保护性耕作对黄土高原农田土壤理化性质的影响北大核心CSCD

研究了陇中黄土高原半干旱区的小麦→豌豆→小麦轮作系统下免耕（NT）、传统耕作＋秸秆还田（TS）、免耕＋秸秆覆盖（NTS）等保护性耕作措施对土壤容重和土壤养分的影响。结果表明：保护性耕作措施可显著提高0~5cm层土壤有机碳、氮（全氮、速效氮）、磷（全磷、速效磷）、钾（全钾、速效钾）的含量,其中,NTS效果最优,可显著降低0~30cm各土层土壤容重;土壤有机碳与氮（全氮、速效氮）、磷（全磷、速效磷）各因子存在极显著正相关关系。与传统耕作相比,NTS、NT、TS降低土壤容重,提高了土壤养分的含量。豌豆田土壤容重分别降低4.80%、2.67%、4.00%,有机碳分别提高10.52%、4.63%、4.83%,全氮分别提高13.83%、7.45%、8.51%;春小麦田土壤容重分别降低4.62%、3.08%、4.62%,有机碳分别提高11.99%、7.78%、12.10%,全氮分别提高11.11%、6.67%、3.33%。     

河西绿洲农田土壤呼吸特征及其对长期施肥的响应

以河西走廊典型的荒漠绿洲新垦农田为研究对象,设置9个施肥处理（高量有机肥,M3;高量氮磷肥,NP3;低量氮磷肥+高量有机肥,NP1M3;低量氮磷钾肥,NPK1;中量氮磷钾肥,NPK2;高量氮磷钾肥,NPK3;低量氮磷钾肥+高量有机肥,NPK1M3;中量氮磷钾肥+中量有机肥,NPK2M2;高量氮磷钾肥+低量有机肥,NPK3M1）,于2019—2020年7—8月采用LI-COR 8100对玉米农田土壤呼吸进行观测,分析土壤呼吸的变化、日动态及其主要影响因素。结果表明：（1）不同施肥处理,土壤呼吸速率M3>NP3>NPK1M3>NPK3M1>NPK2M2>NP1M3>NPK2>NPK3>NPK1,单施有机肥能显著提高土壤呼吸速率,较其他处理增长22.1%—41.4%。（2）不同施肥措施土壤呼吸日变化呈单峰曲线,峰值出现在13：00—16：00,土壤呼吸日变化主要受土壤温度变化的影响。（3）土壤温度和土壤湿度分别解释了土壤呼吸变化的24.2%—44.8%和7.7%—36.4%,土壤呼吸与土壤温度显著正相关,而与土壤湿度无显著相关性,不同施肥处理土壤呼吸温度敏感性系数Q₁₀值1.419—1.600。（4）土壤呼吸与有机质、总氮、总碳、碱解氮存在显著正相关关系,施用有机肥使土壤有机质、总氮、总碳、碱解氮分别提升188.9%、80.5%、79.3%、147.0%,进而促进土壤呼吸,土壤呼吸与玉米产量无显著关系。不同的施肥措施会对土壤质量和土壤呼吸产生不同影响,有机肥和氮磷钾化肥的平衡施用,能够在提升土壤质量的同时减少碳排放,可在生产实践中采用。     

保护性耕作对黄土高原农田土壤理化性质的影响

研究了陇中黄土高原半干旱区的小麦→豌豆→小麦轮作系统下免耕(NT)、传统耕作+秸秆还田(TS)、免耕+秸秆覆盖(NTS)等保护性耕作措施对土壤容重和土壤养分的影响。结果表明:保护性耕作措施可显著提高0~5 cm层土壤有机碳、氮(全氮、速效氮)、磷(全磷、速效磷)、钾(全钾、速效钾)的含量,其中,NTS效果最优,可显著降低0~30 cm各土层土壤容重;土壤有机碳与氮(全氮、速效氮)、磷(全磷、速效磷)各因子存在极显著正相关关系。与传统耕作相比,NTS、NT,TS降低土壤容重,提高了土壤养分的含量。豌豆田土壤容重分别降低4.80%、2.67%、4.00%,有机碳分别提高10.52%、4.63%、4.83%,全氮分别提高13.83%、7.45%、8.51%;春小麦田土壤容重分别降低4.62%、3.08%、4.62%,有机碳分别提高11.99%、7.78%、12.10%,全氮分别提高11.11%、6.67%、3.33%。     

