李会科[1]2001年在《核桃—小麦间作复合系统氮、磷循环规律的研究》文中研究表明核桃是陕西渭北重点发展的经济林木之一，其发展速度之快前所未有，但是核桃生产周期长，前期投入大，如何扩大土地的有效利用和快速增值愈受人们的重视，实践证明核桃与作物间作复合经营是提高土地利用率，以短养长，以耕代抚的有效途径。目前，果农间作的研究主要集中于类型划分，生态和经济效益定量观测与评价，资源的经营利用特点等方面，尚缺乏对间作复合系统营养元素循环方面的系统研究。为此作者对渭北地区4年生核桃与小麦间作复合系统N、P营养元素的循环展开了研究，目的是为间作复合系统N、P肥的管理提供科学依据。本研究取得的主要突出成果和结论可概括如下： 1.全面测算了复合系统土壤N、P含量变化，结果表明，小麦的间作并未改变系统土地中N、P由表层向下逐渐减小的垂直分布规律，但是却对复合系统土壤N、P含量水平分布有较大影响，呈现出距树冠0.5m处N、P养分消耗较大，尤其在20～40cm土层中，核桃、小麦争肥强烈，N、P消耗较大，而距树冠0.5cm以外，土壤N、P又趋于回升的规律，与非间作地相比，复合系统能有效提高0～20cm土层N、P含量。 2.根据复合经营特点，提出了间作复合系统N、P生物循环中吸收=存留+归还+损失公式，依据公式，计算结果表明，复合系统年N、P吸收量为70.924kg/hm~2和19.425kg/hm~2是非间作地的32.35倍和27.26倍，吸收量较大，归还量仅占吸收N、P量的19.116％和17.996％，因此加强复合系统N、P管理，对提高复合系统生产力非常重要，循环结果表明复合系统土壤N、P净输出率为55.492kg/km~2和16.044kg/hm~2，可视为复合经营N、P年施肥指标。 3.得出了复合系统各网络分室N、P动态方程，其表达式： 4.根据核桃——小麦间作复合经营特点，选取了养分利用效率、营养元素富集系数、吸收系数及元素周转期指标，分析结果表明，间作复合系统，相对于非间作地生物循环表现出N、P养分利用高，富集能力强，周转快的特点，但复合系统对N、P的吸收系数高于非间作地，说明复合系统N、P消耗大，必须加强N、P的管理，并提出了复合系统N、P调控对策。
王来[2]2016年在《渭北农林复合系统生产力及其土根响应》文中进行了进一步梳理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着差异;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。叁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年后就可以显着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着的改善作用。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,存在显着差异。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着差异。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迭较多,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年后存在显着的差异。核桃-小麦间作对各土层小麦根系的根长密度均有显着的影响,在浅层土壤(0~20cm)从第7年就可以显着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着高于核桃单作,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着低于小麦单作,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年开始就显着高于两单作系统,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。第叁,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。
