北方农牧交错带马铃薯沟垄集雨技术适宜性研究

北方农牧交错带是典型的雨养农业区,降水少且变率大,绝大多数农田缺乏灌溉条件,降水成为限制作物生产力的重要因素。以农牧交错带半干旱偏旱典型地区武川县为例,利用1960-2012年地面气象观测资料,对该地区马铃薯沟垄集雨技术适宜性进行了分析。结果表明:武川地区马铃薯全生育期内需水量为414.7 mm,平均水分亏缺为155.1 mm,占全生育期需水量的37.4%;马铃薯生育期内≥10 mm降水次数占18.5%,其降水量占总降水量的2/3左右,容易形成径流,有利于沟垄集雨集中有限降水用于作物生长;沟垄集雨可缓解北方农牧交错带半干旱偏旱地区马铃薯需水亏缺,丰水年、平水年和歉水年马铃薯全生育期裸地垄面径流深度分别为81.1 mm,49.0 mm和21.0 mm。在当地的气象条件和环境条件下,垄面为裸地时,种植马铃薯推荐采用的沟垄宽度比为1∶2.6,垄面覆膜时,推荐沟垄宽度比为1∶0.48。     

沙地春玉米叶片水势与土壤水肥关系的研究

通过鉴定二次回归旋转正交组合设计试验,获得沙地春玉米拔节期叶片水势(Y)与土壤相对含水量(X₁)和尿素施用量(X₂)之间的关系方程:Y=-1.35+0.06X₁-0.02X₂+0.05X₁X₂+0.05X₁²+0.09X₂²。玉米拔节期的叶片水势受土壤含水量的影响远大于受施肥量的影响;当土壤相对含水量为74%、尿素施用为59g·m^-2时,玉米拔节期的叶片水势最高。     

垄膜保墒集雨对旱地桃园土壤养分及酶活性的影响

提高西北黄土高原旱地果园水分和肥料利用效率的途径和方法是该地区桃树稳产丰产的核心问题。探讨垄膜保墒集雨技术对土壤养分及酶活性的影响,为生产中合理利用垄膜覆盖提供理论依据。利用大田定位试验方法,在年均降雨量500 mm左右的西北黄土高原半干旱丘陵沟壑区选择5 a成龄"秦王桃"桃园,连续4 a研究了垄膜保墒集雨全年覆盖（PFM）、垄膜保墒集雨3~6月底覆盖（JM,2月底覆膜,6月底揭膜）及清耕（对照,CT）条件下不同土层（0~30 cm和30~60cm）土壤有机质、氮、磷、钾及酶活性的变化。实验表明：与CT相比,PFM和JM两种处理均显著改变了果园土壤有效养分成分,但两种处理之间存在差异。0~30 cm土层,土壤碱解氮PFM和JM分别较CT增加了27.7%和14.6%;其中0~30 cm土层有效磷PFM较JM减少了31.0%;在30~60 cm土层,碱解氮PFM较JM增加了9.7%、有效磷减少了11.5%;PFM、JM显著提高了土壤脲酶、磷酸酶的活性,降低根际过氧化氢酶活性。其中0~30 cm土壤PFM和JM较CT脲酶活性分别增加21.5%和51.42%,磷酸酶活性分别增加11.2%和21.4%,JM较PFM更有利于微生物和酶活性的提高。可见,垄膜保墒集雨技术JM处理更有利于果园土壤养分转化和树体养分利用,同时有利于土壤环境的改善。     

