相似性降水条件下北洛河水沙变化特征

降水是河流径流来源也是水土流失的主要动力,通过选择相似降水年组比较河流水沙变化,可以更好揭示土地利用变化对河流水沙变化的影响。采用1954年到1996年北洛河状头水文站实测资料,根据年份差大于5年,年雨量差小于20 mm和汛期雨量差小于10 mm等三个指标确定了8个相似降水年组。通过比较相似性降水年组径流量和输沙量变化,分析了不同时间河流水沙变化特点;并通过组间比较初步探讨了北洛河水沙变化趋势。分析表明,与1980年相比,1996年除汛期径流量增加外,年径流量,年与汛期的输沙量和含沙量均增加;在其他时段,输沙量在1970年代后期以前呈减少趋势,年径流量和汛期径流量有增加趋势,而年均和汛期含沙量均有减少趋势。

黄土高原地区水土保持科学研究的重点领域

针对黄土高原地区生态建设的需求与水土保持科学研究现状,分析了黄土高原水土保持科学研究的成就与发展趋势,提出该区未来需加强土壤侵蚀过程、机制及侵蚀模型、植被恢复的潜力及调控、大尺度土壤侵蚀及水土保持的格局与规律、水土流失及治理的环境效应评价理论与模型、水土流失治理的生态服务功能评价和不同尺度水土保持与生态建设模式研究等重点研究领域。

称重式蒸渗仪系统改进及在农田蒸散研究中的应用

水分是制约黄土丘陵区农作物正常生长和农业生产的关键因子。该区年平均降水量少且季节多变,研究农田土壤水分平衡对该区旱地农业生产具有重要意义。土壤蒸渗仪(Lysimeter)可测量总蒸散量、渗漏量等有关水量平衡的各个分量,具有其它装置和方法不可比拟的优越性。它为田间蒸散和降水入渗实验研究提供了一种较先进的量测方法和技术手段。它对推动我国实验水文学的发展具有重要作用,并为相关领域的科学研究提供了一种较先进的技术设备和实验环境。中国科学院安塞试验站对原建造的用于测定农田蒸腾蒸发转化的称重式蒸渗仪在2005年对称重感应系统、电源进行改造,主要对主机、采集软件进行了重新更新,使其可直接在Windows界面下工作,数据采集更加方便,将测量出来的模拟量信号转换为数字信号,经处理显示并记录在数据采集器内。改进后蒸渗仪主要有以下特点:(1)土柱重19~26t,蒸渗仪精度为152 g(0.05 mm),可测量蒸腾蒸发量和地下水对土壤水的补给量与入渗量;(2)蒸渗仪面积3 m2(1.5 m×2 m),深度3 m,可充分允许农作物根系发育与吸水,土壤水和地下水转化,地下水位变化等过程进行,蒸渗仪的供排水系统能够在蒸渗仪内模拟实际地下水...

基于滤波方法的DEM尺度变换方法研究

针对水土流失评价中地形因子的尺度效应问题,引入数字图像处理中的滤波分析方法,对5 m分辨率DEM进行了滤波处理,并通过地形综合特征分析,坡度、曲率制图统计分析,派生等高线与河流提取统计分析等方法,对滤波处理的综合效果进行了分析论证。结果表明,利用滤波方法可以实现对高分辨率DEM的综合,利用比例尺因子为5或者10的处理,其结果与10 m分辨率DEM或1∶5万地形图在反映地形起伏方面相似。

黄土丘陵沟壑区坡沟植被生态序列研究

植被生态序列是小地形对植被空间分布影响的反映。采用样线法,对安塞纸坊沟支沟拐沟中南北向短坡面深沟谷和长坡面浅沟谷断面进行植被调查,分析其植被生态序列特征、物种组成及物种多样性。结果表明:短坡面深沟谷序列主要以灌乔木等演替后期物种为主,而长坡面浅沟谷序列则主要为草本物种;同一序列中,阴坡、沟谷地具有比阳坡、沟间地复杂的演替后期群落;序列中物种主要由菊科(Compositae)、豆科(Leguminoseae)和禾本科(Gramineae)构成,生活型主要为多年生草本,生态型以旱生、中旱生为主。α多样性指数在阴坡和短坡面深沟谷序列较高,β多样性指数在地形变化活跃的沟缘线区较高。研究结果可为黄土丘陵沟壑区植被建设人工调节提供参考依据。

~(137)Cs示踪技术背景值研究进展与建议

利用环境核素137Cs示踪技术研究土壤侵蚀被越来越多的科研人员所采用,而背景值的确定是利用该技术研究土壤侵蚀的前提和根本,直接关系到侵蚀速率计算的准确与否。本文从137Cs背景值采样点的选取方式,137Cs全球空间分布预报模型以及影响137Cs沉降因素等方面进行了总结性综述,对137Cs背景值研究应注意的问题和今后研究重点提出了建议。

