高峻[1]2009年在《太行山低山丘陵区两种农林复合模式中水肥光分布特征研究》文中研究表明本研究以太行山低山丘陵区杏-丹参、杏-苜蓿复合模式为例,在对杏-丹参、杏-苜蓿这两种复合系统中光照强度分布及其对丹参和苜蓿光合和蒸腾速率影响、杏树蒸腾耗水、土壤水分时空分布以及土壤养分、植物养分分布和循环特征研究的基础上,探讨了杏-丹参、杏-苜蓿复合模式中光照、水分和养分的分布特征,旨在为该区果牧、果药农林复合模式可持续经营配套技术的完善提供科学的理论依据。获得的主要结论如下:(1)与单一杏树模式相比,杏-丹参、杏-苜蓿复合模式对杏树的干周长、新梢生长以及杏果产量影响不大。相比单一种植方式,复合模式中的苜蓿和丹参株高降低,根系直径、地上部和地下部的干生物量均减少;降低的程度具有空间变化特征,杏树密度越小、间作物距离树行越近,降低的程度越大。(2)光照强度在杏树行间的分布具有时空变化特征。在水平方向上,日平均光照强度从树行中间向距离树行近处递减,杏树行间距越小日平均光照强度越低,3m×4m模式行中间日平均光强比3m×8m模式降低14.4%;树行东侧的光照强度日内最大值出现的时间比行西侧时间早,且日光照强度峰值高。光能在杏树行间的分布影响间作物苜蓿和丹参叶片的光合和蒸腾速率,光照强度越低,叶片光合和蒸腾速率越低。(3)在单一杏树模式和杏-丹参、杏-苜蓿复合模式中杏树的蒸腾耗水量无差异,杏树的蒸腾耗水速率存在明显的昼夜和季节变化规律,蒸腾耗水量主要受天气变化的影响,但间作于复合模式中的丹参和苜蓿蒸腾耗水量相比单作丹参和苜蓿均分别减少。其中,2005年和2006年丹参全生育期蒸腾耗水量分别减少13.1%和11.2%;苜蓿分别减少12.21%和12.34%。(4)单一杏树模式和杏-丹参、杏-苜蓿复合模式中土壤剖面含水量具有空间变化特征,且变化趋势一致,但复合模式的土壤剖面含水量变化梯度相对较小。从土壤水分水平方向变化看,在0-60cm土层内土壤剖面含水量从行中间向距离树行越近处递减;从土壤水分垂直方向变化来看,距离树行越近土壤含水量在垂直方向上变化越活跃,上层含水量较高,下层含水量较低。(5)单一杏园间作丹参和苜蓿后可改善土壤物理性质,改善的程度具有空间特征。在垂直方向上,间作丹参对20-40cm土层、间作苜蓿对0-40cm土层土壤容重、稳定入渗率和总空隙度的改善较为明显;在水平方向上,改善的程度从行中间向距离树行越近处递减。(6)土壤N、P、K、有机质等养分含量具有空间分布特征,其中,在水平方向上全N、全P、全K和速效N、速效P、速效K含量从行中间向距离树行越近处递减,而行中间有机质含量比树行近侧位置低;在垂直方向上,全N、全P、全K、有机质和速效P、速效含量随着土层深度的增加而减少,速效N在20-40cm土层含量较高。(7)从初步研究结果来看,复合模式对杏树的生长产生的影响不大,同时间作后可改善土壤水分和土壤养分状况。因此,从合理利用资源的角度而言,在该地区适度发展果草、果药复合模式是可行的。但需要制定相应的管理技术措施促进间作物的生长,如减少对间作物遮荫的乔木修剪技术、雨季土壤水分保蓄、开沟断根结合肥料深施技术等,以提高复合模式的生产力,实现该区复合模式的可持续经营。
张劲松[2]2001年在《农林复合系统水分运移模型与水分生态特征的研究》文中研究指明本文根据SPAC水分运移理论,通过试验研究和模拟研究,分析太行山低山丘陵区苹果-小麦复合系统的水分生态特征,并探讨水分调控对策与途径,旨在为该地区农林复合经营配套技术的完善提供科学的理论依据,并力图在复合农林业水分生态理论及非均匀下垫面条件下SPAC水分运移的模拟研究等方面有所进展。主要研究时期为苹果与小麦生态用水主要共存期,此时正值小麦拔节-腊熟期。本试验复合系统中果树株行距为3m×4m、东西行向、树龄9年、品种“新红星”(Starkrimson)、冬小麦行距20cm。主要结论如下:1、根系试验结果与分析通过对苹果和小麦根系的试验研究,分析吸水根根系的时空分布特征,为根系吸水模型的建立提供必要的基础资料的同时,定性地分析果粮复合系统的水分生态特征。