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Nitrate Accumulation in soil Profile of Dry Land farming in Northwest China

Pedosphere 2003年第4期13卷 367-374页

作者： fan jun, hao ming-de and shao ming-anstate key laboratory of soil erosion and dryland farming on the loess plateau, institute of soil and water conservation, the chinese academy of sciences, yangling 712.00 .China). State key laboratory of soil erosion and dryland farming on the loess plateau Institute of Soil and Water Conservation the Chinese Academy of Sciences Yangling 712100 China

A long-term fertilizer experiment on dry land of the loess plateau, northwestChina, has been conducted since 1984 to study the distribution and accumulation of NO_3-N down to adepth of 400 cm in the profile of a coarse-textured dark loessial soilafter continuous winter wheatcropping. Thirteen fertilizer treatments consisted of four levels of N and P applied alone or incombination. Annual N and P (P_2O_5) rates were 0, 45, 90, 135 and 180 kg ha^(-1). After 15successive cropping cycles, the soil samples were taken from each treatment for analysis of NO_3-Nconcentration. The results showed that NO_3-N distribution in the soil profile was quite differentamong the treatments. The application of fertilizer N alone resulted in higher NO_3-N concentrationin the soil profile than the combined application of N and P, showing that application of P couldgreatly reduce the NO_3-N accumulation. With an annual application of 180 kg N ha^(-1) alone, a peakin NO_3-N accumulation occurred at 140 cm soildepth, and the maximum NO_3-N concentration in thesoils was 67.92 mg kg^(-1). The amount of NO_3-N accumulated in the soil profile decreased as thecumulative N uptake by the winter wheat increased. Application of a large amount of N resulted inlowerN recoveries in winter wheat and greater NO_3-N accumulation in soil profile. KO_3-N did notenter underground water in the study region; therefore, there is no danger of underground waterpollution. Amount of NO_3-N accumulation can be predicted by an equation according to annual N and Prates based on the results of this experiment.

关键词： dry land long-term fertilizer experiment NO_3-N accumulation wheat

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Wheat Grain Yield and Yield Stability in a Long-Term Fertilization Experiment on the loess plateau

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Pedosphere 2007年第2期17卷 257-264页

作者： hao ming-de fan jun WANG Quan-Jiu DANG Ting-Hui GUO Sheng-Li WANG Ji-jun institute of soil and water conservation Chinese Academy of Sciences Yangling 712100 （China）. State key laboratory of soil erosion and dryland farming on the loess plateau Institute of Soil and Water Conservation Chinese Academy of Sciences Yangling 712100 （China） Northwest A ＆ F University Yangling 712100 （China）

To provide a scientific basis for sustainable land management, a 20-year fertility experiment was conducted in Changwu County, Shaanxi Province, China to investigate the effects of long-term application of chemical fertilizers on wheat grain yield and yield stability on the loess plateau using regression and stability analysis. The experiment consisted of 17 fertilizer treatments, containing the combinations of different N and P levels, with three replications arranged in a randomized complete block design. Nitrogen fertilizer was applied as urea, and P was applied as calcium superphosphate. Fertilizer rates had a large effect on the response of wheat yield to fertilization. Phosphorus, combined with N, increased yield significantly （P 〈 0.01）. In the unfertilized control and the N or P sole application treatments, wheat yield had a declining trend although it was not statistically significant. Stability analysis combined with the trend analysis indicated that integrated use of fertilizer N and P was better than their sole application in increasing and sustaining the productivity of rainfed winter wheat.

关键词： dryland wheat yield long-term fertilization nitrogen phosphorus yield stability

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宁南旱地作物降水生产潜力及其适度开发研究

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水土保持学报 2001年第6期15卷 125-128页

作者：李军王立祥邵明安陶士珩中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱作农业国家重点实验室陕西杨陵712100 西北农林科技大学农学院陕西杨陵712100

1997～ 1999年在宁南半干旱偏旱区国家宁南 (海原 )旱农试区设置了旱地糜子与春小麦降水生产潜力及其适度开发试验 ,采用肥力梯度法研究有限降水条件下旱地糜子与春小麦的最大产量与适宜开发度。研究结果表明 ,宁南半干旱偏旱区旱地糜... 详细信息

