半干旱地区露天矿排土场复垦对土壤物理性质的影响

为研究露天煤矿排土场复垦对土壤物理性质的影响,以内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗黑岱沟露天矿排土场平台为研究对象。针对矿区自然地貌(ZR)、未复垦的排土场(WF)与复垦5年排土场(FK)0—60 cm土层土壤物理性质的差异,运用方差分析、主成分分析等方法研究复垦对排土场土壤物理性质的影响。结果表明,未复垦排土场的土壤容重和砾石含量均显著高于复垦排土场和自然地貌,而土壤含水率、饱和含水率和田间持水量均低于复垦排土场和自然地貌,其中田间持水量显著低于复垦排土场和自然地貌。相关性分析和回归方程拟合分析发现,土壤砾石含量影响土壤容重和持水保水性能。复垦使排土场土壤容重及砾石含量呈降低趋势,而土壤含水率、饱和含水率、田间持水量呈升高趋势;随着土层深度的增加,排土场土壤容重、含水率、饱和含水率呈升高趋势,而田间持水量和砾石含量呈降低趋势。复垦排土场40—60 cm、自然地貌40—60 cm、复垦排土场20—40 cm土层土壤的综合评分分别排第1、2、3位,说明排土场复垦能够在一定程度上改良土壤、优化土壤质地,并在复垦5年情况下对土壤的改良深度可达60 cm。以上研究结果对矿区复垦工作具有一定指导意义。

东北黑土区地埂坡耕地土壤物理性质的空间分布特征

[目的]揭示东北黑土区有、无地埂措施土壤物理性质空间分布的差异,为黑土区水土保持工程措施及坡耕地土壤恢复效果的评价提供科学依据。[方法]以东北黑土区修筑水土保持工程措施(地埂)的坡耕地为研究对象,以无措施坡耕地作为对照,采用空间均匀布点取样法,获取了表层(0—15 cm)土壤物理性质基本指标,量化有、无地埂措施坡耕地土壤持水能力和土壤结构的空间分布特征。[结果](1)修筑地埂后,土壤含水率、饱和持水量、田间持水量和毛管持水量分别提高7.89%,30.15%,17.83%,19.41%;(2)在坡上、坡中及坡下位置修筑地埂样地的土壤持水能力均高于无措施对照样地,且随坡位的下降,土壤的持水能力也在逐渐增大;(3)修筑地埂后,土壤容重和分形维数分别降低12.04%,0.58%,而土壤总孔隙度、毛管孔隙度、WR>0.25、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)分别增大14.02%,17.83%,17.74%,28.48%,21.31%;(4)在坡上、坡中及坡下位置修筑地埂样地的土壤结构较无措施对照样地更好,尤其是坡上位置主要影响土壤总孔隙度、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和分形维数(D);坡中和坡下位置主要影响WR>0.25,较无措施对照样地增大18.5%,17.89%。[结论]坡耕地修筑水土保持措施后,能有效提高土壤持水能力,改善土壤结构,提高土壤水稳性团聚体含量,尤其在坡下位置更为明显。

基于高分7号卫星DEM的坡度坡长计算精度评价

[目的]坡度和坡长作为重要的地形因子,其计算的准确性直接影响坡面土壤侵蚀模型的评价精度。高分7号卫星的高精度高程测量能力在地形因子的准确提取上具有较大潜力,期望能将其利用到坡度和坡长提取之中,实现对地形的准确表达。这需要对利用高分7号卫星DEM提取坡度坡长的结果进行精度评价。[方法]利用地形因子(LS)计算工具,对陕西省吴堡县4个小流域高分7号卫星、1∶10000地形图、激光雷达影像生成的DEM进行坡度、坡长的提取。采用相关系数(r)、相对偏差和绝对偏差作为评价指标,评价高分7号提取地形因子的精度。[结果]与激光雷达和1∶10000地形图的坡度和坡长相比,高分7号提取的流域平均坡度偏低7.50%~9.02%,坡长偏大1.83%~19.35%,但坡长和坡度分级的面积比例并不存在显著差异;高分7号提取的坡度结果偏差(16.46%~44.26%)明显小于坡长的偏差(75.25%~140.87%);高分7号所提取的坡度坡长在沟间地上的相对偏差(坡度15.48%~56.63%,坡长50.02%~130.79%)明显低于沟谷地(坡度21.28%~63.61%,坡长93.01%~192.51%)。[结论]利用高分7号DEM提取坡度坡长时,对于获取坡长坡度面积分级和对指定点的坡度提取时是可行的,而对于指定点的坡长提取时则结果不够可靠,在研究流域中坡长坡度的空间分布上具有较大优势,而提取具体某一位置处的坡长坡度时的优势则不明显。