结果表明:(1)复合系统中小麦吸水根根层在垂直方向上有密集区和稀疏区之分,分属0-40cm和40-80cm土层;在水平方向上,根量随带距的变化大致呈“两侧多,中间少”的分布趋势;在时间上,灌浆期是小麦根量“由多向少”转变的转折时期;(2)苹果吸水根系在垂直方向上主要集中0-80cm土层内,约占总量94.33%;在水平方向上,分布在林带区和作物区内各占39.71%和60.29%。(3)复合系统中40-120cm带距范围内的0-40cm土层为作物与果树根系的主要交错区。2、水分运移模拟模型建立建立了果粮复合系统和单作作物系统的SPAC水分运移模型,方程的求解采用数值计算法,经实测数据验证,该模型可为水分因子的模拟计算提供可靠的数学工具。3、水分生态特征分析根据所建立的水分运移模型,模拟计算复合系统和单作系统蒸腾需水及耗水、根系吸水和土壤水分的时空变化值,分析复合系统水分生态特征。结果表明:(1)对比单作小麦系统,复合系统具有明显的小麦蒸腾需水及耗水降低效应,其值分别可达18.0%和16.78%;实际区域面积上,复合系统中作物和果树蒸腾耗水量的比值为1.72,说明小麦耗水是复合系统耗水的主要特征方式。(2)复合系统中各生育时段小麦吸水量随带距的变化均呈抛物线状分布趋势。就全时段吸水量平均值而言,这种差异性分布特征尤为显著,吸水量最大值在间作中心;果树吸水量随带距的变化具有显著的抛物线状分布趋势,最大值在0-40cm带距范围内,最小值在160-200cm;小麦拔节-腊
尹昌君[3]2000年在《太行山低山丘陵区农林复合模式耗水特征的研究》文中研究表明本文运用土壤-植物-大气水分传输理论，建立了太行山低山丘陵区石榴-冬小麦复合模式下的二维土壤分层水量平衡模型。利用1999年4月至5月期间的实测资料，对二维模型验证，模拟值与实测值吻合效果较好。 根据所建立的模型，模拟计算了距林带不同距离处土层蓄水量、土壤蒸发与植被蒸腾、林木与冬小麦根系吸水、土壤层次间的水分交换及植被冠层截留量等水分要素，籍以分析石榴-冬小麦复合模式的耗水特征。结果表明： (1）该复合模式中，距林带不同距离处80cm土层蓄水量有显著差异。 (2）该复合模式中，石榴林带吸水根和冬小麦根系集中在0～60cm土层中；根系的空间分布没有互补性。 (3）该复合模式中，林带消耗的水分有一半来自农田水，与作物存在水分竞争。但从林带和冬小麦根系吸水的比例关系来说，冬小麦拔节至乳熟期间，小麦耗水是复合系统耗水的主要部分。 (4）该复合模式中，林带蒸散以蒸腾方式为主，但土壤蒸发也占有相当大的比例。农田蒸散主要取决于作物蒸腾，棵间土壤蒸发占的比例很小。系统蒸散存在时间上的互补性。 (5）适当加强水分管理，在太行山低山丘陵区发展石榴和冬小麦间作形式的农用林业，在理论上和实践上是可行的。
孟平[4]2005年在《苹果蒸腾耗水特征及水分胁迫诊断预报模型研究》文中认为本研究采用由植物热扩散液流技术(Thermal dissipation sap flow velocity probe)测算得到的、周期为2年、监测时间步长10分钟的苹果(M. Pumila cv. Starkrimson)蒸腾(transpiration)数据,结合同步观测得到的苹果树冠层微气象要素值以及定位不定期土壤含水量观测数据,揭示太行山低山丘陵区株行距为3m×4m的10年生苹果树蒸腾耗水规律及其影响机制,旨在进一步完善半干旱区苹果树蒸腾耗水特征,为该地区苹果生产提供必要的水分生态理论依据。 为了进一步深入揭示苹果树蒸腾耗水规律的内在复杂性,采用分形理论,测算苹果树蒸腾及冠层小气候分形维数,定量比较蒸腾以及冠层各主要小气候因子分形特征的差异性,进一步丰富分形理论在应用气象及林业科学中的应用研究内容。 采用植物冠层—空气温度差法,建立了土壤水分:预测模型,可用以诊断或监测苹果林地(或果园)水分胁迫程度,为水资源紧缺地区果树适时适量灌溉决策的制定提供必要的理论依据,进一步丰富了节水林业技术体系的核心内容。 