中国绿洲化及其研究进展北大核心CSCD

绿洲化是干旱区人与自然因素共同作用下荒漠向绿洲转变的过程。中国绿洲面积从20世纪50年代初期的20 000km2扩展到2000年的86 000km2,扩大了3.3倍。绿洲化过程不仅伴随着景观格局的变化,而且会引发土壤、生物、气象和水文等要素的变化。分析了近2 000a来中国干旱区绿洲的演变过程,评述了绿洲化过程中景观变化、其对绿洲稳定性的影响及绿洲化过程中土壤要素、气象水文要素变化等诸多方面的研究进展,同时提出未来的研究中应加强绿洲化过程研究框架的建立、绿洲化过程中关键因素变化及绿洲化关键过程研究。     

土地利用对河西走廊荒漠绿洲区土壤入渗的影响

绿洲是由农田、林地、沙荒地、湖泊和湿地等多种景观组成的镶嵌体,农田、林地、沙荒地是该镶嵌体的主要组成部分。探究不同土地利用土壤入渗特征对深入了解绿洲内部水循环和水转化具有重要意义。本文研究了农田、防护林地和沙荒地3种土地利用方式0—40 cm土层土壤物理性质及入渗特征,探讨不同土地利用对土壤入渗特征的影响及其驱动机制。结果表明：（1）不同土地利用土壤质地差异显著,较沙荒地,防护林地和农田0—40 cm土层土壤黏粉粒含量分别增加了100.25%和285.23%,土地利用对干密度和总孔隙度影响较小,仅防护林地表层（0—10 cm）干密度减小（1.37±0.12 g·cm^-3）、总孔隙度增大（48.22%±4.56%）;（2）不同土地利用方式土壤入渗性能存在显著差异,与沙荒地相比,农田和防护林地土壤初始入渗率分别减小了75.49%和37.05%,饱和导水率分别减小了80.04%和42.02%;（3）不同土地利用方式显著影响土壤水流模式,防护林地和农田土壤水流入渗非均匀性显著高于沙荒地,其优先流比分别是沙荒地土壤的3.84倍和5.46倍;（4）土壤初始入渗率和饱和导水率与黏粉粒含量显著负相关,优先流比和长度指数与黏粉粒含量和总孔隙度显著正相关,土壤入渗性能和水流模式均受土壤质地的影响,表明土壤质地是土地利用对土壤入渗影响的关键因子。     

黑河绿洲区耕作影响下的土壤粒径分布及其与有机碳的关系

选取黑河绿洲区典型土壤类型为研究对象,分析耕作对土壤粒径分布及其与土壤总有机碳、活性有机碳、惰性有机碳关系的影响。结果显示:非耕地(灰钙土、灰褐土、栗钙土)转变为耕地后,改变了10～50μm粗粉粒、50～250μm细砂粒、250～1000μm粗砂粒的含量,对<5μm的粘粒含量影响小。而风沙土变为耕地土壤后,土壤颗粒出现了细化现象。土壤粒径分布的变化也波及到了土壤颗粒与有机碳的关系,耕地与非耕地中存在异同点。相同之处在于,以50μm作为分界点,土壤总有机碳、活性有机碳、惰性有机碳与<50μm的粉粒、粘粒土壤颗粒含量呈正相关,与>50μm的砂粒呈负相关。不同之处为:耕地中土壤有机碳仅与5～10μm、10～50μm、50～250μm有关;非耕地中土壤有机碳与<1μm、1～5μm、5～10μm、10～50μm、50～250μm、250～1000μm的含量有关。分析表明,耕作是引起土壤活性有机碳增加及土壤有机碳与土壤粒径之间的关系发生变化的内在原因。     

河西走廊荒漠绿洲过渡带封育对土壤和植被的影响

在河西走廊荒漠绿洲过渡带,封育天然植被是植被群落恢复、防止绿洲沙漠化的有效措施。以流动沙丘作为对照(0年),对封育5年和15年的半固沙和固定沙丘植被群落以及土壤进行调查取样和分析。结果表明:随着封育年限增加,天然固沙植被群落生物多样性增加,灌木层和草本层植物密度、盖度和生物量都显著增加,灌木层盖度从10%增加到40%,草本层以一年生草本植物为主,物种从5种增加到8种,生物量从1 g·m^-2增加到13 g·m^-2。随着天然植被盖度增加,土壤表层沙土细粒化明显,沙土中黏粉粒含量显著增加,土壤质地由粗质沙粒向细质沙粒转变;随着沙土中黏粉粒成分的增加,沙土有机质、全氮、全磷含量也增加,灌丛下土壤养分含量高于灌丛间,“沃岛效应”明显。同时,在灌丛下表层土壤出现明显的盐分集聚现象,其中SO₄^2-、K⁺、Na⁺含量分别增加了6、3、17倍。在降水100 mm左右的荒漠绿洲过渡带,封育可以显著恢复固沙植被群落和提高沙土质地和养分。     