垄沟覆盖集雨模式对玉米根际土壤微生物多样性的影响

为明确垄沟覆盖集雨模式对玉米根际土壤微生物群落结构及多样性的影响,选取“登义”2号为试验材料,采用单因素完全随机试验设计,以常规平栽不覆盖为对照（CK）,依次设置垄覆普通黑色地膜沟不覆盖（HL）、垄覆液态地膜沟不覆盖（YL）、垄不覆盖沟覆秸秆（NJ）、垄覆液态地膜沟覆秸秆（YJ）、垄覆普通黑色地膜沟覆秸秆（HJ）共计6个处理,利用Illumina高通量测序技术分析土壤微生物群落构成及多样性。结果表明：（1）垄覆膜沟覆秸秆的集雨模式均有利于玉米增产、提高水分利用效率,其中HJ处理的穗行数、千粒重、产量及水分利用效率均最大,分别较对照CK提高11.22%、31.31%、88.02%、79.83%,且与CK间差异均显著（P<0.05）,而垄无覆盖沟覆秸秆的NJ处理的产量及水分利用效率均较CK低。（2）垄覆地膜各处理均能显著提高微生物群落多样性,且能改变微生物结构,但垄无覆盖沟覆秸秆的NJ处理却不能。（3）各处理的微生物群落组成在门、纲水平上均受到覆盖集雨模式的影响。土壤微生物群落中主要优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、芽单胞菌门...     

土壤紧实度对马铃薯根系、匍匐茎、产量和品质的影响

使用外力压迫砂柱的盆栽方法,研究了土壤紧实度分别为0.79 MPa（T1）、0.98 MPa（T2）和1.24 MPa（T3）的基质对马铃薯品种夏波蒂、陇薯8号和青薯9号的根系及匍匐茎形态、块茎产量及其品质的影响。结果表明：（1）随土壤紧实度增大,马铃薯根系与地上部干重下降,根冠比升高,根系表面积与总长度减少,而根系平均直径增大;（2）土壤紧实度增大导致匍匐茎的纵向伸长、直径增加,三个品种匍匐茎长度和直径与对照T₁相比差异达到显著水平（P<0.05）;（3）三个品种块茎产量在T2处理下较对照T1差异不显著（P<0.05）,而在T3处理下的块茎产量较对照相比达到差异显著水平（P<0.05）,随土壤紧实度增大三个品种的商品率均低于对照T1,且达到显著差异水平（P<0.05）;（4）块茎干物质与淀粉含量增加,粗蛋白与还原糖含量下降,维生素C含量无显著性变化。紧实土壤不利于马铃薯根系、匍匐茎以及块茎的生长发育,也影响了品质的整体提高。     

荒漠植物雾冰藜和沙米叶片对凝结水响应的模拟实验

通过模拟凝结水实验,研究了荒漠被毛植物雾冰藜和无毛植物沙米的叶片是否吸收凝结水。试验设计无模拟凝结水、偶尔发生凝结水以及频繁发生凝结水3个处理,每个处理又分干旱条件和人工浇水两组控制试验,研究了模拟凝结水对雾冰藜和沙米枝条相对含水量、水势、净光合速率、气孔导度、基径、地上和地下生物量的影响。结果表明,对于被毛植物雾冰藜而言,模拟凝结水显著提高了人工浇水和干旱条件下的气孔导度和地上生物量,仅提高了干旱条件下植株的水势、相对含水量、净光合速率以及地下生物量;而对于植株的基径有较小的效应。对于无毛植物沙米而言,模拟凝结水对两种水分条件下的枝条相对含水量、水势、净光合速率、气孔导度、基径、地上和地下生物量影响不大。因此,有毛植物雾冰藜的叶片可以吸收凝结水,并且其植株的光合作用、水分关系以及其生长都会对凝结水的发生产生响应,而无毛植物沙米叶片不吸收凝结水。     

土壤含水量和磷肥对马铃薯生长发育及抗旱生理的影响

研究了土壤含水量和磷肥对马铃薯生长发育及抗旱生理的影响,结果显示：（1）土壤含水量的下降导致马铃薯幼苗叶片含水量和叶绿素含量降低,可溶性糖、脯氨酸、丙二醛（MDA）含量、相对电导率（REC）及超氧阴离子（O₂^-·）产生速率升高,抗氧化酶活性增强,株高、茎粗、根长、匍匐茎数、地上部分干重降低,马铃薯块茎重量及块茎淀粉、蛋白质、Vc含量下降;（2）不同水分条件下增施适量磷肥,显著提高了马铃薯叶片含水量、叶绿素含量,相对增强了抗氧化酶活性,降低了相对电导率、MDA含量和活性氧水平,且马铃薯块茎重量及块茎淀粉、蛋白质和Vc含量显著增加。（3）比较包括对照在内的6种磷肥增施量,增施15.3 g·m^-2磷肥对马铃薯幼苗抗旱性及生长发育的促进效果最佳。综上所述,干旱胁迫显著抑制了马铃薯幼苗生长发育,而增施适量磷肥可通过提高渗透调节物质含量和抗氧化酶活性,有效缓解干旱胁迫下马铃薯幼苗叶片的脂质过氧化程度及细胞膜损伤,减轻干旱对生长发育的抑制,增强植株整体抗旱性。     