程鹏[3]2010年在《银杏复合经营生物生产力及生态效应研究》文中提出人工复合经营的理论与实践,已显示出强大的生命力。以银杏(Ginkgo biloba L.)为主的林农复合经营模式是全国分布较广、认可程度较高的林农复合系统类型。为全面探讨不同银杏复合经营模式的生态和经济效应,本文在综述了国内外林农复合经营研究进展的基础上,以江苏省泰兴市平原区不同年份栽植(1994、2004)的七种银杏林农复合经营系统以及对照,即银杏+油菜+花生(G+R+S)、银杏+小麦+花生(G+W+S)、银杏+蚕豆+花生(G+B+S)、银杏+桑树(G+M)、小麦+花生(W+S)、油菜+花生(R+S)和银杏(G)等,并辅之安徽省潜山县大别山区银杏+板栗+茶(G+C+T)、板栗+茶(C+T)、纯茶(T)模式为研究对象,对其小气候特征、光合特性、土壤肥力、营养输入和输出、生物生产力及目标收获物品质等进行了系统的研究,并采用数学方法对不同银杏复合经营系统的生态与经济效应进行了综合评价,主要研究结果表明:(1)不同复合经营系统中光照强度、气温、地表温度等的日变化在一年中各个季节基本上呈现出“低-高-低”的变化趋势,而空气相对湿度的日变化呈现出“高-低-高”的变化模式;银杏复合经营系统内表现为冬季林内光照强度下降幅度小,春季和夏季林内光照强度下降幅度较高的趋势;银杏复合经营在冬季能够有效地增加了林内温度、地表温度,降低空气湿度,在生长季节能够有效地降低气温和地表温度,增加空气湿度;银杏复合经营能够明显降低风速的同时,也降低了土壤的含水量。(2)不同复合经营系统中,以及同一复合经营系统土壤不同层次中土壤的pH、有机质、全氮和水解氮、有效磷、全钾、有效钾、过氧化氢酶、多酚氧化酶、蔗糖酶、脲酶、脱氢酶、磷酸酶和蛋白酶等均存在着显着差异;采用改进层次分析法对土壤肥力综合评价表明,不同复合经营模式土壤综合肥力差异较大,其泰兴各模式土壤肥力质量指数(FI)从高到低依次为94G+M模式(FI=0.684)>04G+M模式(FI=0.574)>94G+B+S模式(FI=0.563)>04G+W+S模式(FI=0.506)>94G+R+S模式(FI=0.505)>04G+R+S模式(FI=0.466)>W+S模式(FI=0.454)>94G+W+S模式(FI=0.442)>R+S模式(FI=0.434)>94G模式(FI=0.287),潜山3种经营模式土壤肥力质量指数从高到低依次为G+C+T模式(FI=0.746)>C+T模式(FI=0.557)>T模式(FI=0.453)。可见,复合经营土壤肥力要优于单作模式。(3)银杏复合经营系统提高了银杏根和茎中氮、磷、钾、镁的含量,而使叶中的氮、钙、镁及根、茎中钙含量下降;林农复合经营系统降低了小麦植株中氮、磷、钾的含量,以及花生中的氮、钾含量及地上部分钙含量,而小麦中镁含量,花生中磷、镁含量及地下部分的钙含量升高;94G+R+S、94G+M和94G+W+S系统增加了对营养元素的吸收、营养元素的归还量和取走量,提高了营养元素的循环率,而94G+M、W+S降低了营养元素的循环率。(4)不同复合经营系统单位面积总生物量和目标收获物产量达到显着差异水平,94G+W+S模式年总生物量和目标收获物产量最高,94G模式最低;与对照相比,复合经营系统中,银杏年生长量和种子产量均有不同程度的提高,而间作物的年生长量和目标收获物显着下降;复合经营系统中,主要间作物的年生物量均高于银杏的年生物量,依次为小麦>桑树>油菜>花生>银杏>蚕豆,而各种植物的生产力高低排列顺序与生物量略有不同,其次序为小麦>油菜>花生>桑树>银杏>蚕豆。