1997～ 1999年在宁南半干旱偏旱区国家宁南 (海原 )旱农试区设置了旱地糜子与春小麦降水生产潜力及其适度开发试验 ,采用肥力梯度法研究有限降水条件下旱地糜子与春小麦的最大产量与适宜开发度。研究结果表明 ,宁南半干旱偏旱区旱地糜子 3年 (3种降水年型 )平均降水生产潜力为 176 0 .5 kg/ hm2 ,水分利用效率 WU E为0 .6 47kg/ m3 ,潜力适宜开发度为 90 % ,适宜施肥量为氮 90 kg/ hm2、磷 45 kg/ hm2 ;宁南旱地春小麦 3年 (1998～1999年 ,有冬灌 )平均水分生产潜力和 WU E分别为 2 5 5 4.0 kg/ hm2 和 0 .90 3kg/ m3 ,1997年纯旱地降水生产潜力和 WUE分别为 115 8.0 kg/ hm2 和 0 .6 90 kg/ m3 ,潜力适宜开发度为 85 % ,适宜施肥量为氮 6 0 kg/ hm2 、磷 30 kg/hm2 。

关键词：宁南半干旱偏旱区糜子春小麦降水生产潜力适度开发

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不同植被和土壤类型下土壤水分剖面的分异

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水土保持研究 2011年第6期18卷 12-17页

作者：邹俊亮邵明安龚时慧西北农林科技大学资源环境学院陕西杨陵712100 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院水土保持与生态环境研究中心黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨陵712100

为研究不同土壤类型下土壤水分的垂直分布特征及变异情况,在位于黄土高原水蚀风湿交错带的六道沟小流域选取坝淤土、黄绵土和风沙土3种土壤类型为研究对象,测定了0-600cm土壤水分含量,利用经典统计学方法进行分析。结果表明:坝淤土土壤... 详细信息

为研究不同土壤类型下土壤水分的垂直分布特征及变异情况,在位于黄土高原水蚀风湿交错带的六道沟小流域选取坝淤土、黄绵土和风沙土3种土壤类型为研究对象,测定了0-600cm土壤水分含量,利用经典统计学方法进行分析。结果表明:坝淤土土壤水分剖面呈有规律的波动型变化,黄绵土剖面土壤水分基本呈微弱的波动型变化,风沙土土壤水分剖面变化类型属于降低型;植被覆盖为柠条或小叶杨时,不同土壤类型对0-100cm间土壤水分含量影响不明显,而对100-600cm土壤水分含量影响显著(P坝淤土>风沙土,小叶杨覆盖下0-600cm平均土壤水分均呈现:风沙土>坝淤土>黄绵土;对3种土壤类型而言,同一土壤类型下植被类型的不同主要对深层土壤水分的垂直分布产生影响,总体上,农地和草地下的土壤水分状况好于灌木和乔木。这对于指导干旱区农业生产以及植被恢复中水分的合理调控具有积极的意义。

关键词：土壤类型土壤水分植被类型

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陕北黄土区深剖面不同土地利用方式下土壤水分和温度的分布特征

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应用生态学报 2024年第9期35卷 2552-2560页

作者：李明辉李秧秧樊军中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100 中国科学院大学北京100049 西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100

研究不同土地利用方式对深剖面土壤水分和温度时空动态的影响,揭示不同植被覆盖对区域水热资源的调控效应,可为优化土地管理和植被恢复提供理论依据。本研究以黄土高原北部六道沟流域不同土地利用方式为研究对象,于2022年对0~1000 cm土... 详细信息

研究不同土地利用方式对深剖面土壤水分和温度时空动态的影响,揭示不同植被覆盖对区域水热资源的调控效应,可为优化土地管理和植被恢复提供理论依据。本研究以黄土高原北部六道沟流域不同土地利用方式为研究对象,于2022年对0~1000 cm土层土壤含水量和温度进行动态监测,分析4种土地利用方式下(林地、草地、农地和荒草地)土壤水分和温度的时间变化规律和垂直剖面分布特征。结果表明:研究区不同土地利用方式之间的土壤水分和温度分布特征差异显著。2022年生长季(4—10月),4种土地利用方式0~1000 cm土层土壤总储水量由高到低依次为:大豆农地(1393 mm)、荒草地(1374 mm)、柠条林地(1218 mm)和苜蓿草地(557 mm)。柠条林地和大豆农地在0~300 cm、荒草地在0~500 cm、苜蓿草地在0~200 cm土壤水分变化较大,深层土壤水分均变化较小。土地利用方式对土壤温度的影响主要表现在0~200cm土层,最深可达300 cm。2022年4种土地利用方式的降水入渗补充深度在200 cm之内。柠条林地和苜蓿草地的土壤水分消耗深度均为200 cm,大豆农地和荒草地的土壤水分消耗深度为100 cm。植被变化显著影响了土壤深剖面水热过程。

