黄土丘陵区燕沟流域水土流失治理的水沙效应

黄土高原大规模的生态恢复必将对水土流失区的生态环境产生深刻影响,其流域尺度的水文效应对理解生态环境响应尤其重要。通过对延安燕沟流域1998-2010年的生态系统恢复进程及其流域水沙变化过程耦合分析表明:燕沟流域治理后径流泥沙发生了深刻变化,尽管流域总径流仍随降雨波动,但洪水径流显著减少,径流中泥沙含量迅速减少,总输沙进一步减少。这种变化趋势与流域进行的治理措施、治理阶段吻合;梯田、坝地等工程措施使得流域径流显著减少,林草植被恢复使得径流减少的同时,径流含沙率减少幅度更大。工程措施配以植被措施基本可以做到泥不出沟。因此,黄土丘陵区治理流域应该生物措施与工程措施并重,达到控制水土流失的目的。

黄土丘陵区降水-土壤水-地下水转化实验研究

通过对黄土丘陵区燕沟流域2005～2007年雨季的多次降水、0～400cm土层土壤水、沟道地表水、地下水（泉水、井水）水样中D和^18O采样分析，研究了该区降水、土壤水、地表水、地下水的转化关系。结果认为：燕沟流域的降水线与中国、世界的降水线有明显区别，斜率和截距偏小；降水、地表水、土壤水、地下水逐渐富集δD和δ^18O，且δ^18O富集速度高于δD，由D和^18O的蒸发分馏差异所致，可利用各类水体的δD和δ^18O变化情况甄别水体之间的水量转化；土壤水δD和δ^18O剖面在200cm深度处出现低值区，应是降水补给到达该深度且土壤蒸发影响逐渐衰减共同作用的结果，其在200cm以下逐渐升高则因为降水补给影响逐渐降低、土壤水本底同位素影响增强所致。由于380～400cm深层土壤水的δD和δ^18O对降水事件的响应存在，因此认为降水-地下水的转化存在，降水补给泉水的滞后期小于35d。而对井水的补给滞后时间以及土壤水对地下水的补给量还需进一步研究。

黄土丘陵区植被的土壤水文效应

采用定位监测与普查相结合方法,对黄土丘陵区主要降水量级地区不同植被下土壤水分状况进行了系统的总结分析。研究认为:农林草地土壤水分剖面有较大差异,土壤水分由高到低依次为农地、草地、灌木地、乔木。部分地区灌木林土壤水分可能不如乔木林地。在特旱年份,不同植被下的土壤水分严重亏缺,但不同植被利用引起的土壤水分差异变小。森林带土壤水分明显好于过渡带,该带刺槐生长正常;在过渡带,特旱年份油松、刺槐林不能正常生长,且乔、灌、草均引起土壤干层。所以在林草植被建设中需要一些辅助措施来保证土壤水分供应的可持续性。

水肥对春小麦产量的效应研究

通过２年春小麦田间试验分析，研究了水肥对其产量的协同效应，结果表明：水肥对春小麦产量有明显的正效应和交互效应，在试验范围内平均水分主效应＞平均肥力主效应；春小麦水肥效应函数为一报酬递减函数，生产中存在不同水分年型下有其施肥的上限；当地最高产量为４６７０．０ｋｇ／ｈｍ２；尽管水肥都具有增产效果，但水分增产力随含水量提高而降低、肥料的增加而提高，肥力的增产作用随水分的提高而提高、肥料的增加而减小；水肥的主次效应转换阀植为一因素在零水平处理下，另一因子的量值为含水量１４．２％，或肥力１６５ｋｇ／ｈｍ２。

黄土丘陵区植物道路的产流产沙试验研究

土质道路是当前黄土丘陵区农业生产与农村生活的主要道路,也是发生水土流失最严重的土地利用类型。若田间地块道路路面种植植物,则可以达到减少、控制道路水土流失的目的。在前人对生物道路实施的可行性、建造方法、实用性研究的基础上,在延安市燕沟小流域采用小区径流监测的方法,对12个不同处理植物路小区为期3a27场次产流降雨的产流产沙数据进行了分析。结果表明,植物道路侵蚀均发生在6—9月,其中降雨量10～25mm发生概率最高,最小产流雨为5.7mm。降雨量与降雨强度对道路侵蚀影响显著,为此将降雨量划分为5级,分析了各级降雨下的侵蚀强度,同时给出了侵蚀强度随降雨侵蚀力变化的模拟模型。同时,分析坡度对道路产流、产沙的影响表明,5°～10°坡的侵蚀强度是3°～5°坡的3.7倍、0°～1°坡的6.5倍;5°～10°坡的径流深是3°～5°坡的2.44倍、0°～1°坡的3.66倍。试验道路3a平均侵蚀模数2825t·km-2·a-1,远低于当地土路5～10万t·km-2·a-1的侵蚀模数。