绿洲农田土壤斥水性及其影响因素

土壤斥水性（Soil Water Repellency,SWR）指水分不能或很难湿润土壤颗粒表面的现象,对农业水管理、土壤水入渗、农化污染物运移及土壤侵蚀有重要影响,土壤斥水性在绿洲化过程中的变化特征及其影响因素尚不明确。在甘肃临泽绿洲分别选取未开垦的沙地（0年）及开垦10、30、50、100年绿洲农田表层土壤（0~5 cm）,分别测定土壤有机碳含量、土壤质地（砂粒、粉粒、黏粒）和土壤pH,并用毛管上升法测定土壤斥水性。结果表明：土壤斥水性随着开垦年限的增加而不断增加。不同开垦年限土壤的“土-水”接触角58°~89°,差异显著（P<0.001）。土壤有机碳含量、土壤质地和土壤pH均与“土-水”接触角存在显著的回归关系（P<0.001）。逐步回归分析的结果表明,绿洲化过程中土壤有机碳含量和pH共解释了土壤斥水性72.1%的变异。因此,在绿洲农田进一步研究土壤斥水性对土壤水运动的影响应更多关注土壤有机碳和pH两大因素。     

宁夏沿黄人工绿洲农田格局对景观多样性的影响——以卫宁平原灌区为例北大核心CSCD

景观多样性是度量区域生态系统(土地利用/覆盖)类型数量和面积比例的集成指数,是景观生态学研究中使用频率最高的指数。农田作为干旱半干旱区人工绿洲的主要景观组成类型,是近半个世纪绿洲空间结构研究的焦点。本文采用2020年30 m分辨率的土地利用/覆盖数据,借助地理探测器模型的空间分异因子解释力(q统计量)和Moving Window法分析了宁夏沿黄人工绿洲卫宁平原灌区农田格局对景观多样性的影响。结果表明:宁夏沿黄平原区景观多样性(LDI)变化受到了农田总面积(CA)和最大农田斑块指数(LPI)的显著影响,但是它们与斑块间距离(Enn_mn)和斑块类型周长-面积分维数(Pafrac)的交互作用更显著,大于其单独影响。农田总面积和最大农田斑块指数不同级别对LDI都有显著影响;斑块间距离和斑块类型周长-面积分维数分别为67~801 m(q>0.05)和0.142~1.060时对景观多样性影响差异不显著,不在此阈值范围内则对景观多样性有显著影响。     

黑河下游五种不同植被类型土壤呼吸的差异性解析北大核心CSCD

土壤呼吸的微小变化会对大气CO_2浓度产生重大影响,尤其在极端干旱区。通过对黑河下游额济纳旗四道桥的混合林、胡杨、柽柳、农田及裸地的土壤呼吸进行研究,结果表明:2014年夏季5种不同植被类型的土壤呼吸速率大小排序:胡杨柽柳混合林>柽柳>农田>胡杨>裸地,各类型的5 cm处土壤温度和湿度无明显变化规律,土壤温度在22~35℃,土壤湿度集中在13%~61%的变化范围。探究了5种不同植被类型的土壤呼吸速率与土壤温度、土壤湿度、地表温度、空气温度及空气湿度的线性相关关系,发现它们的土壤呼吸速率与土壤温度、土壤湿度、空气温度、空气湿度之间无显著相关(P>0.05),表明水热因子对土壤呼吸的影响具有很大的不确定性。     

