海伦地区黑土农田土壤水分动态平衡特征研究

通过对中国科学院海伦农业生态实验站综合观测场的大气降水量、土壤水的蒸散量和1．5m土体含水量连续观测结果，分析了黑土地区降水规律与分布状态、土壤对大气降水的接纳能力、土壤含水量的动态变化和土壤蒸散量，其结果表明：大气降水是黑土区唯一水分来源，统计观测场50年降水量平均为550．7mm；土壤水年平均蒸散量为477．8mm，与蒸散对应年份的平均降水量为491．8mm，97％的降水参加了农田生态系统内水分循环，其循环方式为土壤-作物-大气。1．5m土体内水分变化为4llmm-647mm，土壤含水量处于458mm-505mm时间为90％以上，土壤水通过气象上的旱、涝、常规水分年达到平衡，年内是通过春、夏、秋、冬四季达到土壤水分平衡。图5，表2，参5。     

岩溶山地植物群落不同层次物种丰富度的海拔垂直空间变异

为揭示岩溶山地植物群落不同层次物种丰富度垂直梯度的空间变异,应用地统计学对地处滇黔桂连片岩溶腹地,海拔垂直梯度变化范围广的贵州省毕节地区植物群落不同层次物种丰富度垂直梯度的空间变异进行分析.结果表明:乔木层物种丰富度的半变异函数最佳理论模型为球状模型,灌木层、草本层为线性有基台模型.乔木层物种丰富度的空间异质比为0.52%,具有强烈的垂直梯度空间相关性;灌木、草本层物种丰富度的空间异质比分别为314.70%、3 455.09%,垂直梯度的空间相关性很弱.乔木、灌木和草本层类型的变程分别为177.37m、73.02m和49.97m.灌木层、草本层物种丰富度的Moran's I系数随海拔梯度变化的趋势相类似,但乔木层的差别较大.图1,表2,参16.     

农田黑土有机质和全量氮磷钾不同尺度空间变异分析

应用地统计学的方法结合GIS空间分析技术,对在海伦市农田黑土区域以不同取样尺度采集的耕层(0~20cm)土壤样本进行了数据处理和分析,并对其土壤全量氮磷钾含量的空间分异特征、格局进行了研究和探讨。结果表明:两种尺度下土壤全氮和全磷均与土壤有机质呈极显著正相关。地统计学研究的方法表明两种尺度下全磷表现为高度空间相关,其变化主要受结构性因子的影响。其它土壤养分空间变异在不同的尺度下各有不同,揭示了影响其变化的生态学过程和功能不同。研究结果对科学地指导施肥、建立培肥制度和支持精准农业都具有重要的意义。图2,表2,参10。     

黑龙江省黑土农田养分时空演变分析

通过黑龙江省黑土农田的广泛采样、化验分析,结果表明目前黑土农田有机质含量平均为39.44g/kg,全氮含量为2.22g/kg,速效磷26.66 mg/kg,速效钾160.12 mg/kg。1979~2002年期间黑土农田土壤有机质下降了3.76 g/kg,平均每年下降0.16 g/kg;土壤速效磷含量大幅度上升,已是1979年的2倍以上,23年里土壤速效磷上升了14.66 mg/kg,平均每年上升0.64 mg/kg。认为土壤速效磷是过去的20多年里人为生产活动改变最大的肥力因子。除土壤速效磷之外,其他土壤养分指标的空间分布有较明显的地域性,存在显著的空间变异,尤其是土壤碱解氮与地理纬度高程度相关。图7,表4,参3。     