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%。     

土壤水分及土壤-大气界面对麦田水热传输的作用

文章根据1996年在中国栾城农业生态试验站观测的田间试验资料,分析了土壤水分和土壤-大气界面对麦田水热传输的抑制和加速作用。对于显热和潜热输送,土壤水分起决定作用,土壤水分越小,显热通量越大,潜热通量越小,反之亦然。只在土壤水分较小时界面厚度对显热和潜热输送作用较大。对于土壤热输送,界面厚度起决定作用,界面厚度越大土壤热通量越小。分析还发现60cm深处土壤水势与叶水势和大气水势的相关系数较其它深度处的土壤水势大。0～60cm土层是确定土壤水分运动对界面水热传输影响的一个良好的指示层。     

新疆典型绿洲土壤电导率和pH值的光谱响应特征

土壤理化性质影响土壤质量,直接决定作物的产量,极易受到灌溉的影响。选择新疆典型绿洲——渭干河-库车河三角洲绿洲作为靶区,利用土壤光谱反射率预测土壤的电导率、pH值。首先,对土壤光谱反射率做变换,得到18种形式的反射率;其次,对18种形式的反射率与土壤电导率、pH值进行相关与回归分析,得到预测方程;最后,验证预测方程的精度,并确定最佳方程。结果显示:可以用土壤的光谱反射率预测土壤电导率、pH值,土壤电导率的预测方程为反射率的一阶导数微分形式,均方根误差为0.184;土壤pH值的预测方程为倒数的二阶导数微分形式,均方根误差为0.278。快速预测土壤电导率、pH值可以为土壤质量的评价提供数据基础,有利于正确有效地指导农业生产。     

极端干旱区胡杨水势及影响因子研究

依据2002年4月至2003年9月在极端干旱区额济纳旗的观测资料,对胡杨叶水势的日、季变化规律及影响因子进行了分析研究。试验结果表明:胡杨叶水势日变化均值为(-2.86±0.75)MPa,季变化均值为(-2.72±0.14)MPa。叶水势日、季节变化曲线呈单峰型,这种变化规律是胡杨适应该地区生境的生理特性之一。对胡杨不同部位和不同叶型的叶水势测定结果表明,上部的叶水势比下部低,披针叶的叶水势比阔卵叶的叶水势高,这与水分移动的规律相符合。胡杨叶水势的日、季变化与气温、大气相对湿度、辐射照度间有十分显著的相关关系。与土壤水分间也有十分显著的相关关系,土壤含水量下降,蒸腾加快,叶水势降低,土壤含水量增加,蒸腾减弱,叶水势回升。     

黄土高原作物产量及水土流失地形分异模拟

退耕坡地是近年来黄土高原整治生态环境和控制水土流失的有效措施。基于WIN_YIELD 软件, 以延安燕沟流域为例,利用2005 年延安站的逐日气象数据和燕沟流域地貌、土壤及土地利用等资料, 模拟分析了不同地形高程、坡度和坡向条件下不同作物产量及水土流失的分异特征。结果表明： 在黄土高原, 地形坡度是影响作物产量、径流和泥沙的重要因素, 地形高程和坡向的影响普遍较微弱; 地形坡度越大, 作物产量越低, 高粱和玉米在坡度为25^o 时的产量模拟值分别较0^o 时下降15.44%和14.32%, 大豆、绿豆和马铃薯的下降幅度依次为5.26%、4.67%和3.84%; 产生径流和泥沙随地形坡度的增大而增大, 在坡度20^o左右存在一个高值区间; 不同作物的水土保持效益由高到低依次为大豆、绿豆(豆类)、马铃薯、玉米和高粱; 坡度小于5^o的坡耕地可以不进行梯田改造, 坡度大于15^o 的坡耕地应及早实现退耕还林还草。     

