太行山低山丘陵区坡位对土壤渗透性能影响研究

【目的】探究太行山低山丘陵区坡位对土壤渗透性能的影响,模拟不同坡位土壤水分入渗过程并选择该研究区的最适模型。【方法】选择栓皮栎林、侧柏林及撂荒地的典型坡面,通过野外调查和室内分析相结合的方法,研究了该地区不同植被类型条件下土壤渗透性能的坡位差异,分析了Horton模型、Philip模型和Kostiakov模型对不同坡位水分入渗过程的拟合效果。【结果】3种林型不同坡位间的初渗率、稳渗率及平均入渗率总体均表现为坡上坡中坡下。在栓皮栎林坡上的稳渗率比坡中及坡下分别增加了29.41%和83.33%,在侧柏林分别增加了90.43%和67.29%,在撂荒地分别增加了20.00%和36.63%。Horton模型、Philip模型和Kostiakov模型对不同坡位水分入渗过程拟合的判定系数分别为0.90、0.74和0.96。【结论】不同植被类型下的土壤渗透性能具有显著的坡位差异。在整个入渗阶段,坡上的累积入渗量是最大的,体现了较好的入渗性能。Kostiakov模型和Horton入渗模型更适合研究太行山低山丘陵区坡面的土壤水分入渗过程。     

苏干湖流域冰川、湿地对气候变化的响应研究

苏干湖(包括大、小苏干湖)是祁连山西段山间内陆河流域尾闾湖泊,所在流域仅有少量牧业活动。研究湿地和冰川对气候变化的响应,可为未来水资源保护和利用决策提供支撑。以苏干湖流域气象数据、遥感影像、冰川编目数据、水文监测数据等为基础,识别流域气候变化拐点,分析冰川变化规律、河湖湿地的演变以及冰川和湿地对气候变化的响应。结果表明：1)1956年以来,苏干湖流域年均温呈上升趋势,年降水量先减少后增加,流域气候经历了冷湿-暖干-暖湿等一系列变化。2)冰川的数量、面积和储量都在持续减少,冰川消融加剧。其中≤0.1km²的小冰川数量和面积呈增加趋势,冰川规模越小则越易发生消融。3)1995-2020年地表河流总流程由302.16km延长到325.29km,增长了23.14km;主干河流大哈尔腾河的径流量、径流深都在增加。4)湖泊的面积和水位同步变化,其中大苏干湖面积和水位都有所上升,小苏干湖面积和水位则基本不变。     

砾石在太行山南麓土壤中的分布特征

为了探明砾石在太行山南麓坡面土壤中的分布特征,选取典型荒坡地,挖取土壤剖面,测定分析不同坡位、不同土层深度的砾石含量及砾石粒径的分布特征。结果表明:1)砾石含量分布范围为1. 83%～60. 00%,主要集中在40%～60%;土壤中的砾石以小砾石(5～20 mm)为主,每一土层中小砾石含量均大于50%。2)在垂直剖面上,小砾石(5～20 mm)、中砾石(20～75 mm)和总砾石的含量均随着土层深度加深而逐渐增加的趋势,而大砾石( 75 mm)的砾石含量变化不明显。3)在整个坡面上,小砾石、中砾石、大砾石和总砾石含量均呈现从坡顶到坡脚逐渐减小的趋势。由以上结果可知,土层深度和坡位均对太行山南麓坡面土壤中砾石的分布产生重要影响。     

污水灌溉对苜蓿生长下土壤部分理化性质的影响

通过盆栽试验研究了污水、再生水等不同灌溉水质对苜蓿三次刈割后土壤部分理化性质的影响。结果表明:相对于清水灌溉,污水及再生水处理能显著降低土壤pH值,增加EC值。第二次刈割时污水、再生水处理与清水相比土壤无机氮含量分别增加了63.59%和35.02%,第三次刈割时分别增加了82.18%和30.72%。与清水灌溉相比,污灌处理土壤Cd含量在三次刈割中分别增加了33%,117.65%和138.89%,再生水灌溉处理在三次刈割中分别增加了13.33%,64.71%和61.11%。根据《土壤环境质量标准》进行土壤重金属污染评价表明,在本试验期间各灌溉水质处理未引起土壤Pb污染,但未经处理的污灌处理造成了Cd污染。本研究初步说明污水采用混灌与轮灌方式可适当减缓其不利效应;再生水可作为苜蓿的灌溉用水,但其长期效应仍需进一步深入研究。     

灌溉水质对苜蓿生长和养分吸收的影响

采用盆栽试验研究了污水、再生水等不同灌溉水质对三次刈割期内苜蓿生长和养分元素吸收的影响。结果表明,相对于清水灌溉,再生水及污水灌溉可增加苜蓿的株高及产草量,但长期引用未经处理的污水灌溉不利于苜蓿根系的生长。第一次刈割时各灌溉处理间含钾量差异不显著,第二次刈割时污灌、再生水灌溉处理与清水灌溉相比苜蓿含钾量分别增加了33.05%和40.68%,第三次刈割时分别增加了12.90%和23.39%。污水及再生水灌溉处理苜蓿含钙量在第一次刈割时显著高于清水灌溉,但在第二、三次刈割时均低于清水灌溉。未经处理的污水不宜用作灌溉,采用混灌与轮灌方式可适当减缓其不利效应;再生水可作为苜蓿的灌溉用水,但其长期效应仍需进一步深入研究。     