芜湖市典型蔬菜地土壤有机质空间变异特征研究

在GIS和地统计学的支持下,以半方差函数为工具,分析了芜湖市典型蔬菜地土壤有机质含量的空间变异特征,并运用克立格法进行线性无偏最优插值,制作了土壤有机质含量的空间分布图。结果表明：研究区域土壤有机质含量具有强烈的空间相关性和良好的结构性;在80m步长范围内,0°、90°、135°的3个方向上有机质的半方差函数变化基本一致,表现为各向同性,超出此范围,各向异性显著增强;土壤有机质含量的空间分布具有明显的斑块状特点,菜地的东南部和中东部含量高,大部分区域土壤有机质的含量为20g·kg-1～30g·kg-1,分布土壤面积79500m2,占总面积的80.63%。     

黑土退化阶段与强度分析

综合分析了黑土退化的影响因素,黑土退化的主要驱动因子是土壤有机碳的变化,有机碳的变异过程直接影响到土壤各要素的变化。利用新的方法进行分析,提出黑龙江省黑土退化发展的阶段和退化的强度。     

坡地和平地保护性耕作比较研究

对东北典型黑土区,比较研究了保护性耕作在坡耕地和岗平地对作物产量、土壤密度、水热状况的作用差异,以及保护性耕作在坡耕地的水保效应。结果显示：在大豆玉米轮作制下,实施免耕（NT）和少耕（RT）,较传统旋耕相比,坡耕地种植大豆,NT增产12.56%,RT减产0.94%;种植玉米,NT处理增产1.10%,RT减产14.80%。岗平地种植大豆,NT增产9.23%,RT增产4.80%,玉米NT、RT处理分别减产为22.60%和10.02%。坡耕地NT增加了耕层的土壤密度以及土壤质量含水量,降低了土壤耕层的温度,各处理之间的差异均小于岗平地。NT还降低了坡耕地水土流失的径流量和径流系数。     

典型农田黑土剖面理化性状分析

东北黑土区是我国重要的商品粮基地。为了更好地认识和利用黑土,在整个黑土区,从北向南,选取有代表性的剖面采样,对其理化性状进行测定、分析。结果表明,不同地域黑土的理化性状差异显著。阐明农田黑土在整个区域的空间差异。表2,参7。     

基于GIS的黑土区土壤有机质空间变化分析

通过长期历史数据的积累并结合空间数据,组建黑龙江省土壤养分GIS系统。在该系统的基础上利用常规统计学和地统计学的方法时黑龙江省黑土区土壤有机质进行了分析。分析表明,自第2次土壤普查以来,黑龙江省黑土区25个市县土壤有机质分别下降了1．43％～4．12％,平均每年下降0．06％～1．48％。以GIS为工作平台利用地统计学等先进方法分析区城土壤养分的空间分异特征时精准施肥、保护生态环境和优化农业生产管理有着重要的意义。图3,表1,参9。     

关中东部不同土地利用方式对土壤质地影响探讨

以陕西关中渭北作为研究区,选取典型农业耕地和人工苹果林地,分析出这两种土地利用方式对土壤粒度分布的影响。结果表明：①研究区土壤主要由粉砂和黏粒组成,占总含量的80％以上,总体属于粉砂质黏壤土;②不同土地利用方式土壤砂（〉50μm）、粉砂（2μm～50μm）和黏粒（〈2μm）含量差异显著。耕作土壤2v～50μm含量明显低于人工苹果林地,而〈2μm和〉50μm含量却高于苹果林地;③不同土地利用方式土壤粒度分布的变异系数不同。耕作土壤粒度分布的变异系数整体小于苹果林地土壤。耕作土壤,〈2μm和〉50μm的的变异系数在上层较高,2μm-50μm的变异系数在整个剖面变化不大。苹果林地土壤,〈2μm的变异系数在上层较低,〉50μm变异系数的变化与〈2μm相反,2μm～50μm的变异系数在整个剖面变化不大。究其原因,人类活动如不同的耕作或管理方式以及种植作物类型可能是影响土壤粒度分布的主要因素。图1,表2,参10。     

