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渭北旱塬作为我国古老的旱作农区由于受地理位置和自然环境的影响，植物生长状况对天然降雨的依赖性较大，本文通过野外人工降雨试验和理论分析，研究了土壤理化性质和植物生长的年内变化特征，使得农业水土资源得到高效的利用，进一步解决渭北旱塬缺水问题，加快当地农业生产的发展，同时为该地区水土资源利用与生态环境均衡衡发展提供理论依据。主要取得如下成果：
(1)6种植物生育期内株高均呈现先迅速增大后逐渐变缓的变化趋势，覆盖度总体呈现逐、渐增大后趋于稳定的变化趋势，单株地上生物量总体呈现先缓慢增大后迅速增大然后变为缓慢增大的变化趋势，地下生物量因植物类型不同变化趋势也不相同，其中3_种农作物的地下生物量具体呈现先增大质逐渐减小的变化趋势，3种绿肥作物的地下生物量呈现先迅速增长后缓慢增长的变化趋势；传统Logistic模型均能较好的模拟6种植物的株高、覆盖度、地上生物量以及3种绿肥作物的地下生物量的变化特征。根据植物生长变化规律，修正了经典的Logistic曲线模型，能够并利用绿肥作物不同生育期株高实测值和和生育期内地上生物量的最大值来预测地上生物量的动态变化过程。
(2)3种农作物种植条件下0-25cm的土壤的容重在植物生育期内总体呈现增大的变化趋势，3种绿肥作物种植条件下条件下土壤容重在作物生育期总体呈现先增大后减小的变化趋势；6种植物种植条件下的士壤的吸湿系数随着植物生育期的变化均呈现先增大后逐渐减小的变化趋势；利用Hydrus-1d软件分析了6种植物种植条件下金生育期内土壤水动力参数，作物生育期内小麦、大豆、小冠花、毛茬子、红三叶种植条件下楗物生育期内土壤水动力参数的呈现先增大后逐渐趋予稳定，而谷子种植条件下生育期内土壤水动力参数均呈现逐渐降低的变化趋势，其中土壤饱和导水率的年内变化程度较为剧烈，变化幅度均大于25%，土壤进气吸力变化幅度在6%-18%之间，土壤的饱和含水量、滞留含水量的变化幅度相差不大均在2.50%-8%之间。
6种植物种植条件下的不同深度的土壤有机质含量的变化趋势具体表现为：0-5cm、5-10cm的土壤有机质在作物生育期内呈现先减小后增大的变化趋势，10-15cm、15-20cm、20-25cm的土壤有机质的含量呈现先减小后增大再减小的变化趋势；土壤铵态氮含变化趋势具体表现为：3种农作物种植条件下各层土壤铵态氮均呈现先增大后减小的变化趋势，3种绿肥作物种植条件下0-5cm、5-10cm土壤铵态氮含量呈现先增大后减小再增大再减小的变化趋势“M”型的变化趋势，10-15cm、15-20cm土壤铵态氮的含量呈现先增大后减小再增大的变化趋势；硝态氮含量的具体变化趋势为：0-5cm土壤硝态氮含量均呈现逐渐递减的变化趋势，5-10cm、10-15cm、15-20cm、20-25cm的土壤硝态氮呈现先增大后减小再增大最后逐渐趋于稳定的变化趋势；6中植物种植条件下0-25cm的土壤有效磷含量总体呈现先减小后增大的变化趋势，其中0-5cm土壤有效磷含量均呈现逐渐递减的变化趋势，5-10cm、10-15cm、15-20cm、20-25cm的有效磷含量呈现先增大后减小再增大最后逐渐趋于稳定的变化趋势；6种植物种植条件下全生育期内土壤有机质含量、铵态氮含量、硝态氮含量、有效磷含量的变异系数均在10%～100%之间，属于中等变异。
（3）6种植物物种植条件下全生育期内植物株高与0-25cm的土壤有机质的累积消耗量、硝态氮累积消耗量、铵态氮累积消耗量均线性相关，与土壤有效磷的累积消耗量幂函数相关，在植物生育后期（拔节/分枝期-成熟期）株高与土壤铵态氮累积消耗量、硝态氮的累积消耗量幂函数关系。6种植物种植条件下全生育期内植物地上生物量与0-25cm的土壤有机质的累积消耗量、硝态氮累积消耗量、铵态氮累积消耗量、有效磷的累积消耗量均对数相关；6种植物种植种植条件下全生育期内0-25cm的植物地下生物量与有机质累积消耗量、土壤铵态氮累积消耗量、土壤硝态氮的累积消耗量、土壤有效磷的累积耗量均线性相关，而在植物生育后期（拔节/分枝期-成熟期）地下生物量与土壤硝态氮的累积消耗量、土壤铵态氮的累积消耗量均幂函数相关。