潜山G+C+T、C+T模式内茶树的生物生产力显着低于T模式,但茶叶的水浸出物、咖啡碱、茶多酚、氨基酸、镁、锰等含量在复合模式中要高于纯茶模式。(5)不同复合经营系统的固碳价值、土壤保育价值、空气净化价值等生态价值均存在较大的差异。生态总价值以94G+M模式最高,达1.979万元·hm-2·a-1,94G+R+S模式(1.477万元·hm-2·a-1)和94G+W+S模式(0.939万元·hm-2·a-1)次之,94G模式(0.526万元·hm-2·a-1)和W+S模式(0.241万元·hm-2·a-1)最低;复合经营系统的经济效益在整体上要好于纯林和纯农模式,5种模式的经济效益高低顺序为94G+W+S模式(4.486万元·hm-2·a-1)>94G+R+S模式(3.696万元·hm-2·a-1)>94G+M模式(2.891万元·hm-2·a-1)>94G模式(2.169万元·hm-2·a-1)>W+S模式(2.047万元·hm-2·a-1);在生态经济综合效益方面,94G+W+S模式的综合效益最高,达5.425万元·hm-2·a-1,其次为94G+R+S模式(5.173万元·hm-2·a-1)、94G+M模式(4.870万元·hm-2·a-1)、94G模式(2.695万元·hm-2·a-1),W+S模式最低(2.288万元·hm-2·a-1)。综上所述,银杏林农复合经营系统要优于纯银杏和纯农作物栽培经营。在不同银杏复合系统中,由于复合植物的不同造成各模式生态、经济效应的差异,具体表现为:从土壤肥力角度分析,G+M、G+R+S模式优之;从养分吸收与循环角度分析,G+R+S、G+W+S模式优之;从生物量与生产力角度分析,G+W+S、G+R+S模式优之;从经济效益角度分析,G+W+S、G+R+S模式优之;从生态效益角度分析,G+M、G+R+S模式优之。在综合社会、经济、生态效益及结合劳力机会成本与产出等情况分析,在农区可首先推广应用G+R/W+S银杏复合经营系统,而在山区及丘陵区可首先推广应用G/C+T、G+M银杏复合经营系统。
云雷[4]2011年在《晋西黄土区果农间作系统种间关系研究》文中提出农林复合经营作为解决水土流失、恢复生态平衡、提高土地利用率和增加经济效益的最有效的措施和途径之一,在黄土区被广泛的应用。但农林复合系统内部存在着一定程度的种间竞争,对农林复合系统种间关系的研究有助于更深层次地理解生态系统结构和功能的稳定性,探索资源合理和高效的利用方式,为经营种间关系协调的高产、高效和稳定的农林复合系统提供理论依据。为了提出黄土高原区适宜的间作模式和经营管理措施,本文以黄土高原地区典型果农间作系统为研究对象,针对间作系统地下部分土壤水分、土壤养分、果树根系,地上部分光合有效辐射、净光合速率以及产量和经济收入进行研究,分析研究树木与农作物种群界面中土壤水分、土壤养分和光分布特征,旨在使树木和农作物之间的资源竞争最小化,资源利用最大化,为该地区农林复合系统调控和管理技术的研究提供重要的基础理论依据和决策依据。研究结果表明：(1)果农间作系统土壤水分分布特征：时间上,果农间作系统土壤水分在不同物候期变化极为显着。空间上,在垂直方向上,核桃间作和苹果间作土壤含水量变化规律存在差异,但土壤水分的变异系数随着土壤深度的增加而减小,且为中等变异程度；在水平方向上,土壤含水量变化与离果树行的距离有关,均是离树行越近,土壤含水量越少。苹果间作土壤含水量明显小于相应的核桃间作土壤含水量,且其二维分布明显要比核桃间作复杂很多。根据移动窗口法,判定3种核桃间作模式的土壤水分影响域,其0～20cm和20～40cm土壤水分的边界影响域宽度在4.0m～5.5m。