延安降水对农作物生长适宜性的模糊分析

采用 2 1年逐日降水、月径流及作物生育期需水量资料 ,运用模糊数学分析了降水对小麦、玉米、谷子、马铃薯等四种作物生长的降雨量、时期、有效程度三种适宜度 ,并对三种适宜度累积加权平均得到雨量、雨时、雨效的三个适宜态 ,进而得出降雨效能指数 ,用来整体评价降水的作物适宜性。其评价结果表明延安地区降雨对玉米、谷子种植效能指数最高 ,其次为马铃著。而小麦种植由于生育期降雨量偏少 ,其降雨效能指数很低 ,只有在有补充灌溉的情况下 ,减轻降雨量偏少的干旱影响 ,才是发展小麦种植的有效途径。

1956-2009年延河水沙变化特征及其驱动力研究

分析降雨、人类活动等因子驱动下的流域水沙效应是流域管理的基础。本文采用移动平均法、累计距平法,线性回归统计等,分析了1956-2009年期间延河流域的降雨、径流和输沙量变化及其驱动因素。结果表明:延河流域降雨量与径流量、输沙量变化趋势基本一致,均可分为1956-1969年的基准期和1970年以后的3个时段的治理期等4个阶段。基准期三者均达到最大,治理期以输沙变化的时段性最为显著;且三者基本符合先大幅度下降(1970-1983年),然后明显上升(1984-1993年),再迅速下降(1994-2009年)的时段性。径流泥沙的时段性既是降雨量出现阶段性变化的结果,更是阶段性人类活动的水沙效应结果。整个治理期降雨和人类活动对减少径流的贡献比是60∶40,对减少泥沙的贡献比为30∶70;治理时段引起水沙变化的主要人类活动包括:1970-1983年的淤地坝、水库等水利设施建设大大减少水沙;1984-1993年的农业包产到户政策使得减水减沙幅度逐渐减少;1994年以来延河治理和退耕还林战略等极大地减少了流域径流泥沙。研究结果对延河流域管理实践有指导意义。

春小麦水肥产出协同效应研究

该文通过对春小麦２年田间水肥试验结果分析表明：①水肥对春小麦产量、收入有明显的主效应与交互效应。在试验范围内（水分为９％～１８％，肥料为５～２０ｋｇ／亩），水分平均主效应（以１．５％个土壤水分为１个单位）＞肥料平均主效应（以２．５ｋｇ／亩为１个单位）。②春小麦的水肥产量、收入效应为报酬递减函数，生产中存在一个经济合理的水肥耦合区，通常肥料为５～１６．０ｋｇ／亩时，需９％～１７．８％的水分与之配合；若肥料投入超过１６．０ｋｇ／亩至１９．８ｋｇ／亩，并要求亩产在３００ｋｇ以上时，则需１５．５％～１８％的水分与之配合。③在合理区域内，水肥均呈正效应，且既有互补性，又有协同效应。其单位用量产量互补效应为１９．４ｋｇ：１６．５ｋｇ，协同效应为１．５ｋｇ。④水肥主次效应的转换阈值１４．１％，即土壤水分大于１４．１％时，肥效＞水效；水分小于１４．１％时，水效＞肥效；水肥最高产量的理论值为３３６ｋｇ／亩。

黄土高原(陕西部分)雨水资源化潜力初步分析

根据黄土高原（ 陕西部分） 的１４５ 个雨量观测站的３０ａ 逐月降水资料，分析了陕西雨水资源的时空分布特征，并在次基础上，分别对西北地区的作物地土壤拦蓄潜力，陕北、渭北、关中３ 地区居民工矿与交通用地的雨水汇流潜力进行了测算。初步结果为：两北地区作物地年总无效蒸发耗水达３３ ×１０８ ｍ３ ，若采取集流保墒措施，年可减少蒸发损失６－４ ×１０８ ｍ３ ；３ 地区居民工矿与交通用地年可汇流６－２７ ×１０８ ｍ ３ ，若一半用于粮食生产，并采取节水灌溉，初步推算黄土高原地区可增产粮食约２８－８ ×１０８ ｋｇ。