平果铝矿高效复垦示范区土壤质量评价

以平果铝矿高效复垦示范区为例,由于平果铝矿在土地复垦时已经考虑了机械作业对土壤的滚压,所以忽略土壤紧实度指标,而只选择土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾、pH值、含水率、密度和EC等8项指标对复垦土壤质量进行了综合评价。平果铝矿自1999年开始高效复垦示范区建设,在研究区分别对高效复垦1a、3a、5a、7a、9a的不同示范区土地上采集了5种不同示范区的土壤样品,分层次分别进行评价土壤质量。利用matlab7．0软件对数据进行处理与分析,结果显示：不同高效复垦示范区土壤质量差异较大,经济农作物、甘蔗示范区土壤较好,蔬菜、木薯示范区次之,桉树示范区较差;随着复垦年限的增加,土壤质量不断提高,但桉树出现异常现象,对于桉树示范区土壤质量的改善有待进一步研究。图2,表10,参16。     

不同施肥措施对黑土土壤水分及保水性的影响

在长期定位试验中,采用中子水分测量仪对其中的4个处理(F1-无肥、F2-中量化肥、F3-高量化肥、F4-高量化肥加有机肥)进行了为期3年的土壤水分监测。结果表明:施肥处理显著影响了土体内的水分变化,影响范围主要是10cm~90cm。深度超过90cm之后,施用高量化肥的处理含水量超过了其它3个处理,施用相对高量的化肥具有明显的保水作用,而施用有机肥则增加了土壤的疏松透气性,因而增加了蒸发。施肥多的两个处理比较于不施肥和施肥少的处理水分的纵向变幅要大。施入了高量化肥的处理,在高产的同时,保存了70cm以下土体的含水量,而施入同样高量化肥配合有机肥的处理,深层的含水量没有单施高量化肥的高。施用化肥降低了土壤水分的蒸发,提高了保水性。施用化肥同时施用有机肥改善了土壤的透气性。施用有机肥的处理具有如下特点:在含水量高的时候,有排水的作用;在含水量适中的情况下,蒸发量最小,有保水的作用。不施肥的处理,在适宜的水分条件及干旱的情况下,蒸发量最大;在土壤含水量较大的情况下,蒸发较慢,相对而言不具有保水及排涝的作用。图5,表2,参13。     

农业耕作土壤与人工经济林地土壤磁化率和质地特征对比

通过对关中东北部地区人工经济林地土壤（JJC2）和农耕地土壤（JJC1）磁化率与粒度分布特征的研究和对比．试图阐明土地利用方式对土壤发育过程的影响。结果表明：农业耕作土壤和人工林地土壤的磁性特征有着明显的差异;农耕地长期的耕作、污灌以及C4作物玉米的生长与秸秆焚烧等农业管理方式可以增大土壤风化成土作用强度,增加土壤的磁化率;土地利用方式对土壤粒度分布的影响显著,表层0～40cm,1年生作物农田土壤〈2μm和50μm～2000μm颗粒含量均高于人类活动干扰小的多年生园林土壤的含量;整个剖面耕地土壤和人工林地土壤〈2μm和50μm～2000μm颗粒含量变化差异均大于2μm～50μm颗粒变化。图1,表2。参14。     

机械化保护性耕作对土壤理化性质的影响

机械化保护性耕作技术在山西临汾开展研究已经有多年了。在试验区，土壤物理化学性质发生了变化，这些变化给作物的生长提供了良好的土壤环境条件，同时改善了区域环境。通过对13年的保护性耕作试验区与传统土壤耕作技术试验区的对比试验，结果表明：机械化保护性耕作技术可更有效地提高土壤的蓄水量，每年蓄水量平均增加率为17％、每年土壤有机质平均增加0.065％，耕作层土壤的密度减小了10．07％，耕层内SO4^2-含量、Cl^-含量分别减少了11．045％和21．839％。图1，表4，参5。     