关键词：深剖面土地利用方式土壤水分土壤温度

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陕西神木弃耕1-49年的苜蓿地土壤理化特性和植物物种多样性数据集

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中国科学数据（中英文网络版） 2024年第1期9卷 137-143页

作者：张倩樊军贾沐霖西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱作农业国家重点实验室陕西杨凌712100 西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100

在半干旱地区,弃耕苜蓿地的面积在持续增加。明确长期弃耕苜蓿地的土壤含水量、土壤容重、土壤孔隙度、土壤饱和导水率、土壤pH值、土壤氨态氮、土壤硝态氮、土壤有效磷、土壤有机碳、土壤全氮、Margalef指数、Pielou指数、Simpson指数... 详细信息

在半干旱地区,弃耕苜蓿地的面积在持续增加。明确长期弃耕苜蓿地的土壤含水量、土壤容重、土壤孔隙度、土壤饱和导水率、土壤pH值、土壤氨态氮、土壤硝态氮、土壤有效磷、土壤有机碳、土壤全氮、Margalef指数、Pielou指数、Simpson指数和Shannon-Wiener指数的变化,对半干旱地区植被恢复具有重要意义。本数据集收集于陕西神木侵蚀与环境国家野外科学观测研究站(简称“神木站”),分别于2003年(1-30年)、2014年(12-41年)和2022年(20-49年)对不同弃耕时间的紫花苜蓿地进行了调查,调查获得土壤理化特性和植物物种多样性数据。本数据集在野外调查、室内测定、数据计算、数据入库、质量控制方面均严格按照国际观测技术标准进行,所获取数据质量高,数据可为半干旱地区苜蓿地演替过程等方面研究提供数据基础。

关键词：神木站 1-49年弃耕苜蓿地土壤理化特性植物物种多样性

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Response of soil CO_2 efflux to precipitation manipulation in a semiarid grassland

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Journal of Environmental sciences 2016年第7期28卷 207-214页

作者： Xiaorong Wei Yanjiang Zhang Jian Liu Hailong Gao jun fan Xiaoxu Jia Jimin Cheng mingan shao Xingchang Zhang State key laboratory of soil erosion and dryland farming in the loess plateau Northwest A&F University College of Animal Science and Technology Northwest A&F University key laboratory of Ecosystem Network Observation and Modeling Institute of Geographical Sciences and Natural Resources ResearchChinese Academy of Sciences

soil CO_2efflux（SCE） is an important component of ecosystem CO_2 exchange and is largely temperature and moisture dependent, providing feedback between C cycling and the climate system. We used a precipitation manipulation experiment to examine the effects of precipitation treatment on SCE and its dependences on soil temperature and moisture in a semiarid grassland. Precipitation manipulation included ambient precipitation, decreased precipitation（- 43%）, or increased precipitation（＋ 17%）. The SCE was measured from July2013 to december 2014, and CO_2 emission during the experimental period was *** response curves of SCE to soil temperature and moisture were analyzed to determine whether the dependence of SCE on soil temperature or moisture varied with precipitation manipulation. The SCE significantly varied seasonally but was not affected by precipitation treatments regardless of season. Increasing precipitation resulted in an upward shift of SCE–temperature response curves and rightward shift of SCE–moisture response curves,while decreasing precipitation resulted in opposite shifts of such response curves. These shifts in the SCE response curves suggested that increasing precipitation strengthened the dependence of SCE on temperature or moisture, and decreasing precipitation weakened such dependences. Such shifts affected the predictions in soil CO_2 emissions for different precipitation treatments. When considering such shifts, decreasing or increasing precipitation resulted in 43 or 75% less change, respectively, in CO_2 emission compared with changes in emissions predicted without considering such shifts. Furthermore, the effects of shifts in SCE response curves on CO_2 emission prediction were greater during the growing than the non-growing season.