通过研究与分析,得出如下几个基本结论: 1.苹果树蒸腾耗水时间变化规律 在日变化方面,无论主要生长期(4月—9月)还是非主要生长期(1月—3月、10月—12月),表现出了明显的昼夜月变化节律。且在晴天天气条件下主要生长季节和非主要生长季节都表现为单峰变化趋势。最高值出现在中午12:00—13:00时范围内,最低值出现在凌晨5:00—6:00时左右。主要生长期间,晴天天气条件下日内单株苹果树蒸腾速率最大值在2003年、2004年分别为3.50—4.97L/h、1.99—4.18L/h,其中:白天(7:00—19:00)平均蒸腾:速率分别为2.60L/h、2.34L/h;在阴天天气条件下,主要生长季节表现为多峰曲线趋势,非主要生长季节除10月份表现为双峰曲线趋势外,其余各月均为单峰曲线趋势,这主要是由于气象条件、土壤水分以及苹果树自身的生理状况的不同,使蒸腾的大小、启动时间、结束时间、最大值及其出现的时间也各自不同。
张翠萍[5]2014年在《氮、磷对核桃苗木水分代谢的影响》文中进行了进一步梳理核桃（Juglans regia L.）-绿豆（Vigna radiata L.）复合间作作为“立体林业”（Stereoforesting）的一种生态经济林营造模式，是太行山区退耕还林工程中推广应用最广泛的生态经济林模式之一。本研究以核桃为研究对象，调查了田间核桃-绿豆复合系统中土壤水肥空间变化规律；通过温室模拟核桃-绿豆间作、养分控制试验，研究固氮植物绿豆和氮、磷元素对核桃苗木水分平衡、光合生理特性和生长的影响；进一步了解核桃苗木养分状况对其水分平衡的影响。为太行山低山丘陵山区的农林复合系统优化经营模式提供理论依据。主要研究结果如下：1、土壤水分研究结果显示：核桃-绿豆复合系统、单作核桃及单作绿豆土壤水分空间变化趋势基本一致。在垂直方向上，随土层深度的增加，土壤含水量增加，40cm土层以下递增幅度减小；在水平方向上，0-20cm土层含水量随距离林带越远含水量越少；20-80cm土层随距离林带越近，土壤含水量越少。三种经营方式垂直变化梯度上存在差异，0-20cm土层含水量单作核桃>核桃-绿豆>单作绿豆，20-80cm土壤含水量则是单作绿豆>核桃-绿豆>单作核桃。土壤养分研究结果显示：核桃-绿豆复合系统与单作绿豆土壤有效氮、速效磷、速效钾和有机质含量均有一定的表聚性。垂直方向上，土壤有效氮除外，其它养分含量均随土层深度增加而降低；在水平方向上，0-20cm土层养分含量随距离林带距离增加，养分含量降低；20-80cm土层养分随距离林带距离增加含量增加；与单作核桃相比，核桃-绿豆复合系统土壤养分含量高于单作核桃。核桃、绿豆对土壤养分需求情况为有效氮>速效磷>有机质>速效钾。2、种植绿豆可以增加土壤氮素含量和核桃茎内氮含量，但对叶和根系中的氮含量影响不明显。种植绿豆显著地增加不施氮素核桃的根系生长、高生长和直径生长，但是种植绿豆非但没有增加正常供氮核桃的生长反而降低了生长。无论种植绿豆与否，不供氮处理降低了核桃的总叶面积，而提高它们的根/冠比。核桃叶片气体交换对各处理的响应和生长有相同的趋势。缺氮显著降低了核桃叶柄在中午的导水率、提高了相应的导水损失率；种植绿豆显著提高不供氮核桃的导水率，降低了其导水损失率。然而，种植绿豆使正常供氮核桃导水率降低、导水损失率加剧。另一方面，绿豆受到间作的竞争压力，其产量和生物量有所下降。3、结果显示：pH与磷素对核桃苗木的影响是两个相互独立的过程，酸性（pH3.0）条件下，核桃苗木根系生物降低、根冠比减小，根系导水率降低，对磷素的吸收利用减小，尽管其正常供磷但各生长指标及生理指标反应与磷胁迫条件下反应相似；但两因素具有一定叠加性，在磷胁迫条件下，酸化（pH3.0）进一步加剧对核桃苗木的损害。