(2)果农间作系统土壤养分分布特征：在垂直方向上,土壤养分随土层深度的增加而减少,并且距果树行越远,土壤养分的垂直变化梯度越小；在水平方向上,在果树区内,离果树行越近,土壤养分越少、在农作物区,离果树行越远,土壤养分越大,养分水平变化越小。在典型物候期,观测范围内果树和农作物存在养分竞争。(3)果农间作系统果树根系分布特征：在所研究范围内,不同径级根生物量分布规律基本一致。作为土壤水分、养分吸收和传输作用的细根,核桃和苹果细根垂直方向集中在0～40cm和0～60cm的土层,分别占细根总量的68.51%和94.39%；水平方向集中在离树0.5～1.5m范围内和0～1.5m范围内,分别占细根总量的56.15%和83.85%。根系消弱系数反映出的根系分布特点与根系的实际分布情况相符,可以作为描述果树根系垂直变化的参数。(4)果农间作系统光照空间分布特征：核桃间作的遮荫区域多取决于单株核桃树遮荫区的累加,群体遮荫时间段相对较少,遮荫程度相对较轻；苹果间作光照分布较为复杂,其受到多重遮荫影响,地面受光相对有限,遮荫程度相对较重。受到果树的影响,农作物的光合有效辐射、净光合速率均出现不同程度的降低,并且离树行越近,影响越大。(5)果农间作系统土壤水分效应和养分效应均表现为核桃×花生>核桃×大豆>苹果×花生>苹果×大豆：当土壤层次取0～40cm时,其土壤水分效应依次为-5.33%、-5.66%、-10.54%和-12.81%,土壤养分效应依次是-8.68%、-15.00%、-21.77%和-22.12%；当土壤层次取0～100cm时,其土壤水分效应依次为-4.08%、-5.25%、-11.20%和-16.83%,土壤养分效应依次是-10.19%、-16.85%、-23.40%和-25.69%。果农间作系统光效应表现为核桃×花生>核桃×大豆>苹果×大豆>苹果×花生,其光效应依次为-16.62%、-18.12%、-21.89%和-26.39%。从土地利用效率和经济效益来看,核桃×花生、核桃×大豆、苹果×花生和苹果×大豆间作模式可以作为该区的主要果农间作模式,推荐模式土地利用效率平均提高约70%,经济效益平均提高约14%,适合该地区实践推广的。
何建平[5]2011年在《陕西渭北地区常见农林复合系统中林木养分循环利用规律研究》文中提出陕西渭北地区水土流失比较严重,生态环境脆弱,农林复合生态系统对改善渭北地区原生态环境、提高土壤生产力,发挥着重要的作用。本课题通过对陕西渭北地区常见农林复合生态系统中树木养分循环利用规律进行研究,筛选种间关系协调的农林复合类型,使其应用于陕西渭北地区现有农林复合系统的改造和优化,保证农林复合系统中林木和作物的协调生长,充分发挥复合农林生态系统的经济和生态效益,维护农田土壤肥力和农林复合生态系统的可持续发展,为该地区农林复合系统的物种选择提供科学依据。本试验的研究结果如下:1.果粮间作类型中林木地上部分营养器官干和果所占的生物量最大,所占比例分别为37.94%、24.14%,其次是粗枝,为17.73%,其大小顺序为:干>果实>粗枝>细枝>叶>皮。从不同树种来看,干材生物量较大的有枣树、桑树和樱桃,储量在39.8～73.2 t/hm~2之间。果实生物量较大的有桑树、枣树和梨树,储量在19.4～54.6 t/hm~2之间。林粮间作类型中林木地上部分营养器官干和粗枝所占的生物量最大,所占比例分别为72.8%和14.5%,其大小顺序为:干>粗枝>细枝>叶>皮。从不同树种来看,元宝枫和臭椿的干生物量较大,为110.6 t/hm~2和95.9 t/hm~2 ,杜仲干的生物量最小,为23.4 t/hm~2。果粮间作类型中林木地上部分营养器官年生产力大体顺序为:果>叶>枝>干>皮,林粮间作类型中林木地上部分营养器官年生产力大体顺序为:叶>干>枝>皮。2.