（4）6种植物种植条件下全生育期内0-15cm的土壤容重的累积增加量、滞留含水量、饱和含水量、土壤形状参数、饱和导水率与植物地下生物量均成二次函数相关。
(1)6种植物生育期内株高均呈现先迅速增大后逐渐变缓的变化趋势，覆盖度总体呈现逐、渐增大后趋于稳定的变化趋势，单株地上生物量总体呈现先缓慢增大后迅速增大然后变为缓慢增大的变化趋势，地下生物量因植物类型不同变化趋势也不相同，其中3_种农作物的地下生物量具体呈现先增大质逐渐减小的变化趋势，3种绿肥作物的地下生物量呈现先迅速增长后缓慢增长的变化趋势；传统Logistic模型均能较好的模拟6种植物的株高、覆盖度、地上生物量以及3种绿肥作物的地下生物量的变化特征。根据植物生长变化规律，修正了经典的Logistic曲线模型，能够并利用绿肥作物不同生育期株高实测值和和生育期内地上生物量的最大值来预测地上生物量的动态变化过程。
(2)3种农作物种植条件下0-25cm的土壤的容重在植物生育期内总体呈现增大的变化趋势，3种绿肥作物种植条件下条件下土壤容重在作物生育期总体呈现先增大后减小的变化趋势；6种植物种植条件下的士壤的吸湿系数随着植物生育期的变化均呈现先增大后逐渐减小的变化趋势；利用Hydrus-1d软件分析了6种植物种植条件下金生育期内土壤水动力参数，作物生育期内小麦、大豆、小冠花、毛茬子、红三叶种植条件下楗物生育期内土壤水动力参数的呈现先增大后逐渐趋予稳定，而谷子种植条件下生育期内土壤水动力参数均呈现逐渐降低的变化趋势，其中土壤饱和导水率的年内变化程度较为剧烈，变化幅度均大于25%，土壤进气吸力变化幅度在6%-18%之间，土壤的饱和含水量、滞留含水量的变化幅度相差不大均在2.50%-8%之间。
6种植物种植条件下的不同深度的土壤有机质含量的变化趋势具体表现为：0-5cm、5-10cm的土壤有机质在作物生育期内呈现先减小后增大的变化趋势，10-15cm、15-20cm、20-25cm的土壤有机质的含量呈现先减小后增大再减小的变化趋势；土壤铵态氮含变化趋势具体表现为：3种农作物种植条件下各层土壤铵态氮均呈现先增大后减小的变化趋势，3种绿肥作物种植条件下0-5cm、5-10cm土壤铵态氮含量呈现先增大后减小再增大再减小的变化趋势“M”型的变化趋势，10-15cm、15-20cm土壤铵态氮的含量呈现先增大后减小再增大的变化趋势；硝态氮含量的具体变化趋势为：0-5cm土壤硝态氮含量均呈现逐渐递减的变化趋势，5-10cm、10-15cm、15-20cm、20-25cm的土壤硝态氮呈现先增大后减小再增大最后逐渐趋于稳定的变化趋势；6中植物种植条件下0-25cm的土壤有效磷含量总体呈现先减小后增大的变化趋势，其中0-5cm土壤有效磷含量均呈现逐渐递减的变化趋势，5-10cm、10-15cm、15-20cm、20-25cm的有效磷含量呈现先增大后减小再增大最后逐渐趋于稳定的变化趋势；6种植物种植条件下全生育期内土壤有机质含量、铵态氮含量、硝态氮含量、有效磷含量的变异系数均在10%～100%之间，属于中等变异。
（3）6种植物物种植条件下全生育期内植物株高与0-25cm的土壤有机质的累积消耗量、硝态氮累积消耗量、铵态氮累积消耗量均线性相关，与土壤有效磷的累积消耗量幂函数相关，在植物生育后期（拔节/分枝期-成熟期）株高与土壤铵态氮累积消耗量、硝态氮的累积消耗量幂函数关系。6种植物种植条件下全生育期内植物地上生物量与0-25cm的土壤有机质的累积消耗量、硝态氮累积消耗量、铵态氮累积消耗量、有效磷的累积消耗量均对数相关；6种植物种植种植条件下全生育期内0-25cm的植物地下生物量与有机质累积消耗量、土壤铵态氮累积消耗量、土壤硝态氮的累积消耗量、土壤有效磷的累积耗量均线性相关，而在植物生育后期（拔节/分枝期-成熟期）地下生物量与土壤硝态氮的累积消耗量、土壤铵态氮的累积消耗量均幂函数相关。
（4）6种植物种植条件下全生育期内0-15cm的土壤容重的累积增加量、滞留含水量、饱和含水量、土壤形状参数、饱和导水率与植物地下生物量均成二次函数相关。