各指标具体变化如下：酸化及磷胁迫条件下核桃根系水分导度降低，叶柄木质部结构改变，导管密度降低，木质部导管栓塞程度增加，叶柄导水率下降，植株水分运输效率降低，叶片水势降低，诱导气孔关闭；气孔导度降低，光合作用下降；胁迫条件下，叶绿素荧光参数Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP下降NPQ增加，核桃苗木受胁迫环境损害，叶片PSⅡ光合电子传递活性受到抑制，光合能力下降。4、不同氮素水平对核桃苗木生长、水分平衡和光合特性的作用研究结果显示：正常供氮苗木叶面积及叶片气孔增加，促进苗木及根系生长；低氮或者高氮条件下苗木生长指标和生理指标降低。适量氮素增加叶柄导管直径、纹孔径和穿孔径，导管水分运输效率增加；低氮和高氮处理叶柄及根系导管密度均降低，根系导水力降低，叶片水势降低，导水损失率增加；叶片气体交换指标与根系导水率和叶片水势趋势一致。氮素浓度过高核桃苗木叶片Fv/Fm值低于0.8，光合机构遭受一定损害。核桃苗木根压具有周期性变化，不同氮素浓度下最高值均能达到25Kpa以上，足以修复由于强烈蒸腾造成的木质部栓塞。5、不同氮素条件下核桃苗木对干旱胁迫有着不同的应对机制：低氮处理苗木较正常供氮处理叶面积减小，叶片气孔密度增加，叶柄木质部安全性增加，随土壤含水量降低，叶柄及根系导水率降低，叶片气孔导度降低，减少水分损失，叶片光合作用下降，根冠比增加，减少地上部分耗水，调整植株适应干旱胁迫的策略，严重干旱条件，低氮对苗木导水能力和光和能力的促进作用高于正常供氮处理；复水后，苗木水分运输能力迅速恢复，光合能力恢复。高氮处理苗木较正常供氮处理，根冠比降低，栓塞脆弱性增加，水分运输能力降低，地上耗水增加，加剧干旱胁迫的负面效应，随土壤含水量降低，苗木叶柄导水损失率增加，叶片水势降低，气孔导度降低，植株降低叶片水分蒸腾和光合作用应对土壤干旱胁迫；复水后，苗木光合能力降低。正常供应氮素促进苗木根系生长，水分运输能力提高，苗木光合能力最强，耗水最快；在正常供水和轻度干旱条件下，苗木根系增加，导管直径增加，水分运输效率提高，保证植株正常生理活动；极度干旱条件下，苗木根系导水力降低，叶柄导水损失率增加，降低叶片气体交换指标，正常供应氮素促进作用减弱并转向抑制；复水后，苗木补偿效应最为明显。
马长明[6]2007年在《基于耗水特征的农林复合模式研究》文中研究说明河北平山退耕区农业基本是雨养农业,水分是当地植被恢复的限制性因子,结合该地区退耕还林工程,建设节水型农林业格局已成为发展趋势。为此,本论文以河北平山退耕区几种主要的农林复合模式为研究对象,从核桃、冬枣、杏等8种经济树种苗木的盆栽试验、退耕地土壤水分时空变化、根系分布特征、耗水特征等方面展开研究,在此基础上通过退耕农户、相关专家问卷调查,运用层次分析法对现有模式和拟扩展模式进行初步评价分析,以筛选出能够被当地农民接受的节水型农林复合模式,为当地林种布局、树种选择、林分结构配置及水分管理等提供科学依据。本论文取得的主要结果:(1)不同土壤水分条件下各树种蒸腾速率规律表现不同。在水分充足条件下,各树种蒸腾速率由小到大的顺序为:婆枣、冬枣、核桃、花椒、杏、黄冠梨、绿宝石梨、火炬树,各树种蒸腾速率日变化均呈单峰形,光照强度、空气温度和相对湿度与蒸腾速率均表现出良好的相关性;在水分胁迫条件下,蒸腾速率日变化则呈现双峰形或不明显的单峰形曲线,峰值的出现时间有所提前,上述气象因子与蒸腾速率的相关性较差。(2)土壤水分呈现明显的时空变化规律。一年中土壤水分变化分为3个时期:土壤水分消耗期(4月初-7月中旬)、土壤水分补充期(7月下旬-9月末)和土壤水分稳定期(10月初-翌年3月末);土壤水分垂直分布分为3个层次:0-30 cm为速变层,40-100 cm为活跃层,100 cm以下为相对稳定层;土壤水分水平分布呈现离林带越近,土壤含水量越低的变化规律。(3)不同农林复合模式下土壤水分特征存在一定差异。花椒×花生模式土壤水分0-50 cm低于核桃×黄芩和核桃×苜蓿模式,50 cm以下高于核桃×黄芩和核桃×苜蓿模式;核桃×苜蓿模式的土壤水分含量,雨季0-40 cm较低,旱季0-60 cm较低,核桃×黄芩模式0-100 cm土层土壤含水量差异不显著;单作比间作土壤水分条件好,说明间作对土壤水有一定影响。