黄土高原沟壑区小麦品种演替过程中籽粒灌浆特性研究

为了解黄土高原沟壑区小麦品种演替过程中的籽粒灌浆特性,以此地区20世纪50年代至今的主栽小麦品种为供试材料,研究了不同小麦品种演替过程中籽粒干物质积累量及灌浆速率的变化。结果表明,黄土高原沟壑区小麦演替过程中,小麦籽粒千粒重呈现逐渐增加的趋势。平均灌浆速率逐渐增加,小麦籽粒的干物质积累随之增加,长旱58的W0最大,达50.53 g。灌浆三阶段中,各阶段的灌浆速率表现为,V2>V1>V3。从灌浆持续时间看,T1和T2持续的时间较长且变异系数较大,而T3和T相对稳定。从灌浆速率来看,V1、V2、V3、Vm、Va变异系数较大,灌浆速率易受环境因素影响而波动。

WEPP模型坡面版在黄土丘陵沟壑区的适用性评价——以坡度因子为例

利用安塞试验站1985-1992年的气象观测数据和野外坡度径流小区径流和土壤侵蚀量监测资料,评价了WEPP模型在黄土丘陵沟壑区不同坡度条件下的适用性。结果表明,径流量的模拟值在10°、15°、20°、25°和28°五个坡度条件下,变化幅度不如实测值明显,但模拟值随坡度变化的趋势和实测值相一致;WEPP模型对次降雨、年平均和多年平均土壤侵蚀量模拟结果较好,且无论是模拟值在不同坡度之间的差值、还是模拟值随坡度变化趋势均与实测值接近。I30对WEPP模型模拟次降雨径流量有重要影响,当I30大于0.92mm/min,模型模拟误差较大。WEPP模型对次降雨土壤侵蚀量的模拟与PI30密切相关,当PI30大于129mm2/min时,模型模拟误差较大。∑PI30对WEPP模型模拟年平均径流量和侵蚀量有重要影响,当∑PI30大于150mm2/min时,模拟精度明显下降,且∑PI30对径流模拟影响较对土壤侵蚀模拟影响明显。WEPP模型对次降雨、年平均和多年平均径流量模拟的Nash-Sutcliffe有效性ME分别为0.914、0.912和0.617;对次降雨、年平均和多年平均土壤侵蚀量模拟的Nash-Sutcliffe有效性ME...

黄土高原水蚀风蚀交错带不同土地利用类型土壤呼吸季节变化及其环境驱动

water wind erosion crisscross region; soil respiration rate; seasonal changes; land use pattern; soil temperature; soil moisture; 【摘要】 以黄土高原水蚀风蚀交错区神木县六道沟小流域为研究区,采用动态密闭气室法对植物生长季节(2007年5～10月)5种土地利用方式的土壤呼吸速率进行了测定,并结合水热因子,对不同土地利用方式间土壤呼吸速率的差异性以及其和温度、含水量之间的关系进行了分析。结果表明:5种土地利用类型土壤呼吸速率季节性变化均呈现单峰型曲线,与气温变化趋势一致,其7、8月份土壤呼吸速率均显著高于其它月份(P<0.05);生长季节土壤CO2平均释放速率顺序为:长芒草地>苜蓿地>柠条地>农地>沙柳地,草地在生长前期和旺盛期土壤呼吸强度均显著高于农地和灌木林地;除沙柳地和苜蓿地以外,在土壤呼吸与所有温度指标的关系中,与10cm深度的土壤温度相关性最好,且除沙柳地外,其它4种土地利用类型均与之达到显著相关;农地土壤呼吸对温度的响应最敏感(Q10值为2.20),除沙柳地(Q10值为1.48)外,其它4种土地利用类型Q10值均在2.0左右,接近于全球Q10的平均水平;通过Van’t Hoff模型估算,2007年植物整个生长季节(5～10月份),5种土地利用类型土壤呼吸量从高到低依次为:苜蓿地259gC·m-2,长芒草地236gC·m-2,柠条地226...

黄土丘陵区纸坊沟流域“退耕还林”工程实施后生态足迹变化分析

以黄土丘陵区纸坊沟流域所辖3个自然村农户的调查资料为依据,利用生态足迹理论及模型对该流域生态足迹与生态承载力进行了测算。结果表明,纸坊沟流域退耕还林工程实施前(1999年)生态足迹0.9910 hm2/cap,生态承载力0.8926 hm2/cap,生态赤字0.0984 hm2/cap;退耕还林工程一期结束后(2007年)生态足迹1.0188 hm2/cap,生态承载力1.2703 hm2/cap,生态盈余0.2515 hm2/cap,说明退耕还林工程的实施已见成效;同时退耕还林一期工程实施前后3个自然村生态足迹顺序并未发生变化,这与其区位特征一致。根据该流域及其3个自然村的发展特点,为实现其可持续发展,应发展商品型生态农业,强化产业与资源的耦合。

