黄土高原丘陵沟壑区玉米新品种引种比较综合评价

通过研究不同玉米品种在黄土高原丘陵沟壑区的稳产性及丰产性,以期为该区玉米新品种的筛选及推广提供科学依据。以引进10个玉米品种为试材,对参试各玉米品种的农艺性状、产量及产量特征等指标进行综合分析评价。结果表明,强盛399、伊丹131、金穗1915折合产量高,分别为11850.1、11605.0、11411.9 kg/hm2,较对照品种金穗702分别增产14.54%、12.17%、10.30%;并单39、丰田101、敦玉9号折合产量较低,分别较对照品种金穗702减产3.76%、10.86%、30.76%。利用综合评价法对参试玉米品种进行综合评价并结合产量结果表明,强盛399、金穗306、伊丹131、金穗702表现出良好的丰产性与稳产性,同时表现出静态稳定性高、品质优异、生态适应性强的特点,是适用于黄土高原丘陵沟壑区种植的玉米新品种,建议予以推广。金穗1915、FT806、强盛388综合评价居中,建议继续引种观察。敦玉9号、丰田101、并单39号综合评价较差,建议淘汰。

陕北黄土高原沟壑区文物遗产时空分布规律研究

揭示陕北黄土高原沟壑区文物遗产的分布特征,为该地区历史文化时空变迁研究与历史文化空间格局的凝炼提供借鉴。研究将文物遗产按照其所承载的内涵分为聚居型、人文型、防御型与近现代文物遗产四类,运用地理信息技术分析其空间分布特征,结合历史、文化、社会等时空变迁脉络研究陕北黄土高原沟壑区文物遗产的时空分布规律及其影响因素,指出河流道路的位置与走向对聚居型文物遗产的分布具有较大影响,自然山川的形势决定了人文型文物遗产的选址与布局,政治军事活动推动了防御型遗产“由点至带”的发展演变。

基于无人机摄影测量的黄土残塬沟壑区侵蚀沟监测技术研究

我国是世界上土壤侵蚀最严重的国家之一,尤其是西北黄土高原的水土流失最为显著。本文通过利用无人机搭载激光雷达对山西省临汾市吉县中垛塬进行土壤侵蚀动态监测,建立三维模型,得出侵蚀沟形态特征的变化量,即侵蚀沟的扩张量。并通过在所选侵蚀沟的沟头处布设测钎,监测暴雨前后测钎高度的变化,对无人机监测结果进行验证。研究显示,侵蚀沟无人机遥感监测技术的应用,能全面提高侵蚀沟监测的技术水平,提升监测工作效率,值得在侵蚀沟监测中推广使用。

A study on responses of soil erosion and sediment yield to closing cultivation on sloping land in a small catchment using (137)Cs technique in the Rolling Loess Plateau, China

Abstract By comparison of volumes and 137Cs contents of the deposited sediments before and after 1993, changes of specific sediment yields and relative sediment contributions from the gully area and from the inter gully area after closing cultivation on the later area on a small catchment of Zhaojia Gully, in the Rolling Loess Plateau, are analyzed in this paper. Closing cultivation in a large scale has not resulted in decrease but increase of specific sediment yield of the catchment, in sharp decrease of the sediment yield and the relative sediment contribution of the inter-gully area, and in increase of the sediment yield and the contribution of the gully area, for a short term. The mean specific sediment yield of 29650 t km-2 a-1 of 1994—1996 in the catchment was 2.2 times the average value of 13413 t km-2 a-1 for a long term. The specific sediment yield of the inter-gully area decreased from the 14335 t km-2 a-1 in 1994 to 7034 t km-2 a-1 in 1995 and 3517 t km-2 a-1 in 1996, while the yield of the gully area varied between 44944 and 62136 t km-2 a-1 during the period of 1994—1996 which was much greater than the value of 21118 t km-2 a-1 before 1993. The relative sediment contribution from the inter-gully area decreased from 23% in 1994 to 15% in 1995 and 6% in 1996, while the contribution from the gully area increased from 77% in 1994 to 85% in 1995 and 94% in 1996. It is suggested that compacting of ploughed soils resulted in increasing of the erosion resistance but in decreasing of the precipitation infiltration, therefore, the soil erosion reduced but the runoff amount increased on the inter-gully area. Increase of delivering runoff from the inter-gully area to the gully area should result in activeness of gully erosion and mass movements, consequently, in increase of the total sediment yield from the catchment.

