陕南地区栎类林
和刺槐林 NPP 将分别升高 13.0%~49.0%、21.3%~62.9%; 未来时期,不同情景下的栎类林和
刺槐林 NPP 均表现为 RCP 2.6 <RCP 4.5 <RCP 8.5 ;未来时期,2 种不同类型森林在陕北、关中、陕南
3 个分区均表现为碳汇,栎类林在陕北和关中地区的碳汇功能更强,而刺槐林在陕南地区的碳
汇功能更强;3 个分区刺槐林在不同 RCP 情景下 NEP 的变化幅度均大于栎类林.</p
施氮对黄土高原半湿润区冬小麦产量和水分利用效率的影响
为探讨施氮对黄土高原半湿润地区冬小麦产量和水分利用的影响,通过田间长期定位试验,设
置 0kg · hm -2 ( N0 )、 100kg · hm -2 ( N100 )、 200kg · hm -2 ( N200 )、 300kg · hm -2 ( N300 )和 400kg · hm -2
( N400 ) 5个施氮水平,比较分析了不同处理间冬小麦不同生育时期0~200cm 土层土壤剖面水分动态变化及
产量和水分利用效率的差异。结果表明,与未施氮( N0 )处理相比较,施氮处理的冬小麦籽粒产量、籽粒产量
水分利用效率、干物质量和干物质量水分利用效率均显著增加,而各生育时期土壤水分含量降低。两年的冬
小麦耗水量和籽粒产量均表现为 N100 、 N200>N0>N300 、 N400 ;籽粒产量水分利用效率和干物质量水分利
用效率均呈增加趋势,但 N200与 N300及 N300与 N400处理间差异不显著。综合来看,在本试验条件下,施
氮200kg
· hm -2 时冬小麦既能高产,也可高效利用土壤水分。</p
土壤盐结皮人工培育及其破损程度对土壤蒸发的影响
土壤盐结皮在干旱半干旱区广泛发育,对地表土壤水文过程具有重要影响,而外力对盐结皮的机械破损干扰现
象普遍存在。该文以塔克拉玛干沙漠流动风沙土为例,通过室内试验利用不同矿化度(5、10、20 和 30 g/L)的不同盐溶液
(NaCl、Na 2 SO 4 、CaCl 2 、KCl)模拟咸水灌溉下盐结皮的形成发育过程,根据盐结皮理化性质确定了其最适人工培育条
件,并在此基础上模拟了盐结皮不同破损程度(破损 100%、破损 50%、破损 25%和无破损)影响下的土壤蒸发过程。
结果表明:盐结皮的硬度、抗剪切力、pH 值和电导率通常随着灌溉水矿化度的增加而增大,采用 30 g/L NaCl 溶液培养
盐结皮厚度和硬度均较大;土壤日蒸发量随盐结皮破损程度的增加而增加,并随灌水天数呈递减趋势;土壤累积蒸发量
随灌水天数以及破损程度的增加而增大,盐结皮破损 100%的土壤日蒸发量和累积蒸发量与其他各处理之间有显著性差
异;盐结皮对土壤蒸发的累积蒸发抑制效率随灌水时间的延长呈递增趋势,随破损程度的增加而降低,盐结皮无破损处
理的累积蒸发抑制效率最高达 58.84%,而破损 50%的处理最大仅为 30.20%。总之,土壤盐结皮的人工培育在方法上是
可行的,其对土壤水分蒸发具有明显的抑制作用,且其破损程度对蒸发过程具有显著影响。这对于揭示干旱半干旱区盐
渍土壤水文过程和指导水土资源的合理利用具有重要意义。</p
陕北水蚀风蚀交错带沙柳和柠条叶光合作用 对降雨改变的响应
为揭示黄土高原水蚀风蚀交错带分布广泛的两种灌木沙柳和柠条叶光合作用对
降雨改变的响应机制,采用模拟降雨操纵试验( 对照、降雨增加 45%和减少 50%) ,研究了
降雨改变第 3 年两种灌木叶水分关系、光合能力、叶形态结构和养分含量的变化。结果表
明: 沙柳旱季和雨季不同处理间黎明前叶水势无显著差异,旱季正午叶水势对增水和干旱
均有显著响应; 柠条黎明前和正午叶水势对干旱有显著响应,而对增水无显著响应; 沙柳旱
季最大光合速率( Amax ) 、柠条旱季和雨季的 Amax对增水和干旱均有显著响应; 增水导致沙柳
旱季 Amax增加的原因主要是叶生物化学性质改善,而干旱降低沙柳旱季 Amax的主要原因是
CO2扩散的限制; 增水导致柠条旱季光合增加的主要原因是气孔限制的减少,而雨季则与气
孔限制及生化限制的减少均有关; 干旱导致柠条旱季和雨季光合降低的主要原因是细胞生
化限制的增加; 两种灌木比叶质量、叶氮及磷含量对增水和干旱均无显著响应,表明降水改
变导致的光合能力变化与叶形态结构和叶养分含量改变关系不大。研究结果可为全球气
候变化背景下两种灌木的适应性评价和水碳循环模拟提供参考。</div
水分和磷处理对建植当年柳枝稷根系 生长和形态特征的影响
明确柳枝稷 (Panicum virgatum) 根冠生长及根系形态特征与水肥供应关系,可为旱区柳枝稷草地的水肥管理提
供依据。本研究采用裂区设计,通过盆栽试验,以水分水平 [ 高水:80% FC(田间持水量 field capacity) 和低水:40%
FC] 为主区,施磷处理 (0、0.05 和 0.1 g P2O5 ·kg–1 干土,以每千克干土施 P2O5 的量计算) 为副区,生育期末测定各处
理下柳枝稷根冠生物量及根系形态特征。结果表明,不论施磷与否,高水下柳枝稷根冠生物量、总根长、根表面积
和根系平均直径均显著 (P < 0.05) 大于低水条件,而水分利用效率、比根长显著降低 (P < 0.05)。高水下施磷显著提高
了根冠生物量、总根长和根表面积,降低了柳枝稷根冠比。低水下,施磷可显著提高柳枝稷水分利用效率,施磷
(0.1 g·kg–1) 可显著提高总根长和根表面积、促进细根 (0~0.5 mm) 生长,表明低水条件下适当施磷有助于提高建植当
柳枝稷根系吸收能力和对干旱的适应性。 </div