关键词： soil CO2 efflux response curve soil moisture soil temperature Precipitation regimes Semiarid grassland soil CO2 efflux

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地球关键带基岩风化层生态水文研究进展

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科学通报 2022年第27期67卷 3311-3323页

作者：骆占斌樊军邵明安西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所杨凌712100

基岩风化层作为地球关键带的主要组成部分,联系其上层土壤水分变动和地下水补给,在陆地表层生态水文循环中扮演着重要角色.为阐明地球关键带中基岩风化层生态水文的研究进展,本文回顾了Web of Science(WOS)核心合集数据库和中国知网(CN... 详细信息

基岩风化层作为地球关键带的主要组成部分,联系其上层土壤水分变动和地下水补给,在陆地表层生态水文循环中扮演着重要角色.为阐明地球关键带中基岩风化层生态水文的研究进展,本文回顾了Web of Science(WOS)核心合集数据库和中国知网(CNKI)学术期刊数据库中收录的相关文献,计量可视化了当前的研究热点,总结了基岩风化层生态水文潜在的影响途径,展望了未来潜在的研究热点.结果表明,基岩风化层生态水文研究呈现地质学、水资源科学、环境科学与生态学及工程学等多学科交叉且基础理论丰富的特点;基岩风化层生态水文效应既包含了自身特性差异,也涵盖对土壤水分再分配、地下水补给排泄调节和植物生长调控等外部扰动;基岩风化层生态水文潜在影响途径可能是通过阻碍土壤水分入渗流失和补给地下水来调节季节性缺水、中微小型动物活动加剧岩石风化提高水分贮存空间、植被根系贴附岩层并结合菌根菌丝参与水养传输等多种方面.本文以期为深化地球关键带科学,拓展生态水文研究领域和鉴别植被恢复选址的合理性提供参考.

关键词：风化基岩含水层岩石水分地球关键带水文循环文献计量

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不同管理措施对黄土塬区农田土壤水分调控和硝态氮淋溶累积的影响

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植物营养与肥料学报 2019年第2期25卷 213-222页

作者：胡锦昇樊军付威郝明德中国科学院水利部水土保持研究所/黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100 中国科学院大学北京100049 西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100

【目的】研究黄土区旱作农田不同施肥和覆盖处理对土壤水分与硝态氮淋溶的影响,以提高水肥利用效率,增加作物产量,为选取适宜于该区可持续生产的农田管理措施提供理论基础。【方法】选取渭北旱塬定位试验中不施肥对照、施氮磷化肥、氮... 详细信息

【目的】研究黄土区旱作农田不同施肥和覆盖处理对土壤水分与硝态氮淋溶的影响,以提高水肥利用效率,增加作物产量,为选取适宜于该区可持续生产的农田管理措施提供理论基础。【方法】选取渭北旱塬定位试验中不施肥对照、施氮磷化肥、氮磷化肥配施钾肥、氮磷化肥配施生物炭、氮磷化肥与休闲期地膜全覆盖、氮磷化肥与生育期地膜全覆盖和氮磷化肥与全年地膜全覆盖共7个处理。分析了不同处理连续耕作冬小麦15年后收获期剖面硝态氮累积和生长季内土壤剖面水分变化状况。【结果】与对照相比,施氮磷化肥处理显著增加了硝态氮在0—300 cm土层中的累积,累积量是对照的6.1倍。与施氮磷化肥相比,在氮磷化肥基础上生育期地膜全覆盖、配施生物炭、配施钾肥和全年地膜全覆盖处理显著减少了土壤硝态氮累积量,分别减少了78.7%、73.2%、66.0%和59.7%,氮磷化肥与休闲期地膜全覆盖土壤硝态氮含量较施氮磷化肥处理虽无显著差异,但硝态氮累积量也减少19.2%。与对照相比,施氮磷化肥处理对0—300 cm土层水分补给和消耗量无显著影响。与施氮磷化肥相比,氮磷化肥基础上配施钾肥和生物炭对土壤水分补给和消耗量也无显著影响,而施氮磷化肥基础上的休闲期地膜全覆盖、生育期地膜全覆盖和全年地膜全覆盖显著增加土壤水分补给量,其中只有氮磷化肥与休闲期地膜全覆盖处理显著增加了土壤水分消耗量。硝态氮在土壤中的累积受土壤水分运移影响,其在土壤中的累积量随着水分补给量的增加而增加。土壤水分运移能显著影响硝态氮在土壤剖面的分布,其结果是氮磷化肥与生育期地膜全覆盖和氮磷化肥配施生物炭处理硝态氮主要分布在0—20 cm土层,氮磷化肥配施钾肥和氮磷化肥与全年地膜全覆盖处理硝态氮主要分布在0—100 cm土层,而施氮磷化肥和氮磷化肥与休闲期地膜全覆盖处理硝态氮主要分布在0—200 cm土层,其中施氮磷化肥和氮磷化肥基础上配施钾肥、全年地膜全覆盖、休闲期地膜全覆盖4个处理出现硝态氮累积峰。【结论】不同农田管理措施通过对水分的调控减少硝态氮淋溶,进而提高氮素利用效率,其中在施氮磷化肥的基础上增加生育期地膜全覆盖能有效调控土壤水分运移和减少硝态氮淋溶累积,是旱塬区改善农田水肥状况,增加作物产量的适宜措施。