植物中养分元素的分布特征差异显着,其中同化器官树叶的营养元素N、P、K的含量明显高于其它器官,干中营养元素含量最低,而且二者相差极大,林木各器官养分元素N、P、K含量大体排列顺序为:叶>细枝>果>树皮>粗枝>干。就同一养分元素在不同树种含量而言,枣树、桑树、核桃、柿树、臭椿和樱桃含N量均值较高,在12.23～16.08 g/kg之间;枣树、樱桃、臭椿、桃树、柿树含P量均值较高,在1.72～2.19 g/kg之间;桑树、臭椿、枣树、柿树含K量均值较高,在7.03～10.45 g/kg之间,其余树种养分元素N、P、K含量较低。3.通过对不同复合类型中林木的养分循环参数研究,可知,林木对养分元素的年存留量大体范围在17.49 kg/(hm~2﹒a)～327.94 kg/(hm~2﹒a)之间,其中樱桃、桑树、枣树、元宝枫、臭椿对3种养分元素的年存留量较大,均在114 kg/(hm~2﹒a)以上。林木对养分元素的年归还量总体而言比年存留量大,年归还量高低悬殊明显,大体范围在38.27 kg/(hm~2﹒a)～927.56 kg/(hm~2﹒a)之间,其中桑树、枣树、臭椿对3种养分元素的年归还量最大,杏树的年归还量最小,仅为38.27 kg/(hm~2﹒a)。就不同的养分元素而言,N的年归还量范围在29.29～742.73 kg/(hm~2·a)之间;P的年归还量范围在1.33-93.50 kg/(hm~2·a)之间;K的年归还量范围在7.65～265.03 kg/(hm~2·a)之间,杏树对3种养分元素N、P、K年归还量均为最低,枣树、核桃、桑树分别N、P、K对的年归还量最高。林木对养分元素的年吸收量大体范围在244.88～1555.48 kg/(hm~2·a)之间。其中桑树和枣树年吸收量最大,杏树、核桃、柿树年吸收量相对较低,但柿树和杏树对养分元素的年存留量和年归还量也较低,所以对养分元素的循环和流通慢。林木对3种大量元素的年吸收量大小排列次序为N>K>P,对N的年吸收量范围在116.00～1054.71 kg/(hm~2·a)之间;P的年吸收量范围在8.06～99.87 kg/(hm~2·a)之间; K的年吸收量范围在39.92～515.30 kg/(hm~2·a)之间。不同树种对3种养分元素的需求也各不相同,例如:核桃对P的吸收量最高,但对K的吸收量却是最低。桑树对3种大量元素的年吸收量均较高,但桑树年归还量也最高,可见桑树对养分元素的循环较快,养分流通量较大较活跃。4.不同复合类型树种对3种养分元素的利用系数顺序为N>K>P。其中林木对N的利用系数在0.077～0.161之间,可见植物对N的利用能力差异不大,维持在一个相对平衡的状态。对P的利用系数范围在0.009～0.022之间,最低最高分别为杜仲和枣树,其余树种P的利用系数几乎相当,均在0.001～0.002之间。对K的利用系数范围在0.038～0.105之间,桑树对K的利用系数最高,其余树种对K的利用系数高低相差不大。树木对养分元素的循环系数N的要高于P的和K的,最低的为P,可见N元素的循环速率快,养分流通活跃。其中林木对N的循环系数范围在0.233～0.947之间,由计算可知不同树种对N的循环系数普遍较高,均在0.65以上,只有杏树,元宝枫和桑树极个别树种对N的循环系数较低。对P的循环系数范围在0.030～0.936之间,二者相差极大,对P的循环系数规律和对N的循环系数规律恰恰相反,只有核桃的循环系数最高,为0.936,其余的均较低,都在0.45以下,最低的桑树仅为0.019。对K的循环系数范围在0.083～0.894之间,最低最高分别为梨树和柿树。总体而言,对3种养分元素N、P、K的循环系数林粮间作树种要比果粮间作树种的高,这主要是由于果粮间作类型中树种有果品输出的损失量,而林粮间作树种没有或极少输出全部用于循环,使得林粮间作树种对3种养分元素的循环系数较大。