黄土丘陵区次降雨下的山坡道路侵蚀特征分析

黄土丘陵区是水土流失治理的重点区，由于大规模以植被恢复重建的生态建设和以石油资源开发引起的山区道路建设对本地区侵蚀环境和侵蚀动力机制产生了巨大影响，坡面水土流失与道路水土流失对比发生了新变化，在坡面侵蚀得到初步治理的新环境下，水土流失源于道路侵蚀则上升为主要地位。本文分析了2005年7月2日次降雨引起的支道山路（植物路）、干道山路、石油运输道路和农林草地小区、小支沟的径流、泥沙系统监测结果，提出在本次降雨条件下，三类道路的产沙强度分别为：支道山路500t·km^-2、干道山路3163t·km^-2和运油道路13500t·km^-2，而农林草地下垫面的产沙强度则仅为：5．68～184．38t·km^-2，道路产沙强度远大于农林草地的产沙强度，道路产沙量占流域总产沙量的42％。而灌草地侵蚀产沙仅占流域的26.7％。进而提出黄土高原丘陵区水土流失治理应该重点放在道路防蚀的观点，成果有助于社会主义新农村建设。

黄土丘陵区县域尺度农业水资源高效利用探讨

以黄土丘陵区安塞县为例,通过系统分析该区域降水特征、作物需水与水资源供应之间的矛盾,并以4～6月水资源供需临界期为主分析了农业用水矛盾,探讨了农业水资源高效利用的潜力及相应的措施与途径。建议农业生产应以秋作物为主,采取避旱方式抵御干旱,与旱作农田雨水资源有效利用技术相配合,保证粮食安全;恢复、改善现有水利设施;发展并实施节水灌溉技术,适度发展灌溉地面积,集约经营灌区农业。这些都是目前黄土丘陵区农业水资源高效利用的有效途径。

黄土丘陵区土壤水资源与土地利用的耦合研究

依据延安燕沟流域一条支沟的26个定位监测点4～10月的土壤水分连续监测资料,结合土地利用现状、土壤容重、坡度、坡位等因素对土壤水分的影响,给出了流域内的农坡地、梯田、坝地、乔木、灌木、草地、鱼鳞坑、水平阶等8类土地利用下0～4 m的逐月土壤水分、土壤储水量。在Arcview环境下统计了流域0～1 m,1～2 m,2～3m,3～4 m及0～4 m不同层次土壤水资源量的月动态变化。同时,通过对土地利用演变的情景模拟,探索了农林草地利用格局发生变化后土壤水资源量随之变化的响应程度,进而提出了该区合理利用土地与生态治理的对策。

小麦水肥产量效应研究进展

小麦产量与水肥因子的关系研究能为提高小麦产量提供科学依据和实用的田间管理技术。通过多年的小麦水肥产量效应试验研究并结合同类地区的有关研究结果，探讨了小麦产量与水分（包括：降水、底墒、灌水）因子的关系；同时也分析了其与肥力因子（包括：化肥、有机肥、施肥方式、肥料配合技术）的关系。提出的一些综合分析可为提高小麦产量水平参考；研究结论也反映了该地区的小麦水肥产量关系的研究进展。

黄土丘陵区小流域尺度生态建设的水文响应研究

对黄土丘陵区小流域尺度生态建设的水文响应研究结果表明,土壤水分在坡面上由坡顶向坡脚逐渐富集,泉水流量随土壤水分增加而稳定增加,产流降雨过后泉水流量有较大增加,这种响应约滞后3～10d。高标准生态建设治理后其小流域降雨土壤水径流转化并无较大变化,流域产流水平正常。

黄土丘陵区土壤水分空间分布差异性探讨

在对黄土丘陵区典型区域多点土壤水分调查数据的分析的基础上,系统总结了研究区土壤水分分布的区域性和地块性差异特征及其发生分异的主要因子。文章认为,降水格局是土壤水分具有南、北向逐渐增加的区域分布特征的主导因子。热量、地貌、植被等的不同组合使得土壤水分发生地块尺度的分异。地域尺度土壤水分表现为南部好于中部,中部好于北部。在地块尺度内,则由于地貌、植被、土地类型等因素,土壤水分一般表现为:坡下部>坡中部>坡上部;阴坡>半阴-半阳坡>阳坡;隔坡梯田好于梯田;植被不同会造成土壤水分利用型差异。由于影响土壤水分的因素之间存在复杂的关系,其分布的差异性随季节、土壤层深度等不同而在表现程度上具有差异性。这一研究对黄土丘陵区植被恢复中合理利用土壤水资源具有十分重要意义。