基于甘肃省中低产田现状的改良措施及其应用效果

中低产田是指土壤存在一种或几种制约农业生产的障碍因素,农业单产相对低而不稳的耕地。研究和分析甘肃省中低产田的现状及其改良技术措施,有针对性地实施中低产田改良改造,对改善甘肃省的农业生产条件和生态环境,提高土地产出率和经济效益,具有重要而深远的意义。针对甘肃省中低产田面积大、分布广和相对集中的特征,在分析中低产田障碍因素成因和主要类型的基础上,梳理了近年甘肃省主要的中低产田改良集成技术措施及其应用效果,提出了中低产田改良和治理的对策建议。

水土保持中淤地坝建设的相关要点探讨

介绍了淤地坝在水土保持中发挥的拦蓄入黄泥沙、扩大耕地面积、防洪减灾、涵养水源、调整土地利用结构等作用,分析了淤地坝建设管理中存在的坝系规划布局不合理、设计标准有待提升、施工质量偏低、坝体维护管理水平低等问题。并围绕水文计算、选址、单坝建设时序、库容设计、坝高与坝体断面尺寸设计、放水工程设计、溢洪道设计、施工前准备、施工放样、地基处理、清基与削坡、坝体填筑、放水工程与溢洪道施工、坝体运行维护管理等方面,探讨水土保持中淤地坝建设管理的相关要点。

天水市藉口镇大(2)型淤地坝“四变”改革试点的探索与成效

深入研究并不断优化淤地坝产权制度改革及运行管理模式,确保建立具有持久效力的淤地坝安全运行机制。针对甘肃省天水市秦州区铁炉大(2)型淤地坝库容已基本淤满现状,进行“坝变田”试点,将淤地坝与当地产业发展、居民利益相结合,对淤地坝排洪设施进行安全处理后,将淤积的高产坝地纳入基本农田。从改革试点内容、工程建设与运行管理情况及建设成效等方面分析了此次“坝变田”试点的经验,为其他淤地坝的“四变”改革提供了实例参考。

甘肃省淤地坝坝地集约化利用改革初探

坝地是淤地坝“拦泥、蓄洪、排清、落淤”后的产物,是一种新型的农业资源。通过对坝地高效利用技术和坝地变为农田的政策保障进行初步探索,可以为甘肃省淤地坝坝地集约化利用的顺利实施提供技术参考。针对甘肃省淤地坝坝地集约化利用过程中存在的制约因素,提出了安全快速成地、提升坝地利用速率、完善坝地截(排)水设施、控制洪水走向、提高坝地保收率、增加坝地农业投入、提升土壤质量、优化产业结构和提高坝地利用效率等技术措施。重点阐明了坝地集约化利用的政策保障机制:一是明晰坝地的所有权和经营权,建立筹资机制,解决坝地管护资金问题,提升利用和管护坝地的积极性;二是将坝地按照耕地等级要求,整治为高产稳产的农田,纳入地方政府占补平衡的建设用地指标中,通过政府交易平台,将用地指标出售给有占用农用地需求的企业以置换建设用地指标,所得收益反哺于坝地建设与管护,最终形成“以坝养坝、以坝护坝”的高质量发展格局。