(4)揭示了不同模式根系的空间分布规律。垂直方向上,花椒、单作核桃、黄芩、苜蓿的根长密度均呈负指数型,间作核桃的根长密度以二次多项式拟合效果较好,花椒、单作核桃、间作核桃的比根长均呈负指数型,黄芩和苜蓿的比根长垂直变化则呈正指数型和二次多项式型;水平方向上,花椒的根长密度呈负指数型,单作核桃和间作核桃的根长密度呈二次多项式型,黄芩和苜蓿的根长密度呈现正指数型,而比根长的水平分布则均以二次或三次多项式拟合效果较好。(5)间作对林带根系分布有一定程度的影响。核桃根长密度和生物量密度在单作条件下比间作条件下大,比根长比间作条件下小,分别是间作模式下对应指标的1.84、2.29、0.90倍;并且间作促使林带根系向更深层次发展,单作条件下核桃根系垂直方向主要分布在10～60 cm,间作条件下则主要分布在20～70 cm。(6)根系空间分布与土壤水分、养分的空间分布存在一定程度的关联。土壤水分垂直、水平变化比较活跃的范围和根系的主要分布范围基本一致,土壤水分含量和根长密度、比根长存在显著性或极显著性负相关;N元素、K元素、有机质与根长密度和比根长存在显著性或极显著性正相关。(7)揭示了核桃树干液流的时间变化规律,论述了树干液流速率、液流通量、日累积量与地径的关系。核桃树干液流具有明显的昼夜变化规律,液流通量、日累积量与地径之间关系较好,液流速率与地径之间关系相对较差,。(8)估算了各个模式的耗水量。核桃×黄芩(沟谷)、核桃×苜蓿(沟谷)、核桃×苜蓿(坡下位梯田)、核桃×黄芩(坡下位梯田)、核桃单作和花椒×花生模式的生长季耗水量分别为329.7、319.8、340.4、372.0、360.3、292.6 mm。(9)通过层次分析法对6种农林复合模式的耗水特征进行了简单评价,评价值由大到小依次为:花椒×花生、核桃×黄芩(沟谷)、核桃×苜蓿(沟谷)、核桃单作、核桃×苜蓿(坡下位梯田)、核桃×黄芩(坡下位梯田),与核桃相比,花椒的耗水量较小,较为节水,而间作物黄芩、苜蓿的耗水量要大于花生和空白,因此从节水角度看,宜发展花椒×花生模式。(10)从经济效益、生态效益和社会效益方面对退耕区拟扩展的10种农林复合模式进行了评价,核桃×红薯、冬枣×花生和核桃×花生三种农林复合模式表现较好,核桃单作和核桃×谷子模式表现较差。在对各种模式的“引进”或推广时,同时必须考虑三种效益之间的关系,更重要是考虑建立复合系统的目的。
王来[7]2016年在《渭北农林复合系统生产力及其土根响应》文中指出农林复合经营是在综合考虑社会、经济和生态因素的前提下,将乔木、林果或灌木有机的结合于农牧生产系统中的一种土地利用方式,具有为社会提供粮食、饲料和其他林副产品等多种产出的优势。鉴于此,农林复合经营在渭北黄土区被广泛应用。然而,农林复合系统作为一种人工系统在本地区的稳定性和可持续性如何是亟需探讨的议题。土壤生态是植被系统可持续性的关键,特别是在水资源缺乏的黄土区更是如此。对农林复合系统土壤生态的研究,有助于理清其可持续性机制;同时也可以为经营可持续性强,产出稳定性高的农林复合系统提供理论指导。本研究以核桃(Juglans regia)-小麦(Triticum aestivum)间作复合系统为研究对象,分别以两者的单作系统为对照,讨论核桃-小麦间作对土壤水分入渗、土壤水分、浅层土壤温度、土壤理化性质及根系活动等土壤生态因子的影响;分析各土壤生态因子与系统可持续性和产出的关系。目的是阐明农林复合系统土壤和根系与生产力的关系,为农林复合系统科学管理提供理论依据。主要研究结果如下:核桃-小麦间作系统的年耗水量比两单作系统均高。但是核桃-小麦间作可以通过降低地表径流量,增加土壤水分入渗,在水分充裕月份年份使土壤水分亏缺得到迅速补充,从而防止土壤水分持续亏缺的发生,实现系统的可持续。核桃-小麦间作与两单作系统相比,可以有效降低夏季日内5、10和25 cm地温的峰值及高温时段的土壤温度。