黄土高塬沟壑区土壤侵蚀特征分析

黄土高塬沟壑区侵蚀十分严重,是黄河泥沙主要源区,厘清该区域土壤侵蚀特征与治理重点是区域高质量发展的关键。以黄土高塬沟壑区砚瓦川流域为研究区,收集整理1976—2019年实测径流及泥沙资料,采用产流模数及产沙模数等指标体系,系统分析了黄土高塬沟壑区流域侵蚀产沙强度及能力变化。结果表明:砚瓦川流域1976—2019年产流模数与产沙模数均呈下降趋势,二者具有较好的一致性。多年平均产流模数与产沙模数分别为22991 m^(3)/km^(2)和1889 t/km^(2),产流及产沙变化规律一致,二者均于1997年发生突变。相较于突变年份之前,年均产流强度和产沙强度分别减少23.9%和75.8%,表征产流及产沙能力的产流系数和产沙系数则分别降低24.0%和73.0%。1976—2019年,流域的产流量及产沙量呈下降趋势。河流年均含沙量64.5 kg/m^(3),由突变前的98.3 kg/m^(3)减少至突变后的33.6 kg/m^(3),减少了67.0%。黄土高塬沟壑区侵蚀产沙多来自场次降雨,年内最大3 d侵蚀产沙占年总产沙量的50%。突变前,年产流模数与年降雨量的相关关系最优;突变后,年产流模数与日降雨量高于50 mm的年累计降雨量的关系最为密切。研究中进一步明晰了黄土高塬沟壑区水沙过程及其与降雨关系的变化,可为极端事件频发下黄土高塬沟壑区水土保持治理策略的转变提供一定参考。

基于耦合关系的乡村产业规划研究——以陇东黄土高原沟壑区显胜乡为例

实施乡村振兴战略,是党的十九大以来作出的重大决策部署。乡村振兴,关键是产业振兴。乡村国土地域系统及其产业组成要素之间的协调性决定了乡村持续振兴的能力。我国陇东地区乡村在长期的农业生产及城镇化发展中产业—空间矛盾尤为显著,迫切需要国土空间规划背景下的乡村产业—空间量化分类的探索性研究,客观反映乡村的发展程度,科学把握乡村发展差异和特点。本文充分剖析了国家与地区相关政策,进而通过分析该地区的产业-空间问题,基于“人地关系”协调理论构建“产村互动”耦合发展模型,以具备典型特征的陇东黄土高原沟壑区显胜乡村庄为研究对象,从产业与空间两大系统确定了19个评价因子,通过对评价因子进行赋值计算、运用地理信息系统(Geographic Information System,GIS)软件等手段,评价探析其产业—空间耦合互动的时空演变规律及内在机制,在规划响应方面得出如下启示:以科学评价现状为基础,分类引导乡村产业空间振兴;以统筹空间布局为核心,打造镇村一体发展新单元;以加强生态修复为策略,同步经济效益与空间效应;以延续历史文脉为补充,实现文化引领三产深度融合。