黄土丘陵区降雨、径流、土壤水分的时空分布与利用对策

基于黄土丘陵区的延安燕沟多年监测资料,通过对燕沟流域的降雨、径流、及其不同土地利用方式下土壤水分等时空分布特征分析,明确了黄土丘陵区降雨的时间、空间分布具有显著差异性.降雨量在6～9月相对集中,年际、月际变异大;同时次降雨量、月降雨量均存在显著空间异质性,如降雨量沿燕沟沟道变化及坡向分异.径流特征是降雨及其下垫面特征的综合反映,3月左右由于气温上升,河道解冻,径流量出现小高峰,雨季后2个月出现最大高峰水量.对径流的利用则由于供水/需水时间错位,利用主要集中在枯水季节(4～6月),土壤水资源由于地形、降雨、植被覆盖等的差异性,特别是植被差异性利用,则存在时空异质性.土壤水分在雨季后1～2月在0～150 cm形成高值期,150 cm以下的土壤恢复缓慢.植被差异利用形成了土壤水分剖面不同:梯田＞草地＞拧条林＞拧条+五角枫林＞沙棘林＞刺槐林.根据对水资源系统分析,提出了流域水资源开发利用的对策:农作物适雨种植制度;植被空间合理布局;降雨、土壤水、径流三水联合御旱,提高水资源利用效率.

基于水土保持的延河流域治理水文响应模型

以建立一种科学的较简单的评价方法为目的,以延河流域水文站20世纪50-80年代30余年降水、径流、水土保持主体措施面积(梯田、造林、种草、淤堤坝)资料为基础,运用相关分析、因子分析等方法,建立了流域雨量站各月降雨量权重指标体系、流域4大水土保持措施面积权重指标值,并构建了以水土保持面积指标、降雨量指标为参数的流域水文响应评价模型,进而分析水土保持措施对流域径流量的效应。结果表明:水土保持措施拦蓄径流量的作用,在过去30余年逐渐增强,水土保持措施拦蓄径流量,占降雨径流量各时段平均值为6.48％。各年代分别为:50年代0.74％,60年代3.11％,70年代8.84％,80年代16.52％。20世纪70年代,由于降雨量减少引起的径流量减少幅度为12.9％,80年代为14.0％。而水土保持措施加强与降雨量减少,使径流量在20世纪70年代较50-60年代为基期减少了20.6％,80年代初则减少了28.2％。

黄土丘陵区农村道路的布局特征分析——以燕沟流域为例

农村道路承担了农村农业生产和社会经济活动双重任务,合理配置道路密度对促进农村经济、减少水土流失意义重大。以黄土丘陵区的燕沟流域为对象,利用ARCGIS软件及统计分析方法,对流域的村庄、土地利用类型和路网的关系进行空间分析,得出:1)燕沟流域道路密度平均值为3.73 km/km2,其中耕地为5.25 km/km2,果园为4.59 km/km2,林地为2.74 km/km2。2)距村庄中心的距离越小,道路密度越高。村庄0.5 km半径范围内道路密度平均为4.67 km/km2,在此范围内耕地为5.40 km/km2,果园为4.65 km/km2,林地为4.03 km/km2。村庄1.0 km半径范围内道路密度平均为3.87 km/km2,此范围内耕地为6.09 km/km2,果园为5.10 km/km2,林地为2.88 km/km2;3)农村道路密度大小更多地取决于林地道路密度,同时还受村庄在流域交通的位置、村庄经济开发状况等因素影响。结果对同类地区农村道路合理配置有参考价值。

黄土丘陵区生态建设中农林牧土地结构优化模式探讨

利用线性规划方法 ,针对黄土丘陵区的农林牧用地结构进行优化模式设计 ,以最大收入为目标函数 ,在生态、社会效益需求的约束下 ,优化后的用地结构为非生产用地、农地、林地、牧草地各占 1 3%、1 8%、32 %、37%。运用优化模式模拟 ,人均纯收入达 3891元 ,人均占有粮 70 0 kg,水土流失模数为 480 0 t/km2 。

黄河中游水土保持措施对径流的影响

分析了黄河中游小流域水土保持对干支流汛期、非汛期径流的影响 ,得出水土保持措施对径流具有减水作用 ,但主要表现为削洪作用 ,对枯水期的减水作用较小 ,减水效应在干流不如支流显著。同时分析了下游河床的渗漏量变化 ,说明水土流失带来的泥沙淤积会减少河床径流。因此只有采取水土保持措施 。