长期间作及免耕对土壤物理性状及作物产量的影响

针对西北绿洲灌区长期传统覆膜耕作造成土壤结构的稳定性下降、地膜残留过多和土壤质量下降等问题,研究覆膜免耕与禾豆间作种植模式对土壤物理性质和作物产量的影响,以期为试区优化耕作方式和作物种植模式提供理论支撑。田间试验于2013—2020年在河西绿洲灌区进行,设置传统耕作覆膜(CT)、覆膜免耕(NT)2种耕作措施;单作豌豆(P)、单作玉米(M)、玉米间作豌豆(M//P)3种种植模式,2019年和2020年玉米收获后测定土壤物理性状和作物产量等相关指标。结果表明:(1)0~30 cm土层≥0.25 mm水稳性团聚体含量、平均重量直径(MWD)、土壤容重和土壤总孔隙度在NT与CT处理间存显著差异,NT较CT≥0.25 mm水稳性团聚体含量提高2.02%~7.76%、MWD提高19.4%~26.0%、土壤容重降低1.31%~1.57%、总孔隙度增加1.97%~2.28%;(2)NT处理下,不同种植模式间存在显著差异,M//P分别较P和M处理水稳性大团聚体含量增加12.60%~20.11%和7.05%~11.55%,MWD分别较P和M处理增加9.61%~12.44%和4.01%~8.01%,土壤容重平均降低2.97%和1.98%,土壤孔隙度分别增加4.50%和2.98%;(3)耕作方式对作物产量影响不显著,但种植模式对玉米籽粒产量有显著影响,单位面积间作玉米籽粒产量在2种耕作措施下分别较单作玉米增加29.41%~31.68%,31.92%~33.38%。覆膜免耕下禾豆间作种植模式是该区域改善土壤物理性状、提高作物产量、实现资源高效利用的有效农艺措施。

关于将斜拉坝技术运用于淤地坝建设的设想

均质土填筑的淤地坝易发生连锁溃坝,文中提出了将斜拉坝技术运用于淤地坝建设的设想,并与闸坝和液压升降坝2种方式进行了对比。在大厚度黄土地区修建斜拉坝,其主要技术难点是坝前拉索的锚固问题,对此开发设计了适用于深覆盖层上建设斜拉坝的抗拔基础结构。并对斜拉坝的防渗、泄洪等方式进行了探讨。

不同灌排模式下盐渍化土壤盐分及离子迁移规律及均衡分析

为探明盐渍化灌区不同灌排模式下土壤盐分及离子迁移及聚集规律,于2021年5—10月在巴彦淖尔市五原县盐碱化耕地改良示范区分别对“滴灌+明沟排水”与“黄灌+暗管排水”模式下农田进行土壤水盐监测与灌排水量监测,分析不同灌排模式下农田土壤盐分迁移分布规律,利用均衡分析探讨土壤盐分和盐分离子积盐及脱盐特征,为灌区的节水规划及盐渍化防治提供科学依据。结果表明:不同灌排模式下农田土壤均处于脱盐状态,黄灌与暗管排水模式下土壤脱盐效果相对较好,脱盐率为37.73%;滴灌与明沟排水条件下农田中出现HCO_(3)-累积,积累量为0.3 t,黄灌与暗管排水模式下农田中出现Ca^(2+)与Mg^(2+)的累积,积累量分别为2.9624,0.5774 t。滴灌与明沟排水模式下整个生育期内,0—40 cm土层处于脱盐状态,40—80 cm土层出现盐分积累现象,黄灌与暗管排水模式下整个生育期0—100 cm土层处于脱盐状态。不同灌排模式下地下水埋深变化趋势相同,黄灌与暗管排水模式下地下水埋深较低,滴灌与明沟排水模式下土壤积盐与地下水质整体呈负相关关系,仅土壤中HCO 3-与地下水各离子呈正相关关系,土壤中HCO_(3)-与地下水中Mg^(2+)、HCO_(3)-相关性较强,相关系数分别为0.833,0.759。黄灌与暗管排水模式下土壤积盐与地下水质整体相关关系不明显。

高标准农田建设项目实施前后耕地质量等级变化——以甘肃省灵台县为例

以甘肃省灵台县2020年高标准农田建设项目区为研究区域,以国家标准《耕地质量等级》(GB/T33469-2016)作为评价依据,研究项目区耕地质量等级和土壤理化性状的变化及分布特征.结果表明,项目区项目建设后耕地质量平均等级提升0.20,中等地(4~6等)面积增加8.63hm^(2).有机质、全氮、有效磷、速效钾的平均含量(S_(o)、T_(N)、A_(P)、A_(K))增加,土壤pH及容重降低.项目建设前后S_(o)和容重均处于较高水平,AP均处于较低水平,其他指标均处于中等水平.项目建设后土壤pH分级区间面积无变化,TN、AP和容重分级较低的区间耕地面积减少,S_(o)和A_(K)则相反.项目建设后各乡镇耕地的理化性状指标在不同分级区间的分布面积均发生了变化.高标准农田建设可提升耕地质量等级,改善土壤理化性状,有效防治水土流失,为黄土高原旱作农业区高标准农田建设提供理论支撑。

