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Effects of water and nitrogen on growth and relative competitive ability of introduced versus native C_(4)grass species in the semi-arid Loess Plateau of China

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Journal of Arid Land 2021年第7期13卷 730-743页

作者： DING Wenli xu Weizhou GAO Zhijuan xu bingcheng State Key Laboratory of Soil Erosion and Dryland Farming on the Loess Plateau Northwest A&F UniversityYangling 712100China College of Life Science Yulin UniversityYulin 719000China Institute of Soil and Water Conservation Chinese Academy of Sciences and Ministry of Water ResourcesYangling 712100China

Switchgrass is an introduced C_(4)grass in the semi-arid Loess Plateau of China,but there is a lack of information to assess its ecological invasive *** this study,Old World bluestems(native C_(4)grass)and switchgrass were sowed at five mixture ratios(8:0,6:2,4:4,2:6 and 0:8)under two soil water levels(80%field capacity(FC)and 40%FC)and two nitrogen(N)treatments(0 and 100 mg N/kg dry soil,termed N0-unfertilized and N1-fertilized treatments,respectively)in a pot experiment in ***,root morphological traits and relative competitive abilities of these two species were *** showed that biomass of both species was significantly greater under 80%FC or N fertilization,and switchgrass had a relatively larger root:shoot ratio(RSR).Total root length(TRL)and root surface area(RSA)of switchgrass were significantly higher under 80%FC irrespective of N treatment,while those of Old World bluestems were only significantly higher under N fertilization.N had no significant effect on TRL and RSA of switchgrass,while RSA of Old World bluestems significantly increased under 80%FC and N *** 40%FC and N0-unfertilized treatment,the aggressivity of Old World bluestems was larger than zero at 2:6 and 4:4 mixture ratios of two species,whereas it was close to zero at 6:2 mixture *** competitive ability of switchgrass significantly increased under 80%FC or N *** aggressivity of Old World bluestems was negative at 6:2 mixture ratio under 80%FC and N fertilization,while it was positive at 2:6 mixture *** may become more aggressive when N deposition or rainfall increases,while a proper mixture ratio with appropriate water and N management could help with grassland management in the semi-arid Loess Plateau.

关键词： aggressivity nitrogen deposition relative competitive ability root trait water stress

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Diurnal and seasonal variations of soil respiration rate under different row-spacing in a Panicum virgatum L. field on semi-arid Loess Plateau of China

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Journal of Arid Land 2016年第3期8卷 341-349页

作者： HUANG Jin GAO Zhijuan CHEN Ji ZHANG He xu bingcheng Institute of Soil and Water Conservation Northwest A&F University State Key Laboratory of Soil Erosion and Dryland Farming on the Loess Plateau Institute of Soil and Water ConservationChinese Academy of Sciences and Ministry of Water Resources

Soil respiration（SR） in crop field is affected by environmental factors, agronomic practices and crop types. To clarify how planting density affects the SR dynamics in switchgrass（Panicum virgatum L.） field on the semi-arid Loess Plateau, this research investigated diurnal and seasonal changes of soil respiration rate（RS） under three different row-spacing treatments（20, 40 and 60 cm） in the fourth growing year of switchgrass. Results showed that RS presented a pronounced seasonality under all row-spacing treatments. The highest daily average RS values appeared in August, while the lowest（P〉 0.05） among the row-spacing treatments, and similar results were found for soil temperature in 0–15 cm soil depth. Soil respiration temperature sensitivity（Q_（10）） values were 1.0–3.7 during the growing months, which were strongly correlated with air temperature in May and June and the soil temperature at 15 cm depth in August. Higher aboveground biomass production and lower RS in most growth months indicated that 20 cm row-spacing treatment was beneficial for increasing the carbon fixation in switchgrass field. Results also implied that it is necessary to take into account the influence of phenology and root growth of switchgrass on soil respiration for accurately evaluating the carbon cycle in the region.