黑河下游五种不同植被类型土壤呼吸的差异性解析北大核心CSCD

土壤呼吸的微小变化会对大气CO_2浓度产生重大影响,尤其在极端干旱区。通过对黑河下游额济纳旗四道桥的混合林、胡杨、柽柳、农田及裸地的土壤呼吸进行研究,结果表明:2014年夏季5种不同植被类型的土壤呼吸速率大小排序:胡杨柽柳混合林>柽柳>农田>胡杨>裸地,各类型的5 cm处土壤温度和湿度无明显变化规律,土壤温度在22~35℃,土壤湿度集中在13%~61%的变化范围。探究了5种不同植被类型的土壤呼吸速率与土壤温度、土壤湿度、地表温度、空气温度及空气湿度的线性相关关系,发现它们的土壤呼吸速率与土壤温度、土壤湿度、空气温度、空气湿度之间无显著相关(P>0.05),表明水热因子对土壤呼吸的影响具有很大的不确定性。     

黑河下游五种不同植被类型土壤呼吸的差异性解析北大核心CSCD

土壤呼吸的微小变化会对大气CO_2浓度产生重大影响,尤其在极端干旱区。通过对黑河下游额济纳旗四道桥的混合林、胡杨、柽柳、农田及裸地的土壤呼吸进行研究,结果表明:2014年夏季5种不同植被类型的土壤呼吸速率大小排序:胡杨柽柳混合林>柽柳>农田>胡杨>裸地,各类型的5 cm处土壤温度和湿度无明显变化规律,土壤温度在22~35℃,土壤湿度集中在13%~61%的变化范围。探究了5种不同植被类型的土壤呼吸速率与土壤温度、土壤湿度、地表温度、空气温度及空气湿度的线性相关关系,发现它们的土壤呼吸速率与土壤温度、土壤湿度、空气温度、空气湿度之间无显著相关(P>0.05),表明水热因子对土壤呼吸的影响具有很大的不确定性。     

黑河下游五种不同植被类型土壤呼吸的差异性解析北大核心CSCD

土壤呼吸的微小变化会对大气CO_2浓度产生重大影响,尤其在极端干旱区。通过对黑河下游额济纳旗四道桥的混合林、胡杨、柽柳、农田及裸地的土壤呼吸进行研究,结果表明:2014年夏季5种不同植被类型的土壤呼吸速率大小排序:胡杨柽柳混合林>柽柳>农田>胡杨>裸地,各类型的5 cm处土壤温度和湿度无明显变化规律,土壤温度在22~35℃,土壤湿度集中在13%~61%的变化范围。探究了5种不同植被类型的土壤呼吸速率与土壤温度、土壤湿度、地表温度、空气温度及空气湿度的线性相关关系,发现它们的土壤呼吸速率与土壤温度、土壤湿度、空气温度、空气湿度之间无显著相关(P>0.05),表明水热因子对土壤呼吸的影响具有很大的不确定性。     

河西内陆河流域绿洲面积对地表径流的响应

利用NASA AVHRR NDVI 3g遥感资料计算得出河西内陆河流域植被归一化指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI),将NDVI＞0.20区域视为绿洲,通过计算绿洲区NDVI的变差系数和线性斜率分析1982-2013年绿洲面积变化,并进一步分析其对地表径流的响应...     

长期施肥对绿洲农田土壤剖面有机碳及其组分的影响

以中国科学院阜康荒漠生态站长期定位试验为平台,对不同施肥模式下绿洲农田土壤有机碳(SOC)、颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)及团聚体结合碳的剖面(0~3 m)特征进行了研究。结果表明:与荒漠土壤相比,20 a长期施肥模式下SOC含量在表层(0~0.2 m)土壤中增加了14%~56%,但在下层(0.2~0.6 m)减少了15%~33%。在深层(O.6~3 m),单施化肥(NPK与N2P2K)与化肥配施秸秆处理(NPKR与N2P2R2)具有不同的变化:SOC含量在前者中降低了5%~9%,在后者中增加了4%~9%,POC与LFOC具有相似变化趋势。所有处理均增加了整个剖面的大团聚体(>0.25 mm)结合碳。然而,44%~87%的SOC分布于粉砂与粘粒组分(<0.053 mm)中,在深层土壤中该比例最大(超过80%),揭示了该组分中SOC含量的维持对于碳固定的重要性。单施化肥处理降低了粉砂与粘粒组分中SOC含量,可能是其深层土壤碳损耗的一个机制。化肥配施秸秆处理在促进SOC含量的增加、大团聚体形成方面具有最好效果,尤其在深层土壤。     