在整个生长季节(3~10月)复合系统5、10和25 cm月平均地温,均低于两单作系统且存在显著差异;特别是5 cm地温与两单作系统的差异最大。这有利于降低核桃-小麦间作系统内土壤水分的无效蒸发。三种土地利用方式的初始入渗速率和稳定入渗速率均为核桃-小麦间作﹥小麦单作﹥核桃单作。与两单作系统相比核桃-小麦间作在种植的第9年后就可以显著提高土壤的水分入渗速率,但其有效的影响深度约为40 cm。生长季内核桃-小麦间作的入渗速率均在7、8、9月达到高峰,与本地区降雨量的时间分布有良好的耦合关系。入渗速率的提高及其时间分布与降雨时间分布的耦合,可以让土壤在雨季留住更多的雨水,为农林复合系统的稳定和产出提供水分保证。核桃-小麦间作对土壤物理性质的改善作用主要在0~40 cm土层。核桃-小麦间作表层土壤(0~20 cm)可以避免因人畜踩踏和缺乏耕作等,造成的土壤容重迅速升高,同时在20~40 cm土层对犁底层也有显著的改善作用。核桃-小麦间作对各土层田间持水量均表现出持续的改善作用,除在20~40 cm土层略低于核桃单作外,其他从第5年开始均高于两单作系统。核桃-小麦间作对各土层土壤孔隙度均存在持续的改善作用,与两单作系统相比在0~20和20~40cm土层,存在显著差异。土壤孔隙度的改善是水分入渗性能得以提高的基础。核桃-小麦间作各土层土壤有机碳含量,随种植年限的增加,均呈现逐渐增加的趋势,从第7年开始与两单作系统均存在显著差异。随种植年限的增加,核桃-小麦间作各土层土壤有机碳含量的积累速度均呈现倒u形曲线趋势,在第7年左右达到最大值。核桃-小麦间作是通过向深层土壤积累更多的碳来实现1m深土层的土壤有机碳密度的增加,而核桃单作则是向浅土层积累更多的碳来实现这一过程。核桃-小麦间作有很大固碳潜力,且最大优势是将碳积累在较深土层,这对增加土壤碳汇具有重要意义。核桃-小麦间作系统中核桃和小麦根系均在上半年有一个大的生长高峰(5和4月),在下半年有一个小的生长高峰(9和11月);二者在大生长高峰期时间上重叠较多,根系竞争主要发生在上半年大生长高峰期。核桃-小麦间作和核桃单作的核桃细根根长密度,随种植年限的增加均呈现逐渐增加的趋势。在各土层各年份,核桃-小麦间作系统中核桃细根根长密度均低于核桃单作,且在第7年后存在显著的差异。核桃-小麦间作对各土层小麦根系的根长密度均有显著的影响,在浅层土壤(0~20cm)从第7年就可以显著增加小麦根系的根长密度;而在20cm以下土层从第7年开始则会降低小麦根系的根长密度。核桃-小麦间作和核桃单作中,核桃细根的垂直分布中心深度,随种植年限的增加,均呈越来越深的趋势,在11年的观察期内从20cm分别增大到38.85和35.26cm。间作系统中小麦根系的垂直分布中心深度,随种植年限的增加,呈越来越浅趋势,在11年的观察期内从27.15cm减小到16.75cm。核桃-小麦间作系统中,小麦根系是通过根系在短期内的快速生长迅速占据土壤空间获得竞争优势,而核桃树是通过根系的逐年积累占据土壤空间最终获得竞争优势。在间作系统中0~20cm土层由于土地翻耕干扰,让核桃根系无法完成逐年积累,这就为小麦根系竞争优势的发挥提供了机会,两物种才得以共存。农林复合系统中人工干扰下的竞争平衡(竞争-干扰-再平衡管理策略)也是系统可持续和实现生产力提高的重要因素。核桃-小麦间作提高了核桃树的生产力而降低了小麦的生产力,对核桃树生产力提高的原因来自土壤生态因子。从第5年开始核桃-小麦间作系统中核桃的产量显著高于核桃单作,到第11年时比核桃单作增产了15.47%。从第5年开始核桃-小麦间作系统中小麦的产量显著低于小麦单作,但在第7年后间作系统中小麦的产量比小麦单作的减产基本稳定在30%左右。核桃-小麦间作系统的经济收益从第3年开始就显著高于两单作系统,且与核桃单作相比没有经济收益降低的过程。在第11年时,核桃-小麦间作系统经济效益的水分利用效率(bwue)为111.50(元·ha–1·mm–1),分别是同年小麦单作和核桃单作的3.78和1.24倍。