关键词： switchgrass row-spacing soil temperature soil water Q_(10) value

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新时期延安市林草植被建设若干问题研究

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人民黄河 2022年第9期44卷 6-10,45页

作者：山仑徐炳成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

我国从1999年开始实施的退耕还林(草),在取得显著成效的同时也逐渐显现一些新问题,有必要对其进行科学评估和系统梳理。为了给新时期黄土高原生态建设和高质量发展提供科学依据,基于实地调研资料和1990—2020年典型年份遥感影像解译资料... 详细信息

我国从1999年开始实施的退耕还林(草),在取得显著成效的同时也逐渐显现一些新问题,有必要对其进行科学评估和系统梳理。为了给新时期黄土高原生态建设和高质量发展提供科学依据,基于实地调研资料和1990—2020年典型年份遥感影像解译资料,对延安市实施退耕还林(草)及林草植被建设取得的成效和面临的问题进行综合评估分析,并提出了具体的对策建议。延安市实施退耕还林(草)取得的成效:生态质量明显提高,土地利用结构迅速调整,促进了农业产业结构调整,助推了农民脱贫致富,林草面积快速增加,植被恢复良好。当前延安市林草植被建设面临的问题:大规模植被恢复改变了地表水文过程(有限降水量被大量蒸散发,不利于已建植被的后续稳定生长和生态服务功能的持续发挥),退耕造林林分类型单一问题突出,人工草地建设规模具有局限性,大面积天然草地亟待合理开发利用。对延安市未来林草植被建设的建议:开展区域农业综合评估和规划,加强退耕还林(草)生态效应的监测与评估,有计划、有步骤对部分林分和树种进行调整,加强天然草地的抚育管理和合理利用,培育和建立畜牧业可持续发展体系。

关键词：退耕还林(草) 植被建设生态质量土地利用结构林分改造草地管理延安市

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新时期黄土高原退耕还林(草)有关问题探讨

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水土保持通报 2019年第6期39卷 295-297页

作者：山仑徐炳成西北农林科技大学水土保持研究所中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100

[目的]总结黄土高原退耕还林(草)工程实施20 a来取得的成效,旨在为新时期黄河流域生态保护和高质量发展提供参考。[方法]根据多年研究结果,结合近期调研和相关资料,归纳了新时期黄土高原退耕还林(草)工程实施过程中出现的问题。[结果]... 详细信息

[目的]总结黄土高原退耕还林(草)工程实施20 a来取得的成效,旨在为新时期黄河流域生态保护和高质量发展提供参考。[方法]根据多年研究结果,结合近期调研和相关资料,归纳了新时期黄土高原退耕还林(草)工程实施过程中出现的问题。[结果]当前需要考虑的问题包括:①如何加速退耕还草;②是否实行严格的轮封轮牧;③如何处理好生态林和经济林的比例;④如何持续提高单位面积粮食产量等。[结论]新时期生态建设过程中需注重分析与研究出现的新问题,寻求切实的应对方案,以推动黄土高原地区生态文明建设和乡村振兴。

关键词：草地建设轮封轮牧经济林粮食生产生态保护

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黄土丘陵区人工沙棘林水土保持作用机理及效益

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应用生态学报 2005年第4期16卷 595-599页

作者：陈云明刘国彬徐炳成中国科学院西北农林科技大学水土保持研究所杨凌712100

沙棘是我国半干旱地区用于水土保持造林的主要生态经济型树种,在“三北”地区生态环境建设中发挥重要作用.对野外试验资料分析表明,7～10龄沙棘林冠年平均截留率为8 5 % ,6～10龄沙棘林地枯落物层单次可截留0 89mm降水;沙棘林通过改... 详细信息

沙棘是我国半干旱地区用于水土保持造林的主要生态经济型树种,在“三北”地区生态环境建设中发挥重要作用.对野外试验资料分析表明,7～10龄沙棘林冠年平均截留率为8 5 % ,6～10龄沙棘林地枯落物层单次可截留0 89mm降水;沙棘林通过改善土壤理化性质,具有提高土壤入渗和抗冲性能作用,其中土壤中毛根数量是决定土壤抗冲能力的主要指标.沙棘林的水土保持作用随林龄变化明显,幼林(2～3龄)阶段的作用很小,降水特性是决定林地产流产沙量的主要因素;成林(4～5龄)阶段,产流产沙量受降水和林分生长的共同影响;成林后(6～12龄)阶段,降水特性的影响很小,林地产流产沙量维持相对稳定,年径流深与侵蚀模数分别为0 3～3 4mm、0～6 75t·km-2 .幼林至成林(2～5龄)阶段,径流含沙量急剧减少,成林后(6～12龄)阶段,径流含沙量趋于稳定,含沙量变化在0～5 0 9kg·m-3 .