黄河景电灌区土壤盐渍化反演的多模型对比北大核心CSCD

位于中国西北干旱区东部的景电灌区是黄河景泰川电力提灌二期工程覆盖的重要地区。不合理的水资源利用和区内排水不畅导致该区成为次生盐渍化发生的重点区域。为更好地预测景电灌区的土壤盐渍化问题,服务盐渍化防治和盐渍土改良的国家需求,基于地表实测高光谱反射率和土壤电导率数据,从模型稳定性、噪声问题、共线性问题和准确度4个方面对比分析了深度神经网络(Deep neural network,DNN)、分布式随机森林(Distributed random forest,DRF)和梯度提升机(Gradient boosting machine,GBM)3个模型在景电灌区土壤盐分预测方面的适用性。结果表明:(1)实测高光谱反射率数据与土壤电导率之间存在较强的相关性,高光谱数据为土壤盐分预测研究提供了便利;(2)DNN模型的稳定性高,对噪声和共线性问题的处理能力更强,模拟准确度相对较高,而DRF和GBM模型模拟结果差别较小。DNN模型更适于景电灌区土壤盐分预测研究,这在模型适用性方面为该区域的土壤盐渍化研究提供了参考。     

塔里木盆地南缘绿洲化进程中不同利用强度农田对土壤环境的影响研究取得新进展

绿洲化作为干旱区一种基本的地理过程,对土壤环境有重要的影响,目前正逐渐引起更多关注。中国科学院新疆生态与地理所桂东伟博士及其所在团队选取新疆绿洲广泛分布区域——塔里木盆地南缘绿洲为典型研究区,基于绿洲化进程中农田为主要土地利用方式这一现状,抽象出当地绿洲农田垦殖后典型的不同利用强度(传统耕作方式、高投入利用方式、临时耕作方式,并同时设置用     

荒漠绿洲农田土壤水热动态及硝态氮淋溶特征北大核心CSCD

灌溉和氮肥的施用是保障干旱荒漠区农田生产的关键措施,但过量的氮肥会随水分淋溶至深层土壤或地下水中,从而导致氮素的损耗和地下水的污染。本研究以黑河中游荒漠绿洲过渡带两种开垦年限的农田土壤(风沙土和灰棕漠土)为研究对象,通过土柱模拟试验监测分析了玉米生育期和休闲期内土壤水分和温度的动态变化及硝态氮(NO_(3)^(-)-N)的淋溶规律,揭示了不同耕作年限农田土壤中硝态氮损耗的差异。结果表明:新绿洲农田深层渗漏及NO3--N的淋失主要发生在苗期-拔节期以及休耕期,深层渗漏年损失量97.65-105.1 mm,占年灌溉水总量(810 mm)的12%-13%,NO_(3)^(-)-N淋溶年损失量68.1-123.8 kg·hm^(-2),占年施氮总量的18.7%-34.2%,休耕期灌水致使生育期内土壤中大量积累的氮素淋溶至深层,NO3--N淋失量是当年生育期内NO_(3)^(-)-N淋失量的2.2倍;开垦年限较长的老绿洲农田在相同灌溉施肥条件下无深层渗漏和NO_(3)^(-)-N的淋失现象发生,其“蓄水保墒”及抑制水分和NO_(3)^(-)-N渗漏淋失的生态效应优于开垦年限较短的新垦绿洲农田。因此,为降低土壤水分损失和NO_(3)^(-)-N淋失风险,建议新绿洲农田生育期内减少春季灌溉次数或降低灌水定额,冬季休耕期降低灌水定额或采取免冬灌措施,以此保证灌溉水资源的优化利用并减少农田氮素的淋失。     

新疆铁干里克绿洲水文过程对土壤盐渍化的影响

在对塔里木河下游绿洲地表灌溉水和地下水水质特征及土壤盐分实测分析的基础上,探讨了地表水、地下水过程及其对土壤盐渍化的影响。结果显示：塔里木河下游绿洲灌区地表水矿化度与土壤表层0～50cm盐分含量呈显著正相关,与50～100cm土层含盐量相关性不显著;地下水埋深与土壤盐分含量密切相关,0～50cm表层土壤盐分含量随地下水埋深的增加而下降,其中0～20cm下降幅度最大。当地下水埋深较浅时,绿洲内土壤含盐量高,呈T型分布,盐分表聚性强,土壤盐分含量随土壤深度的增加呈下降趋势;当地下水埋深较深时,绿洲内土壤盐份呈菱形分布,中层土壤盐分高,且地下水矿化度和土壤盐分分布转折点均为6.0m。据此推断,6m是地下水盐分积聚和表层土壤盐分积累停止的临界地下水埋深。