连续性与间歇性降雨下土壤结皮与入渗的关系模拟

[目的]为探究连续性和间歇性降雨条件下土壤结皮与入渗性能间的变化关系。[方法]选取3种典型耕作层黄土,通过室内模拟降雨试验,分析不同降雨条件下土壤结皮强度和黏结力与入渗性能的关系。[结果](1)入渗性能随连续性降雨历时及间歇性降雨场次的增加而减小;同等降雨历时和降雨强度下,间歇性降雨的减渗效应高于连续性降雨。(2)土壤结皮强度和黏结力随连续性降雨历时和间歇性降雨场次的增加而增加;褐土和黑垆土的入渗性能与结皮强度和黏结力呈显著线性相关(p<0.05),连续性降雨历时越长、间歇性降雨场次的越多,土壤结皮强度、黏结力以及减渗效应越大;沙壤土的入渗性能与结皮强度和黏结力则呈显著的非线性相关(p<0.05)。(3)结皮的MWD和GMD越小,入渗性能越差,减渗效应越大;关联度分析结果显示,间歇性降雨对入渗性能的影响较高。[结论]相同雨强条件下,间歇性降雨下能形成更坚实的结皮,对土壤入渗性能的削弱能力更强。研究结果可为黄土高原防治水土流失、有效利用水资源提供参考依据。

泥沙输移与坡面降雨和径流能量的关系

从导致土壤侵蚀的降雨和径流能量出发,提出了基于物理学原理的降雨能和径流能的概念,并采用人工模拟降雨实验,分析了泥沙输移与降雨和径流能的关系,结果显示:坡面薄层径流泥沙剥蚀量随着地表坡度、降雨能和径流能的增加而增加,雨滴击溅作用下泥沙剥蚀量远远大于无雨滴击溅作用时泥沙剥蚀量;薄层水流泥沙浓度随着坡度和降雨能的增加而增加,当坡度和降雨能一定时,泥沙浓度随着径流能的增加而减小;降雨扰动系数与降雨和径流能的比值按照对数关系增长,在相同坡度下,当降雨能一定时,降雨扰动系数随着径流能的增加而减小,当径流能一定时,降雨扰动系数随着降雨能的增加而增加。降雨能是导致泥沙剥离的本质,径流能是泥沙搬运的动力。

水土流失对土壤养分的影响研究

本文通过大量的调查和实验，对土壤养分流失的机理和时空变化规律进行了分析，结果表明：泥沙流失是土壤养分流失的主要因素，随坡度增大土壤养分逐渐降低。在此基础上，提出了黄土高原南部养分流失预测模型和以坡度作自变量计算土壤养分含量的关系式。并进一步对土壤主要养分含量与作物产量的关系进行了评价。

雨滴击溅下薄层水流的输沙机理研究

【目的】探讨雨滴打击下薄层漫流的输沙机理,为建立细沟间薄层水流泥沙输移预报模型提供理论依据。【方法】采用人工模拟降雨试验,以无雨滴打击为对照,对黏性土壤在直径2.68 mm和3.02 mm雨滴击溅作用下,不同坡度坡面(2°和4°)细沟间薄层水流深度(h)与土壤侵蚀量、泥沙含沙量、扰动系数(Cr)关系进行了研究。建立了黄土缓坡坡面扰动系数的预测方程。【结果】雨滴击溅下坡面薄层水流土壤侵蚀量较无雨滴击溅时显著增大,击溅雨滴直径越大,侵蚀量越大,与水深呈对数规律变化。在雨滴击溅作用下,泥沙含沙量随水深的增加呈减小趋势,且雨滴直径越大,减小幅度越大,这与无雨滴击溅时薄层水流的泥沙含沙量变化相反,表明雨滴击溅作用是薄层水流泥沙输移的主要动力。雨滴击溅作用对薄层水流的扰动系数随水流深度的增大呈线性减小趋势;对侵蚀性黄土而言,2.68 mm雨滴击溅下,无扰动水深为6.94 mm;3.02 mm雨滴击溅下,无扰动水深为7.20 mm。【结论】雨滴击溅作用是薄层水流泥沙剥蚀的主要动力。

黄土高原南部侵蚀对不同土壤颗粒级碳氮分布的影响

为了探究黄土高原南部旱地土壤肥力降低的原因,在长期水土流失监测的基础上,采用土壤颗粒分级的方法,对黄土高原南部旱地土壤不同颗粒级有机碳、氮的分布规律及其与土壤侵蚀的关系进行了研究。结果表明,侵蚀性旱地土壤粘粒中的有机碳、氮含量最高,粉粒次之,沙粒最低,有机碳、氮主要分布在<50μm的粘粒和粉粒中,分别占土壤总量的97.07%和85.25%;随农地土壤产沙量的增加,各颗粒级中的有机碳、氮含量呈减小趋势,土壤粘粒中的有机C/N逐渐增加,砂粒中的有机C/N逐渐减小;产沙量与土壤粘粒、粉粒和砂粒中的有机碳、氮含量间存在着显著和极显著的线性相关性。因此可以认为,黄土高原细小土壤颗粒的大量流失,是导致该区土壤肥力水平降低的根本原因。