免耕对黑土蚯蚓数量和土壤密度的影响

以自2001年秋在吉林省德惠市中层黑土上进行的耕作定位试验小区为研究对象,对比免耕和常规耕作对东北黑土蚯蚓数量和土壤密度的影响.试验设计为裂区随机区组设计(免耕和常规秋翻两个处理),4个区组,种植作物为玉米和大豆.在玉米6叶期和8月末或9月初两次测定蚯蚓数量,土壤密度秋收后测定.采用SAS软件对2004～2006年的蚯蚓数量和土壤密度进行方差分析.试验结果表明,耕作方式、作物类型和采样时间对蚯蚓数量的影响较大,均达显著差异(P《0.05).免耕处理的蚯蚓数量是秋翻处理蚯蚓数量的2.4倍,种植大豆的蚯蚓数量是种植玉米蚯蚓数量的1.6倍,第1次的蚯蚓数量是第2次蚯蚓数量的1.9倍.耕作方式和作物类型对土壤密度没有显著影响.虽然免耕处理使5cm～10cm的土壤密度略有增加,但免耕的土壤密度与秋翻的土壤密度相比,并无显著差异.因此,同常规秋翻相比,免耕明显增加土壤中的蚯蚓数量,而且不会引起土壤的板结.     

三峡工程对洪湖地区地下水动态和土壤潜育的影响

土壤潜育化沼泽化对于长江水位变化的响应是通过地下水位变化间接实现的,因而直接研究三峡工程对土壤潜育化的影响比较困难。首先通过建立长江与地下水位之间的定量关系模型,阐述了长江月均水位每上升或下降0．5m、1m、1．5m、2m所导致的地下水月均水位的变化。引用地下水位相对变幅,建立其与距离的线性关系,计算得长江对研究区域地下水有明显影响的距离为21kin,影响最远可达27kin。然后通过土柱模拟实验研究了洪湖地区地下水位与土壤潜育化指标的关系,结果表明地下水位变化对各土层的潜育化指标均有显著影响。最后,结合遥感影像,描述了三峡水库蓄水后土壤潜沼化的演变及趋势,为该地区农业生产发展提供了有意义的借鉴。图3,表3,参12。     

冻融土壤水热迁移数值模型的建立及仿真分析

根据土壤中能量和质量守衡、地表能量平衡及空气动力学理论建立了冻融条件下土壤水、热耦合迁移模型、反映负温下土壤温度与液态水含量关系的联系方程和地－气间水热交换模型,采用隐式有限差分线性化迭代方法求解模型。在此基础上,对冻结条件下太原盆地中部汾河中洪积平原区土壤冻结规律及不同灌水定额下的水热动态进行了仿真分析,表明冬灌具有储水保墒作用。     

基于复杂适应系统理论的水土资源优化配置研究进展

复杂适应系统理论是现代系统科学的一个新的研究方向,已经在国内外水土资源优化配置中得到了应用并取得了成果。论述了复杂适应系统理论的基本概念、核心思想以及近年来该理论在国内外水土资源优化配置应用的研究现状,分析了理论在应用过程中存在的问题,强调指出了目前的研究中对单项的水、土资源优化配置研究较多,把二者结合起来的较少。最后对复杂适应系统理论在水土资源优化配置中的应用前景进行了展望。参38。     

高泉小流域生态恢复的水土效益评价研究

依据生态经济学原理,采用层次分析法,建立了高泉小流域生态恢复的水土效益评价指标体系和评价模型。根据指标体系和评价模型对研究区的坡地、梯田的草地、林地和农田等不同类型土地进行生态恢复的水土效益进行评价。评价结果为：高泉小流域生态恢复的水土效益指数为44．819。其水土效益排序指数排序为：土壤养分效益〉林草地生态恢复效益〉土壤水分含量效益〉农田土地生产力效益。总的研究结果表明：生态恢复治理措施对农田土地生产力和土壤水分效果较之于土壤养分和林草地植被恢复效益来说低,这种评价结果比较符合当地实际。也说明该小流域通过治理后,生态恢复还处于初始阶段。图1,表2,参7。