黄土高原坡耕地苜蓿产量及水土流失地形分异模拟——以延安燕沟流域为例

退耕还林还草是目前黄土高原整治生态环境和控制水土流失的主体政策。为使生态退耕政策得到有效落实,本文基于WIN-YIELD软件,以延安燕沟流域为例,利用2006年延安站的逐日气象数据和燕沟流域地貌、土壤及土地利用等资料,模拟分析了不同地形高程、坡度和坡向条件下坡耕地种植苜蓿的秸秆干物质产量、水土流失量及其地形分异特征。结果表明:在黄土高原,地形坡度是影响苜蓿秸秆干物质产量和泥沙流失的重要因素,苜蓿秸秆产量模拟值随地形坡度的增大而减小,泥沙流失的模拟值随地形坡度的增大而增大;地形高程1000 m以下的地域种植苜蓿其产量明显高于1000 m以上的地域,坡耕地苜蓿产生径流和泥沙随地形高程的变化不显著;地形坡向对苜蓿秸秆产量和水土流失量的影响不大。     

黄土高原不同气候区裸地水、热特征对比

为了更好地理解陆地表面水、热通量的空间差异,利用2009年和2010年1月黄土高原陆面过程观测试验（LOPEX）的陆面过程资料,对比分析了不同气候区主要地表水、热通量特征。结果表明：半干旱区的定西在近地层气象要素、土壤湿度、动量通量、地表能量及CO2通量等主要陆面特征物理量与半湿润区的平凉、庆阳差异明显;气候背景相接近的平凉、庆阳的主要陆面特征量比较接近。虽然地形、地势、海拔、下垫面影响因子也是影响陆面特征的重要因素,但是气候背景差异愈明显,陆面特征差异也愈大,即一个地区的气候背景是陆面过程特征的主要决定因子,对陆面特征产生综合影响,而地形、地貌只对一个或几个陆面物理量有影响。     

干旱胁迫下4种锦鸡儿属植物叶脉密度与最低水势关系

以内蒙古中间锦鸡儿(Caragana intermedia)、小叶锦鸡儿(Caragana microphylla),新疆北部粉刺锦鸡儿(Caragana pruinosa)、多刺锦鸡儿(Caragana spinosa)为材料,探讨4种植物叶脉特征是否存在差异,是否促进干旱胁迫下叶忍耐的最低水势的分化。结果表明:中间锦鸡儿、小叶锦鸡儿叶忍耐的最低水势分别为-6.0 MPa和-6.5 M Pa,粉刺锦鸡儿、多刺锦鸡儿忍耐的最低水势分别为-4.0 M Pa和-4.4 M Pa;最低水势与一级脉密度、二级脉密度无线性关系,但随三级叶脉密度和细脉密度的增加而线性增加;最低水势随一级脉、二级脉、三级脉和细脉导管壁厚与导管腔直径比值的三次方(t/b)3增加而增加,但只与细脉(t/b)3显著线性相关。和新疆分布种相比,内蒙古分布种三级脉和细脉密度的增加,细脉抗塌陷能力的增强促进了叶干旱胁迫下忍耐的最低水势的下降。     

额济纳绿洲河岸胡杨(Populus euphratica)叶水势变化特征

利用WP4露点水势仪对额济纳绿洲胡杨(Populus euphratica)叶水势进行测定,研究了胡杨叶水势的日和月变化规律及其影响因子。结果表明:(1)胡杨叶水势日进程呈"V"形,最小值大都出现在13:00,日均值为-2.53±0.30MPa;月变化呈先上升后下降趋势,月均值为-2.43±0.30MPa。(2)树龄越小对应的叶水势越高;叶片着生部位越高,对应的水势越低;卵圆形叶水势整体稍高于披针形叶水势。(3)叶水势与气温、饱和水汽压差和蒸腾速率呈极显著线性负相关,相关系数依次为-0.87、-0.69和-0.88;与相对湿度和光合速率呈极显著二次多项式相关,相关系数分别为0.85和0.92。胡杨叶水势各方面的综合研究对于明晰胡杨的水分亏缺和抗旱机理有一定的理论指导意义。     