水土流失对土壤物理性质的影响

本文以定位试验、野外调查和室内分析方法研究了黄土高原坡耕地水土流失对土壤主要物理性质影响的机理及变化规律。结果表明：＜０．０１ｍｍ粉粒、粗粘粒和粘粒流失是造成坡耕地土壤物理性质变化的根源，耕地土壤＜０．０１ｍｍ颗粒含量、孔隙度、团聚体含量、田间持水量随坡度增大减小，容重随坡度增大而增大，且土壤容重、孔隙度与坡度是线性相关，团聚体、田间持水量与坡度是指数函数相关。

黄土区侵蚀对土壤内在性质的影响

通过野外调查、定位监测及室内分析方法，研究了黄土区侵蚀对土壤内在性质的影响。结果表明：土壤中＜０．０１ｍｍ颗粒流失是造成耕地土壤“粗化”、结构恶化和养分降低的主要原因；耕地土壤结构的破坏程度随坡度、侵蚀强度增大而增大，养分流失总量随坡度增大呈幂函数增大，养分减少以氮素最快。

PP织物袋梯田筑坎技术在陕南秦巴山区的应用

陕南秦巴山区是陕西省主要的农业生产区,坡耕地面积大,坡改梯任务艰巨。因受到土壤条件的限制,梯田垮坎现象极为严重。为解决这一问题,陕西省水土保持局多次组织专家调研和论证,选用PP织物袋作为梯田筑坎的替代材料。经黑山镇双庙示范点推广与应用,初步验证了PP织物袋用于梯田筑坎具有建设成本低、使用寿命长、易于施工和绿化、不易滑塌等优点。该材料不仅适用于陕南秦巴山区,而且可应用于陕北和其他石料短缺的地区。

土壤侵蚀模型研究现状及回顾

在过去几年 ,人们已提出了许多基本的侵蚀预报模型。在世界上的许多地方 ,土壤侵蚀预测在土地管理及评价方面已具重要作用。

黄土高原南部坡地土地生产力衰退过程和恢复途径研究

使用PI模型对黄土高原坡地生产力的自然衰退过程,以及在水土保持和施肥管理措施下土地生产力的变化趋势进行了模拟,结果显示:在自然侵蚀环境中,土地生产力的衰退速度很快,平均每年以0.25%到0.5%的速度衰减,若采取水土保持措施则其衰退速度较自然侵蚀下年均减缓0.07%(水平梯田)、0.15%(坡式梯田)和0.21%(等高带状种植),而采用水土保持措施并结合施肥管理措施则可使土地生产力得到明显恢复;水土保持措施可以减缓土地生产力衰退的速度,但不能使其生产力得到有效恢复,只有采用水土保持措施并结合合理的施肥管理措施才能使土地生产力水平得到恢复和提高。

黄土高原南部土地生产力及其与侵蚀的关系

使用PI模型对泥河沟流域土地生产力特征及其与侵蚀的关系进行了研究。结果显示:泥河沟流域土地生产力的变化差异很大,总体上以林地最高,果园和草地次之,农地最低;整个流域土地生产力呈现出以村庄为中心辐射状递减(农地)和斑状交错(果园)分布特征,土地生产力随着土壤侵蚀强度增大呈现指数规律减小。农地生产力水平很低,其变化范围从0.042到0.211,平均值为0.125,仅相当于无侵蚀旱地的四分之一,且农地生产力与冬小麦产量具有密切线性相关关系。

陕南秦巴山区PP织物袋梯田筑坎结构和坎型研究

陕南秦巴山区的试验示范表明,PP织物袋能够用作梯田筑坎材料。在总结示范经验的基础上,对PP织物袋的特点、PP织物袋梯田筑坎结构和坎型进行了研究,基于稳定性分析,分析了田坎坎高与坎坡的关系,为PP织物袋梯田筑坎技术在陕南及其他地区的应用提供了理论基础。

农林院校资源环境与城乡规划管理专业课程体系研究

基于对8所农林高等院校资源环境与城乡规划专业课程体系的构成、主干课程和实践课程的内容、专业特色的比较和分析,农林高等院校资源环境与城乡规划管理专业已形成以资源环境评价与管理、以城乡规划与管理为主要特色的课程建设体系,但在各个学校间课程设置内容差异较大,个别院校的课程设置不能完整体现专业的办学特色。

黄土高原南部土壤退化机理研究

黄土高原土壤侵蚀极其严重 ,这不仅导致了土壤生产力的降低 ,同时也导致了土壤的退化。本文在定位监测、室内分析及野外调查的基础上 ,研究了黄土高原南部土壤的退化机理。结果表明 :土壤中 <0 0 1mm颗粒和土壤养分流失是造成黄土高原土壤退化的主要原因 ,耕地土壤结构状况的恶化和土壤酶的流失使土壤退化程度进一步加剧 ,从而成为严重制约该区经济发展障碍。