黄丘一副区水土流失对不同雨型的响应

黄土丘陵沟壑区第一副区是黄土高原严重水土流失区,为了给该区水土流失治理措施配置及相关研究提供参考,基于1990—2009年桥沟小流域4个雨量站、8个大型坡面径流场和3个沟口径流泥沙观测站的实测降雨、径流、泥沙资料,把研究时段分为1990—2002年和2003—2009年2个时段,采用K-均值聚类法把观测的1378次降雨划分为Ⅰ型(大雨量、大雨强、低频率、历时中等)、Ⅱ型(小雨量、小雨强、高频率、历时短)、Ⅲ型(中等雨量、中等雨强、中等频率、历时长)等3种降雨类型,分析了不同空间尺度径流场和小流域发生不同雨型时的径流系数和土壤侵蚀模数。结果表明:退耕还林(草)等水土保持措施,使黄丘一副区植被覆盖率显著提高、坡面土壤侵蚀模数显著减小;Ⅰ型降雨的径流系数显著大于Ⅱ型降雨和Ⅲ型降雨的,黄丘一副区降雨径流主要产生于梁峁坡;Ⅰ型降雨土壤侵蚀模数显著大于Ⅱ型降雨和Ⅲ型降雨的,峁边线以下沟坡沟道土壤侵蚀模数显著大于峁边线以上梁峁坡土壤侵蚀模数,即防治水土流失的重点是控制发生Ⅰ型降雨时峁边线以下沟坡沟道土壤侵蚀。

黄土高原城市沟壑区空间开发模式研究——以甘肃省庆阳市小崆峒沟为例

黄土高原城市沟壑区面临着生态保护与城市发展的双重问题,因此,文章以庆阳市城市边缘小崆峒沟为研究对象,在固沟保塬措施取得较大成效的前提下,将小崆峒沟的水土保持、生态修复、自然资源、郊野风貌、文化传承等与郊野公园开发模式相结合,研究了其空间开发利用模式,旨在为城市沟壑区空间开发提供参考。

黄土丘陵沟壑区植被对不同空间尺度水沙关系的影响

根据晋西离石试验站的观测结果和相关文献的数据,研究了黄土丘陵沟壑区植被对坡面小区、全坡面、小流域及中大流域4个空间尺度水沙关系的影响。对梁峁坡坡面小区言,由于植被提高了土壤抗蚀性,因此植被不仅通过减水来减沙,也通过改变水沙关系来减沙。但在全坡面尺度,土壤侵蚀以沟蚀为主,由于植被措施难以改变沟道的各种水利参数,也难以有效控制切沟沟壁的重力侵蚀,导致水流进入沟道后仍然可以获取充足的泥沙,因此认为植被不会改变全坡面尺度的水沙关系。同样对于各级流域,由于植被措施难以改变沟道的输沙能力和黄土丘陵沟壑区流域泥沙来源充沛的特点,因此植被措施也不会改变其水沙关系,植被的减沙效应仅通过减水来实现。对离石试验站的一对水土保持对比沟的研究表明,即使在沟道已有茂密植被生长的情况下,高含沙水流的输沙能力也没有改变,这使得两者的水沙关系统计上可以认为完全一致。由于大流域水沙关系主要取决于沟道或河道的特性,而植被等坡面措施很难改变沟道或河道特性,因此认为流域尺度越大,植被越难以改变其水沙关系。

黄土丘陵区坡耕地水土流失与土地生产力的关系

在黄土丘陵区坡耕地水土流失特征分析的基础上 ,对坡耕地水土流失与土地生产力的关系进行了研究。采用不同的试验方法 ,以单位面积坡耕地生产某种生物产品的数量为土地生产力指标 ,以生产周期短的农作物为指示植物 ,具体探讨了地表径流损失和土壤流失分别所造成的土地生产力下降幅度。表土人工堆积处理的径流小区试验结果表明 ,坡耕地每损失 1 mm径流 ,供试作物产量平均下降 5 .0 %～ 9.7% ;小区铲土覆土模拟土壤流失的小区试验结果显示 ,每减少 1 cm表土 ,作物产量下降 1 .0 %～ 3.1 % ,每增加 1 cm表层熟化土 ,产量增加 0 .8%～ 1 .7%。在干旱年份 ,半干旱黄土丘陵区坡耕地由于水土流失导致的作物减产每年平均为 2 1 .9%～ 80 .0 % ,其中径流损失的比重占 95 .8%～ 98.2 % ,而土壤流失仅占 1 .8%～ 4.2 %。作物品种不同 ,水土流失对作物产量的影响各异。