张翠萍[6]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。叁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。种植绿豆显着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。缺氮显着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；种植绿豆显着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；但两因素具有一定迭加性，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。
张青峰[7]2002年在《渭北旱塬混农林业水分生态研究》文中进行了进一步梳理农林复合生态系统作为一门学科，进行深入系统的研究是近十几年的事。目前，关于土壤水分运移规律的研究，绝大多数是针对纯农田或纯林地的，农林复合生态系统土壤水分的研究还很少，且大都局限于探讨土壤含水量对林木生长、作物生长以及产量的影响等。为此，我们应用土壤水动力学的一些方法对渭北旱塬农林复合系统水分生态要素的变化规律进行了试验研究。通过近两年的野外观测和室内分析，得出以下几点结论： 1．花椒为浅根性树种，根系在0～120cm土层中的垂直分布呈“V”字型，垂直分异明显，并随深度的增加而减少；其水平分布范围为0～250cm，随根系的水平延伸呈阶梯状分别，其中在0～150cm范围内为其根系水平分布集中分布区，根重占总根重的70％。花椒根长密度与根干重的空间分布特征是：越靠近林缘吸水根系根长密度L越大。垂直方向上绝大部分集中在0～60cm土层内。林缘处0～60cm土层内根长密度L占0～120cm土层内L的95.9％，其中20～40cm土层内所占分额较大，在40％～56％之间，是L密集区。 2．农林复合系统中林带附近小麦根系分布主要特点是：靠近林带处根系减少，垂直方向上根系密集区在0～20cm，越靠近林带其密集程度越大。影响小麦根系分布的主要因素是土壤水分、林带遮荫和林带根系的作用。 3．对黄土高原中部旱区农林复合系统土壤地带的非饱和土壤水分运动参数进行了测定和分析，并通过测定资料，采用非线形参数拟合方法，求得了农林复合系统中不同土壤层位的非饱和土壤水分运动参数的数学表达式，各模型参数拟合精度较高。 4．农林复合系统不同层位土壤水扩散率D(θ)随土壤含水量θ的变换趋势基本一致，D(θ)随夕的变化可分为明显的两段，其转折点在θ=40％左右，两者之间具有明显的指数关系。农林复合系统非饱和土壤水扩散率变化于0～3.5之间，并受土壤含水量、土壤容重和土壤孔隙度的影响，而土壤孔隙度及其分布又是影响的关键因素。 5．对农林复合系统中蒸散耗水特征分析结果表明：冬小麦拔节期至乳熟期间，林带吸水以消耗农田土壤水分为主；林带根系吸水范围由林带区和农田中0.5H～1.5H范围组成，该区为林带根系和冬小麦根系的交织区，在农林争水过程中，小麦吸水占优势。从林带和冬小麦根系吸水的比例关系来说，在拔节至乳熟期间，小麦耗水是农林复合系统耗水的主要特征。林带蒸散耗水以蒸腾方式为主，农田蒸散水平分布具有不均匀性。 6．在农林复合模式耗水特征中，根据土壤水量平衡方程，提出对于地势平坦的平原农区，分层土壤水量平衡方程。