沃特和PAM施用方式对土壤水分及玉米生长的影响

为了鉴别沃特保水剂和PAM不同施用方式的施用效果,在陕北黄土丘陵沟壑区开展了撒施、沟施、穴施对土壤水含量和玉米生长影响的田间试验。结果表明不同施用方式提高了0～10cm土层土壤水含量,而30～40cm土层土壤水含量则随降水量的多少呈现出不同的规律性。随着玉米的生长,不同施用方式影响的土层深度逐渐加深,从三叶期0～50cm土层增加到成熟期的0～200cm土层,土壤水含量表现为沟施、穴施高于撒施,撒施高于对照。3种施用方式对玉米出苗无显著影响,但均提高了玉米生物量、籽粒产量、水分利用效率,降低了玉米的耗水量,其中沟施、穴施的效果强于撒施。沃特、PAM相同施用方式对土壤水含量和玉米生长无显著影响,且沟施和穴施之间无显著性差异,但沃特单位施用量单位面积的增产量高于PAM。玉米生产中,沃特、PAM应以沟施或穴施为主。

沙地小叶杨和柠条细根分布与土壤水分消耗的关系

以生长在陕北水蚀风蚀交错带沙地上的人工小叶杨(Populus simonii)和柠条(Caragana korshinkii)为研究对象,采用剖面法调查2个树种的细根分布特征,通过2年土壤水分定位观测研究,初步分析沙地小叶杨和柠条细根分布与土壤水分消耗的关系。结果表明:1)沙地小叶杨和柠条随土层深度增加,细根表面积密度逐渐减小,0~100cm土层分别集中了整个剖面细根总量的63%和95%;2)小叶杨和柠条林地剖面土壤水分与细根垂直分布密切相关,小叶杨和柠条林地土壤水分特征类似,可分为3个层次:0~50 cm土层为速变层,50~200 cm土层为缓变层,200cm以下土层为缓慢衰减层;3)2年观测期内,小叶杨和柠条林地总蒸散量接近,与同期降水量基本持平,而裸沙地土壤储水量增加;4)小叶杨和柠条细根趋于浅表化的分布特征是对沙地浅层土壤经常获得雨水补给适应的结果。研究结果可为水蚀风蚀交错带沙区防护林建设提供理论依据。

基于植物群落结构的水土流失植被因子指数研究

通过分析传统生态学盖度在指示植被防止水土流失功能的不足,以植被垂直结构中各个层次控制水土流失的机理为依据,提出结构化植被因子指数Cs这一新的指标,建立了植被因子指数模型并进行了案例分析。结果表明:油松和山杨群落中,林冠层、草被层及枯枝落叶层都是植被防止水土流失的关键层次,其盖度对于防止水土流失的作用权重分别为0.0150,0.591,0.394和0.0608,0.828,0.112。结构化植被因子指数考虑了群落结构中各层次的相对作用,并结合各层次的盖度来综合反映植被影响水土流失的作用,比传统的生态学盖度能更好地描述植被与土壤侵蚀的关系,是一种理想的植被因子指标。

土壤侵蚀危险度评价研究进展

通过对已有土壤侵蚀危险度评价研究的分析,将这些评价方法归纳为土壤抗蚀年限评价法、土壤侵蚀危险度主导因子分级评价法和土壤侵蚀危险度模型评价法3大类,并在对各种评价方法综合分析的基础上,对土壤侵蚀危险度评价的研究方向和发展趋势进行讨论。建议今后加强土壤侵蚀危险度定量评价方法,尤其是模型方法的研究。

侵蚀环境人工灌木林土壤活性有机碳与碳库管理指数演变

采用时空互代法,以黄土丘陵区纸坊沟流域生态恢复过程中不同年限的人工柠条和沙棘林为研究对象,选取坡耕地和天然侧柏林为对照,分析了植被恢复过程中土壤有机碳(TOC)、活性有机碳(LOC)、非活性有机碳(NLOC)及碳库管理指数的演变特征。结果表明,侵蚀环境下的坡耕地由于人为干扰,土壤碳库含量偏低,退耕营造柠条林可以显著增加土壤碳库各组分含量,并随恢复年限呈显著线性关系,25 a时TOC、LOC和NLOC分别较坡耕地增加271%、144%和204%,仅为侧柏林的32%、30%和29%,碳库指数和碳库管理指数较坡耕地明显增加,增幅分别达到144%和108%,仅为侧柏林的28%和43%;不同灌木林对土壤碳库管理的改善作用不同,恢复年限相同的沙棘林土壤碳库组分含量和管理指数明显高于柠条林,坡耕地营造灌木林后土壤经营和管理水平得到了显著改善,土壤系统向着良性方向转变。相关性分析表明有机碳、活性有机碳、非活性有机碳、碳库指数、碳库管理指数与土壤主要肥力因子相关性极其密切,可以作为反映生态恢复过程土壤质量演变的指标。