淤地坝保碳、减排、增汇作用与其能力评估

淤地坝是黄土高原地区重要的沟道治理措施,也是陆地生态系统中重要的储碳场所。评估淤地坝的碳汇作用与能力,可为研究其他水土保持措施碳汇提供重要借鉴,也为我国碳达峰、碳中和目标提供科学依据。以黄土高原淤地坝为研究对象,系统探讨淤地坝的碳汇效应与机理,提出淤地坝碳汇能力估算方法。结果表明:淤地坝具有保土保碳、减蚀减排和增绿增汇作用。在过去50年中黄土高原淤地坝保碳能力为2.16×10^(7)t C,减排能力为4.33×10^(6)~8.66×10^(6)t C,增汇能力为6.84×10^(5)t C。淤地坝产生积极的碳汇效益,对提升生态系统碳中和能力、降低碳达峰的峰值发挥重要作用。淤地坝与其他主要水土保持措施都具有保土、减蚀等多种水土保持效益,可充分发挥保碳、减排、增汇等多种碳汇作用。推行碳汇水土保持工作、实施水土保持增汇行动,既可全面巩固陆地生态系统碳汇作用,又能持续提升生态系统增汇能力,对碳达峰与碳中和作出水土保持贡献。

高标准农田建设的挑战与建议

中国高标准农田建设取得了一定成效,但在认识、选址、建设主体等方面仍存在问题。建议准确把握内涵和关键,因地制宜进行选址,努力契合建设与投资标准,充分发挥各主体在建设中的积极作用,建立健全“建—管—用”一条龙机制,以绿色生态理念提升高标准农田建设的综合效能和可持续性。

不同坡面微集雨措施对红花生长的影响

[目的]利用微集雨技术在伊犁河谷温性荒漠类草地坡面种植红花,为红花旱作种植和草地水蚀荒漠化防治提供技术支撑。[方法] 2021年4—9月在新疆伊宁市铁厂沟观测场布设了对照、凹坑、水平阶、方片埂、等高垄5个处理,使用径流小区自然降雨观测法监测了降雨量,各处理的径流量、土壤流失量,以及红花生长等数据,用TDR监测了0—10 cm土层含水量,用FAO Penman-Monteith模型估算了红花潜在蒸散发量。[结果]观测期总降雨量为53.1 mm,红花潜在蒸散发量呈“先增加,后减少”的趋势。5种措施中,对照处理的径流量最大,为6.50×10^(-2) mm,该处理红花未出苗;方片埂处理的土壤流失量最大,为0.684 t/km^(2)。5种处理表层土壤含水量在6月最低,平均值为1.50%。未观测到径流的凹坑处理开花期红花存活16株,株高25.3 cm,生长最好。[结论]开花期5种微集雨小区红花长势的顺序为:凹坑>水平阶、方片埂、等高垄>对照。观测小区总径流量越少,越有利于红花的存活和生长。

基于坝前淤积厚度的淤地坝拦沙量计算方法

淤地坝是黄土高原水土流失严重地区的主要水土保持工程措施之一,准确计算淤地坝的拦沙量,对预测未来黄河输沙量、确定新时期黄河治理开发方略等具有重要意义。为探索更精确、实用的淤地坝拦沙量计算方法,基于收集到的典型淤地坝设计文件中的库容曲线数据和实测淤积资料等,通过点绘淤地坝库容曲线(即库容V与坝高H关系曲线)和函数拟合,分区(黄土丘陵沟壑区各副区和黄土高塬沟壑区)建立了基于坝前淤积厚度的拦沙量计算公式。研究表明:黄土高原地区淤地坝库容曲线符合幂函数关系,对35座典型淤地坝按幂函数V=aHb进行拟合,确定系数R2均在0.9400以上,式中系数a与指数b成负相关的对数函数关系且a、b值可由淤地坝总坝高、总库容来确定;分区建立的淤地坝拦沙量计算公式,确定系数R2均在0.8800及以上,用20座有设计资料的淤地坝对建立的拦沙量计算公式进行验证,最大误差在30%以内、平均误差为4.22%,能够满足淤地坝拦沙量估算的精度要求。