黄土丘陵沟壑区典型植物耐旱生理及抗旱性评价

通过实地采样获取黄土高原丘陵区柠条、侧柏、油松、山杏和山毛桃5种常见植物类型的4个耐旱指标(丙二醛含量、叶绿素含量、谷胱甘肽含量、束缚水/自由水含量比值)和2个抗旱指标(脯氨酸含量、可溶性糖含量)数据,采用模糊数学隶属函数法和灰色关联分析法评价不同植物的抗旱能力和不同指标的指示效果。结果表明,不同树种的上述6个生理指标对干旱条件的响应存在显著差异,但基于单个指标获得的树种抗旱能力排序结果不完全一致,说明单个指标无法全面描述树种的抗旱能力,对5个树种抗旱能力大小的综合评价结果为柠条>侧柏>油松>山杏>山毛桃。耐旱指标叶绿素含量、束缚水/自由水含量比值、谷胱甘肽含量和抗旱指标脯氨酸含量与抗旱隶属度的关联度值均>0.60,可用以指示植物的抗旱能力,其中,以脯氨酸含量的指示效果最好。

黄土高原沟壑区粮食生产的资源环境成本

针对粮食生产过程中的资源消耗和环境降级问题,以黄土高原沟壑区的陕西省长武县为研究对象,运用环境经济学估算方法,对粮食生产的资源环境成本进行了研究。结果表明:2008年该区粮食生产资源环境损失总价值相当于当年农业总产值的19.05%;小麦和玉米的资源环境成本分别达到2.02和1.19元/kg,总成本分别为4.08和2.23元/kg,而出售价格仅1.72和1.28元/kg,高成本低效益状况对区域粮食安全及生态经济持续发展产生不利影响;对粮食总成本中的各要素进行因子分析得出,资源环境成本和化肥费用是其主要因素。在现有生产条件下加大农业科技投入,提高生产资料利用效率,发展现代生态农业,是降低粮食成本维持区域持续发展的重要举措。

黄土丘陵区植被恢复过程中土壤酶活性的响应与演变

对宁夏南部丘陵区不同植被自然恢复阶段土壤脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、脱氢酶和过氧化氢酶活性的变化特征进行了研究。结果表明:土壤脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶和脱氢酶基本上随着植被封育年限的增加而增大,过氧化氢酶活性对于植被恢复年限的响应不明显。植被封育的前23年中,土壤脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶和脱氢酶的活性增加明显,23年后基本趋于稳定,增加不明显。封育78年的大针茅群落下的土壤脲酶和蔗糖酶(转化酶)活性最强,其土壤中碳素和氮素营养循环强度最大。脲酶与蔗糖酶、碱性磷酸酶和脱氢酶的活性极显著相关,表明土壤酶在促进土壤有机物转化中存在共性关系。这几种酶能够在一定程度上反映植被群落的演替和植被的恢复程度,自然封育对提高土壤生物学质量有重要的作用。

基于DEM的黄土高原丘陵沟壑区沟谷网络节点研究

选择黄土高原3个典型地貌类型区为试验样区,基于数字高程模型(DEM)沟谷网络与沟谷网络节点自动提取技术,得到了各样区沟谷网络节点,并从地貌形态学、沟谷成因学以及水文学原理出发,对不同级别沟谷网络节点水流累积属性进行了深入分析,结合数理统计方法获得了:(1)同一沟谷系统不同分辨率沟谷网络节点水流累积量均值分级统计规律;(2)不同地貌类型样区相同分辨率沟谷网络节点水流累积量均值分级统计规律。该结论能够有效解释黄土高原丘陵沟壑区各级沟谷系统的形成机理及其空间分异规律,同时能够合理地说明沟谷系统发育与地表侵蚀、切割强度之间的相互关系。