华北高产粮区基于种植制度调整和水氮优化的节水效应

冬小麦/夏玉米一年两熟是华北平原粮食作物主要的种植方式。冬小麦生育期降水少,春季灌溉是保证其高产的必要措施。基于上述问题,在华北平原高产粮区设置田间试验,研究了调整种植制度和水氮优化等措施下的节水效应。结果表明,将一年两熟的冬小麦套种夏玉米调整为冬小麦直播夏玉米,并结合水氮优化等措施,能降低作物耗水15%,提高灌溉水利用效率52%～54%,而产量并没有下降;而将一年两熟调整为两年三熟和一年一熟,尽管能降低作物耗水24%～31%,且能提高灌溉水利用效率58%～172%,但产量却下降16%～27%。综上所述,该区将现行的一年两熟制中的套种调整为直播,并加以水氮优化等措施,是目前较为适宜的种植方式。考虑到该区水资源严重短缺的现实,两年三熟制可能是未来的种植趋势,但需要挖掘其产量潜力。     

不同类型氮肥对夏玉米产量、氮肥利用率及土壤氮素表观盈亏的影响

通过田间小区试验,比较研究了不同肥料类型、不同施氮量对夏玉米产量、氮肥利用率、土壤氮素表观盈亏量及植株氮素累积萤的影响.结果表明,夏玉米产量随施氮量增大而增大,但施肥过量产量降低,同等施氮条件下,控释掺混氮肥各处理夏玉米产量和氮肥利用率均高于普通尿素处理.施氮显著增加了0-40cm土层土壤无机氮含量,同时显著提高了玉米生长中后期植株体内氮素含量.经夏玉米季后,除高量施氮的T4,T6处理出现土壤氮索表观盈余外,其余处理均出现土壤氮素表观亏缺,施氮后土壤表观盈余量增加,且随施氮量的增加而增加.     

黑河流域水资源开发利用与生态环境保护协调性分析

黑河流域水资源短缺、生态环境脆弱,在有限的水资源条件下,如何实现流域经济社会发展与生态环境保护的协调,是当前面临的重要问题.本文探讨通过采取提高流域经济社会及生态用水效率、增强干流骨干水利枢纽工程保障能力、强化水功能区管理等对策措施,实现流域水资源开发利用与生态环境保护协调发展的可能途径.     

黑河流域土壤理化性质分布特征

以黑河流域纵向梯度(上游、中游、下游)不同植被覆盖条件下的土壤作为研究对象,通过野外调查取样和数据分析相结合的方式,系统地分析了该流域土壤理化性质特征。结果显示:黑河流域土壤密度、pH值、电导率在黑河流域表现为下游中游上游,且3个指标在黑河流域上游﹑中游及下游具有显著差异性;沙粒含量不论在上游﹑中游还是下游,都是占主要组成成分的。其中,沙粒的含量在黑河下游表现最高,为84.93 g·kg~(-1),且显著大于上游和中游的含量。粉粒的含量在中游表现最高,为29.30 g·kg~(-1),且黑河流域上游、中游及下游的粉粒含量具有显著差异性;黑河流域土壤全碳量和全氮量表现为上游中游下游,差异显著。由此可知,黑河上、中、下游土壤理化性质差别较大。     

硝化和脲酶抑制剂对华北冬小麦-夏玉米轮作固碳减排效果评价

全面、准确分析重要农业管理措施对于农业固碳减排的影响特征,对于中国农业可持续发展具有重要意义。该文以华北平原冬小麦-夏玉米生产为对象,研究硝化/脲酶抑制剂对土壤温室气体(CO_2、N_2O和CH4)排放、土壤有机碳和作物产量的影响;在此基础上利用土壤碳库排放法(soil based approach,SBA)、生物量排放法(crop based approach,CBA)和土壤生物量排放法(soilcrop based approach,SCBA)3种方法对农田净温室气体效应(net greenhouse gas warming potential,NGWP)进行评价。研究发现,相比只施尿素(U)处理,尿素+硝化抑制剂(NI)、尿素+脲酶抑制剂(UI)和尿素+硝化抑制剂+脲酶抑制剂(NIUI)均能增加粮食产量和降低净温室气体排放。用SCBA方法计算得到的农田温室气体净排放的潜力最大(15 704~17 860 kg/hm~2),CBA法次之(4 195~7 107 kg/hm~2),SBA法最低(-7 304~-6 599 kg/hm2)。由于3种方法的固碳单元不一样,评估结果差异较大、一致性差。SCBA方法更适于评价强调粮食生产条件下的农田净温室气体效应。增加作物籽粒和秸秆产量,降低化肥使用和减少灌溉量是提高当前华北平原农田温室气体系统净排放潜力的主要措施。