蚯蚓改良水浇地土壤入渗性能及影响因素分析

【目的】探究蚯蚓不同生态类型和密度对水浇地土壤水分入渗特征的影响。【方法】选取表栖型赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)和深栖型参状远盲蚓(Amynthas aspergillum)为研究对象,以无蚯蚓土壤处理为对照,采用一维定水头土柱模拟试验,探究蚯蚓不同生态类型和密度(低密度4 g·kg^(-1),高密度8 g·kg^(-1))对土壤湿润锋、累积入渗量、入渗速率、含水率的影响及其与土壤性状的关系,并利用Philip模型和Kostiakov模型拟合分析土壤水分入渗规律。【结果】(1)在相同时间内,蚯蚓明显降低湿润锋推进距离、推进速率、累积入渗量及入渗速率,尤其是低密度参状远盲蚓影响最为显著(P<0.01),且低密度蚯蚓的入渗性能较高密度蚯蚓处理差。(2)各处理入渗结束后,土壤含水率存在差异,参状远盲蚓极显著提高土壤含水率(P<0.01),且低密度处理最佳。(3)蚯蚓通过改变土壤的理化性质来降低土壤水分的入渗性能,其中电导率(Electricity conductivity,EC)值、有效磷(Available phosphorus,AP)值和砂粒为土壤水分入渗的主要驱动因素。(4)与Philip模型拟合结果相比,采用Kostiakov模型拟合效果更适用,对参状远盲蚓处理土壤入渗过程的拟合精度(RMSE≤4.80 mm)更高,且参状远盲蚓极显著降低了累积入渗量衰减程度(P<0.01)。【结论】经赤子爱胜蚓和参状远盲蚓改良后的水浇地土壤(壤砂质地),水分入渗性能降低,但对水分的蓄持能力增加。在改良水浇地土壤时,添加低密度的参状远盲蚓有利于土壤持水。

基于中国知网数据库的我国淤地坝研究文献计量分析

淤地坝作为一种水土保持工程措施,在拦截泥沙、保持水土、淤地造田等方面发挥着重要作用。我国对淤地坝的研究始于1954年,但关于淤地坝领域发展趋势和热点问题的研究较少。为更好地把握淤地坝发展趋势,为黄土高原地区水土保持工作的深入开展提供参考,通过中国知网(CNKI)数据库中查询到的淤地坝相关文献,基于文献计量法,采用关键词共现分析法,分析淤地坝领域自建设初期至今的发展脉络、热点,结果表明,淤地坝研究大致可分为三个阶段:1954—1977年为淤地坝研究起步阶段,也是淤地坝试验示范、推广普及阶段,累计发文量28篇;1978—2002年为淤地坝研究发展阶段,研究内容为坝系建设、综合治理措施及工程后效益分析等,发文量总体呈上升趋势,累计发文量达294篇;2003—2021年,淤地坝研究步入全面发展阶段,发文量整体呈增长趋势,累计发文量1884篇,占总发文量的85.40%。目前,研究内容已从前期初步探索转为后期完善及已建坝的保护和改善等方面。