关键词：人工沙棘林黄土丘陵区水土保持作用机理

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黄土高原旱塬农田生态系统碳氮循环特征

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生态农业研究 2000年第2期8卷 42-46页

作者：徐炳成梁银丽中国科学院水利部水土保持研究所杨陵712100

以黄土高原南部长武试区的典型旱塬农田生态系统为研究对象,运用DNDC模型分析其麦田在4种处理下连续6年的碳(C)、氮(N)循环特征,经与已知试验结果和实测数据比较,验证了该模型的适用性,并提出了该区农业发展的主要措施。

关键词： DNDC模型麦田生态系统循环碳氮

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混播白羊草和达乌里胡枝子叶片光合生理特性对水分胁迫的响应

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西北植物学报 2017年第6期37卷 1155-1165页

作者：徐伟洲邓西平王智徐炳成王小林榆林学院陕西省陕北矿区生态修复重点实验室陕西榆林719000 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陵712100 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨陵712100

以黄土丘陵半干旱区白羊草(Bothriochloa ischaemum)和达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)为研究对象,通过盆栽控制试验,设置3种土壤水分处理水平(HW、MW和LW,分别为田间持水量的80%±5%,60%±5%和40%±5%)和7个株数比例组合(株数比为0... 详细信息

以黄土丘陵半干旱区白羊草(Bothriochloa ischaemum)和达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)为研究对象,通过盆栽控制试验,设置3种土壤水分处理水平(HW、MW和LW,分别为田间持水量的80%±5%,60%±5%和40%±5%)和7个株数比例组合(株数比为0∶12、2∶10、4∶8、6∶6、8∶4、10∶2和12∶0),分析比较白羊草和达乌里胡枝子拔节期、开花期和结实期的叶片光合生理参数,探讨不同土壤水分和草种组合比例下二者叶片光合气孔交换参数随生育期动态变化规律,揭示水分胁迫下2种乡土草混播共存的生理生态机制。结果显示:(1)水分胁迫显著降低了2种草叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs),且以白羊草的光合生理响应更为敏感;除LW土壤水分下达乌里胡枝子结实期的Pn降低原因为非气孔限制因素外,其余处理下均为气孔因素。(2)HW土壤水分下,白羊草混播下的Pn均值显著高于单播,但达乌里胡枝子呈相反趋势;MW和LW土壤水分下,白羊草混播下拔节期与开花期以及达乌里胡枝子结实期的Pn均显著高于各自单播,白羊草各生育期的水分利用率(WUE)均显著高于达乌里胡枝子。(3)在10∶2混播条件下,LW土壤水分处理的白羊草各生育期的Pn和WUE、以及MW和LW土壤水分处理的达乌里胡枝子结实期的Pn和WUE均显著高于各自单播。研究表明,白羊草与达乌里胡枝子株数比为10∶2时,有利于提高水分胁迫条件下二者叶片光合速率和水分利用效率。

关键词：生育期混播乡土草光合速率水分利用效率

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密度和修剪对冬小麦根系时空分布和产量的影响

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生态学报 2015年第6期35卷 1820-1828页

作者：方燕徐炳成谷艳杰刘倩倩李凤民黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室水土保持研究所西北农林科技大学杨凌712100 兰州大学生命科学学院草地农业系统国家重点实验室兰州730000

田间试验研究了种植密度和不同时期根修剪对黄土旱塬冬小麦(Triticum aestivum L.)根系时空分布、土壤水分利用以及产量的影响。供试材料为该地区广泛种植的冬小麦品种长武135。试验设定4个密度处理:SR1、SR2、SR3和SR4,分别为180、225... 详细信息

田间试验研究了种植密度和不同时期根修剪对黄土旱塬冬小麦(Triticum aestivum L.)根系时空分布、土壤水分利用以及产量的影响。供试材料为该地区广泛种植的冬小麦品种长武135。试验设定4个密度处理:SR1、SR2、SR3和SR4,分别为180、225、280和340株/m2,其中SR2为常规密度;以及4个根修剪处理:CK(不剪根处理)、W(越冬期根修剪)、S(返青期根修剪)和B(越冬期根修剪+返青期根修剪)。研究结果表明,冬小麦返青期、孕穗期和花期根系总干重随种植密度的增加而增加。根修剪处理显著降低了各生育期冬小麦根系总干重,不同处理间排序为CK>W>S>B。种植密度和根修剪对冬小麦根系总长度的影响与根系总干重类似,各处理间根系总干重和根系总长度的差异主要来自于0—20 cm表土层。冬小麦表土层(0—20 cm)中的根干重密度(DRWD)和根长密度(RLD)都随种植密度的提高而增加。根修剪降低了返青期、孕穗期和花期冬小麦DRWD和RLD在0—20 cm表土层中的分布,但增加了花期60—100 cm深土层中的DRWD和RLD。整个生育期土壤水分消耗随种植密度增加而增加,而根修剪显著减少土壤水分的消耗。冬小麦的产量和水分利用效率随着种植密度增加而显著提高。根修剪处理显著增加了冬小麦的产量,且W处理的产量最高,同时根修剪也显著提高了冬小麦的水分利用效率。由此可见,越冬期根修剪(W)可以最大程度提高冬小麦产量。考虑到经济效益,建议旱地雨养农业区在较高的密度下进行越冬期根修剪处理,从而达到生产上高产高效的目的。