关键词：黄土塬区硝态氮水分运移生物炭地膜覆盖

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耕作与覆盖措施对黄土塬区春玉米田土壤水气传输的影响

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植物营养与肥料学报 2021年第5期27卷 814-825页

作者：刘萌付威樊军代子俊郝明德西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100

【目的】良好的土壤物理和水力学性质是土壤肥力可持续的基础。研究黄土高原旱作农业区长期不同耕作、覆盖措施对土壤水气传输性质的影响,为黄土塬区可持续的农田管理提供参考。【方法】基于设在渭北旱塬始于2002年的田间定位试验,选取... 详细信息

【目的】良好的土壤物理和水力学性质是土壤肥力可持续的基础。研究黄土高原旱作农业区长期不同耕作、覆盖措施对土壤水气传输性质的影响,为黄土塬区可持续的农田管理提供参考。【方法】基于设在渭北旱塬始于2002年的田间定位试验,选取传统耕作(CT)、传统耕作+秸秆覆盖(TS)、传统耕作+地膜覆盖(TP)、传统耕作+全膜覆盖(TWP)、免耕(NT)、免耕+秸秆覆盖(NS)、免耕+地膜覆盖(NP)、免耕+生草覆盖(NG)共8个处理。于2019年春玉米收获期采集剖面土样,对0—10、10—20、20—30和30—40 cm土层土壤质量含水量、容重、导气率、相对气体扩散率和饱和导水率进行测定与分析。【结果】与CT处理相比,TS处理显著增加了0—40 cm土壤平均质量含水量,降低了0—40 cm各层土壤导气率,增加了各层土壤相对气体扩散率,表层(0—10 cm)土壤饱和导水率显著降低了75.9%;TP处理收获期耕层(0—20 cm)土壤容重增加,土壤总孔隙度显著降低,在0—10 cm土层,土壤导气率显著提高了54.1%;TWP处理耕层土壤容重显著增加,土壤总孔隙度显著降低,剖面0—40 cm土壤导气率和饱和导水率分别平均增加了64.8%和111.2%,尤其是表层土壤导气率显著提高了99.5%。与NT处理相比,NS处理耕层土壤容重降低,总孔隙度增加,表层土壤质量含水量、相对气体扩散率和饱和导水率分别显著提高了14.8%、25.3%和446.4%;NP处理耕层土壤容重增加,总孔隙度降低,表层土壤质量含水量和饱和导水率分别显著增加3.5%和145.2%,土壤导气率显著降低33.7%;NG处理耕层土壤容重降低,总孔隙度增加,表层土壤质量含水量显著提高了11.3%,土壤相对气体扩散率显著降低了42.1%。相同覆盖条件下与传统耕作比较,免耕处理能够降低下层20—40 cm土壤容重,增加土壤总孔隙度,提高土壤持水性,虽然降低了表层0—10 cm土壤导气率,但提高了土壤相对气体扩散率和饱和导水率。【结论】免耕秸秆覆盖可降低耕层土壤容重,增加总孔隙度,并且显著提高耕层土壤相对气体扩散率和饱和导水率,增加下层土壤导气率,是免耕处理组中最佳处理。传统耕作全膜覆盖可提高耕层土壤导气率、相对气体扩散率和饱和导水率,是传统耕作组中最佳处理,可有效保持渭北旱塬良好的土壤水气传输能力。

关键词：免耕覆膜导气率相对气体扩散率饱和导水率

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