雨滴击溅对薄层漫流的扰动能力与输沙特征

采用人工模拟实验,对黄土雨滴击溅下坡面薄层漫流的流态、扰动能力和输沙特征进行了研究,结果显示:雨滴击溅作用下坡面薄层漫流的流态既不是层流也不是紊流,属于雨滴垂向作用下的高度混掺"扰动流";泥沙剥蚀量较无雨滴击溅薄层流剥蚀量显著增大,击溅雨滴直径越大,泥沙剥蚀量也越大,呈指数规律变化,表明雨滴击溅作用是薄层漫流泥沙剥蚀的主要动力。雨滴击溅对薄层漫流的扰动能力随着水流深度和雨滴直径比值的增大呈幂指数关系减小,当雨滴直径大于薄层漫流水深的2.5～3.0倍时,雨滴击溅对薄层漫流基本无扰动作用。基于雨滴击溅的主要影响因子,提出了缓坡坡面扰动系数预测方程,对研究薄层漫流泥沙流失预报模型具有重要意义。

坡耕地土壤酶流失规律

本文通过对淳化县泥河沟侵蚀试验小区土壤及流失泥沙中酶活性的测定，研究了坡地土壤及泥沙中酶的变化规律及其与土壤流失量的定量关系。结果表明：坡耕地土壤酶的流失随耕地坡度增大而减小，呈指数关系变化，这种变化与耕地土壤中酶活性相一致，且流失泥沙中酶除脲酶外均高于土壤中酶活性，呈现出高肥力土壤高流失，低肥力土壤低流失的基本规律。

侵蚀土壤酶活性与土壤养分的关系

通过对泥河沟侵蚀试验小区表层 ( 0～ 10 cm)土壤酶及土壤养分的测定 ,研究了侵蚀土壤和泥沙中酶活性与土壤养分的关系。结果表明 ,水土流失使土壤酶损失 ,造成了泥沙中除脲酶外其它酶活性均高于表土层 ,呈现出高肥力土壤高流失的现象 ;流失泥沙中各种酶活性 ,以及它们与流失养分间呈现出显著或极显著关系 ,这种关系表明土壤流失不仅造成了土壤养分的损失 ,也造成了各种酶活性的降低。

基于IHA-RAV法的长江源区生态水文情势变化

为评估长江源区河流水文情势变化及其生态效应,选用长江源区直门达水文站1957—2021年逐日流量资料,使用贝叶斯变点检验方法分析直门达水文站年平均流量突变发生时间,采用水文改变指标变化范围法(IHA-RVA)综合评价直门达水文站在突变点前后改变程度,使用趋势坡度、Kendall趋势检验以及去趋势波动分析法评价月均流量、年极值流量时间序列变化情况。结果表明:(1)长江源区直门达水文站年平均流量在2004年发生变异。(2)2004年前后直门达水文站水文综合改变度为37.2%,属于中度改变。(3)月均流量综合为中度改变,各月流量均有不同程度的增加,增大了河道内水生生物栖息所需水量。(4)流量极值综合改变度为低度改变,表明极端流量事件处于一个稳定的范围,在一定程度上维持了长江源区生态系统的稳定性;最小流量的增加更好地保障了流域生态流量。(5)极端值出现时间为低改变度,对水生生物栖息地以及鱼类洄游影响较小。(6)高、低流量脉冲频次均为低度改变,反映出长江源区干旱和洪涝发生次数减少,使得长江源区河道、河滩的受水情况趋于稳定;高、低脉冲历时变化又给源区河道及沿岸生态环境带来不确定的影响。(7)流量上升率、下降率及逆转率均为低改变度,反映出长江源区流量改变程度较低,维持在生态系统相对稳定的状态。总体而言,长江源区河道生态环境有转好的趋势,增加的生态流量有利于维持长江源区生物多样性和生态系统的健康可持续发展。

长江源区基流分割方法对比及基流特征分析

基流是河川径流的主要补给来源,使用稳定、可靠的基流分割方法,分析基流特征值时间序列变化,对流域水资源规划和生态环境保护具有重要作用。为了探究长江源区基流特征值时间变化特性,采用长江源区直门达水文站1957—2020年的流量日值资料,分别使用滤波法、BFI法和HYSEP法等基流分割方法,分析适合长江源区基流分割方法,并对基流指数、基流年内最大值、最小值、年平均值分别作时间序列分析。结果表明:各种方法结果相差较大,计算各年代际基流指数,最大值和最小值分别为0.899和0.502。滤波法F4法方差较小、年际和年内变化较小,认为滤波法F4法是适合直门达水文站的基流分割方法。由滤波法F4法分析结果可知,直门达基流各指数均呈现增长趋势且未来呈现持续增长趋势,使用贝叶斯方法统计各指标表明长江源区直门达站基流指数BFI、年基流最大值、年基流最小值、基流年平均值分别在2002年、2004年、2017年、2004年发生显著性变异。长江源区暖湿化过程是基流变化持续增长的原因之一。同时,基流指数持续增大,说明长江源区基流占年径流量比重增加,也在一定程度上说明区域水源涵养能力不断增强。