关键词：冬小麦(Triticum aestivum L.) 根系垂直分布土壤含水量黄土旱塬

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延安市草地建设应以天然草地改良和功能提升为重点

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延安大学学报（自然科学版） 2022年第1期41卷 1-4页

作者：徐炳成山仑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中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100

平衡草地生态功能与生产功能间的关系,是有效发挥草地多功能性的基本原则之一。基于黄土丘陵区天然草地生态系统特征,延安市人工草地建设现状,延安实施退耕还林(草)20年来畜牧业产值在农林牧总产值中的占比变化,1990―2020年间延安农林... 详细信息

平衡草地生态功能与生产功能间的关系,是有效发挥草地多功能性的基本原则之一。基于黄土丘陵区天然草地生态系统特征,延安市人工草地建设现状,延安实施退耕还林(草)20年来畜牧业产值在农林牧总产值中的占比变化,1990―2020年间延安农林草土地面积占比以及不同覆盖度等级草地构成变化等分析,提出延安市草地建设应重点围绕天然草地改良和功能提升,对部分封禁恢复草地可开展适度放牧利用的探索研究。

关键词：延安市退耕还林还草土地利用方式人工草地草地管理

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黄土丘陵区退耕草地群落优势种叶片光合生理对氮磷添加的响应

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生态学报 2021年第13期41卷 5454-5464页

作者：赖帅彬徐升简春霞陈志飞周俊杰杨全王智徐炳成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 吉林农业科技学院吉林132101 中国科学院水利部水土保持研究所杨凌712100

以黄土丘陵区退耕草地群落典型优势种白羊草、长芒草和达乌里胡枝子为研究对象,测定不同氮磷(主区N:0,50,100 kg N hm^(-2)a^(-1);副区P:0,40,80 kg P_(2)O_(5) hm^(-2)a^(-1))添加处理下叶片光合气体交换参数、叶绿素荧光参数、叶片氮... 详细信息

以黄土丘陵区退耕草地群落典型优势种白羊草、长芒草和达乌里胡枝子为研究对象,测定不同氮磷(主区N:0,50,100 kg N hm^(-2)a^(-1);副区P:0,40,80 kg P_(2)O_(5) hm^(-2)a^(-1))添加处理下叶片光合气体交换参数、叶绿素荧光参数、叶片氮磷含量、光合氮利用效率(PNUE)和光合磷利用效率(PPUE),探究不同优势种光合生理特征对外源氮磷添加的响应特征与物种差异。结果表明:单独氮添加下,3个优势种的净光合速率(P_(n))、蒸腾速率、水分利用效率(WUE_(i))、气孔限制值(Ls)和光系统Ⅱ(PSⅡ)活性高于或显著高于未施肥处理,白羊草和达乌里胡枝子的PNUE和PPUE以及长芒草的PPUE显著增加。单独磷添加下,仅达乌里胡枝子的P_(n)、WUE_(i)、Ls和PNUE相比未施肥处理显著增加。氮磷共同添加下,50 kg N hm^(-2)a^(-1)处理下,施磷后达乌里胡枝子的P_(n)以及三个优势种的PNUE显著增加,白羊草的PPUE显著降低;100 kg N hm^(-2)a^(-1)处理下,施磷后达乌里胡枝子的P_(n)和PNUE均显著增加,白羊草PPUE和长芒草的PNUE的仅在40 kg P_(2)O_(5) hm^(-2)a^(-1)处理下显著增加。3个优势种的P_(n)均与PSⅡ最大光化学效率和叶片氮含量呈显著正相关关系,长芒草和达乌里胡枝子的P_(n)与PSⅡ潜在活性和叶片磷含量呈显著正相关关系。总体表明,氮磷对黄土丘陵区退耕草地优势种光合生理具有一定的交互作用,物种属性和施肥水平影响其光合生理特征响应程度。

关键词：退耕草地优势种光合作用叶绿素荧光光合养分利用效率

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