但籽粒总产量的水分利用效率(kg·ha-1·mm-1)则为小麦单作>核桃-小麦间作>核桃单作。在评价有多种农产品输出功能的农林复合系统水分利用效率时,更适合用BWUE,因其可以将产量和价值统一起来。总之,第一,农林复合系统的根系活动可以改善土壤的理化性质,从而改善土壤的水分入渗性能,提高土壤的持水能力,减少水土流失,改善土壤肥力,最终实现系统生产力在数量和质量上提高。第二,农林复合系统根系竞争让物种间根系生态位分离,实现对资源在时空上的多层次利用,提高资源的利用效率,进而提高农林复合系统的生产力。第三,对农林复合系统中种间竞争进行人为干扰的“竞争-干扰-再平衡”管理策略,也是系统可持续和实现生产力提高的重要因素。
张劲松, 孟平[8]2004年在《农林复合系统水分生态特征的模拟研究》文中研究说明根据验证后的太行山低山丘陵区苹果 -小麦复合系统及单作小麦系统 SPAC水分运移模型 ,模拟计算小麦拔节 -腊熟期间复合系统和单作系统蒸腾、根系吸水和土壤水分的时空变化值 ,继而分析复合系统水分生态特征 ,旨在为该地区发展果农复合模式提供一定的理论依据 ,并以期进一步丰富复合农林业水分生态理论研究内容。结果表明 :(1)对比单作小麦系统 ,复合系统具有明显的小麦蒸腾需水及耗水降低效应 ,其值分别可达 18.0 %和 16 .8% ;实际区域面积上 ,复合系统中作物和果树蒸腾耗水量的比值为 1.7,说明小麦耗水是复合系统耗水的主要特征方式。 (2 )分布林带区和作物区的果树吸水量分别约占系统内果树吸水总量的 4 7.6 %和 5 2 .4 % ,说明果树所消耗的土壤水分至少有 5 0 %以上来自作物区内 ;在作物与果树根系的交错区内 ,作物吸水量与果树吸水量的比值达 82 .0 :1,因此 ,小麦在与果树根系吸水的直接竞争过程中 ,将处绝对主导的地位。 (3)小麦拔节-腊熟期间各时段内 ,复合系统中 0～ 80 cm土层贮水量随带距的变化均大致呈抛物线状分布 ,对比单作小麦系统 ,复合系统土壤水分总体平均效应 2 .7%。
崔屹林[9]2007年在《辽西复合农林生态系统分类、结构和功能研究》文中研究指明本文在系统综述国内外农林复合生态系统经营研究进展的基础上，通过系统调查和土壤性质测定等方法，从农林复合生态系统分类和生态服务功能的关系入手。根究大凌河流域的自然环境、生态和农林复合生态系统发展现状等方面，以及从大凌河流域农林复合生态系统科研、生产实践及社会经济发展的需要，提出了大凌河流域农林复合生态系统分类原则及农林复合生态系统分类体系；另外，探讨了大凌河流域4种农林复合生态系统和油松纯林的生态服务功能(改良土壤、涵养水源、水土保持)，并对其生态服务功能进行研究，旨在为大凌河流域的农林复合生态系统经营建设和可持续发展提供科学依据。研究结论如下：(1)大凌河流域农林复合生态系统主要有3个复合生态系统类型、有3种经营模式、7种主要复合类型。(2)在0～20cm和20～40cm，不同农林复合生态系统土壤有机质的大小依次为：林—农＞林—草＞林—药＞林—果＞油松纯林；(3)在0～20cm和20～40cm，不同农林复合生态系统土壤全氮含量的大小依次为：林—农＞林—草＞林—果＞林—药＞油松纯林；(4)在0～20cm，不同农林复合生态系统土壤全磷含量的大小依次为：林—草＞林—果＞林—农＞林—药＞油松纯林；在20～40cm，林—果和林—农＞林—草＞林—药＞油松纯林；(5)在0～20cm和20～40cm，不同农林复合生态系统土壤速效钾含量大小依次为：林—农＞林—果＞林—药＞林—草＞油松纯林。(6)各种模式的土层厚度：林—果＞林—农＞林—药和油松纯林＞林—草；从不同农林复合生态系统的团粒结构看，林—果＞林—农＞林—药＞林—草＞油松纯林。从不同农林复合生态系统的侵蚀程度看，水土保持效果依次为：林—果＞林—农＞林—药＞林—草＞油松纯林。(7)从不同农林复合模式枯落物的持水量看，涵养水源涵养功能依次为：林—果＞林—药＞林—农＞林—草＞油松纯林。