赵斌[8]2007年在《河流故道区立体多元农业种植技术研究》文中进行了进一步梳理论文简述了立体多元农业国内外发展近况，以及立体多元农业相关的基本理论与原理。叙述了立体多元农业在提高自然资源利用率、解决农村剩余劳动力、增加经济效益等方面的作用和意义。河流故道作为一个特殊的地貌单元，是历史上河流频繁改道形成，作物种植年限较短，种植结构单一，光、热、水等自然资源利用率较低。文章以河北省河流故道区多元立体种植农业为研究对象，采用实地采样、室内分析、模型应用、优化分析等方法对河流故道区不同立体种植农业模式，进行了生物量、经济效益和优化分析研究，旨在探索出适合河北省河流故道区具有经济效益、社会效益、生态效益的立体种植模式。对潴泷河故道区的安国市果树／药材复合系统研究分析，进行了梨树／紫菀肥料试验，采用D-饱和最优311B设计方案。数据表明：梨树／紫菀复合系统可以提高养分的利用率。可以得到紫菀的合理施肥量N：P_2O_5：K_2O为115.8：292.5：303.5(每公顷)，紫菀产量为16049.69kg／hm~2。紫菀酮含量测定结果表明，不同施肥水平对紫菀酮含量的影响不显着，复合系统紫菀酮含量0.17％显着高于单作系统0.11％。梨树／防风、梨树／半夏密植试验，寻求最佳种植密度。数据表明，与3年生梨树间作，防风最佳种植株行距15cm×40cm，此时，产量、收获指数、商品指数最高，取得最大经济效益。与14年生梨树间作，半夏最佳种植密度3cm×15cm，此时，产量、收获指数、商品指数最高，经济效益最大，且收获指数与商品指数呈极显着线性相关。林药种植模式中以4年生合欢间作半夏经济效益最高120.6千元／hm~2。小麦瓜篓间作比小麦玉米增加效益10.1～13.2千元／hm~2，增效率达55.7％～64.7％。玉米天南星间作最佳种植比例为2：6，即种植两行玉米间作六行天南星，经济效益最高。对不同河流故道区不同立体种植模式分别进行经济效益分析，得出增效率：滹沱河故道区赵县粮油模式(大豆／夏玉米)比小麦／玉米增加60.77％；永定河故道区固安县粮油棉模式(棉花／地芸豆／红小豆)比小麦玉米增加64.1％；永清县的果粮模式(梨树／花生)比梨树增加效益48.5％；滦河故道区滦县的粮菜模式(大蒜套种玉米复种大白菜)比小麦玉米增加效益127.6％；棉油模式(棉花／花生)比单一棉花增效32.9％，比单一花生增效60.3％；唐河故道区唐县的粮瓜药模式(西瓜套种菊花间作夏玉米)产投比为3.2：1，经济效益显着。通过对复合系统的光能利用率、能量流和土地利用价值进行分析。数据表明复合系统光能利用率普遍提高了10％-20％；复合系统的产投比(增效率)在65％以上，经济效益较高；土地当量(LER)最高可达2.17，最低1.36。认为LER＞1.30时，土地利用率提高，土地利用价值增加。根据立体农业种植模式评价指标及权重评价方法，对河北省河流故道区现有立体多元种植模式进行优化评价，筛选出60种具有较高经济、生态、社会效益的模式加以推广。
吴殿鸣[9]2012年在《杨农间作系统对土壤不同形态氮素损失效应的研究》文中研究表明本论文研究杨农间作系统中土壤氮素随地表径流和淋溶流失的过程及特点，探讨了不同施肥量对间作系统氮素循环及土壤氮累积量的影响，分析农林间作系统氮素损失的主要影响因素和作用机理。研究结果为减轻农业面源污染，营建合理的杨农间作模式，提高氮肥利用率，改善太湖流域水环境具有一定的理论和实践意义。主要结论如下：（1）单作农田氮素的淋溶水量与降雨量呈显着正相关关系。间作系统中杨树在生长季能有效减少土壤淋溶水量。氮素的迁移和淋失以NO_3~--N形式为主，间作系统内各样点淋溶水的氮素浓度均低于单作农田，各样点氮素淋失量受林分密度、与杨树种植行的距离影响，但差异不显着。（2）地表径流量和氮素流失量随降雨强度的增加而增加。间作系统能显着减少径流量和泥沙侵蚀量，并与林分密度成呈负相关关系。地表径流中TN和NO_3~--N的浓度在产流前期较高，且随着降雨时间的延长，趋于稳定或减小，后期则又有所上升；NH_4~+-N浓度在产流初期即达最大值，后逐步下降。（3）杨麦间作系统能有效改善表层土壤（0~20cm）养分状况，20~80cm土层中NO_3~--N和NH_4~+-N含量均小于对应层次小麦单作农田的含量。