基于面向对象和无人机影像的黄土高原丘陵区小流域梯田提取研究

精确提取梯田对于水土保持动态监测和评价非常必要,建立黄土高原小流域梯田提取技术流程可为水土流失防治提供技术支持。以甘肃省天水市水土保持科学试验站坚家山小流域为研究区域,采用无人机影像数据,基于尺度参数评估工具以影像的纹理特征为输入层,确定最优分割尺度参数;选用光谱特征和可见光植被指数为分类特征,使用面向对象分类方法对梯田进行提取。结果表明:(1)以局部方差变化率101作为多尺度分割的尺度参数时,梯田边界明显,光谱、纹理和形状特征对于描绘梯田边界具有巨大的潜力;(2)采用可见光植被指数植被颜色指数(CIVE)、超绿指数(EXG)、超绿超红差分指数(EXGR)、绿蓝比值指数(GBRI)、绿红比值指数(GRRI)、归一化蓝绿差异指数(NGBDI)、可见光波段差异植被指数(VDVI)、Woebbecke指数(WI)分别作为梯田提取的分类特征,其中,EXG植被指数精度最高,梯田提取精度为72.60%,并提出一种基于最邻近分类器以综合指数(CIVE、WI、EXG、EXGR)为分类特征,建立分类阈值的梯田提取方法,梯田提取精度为91.20%,相较于以单植被指数的分类方法精度提高18.60%。研究基于无人机影像的多尺度分割的面向对象方法可适用黄土丘陵区梯田的提取,尤其采用综合植被指数可以显著提高分类精度。

不同保水剂及覆盖材料对西南旱作农田土壤特性和油菜生长的影响

为应对西南旱作农田耕地质量下降、水土流失严重等问题,通过田间小区试验,以不施加保水剂+无覆盖处理(A_(1)B_(1))为对照,探索不同保水剂:不施加保水剂(A_(1))、常规农用保水剂(A_(2))、微生物保水剂(A_(3)),不同覆盖材料:无覆盖(B_(1))、地膜覆盖(B_(2))、秸秆覆盖(B_(3))处理下对土壤特性的影响.结果表明,油菜花期以前不同覆盖处理配施保水剂能有效提高0~20 cm土层含水量,生长后期秸秆覆盖处理的保水效果减弱;不同覆盖处理配施保水剂可以显著提高土壤养分含量,其中A_(3)B_(2)处理的土壤碱解氮、有机质质量分数较对照处理显著提高了12.93%和45.79%,A_(3)B_(3)处理的土壤速效磷质量分数较对照处理显著提高了12.97%;A_(3)B_(2)及A_(2)B_(3)处理显著提高土壤蔗糖酶活性,各处理对过氧化氢酶活性无显著影响;通过Biolog-ECO培养发现A_(2)B_(1)及A_(3)B_(2)处理能够显著提高土壤微生物碳源代谢活性(AWCD),A_(3)B_(2)处理下土壤微生物对胺类碳源、氨基酸类碳源的利用率较对照处理显著提高了48.53%和33.94%,丰富度指数(R)、香农指数(H)和优势度指数(D)均在A_(3)B_(2)处理下达到峰值;A_(3)B_(2)处理下的油菜株高,地上部、地下部干物质质量及油菜产量显著高于对照处理.综合而言,不同覆盖材料及保水剂对土壤特性有积极影响,地膜覆盖配施微生物保水剂处理(A_(3)B_(2))能够显著改善土壤含水量和土壤养分状况,提高土壤酶及微生物活性,有利于油菜的生长和产量的增加,适宜在西南旱作区推广应用.

不同降雨强度下三种典型农田土壤非点源氮输出研究

以河南淮河流域典型土壤砂姜黑土、褐土、潮土为对象,人工模拟0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mm/min降雨强度下径流产出、泥沙流失、氮元素输出状况,研究降雨强度与土壤类型对非点源氮元素输出的影响,为量化淮河流域农田非点源输出负荷、建立本地化非点源污染模型、制定区域非点源污染防治策略等提供依据.结果表明:降雨强度越大,径流量、泥沙流失量、氮元素输出负荷及其平均产出速率均较大;土壤类型对径流产出影响较小,对泥沙流失量与氮元素输出负荷有一定影响;径流中氮元素平均浓度以2.0 mm/min降雨强度时最大;三种土壤的累积氮元素输出负荷均随降雨强度的增大而增大,增加幅度较明显的降雨强度,砂姜黑土为1.0、2.5 mm/min,潮土为1.0、3.0 mm/min,褐土为1.5、3.0 mm/min;氮元素通过泥沙输出的量占总输出量的81.57%以上.降雨强度、土壤类型均对径流产出、泥沙流失、氮元素输出等产生影响,氮元素输出负荷具初期冲刷效应.控制产流初期氮流失与泥沙流失是减少农田非点源氮输出负荷的重要途径.