曹建生, 张万军, 阳辉, 郝小华, 刘秀萍[10]2018年在《北方土石山区生态修复与水源涵养研究进展与展望》文中认为生态文明建设与生态环境保护是人与自然和谐相处与和谐共生的必然要求,是实现经济社会可持续发展和人民群众对美好生态环境的现实需要、建设美丽中国的实际需要。针对太行山区生态系统严重退化、环境容量与承载力低下、基础设施薄弱、自然条件与资源禀赋较差、贫困程度较深等问题,中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心从20世纪80年代开始在太行山中段东坡的低山丘陵区进行生态修复与可持续发展的研究,通过30年的研究实践,提出并建立了较为完整的北方土石山区生态修复治理体系,为山区生态文明建设和生态环境保护,以及扶贫攻坚和社会经济可持续发展提供了经验与示范。本文通过30年研究历程回顾、研究与展望,总结了土石山区生态修复与水源涵养的进展与展望。太行山林业生态工程建设主要经历了3个阶段:一是研究初始阶段(1986—1996年),确定了退化山地生态系统恢复的途径与技术理论,建立了以水土富集为中心的林业生态工程。二是提升发展阶段(1997—2007年),这一阶段主要是研究了影响退化山地生态系统恢复与重建的关键因子与影响机制,并提出了有效的技术措施与解决方案。具体说来,在径流林业研究方面,研制出了太行山水土富集工程带间距计算公式;在降水资源转化与水分运移规律研究方面,明晰了岩土二元结构体的降水-土壤水-裂隙水的基本补给路径,揭示了岩土界面"优先流"与裂隙网络"优先流"的运行转化规律,阐明了浅层风化裂隙岩体渗流的动态变化特征及对植被耗水过程的响应关系;在降水资源调控利用研究方面,研制出了生物集雨新材料、营养调理剂和生物集雨面建造施工工艺。三是全面创新阶段(2008年—),重点探讨了山区生态产业开发与区域可持续发展问题,研发了经济林土壤扩蓄增容技术、石质山地困难立地造林技术、经济林生态隔离带调控技术、京津风沙源治理工程区沙产业开发技术,以及林下经济、循环经济、生态旅游等生态产业化技术体系。下一步将在目前研究的基础上,向人口密度较大、人类活动频繁的雄安新区上游山区扩展,重点开展以国土绿化、景观建设、水源涵养、水土流失治理、污染防治为主要内容的山水林田湖草一体化生态环境与气候变化监测,研究现代干扰条件下山地灌丛生态系统向森林生态系统的演替过程及主要驱动因素,山地水旱灾害形成机制、降水资源调控与水源涵养,以及以产业生态化和生态产业化为主体的山地生态经济体系,为构建结构稳定、功能完善的京津冀生态环境支撑体系与水源涵养功能体系提供科学依据和技术支撑,为山地生态系统经营管理,实现其生产、生态功能和系统稳定性提供科学参考。
参考文献：
[1]. 太行山低山丘陵区两种农林复合模式中水肥光分布特征研究[D]. 高峻. 北京林业大学. 2009
[2]. 农林复合系统水分运移模型与水分生态特征的研究[D]. 张劲松. 中国农业大学. 2001
[3]. 太行山低山丘陵区农林复合模式耗水特征的研究[D]. 尹昌君. 中国林业科学研究院. 2000
[4]. 苹果蒸腾耗水特征及水分胁迫诊断预报模型研究[D]. 孟平. 中南林学院. 2005
[5]. 氮、磷对核桃苗木水分代谢的影响[D]. 张翠萍. 中国林业科学研究院. 2014
[6]. 基于耗水特征的农林复合模式研究[D]. 马长明. 北京林业大学. 2007
[7]. 渭北农林复合系统生产力及其土根响应[D]. 王来. 西北农林科技大学. 2016
[8]. 农林复合系统水分生态特征的模拟研究[J]. 张劲松, 孟平. 生态学报. 2004
[9]. 辽西复合农林生态系统分类、结构和功能研究[D]. 崔屹林. 北京林业大学. 2007
[10]. 北方土石山区生态修复与水源涵养研究进展与展望[J]. 曹建生, 张万军, 阳辉, 郝小华, 刘秀萍. 中国生态农业学报. 2018
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