间作系统中土壤NO_3~--N含量具有明显的垂直和水平分布差异性，距杨树种植行越近，NO_3~--N在不同土层中变异程度越大。（4）土壤硝态氮含量在冬小麦各个生育时期表现出一定的规律性变化。0~40cm土层硝态氮含量孕穗期最高，而后缓慢下降；40~80cm土层硝态氮含量在孕穗期之前保持较低水平，之后深层土壤的硝态氮含量有增加的趋势。（5）冬小麦根系的根长密度和根干重均随土壤深度的增加而递减，密集分布区为0~20cm土层，并随生育期呈先升高后降低的趋势，最大值出现在灌浆期。间作系统中，冬小麦根长密度和根干重均小于单作农田，越靠近林带小麦根长密度和根干重越小。杨树根长密度随土壤深度增加呈下降趋势，越靠近林带根长密度和根干重越大。杨麦间作系统中杨树和小麦根系存在一定程度的生态位重迭。（6）~(15)N微区试验表明，苋菜吸收尿素氮的比例随着施氮量的增加而减少，间作系统内肥料的利用率得到显着提高。间作系统内土壤各土层残留~(15)N含量均小于对照农田；土壤中残留肥料~(15)N以NO_3~--N形式存在的数量随施氮量的降低而降低。间作系统肥料~(15)N的损失量和损失率明显低于对照农田。
刘晓凯[10]2012年在《杨农复合系统地表径流氮磷流失过程与影响因素研究》文中认为本论文研究杨农复合系统对地表径流量、泥沙侵蚀量、氮磷流失量的影响，并通过降雨实验研究杨农复合系统氮磷流失特征。这对研究农田土壤氮磷径流流失规律，提高化肥利用率，减轻农业面源污染，并为源头上控制太湖水体富营养化具有重要的理论意义和应用价值。主要研究结果如下：（1）与单作麦地相比，杨农复合系统能显着减少地表径流量(49.6%-74.8%)和泥沙侵蚀量(53.7%-76.1%)。杨农复合系统对地表径流量和泥沙侵蚀量的降低作用与林分密度成正相关关系。（2）杨农复合系统中降雨强度是影响地表径流量、径流总量及土壤侵蚀量的主要因素。杨农复合系统地表径流量与泥沙侵蚀量呈极显着正相关关系，其相关系数R=0.897。（3）与单作麦地相比，杨农复合系统能显着降低总氮流失量(19.9%-62.93%)和总磷的流失量（85.4%-96.6%）。不论是杨农复合系统还是单作麦地，总氮的流失量均随施肥量的增加而增加；覆土施肥与撒施施肥相比，覆土施肥能降低总氮流失量（15.29%-32.73%），但对总磷流失量影响不明显。（4）杨麦复合系统氮的流失以溶解态氮为主，溶解态氮中又以硝态氮为主，磷则以颗粒态磷流失为主。杨苋复合增加了硝态氮的流失量，但降低铵态氮的流失量。（5）杨麦复合系统地表径流中总氮、溶解氮的流失浓度先迅速下降然后上升；硝态氮呈先下降后上升的趋势；铵态氮、总磷和溶解磷有相同的浓度变化趋势，在产流初期浓度达到最大值，随产流时间的延长呈下降趋势。
参考文献：
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[4]. 晋西黄土区果农间作系统种间关系研究[D]. 云雷. 北京林业大学. 2011
[5]. 陕西渭北地区常见农林复合系统中林木养分循环利用规律研究[D]. 何建平. 西北农林科技大学. 2011
[6]. 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
[7]. 渭北旱塬混农林业水分生态研究[D]. 张青峰. 西北农林科技大学. 2002
[8]. 河流故道区立体多元农业种植技术研究[D]. 赵斌. 河北农业大学. 2007
[9]. 杨农间作系统对土壤不同形态氮素损失效应的研究[D]. 吴殿鸣. 南京林业大学. 2012
[10]. 杨农复合系统地表径流氮磷流失过程与影响因素研究[D]. 刘晓凯. 南京林业大学. 2012
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