黄土高原西部土壤蒸发实验研究

对兰州南北两山绿化区内的土壤蒸发状况,进行比较系统的试验研究。试验采用扰动土土柱内储存水分和人工模拟降雨的方法,对不覆盖/覆玉米秸秆/覆卵石三种处理的土壤蒸发情况进行了分析研究。结果表明,覆盖可有效地抑制土壤蒸发;不覆盖处理的土壤蒸发与土壤水分呈正相关,土壤水分越大,土壤表层保持湿润时间越长,蒸发量越大。在33 d的试验观测期内,三种处理的蒸发动态不同,覆盖处理的土壤蒸发过程没有集中的蒸发高峰期,而不覆盖处理的土壤蒸发过程主要集中在前10 d。土壤累计蒸发量与蒸发时间的回归分析说明,同一时间内各处理的累计蒸发量存在显著差异。     

黄土高原西部兰州市郊人工林地水分亏缺与调控研究

通过定位监测与对比分析,对兰州市南北两山不同水分管理人工林地植物水分亏缺度及植物水分亏缺补偿度的时空分布进行了研究。结果表明：灌溉林地的植物水分亏缺度最小,亏缺度大部分时间都在20％以下,有自然坡面集雨的林地植物水分亏缺状况好于不灌溉的林地,侧柏林地喷灌、自然坡面集雨和不灌三种处理方式下的植物水分亏缺度虽然稍有差异,但都处于水分极度亏缺的状况。补充灌溉除满足林地正常生长所需要的水分外,对土壤水分也有一定的补偿,补偿度在70％左右。其他不灌溉地块补偿度都为负值,说明这些地块整个雨季没有对水分进行补偿,还将土壤以前贮藏的部分土壤水分利用。植物水分亏缺度在空间上的变化与植物根系的分布相一致。既在水平方向上,随着离树干距离的加大,植物水分亏缺度依次降低。在垂直方向上,表层植物水分的亏缺度最低,随着深度的增加,亏缺度逐渐增大,100~120 cm深达到最大,以后又缓慢降低。植物水分补偿度是降雨与植物水分亏缺程度的反映,植物水分亏缺度越高,补偿度越大。     

甘肃黄土高原土壤水分变化对冬小麦产量的影响

甘肃黄土高原属半干旱和半湿润气候过渡区。潜在蒸散量大于降水量,土壤水是影响冬小麦生产最直接因素。运用甘肃西峰农业气象试验站1981-2010 年冬小麦大田试验及土壤湿度观测资料,对近30 年土壤水变化规律及与冬小麦各产量要素的关系进行分析。结果表明,冬小麦贮水量最大时段为冬前生长期,其次为返青期至拔节期,最小为孕穗期至成熟期。耗水量最大时段为孕穗期至成熟期,其次为冬前生长阶段,最小为返青期至拔节期。1981-2010年土壤100 cm土层、1990-2010 年200 cm土层贮水量呈减少趋势,耗水量呈增加趋势。冬小麦土壤水分利用率呈上升趋势,变化转折点出现在1998 年。200 cm、100 cm土层贮水量与冬小麦不孕小穗率相关性显著。不同生长阶段各层次土壤贮水量均与千粒重相关性显著,且随着深度加深,相关性愈加显著。冬前生长阶段、返青期至拔节期各深度层次土壤贮水量与单株成穗数相关性分别通过0.1、0.01 信度水平检验。在冬小麦各生长阶段,各层次土壤贮水量与单产相关性显著。5 月中旬100 cm 土层贮水量对产量影响较大,aj(t) 值达20 kg/hm²·mm。不孕小穗率与不同生长阶段100 cm土层耗水量均呈显著负相关关系。千粒重与冬前生长阶段的各深度层次耗水量相关性显著。单株成穗数与返青期至拔节期上层土壤耗水量相关性显著。单产与孕穗期至成熟期各层次耗水量相关性显著。从当年9 月到次年5 月100 cm土层耗水量对单产影响逐渐增大,5 月中旬aj(t) 达25 kg/hm²·mm。此后耗水量对产量的影响逐渐降低。