黄土高原残塬沟壑区梯田土壤重金属分布特征

对黄土高原残塬沟壑区梯田土壤中的重金属分布特征进行了探讨,发现除铜处于污染临界值外,其它重金属如汞、砷、铬、镍、锌的土壤含量基本达到一级标准。随种植时间的增长土壤中重金属的含量也随着积累,在坡耕地中除汞和锌外,其它重金属在土壤中的含量随着坡度的增大而减少。在表层土壤中重金属汞、铜、锌、镍和砷的含量由大到小的次序为:果园>麦田>坡地,而铬在表层土壤中的含量大小次序为:麦田>坡地>果园。研究表明重金属在水平梯田中易累积,同时由于梯田果园长期大量使用农药、化肥,更容易累积有害元素,从而形成对土壤的污染,进而影响土壤质量。以后应加强对土壤质量的监测与防治,实现黄土高原地区果业、粮业的健康稳定发展。

黄土丘陵沟壑区苜蓿地土壤水分环境效应

根据田间试验资料,分析研究了黄土丘陵沟壑区苜蓿地土壤水分的周年变化规律,并以休闲地和几种一年生作物地作为对照进行对比研究,得出以下主要结论:①雨季降水对苜蓿地土壤水分的补给起着重要的作用,其土壤贮水量动态与年内的降雨周期相吻合,但总体上朝着土壤不断干化的方向发展;②经过一个雨季,苜蓿地的土壤贮水量与平均含水量分别呈不同程度的下降,而休闲地与4月份持平;③相同的降水对不同作物地的补给效果不同,以3m土层计算,苜蓿地的农田蒸散量与谷子、玉米相当,比豆子地高,但要低于高粱地;④长期种植苜蓿引起的深层土壤干化问题必须引起足够的重视,干化土地的水分恢复不是一朝一夕的事情。

1983-2009年黄土高塬沟壑区耕地结构特征演变分析

为明确退耕还林前后黄土高塬沟壑区耕地数量和空间结构演变规律,以长武县为例,基于土地利用结构内涵,采用GIS技术和定量指标,对1983年、1993年和2009年黄土高塬沟壑区耕地数量和空间结构进行定量分析。结果表明:长武县3个时期的耕地数量分别为292.1、181.3和159.2km2,耕地减少主要位于0～2°,>15～25°和>25°坡度耕地,相对于1983年、1993年分别下降了29.6%、48.9%、60.1%和15.6%、15.7%、48.8%,耕地与其他地类的相互转化频繁。该区0～6°缓坡耕地主要转化为园地和居工地,>15°的陡坡耕地主要转化为林地和未利用地(荒草地)。结构分析表明耕地数量的坡度分布趋于合理,缓坡耕地空间结构上向均匀性、核心板块的团簇式发展,陡坡耕地主要以核心斑块的分散分布为主。耕地在过去30a是一个优化的过程,其结构演变有利于资源优化配置利用和农业集约化发展。1983-1993年期间的退耕为种植业效益驱动下农户自发性质的退耕或者弃荒,1993-2009年期间则是科学宏观退耕并对前期自发退耕地和弃荒地的整理利用。该文为区域土地利用管理和政策制订提供了借鉴和参考。

黄土高原沟壑区不同树种的水土保持效益及其适应性评价

【目的】研究黄土高原沟壑区不同树种幼林的水土保持效益及其适应性。【方法】以草地为对照，对黄土高原沟壑区刺槐、油松、沙棘、侧柏纯林及其混交林径流小区的产流产沙情况、土壤水分状况及各树种的生理特性进行了分析。【结果】造林初期，各树种及其不同造林方式的水土保持效益均比较差，处于水土保持功能低下阶段，土壤侵蚀的差异主要是由植被的不同覆盖度引起的，二者呈二次多项式关系；回归分析表明，当覆盖度达53％时土壤侵蚀较为轻微。草地和各树种林下0-250cm土层土壤水分变化较大，其中以刺槐消耗土壤水分最多，其次是侧柏，油松、沙棘和草地之间差异不明显；刺槐纯林与其混交林下土壤水分的差异比较明显，而其他树种不同造林方式下的土壤水分无明显差异。各树种叶片的水分利用效率表现为侧柏〉油松≈沙棘〉刺槐，油松与沙棘混交造林后两者的水分利用效率都有显著提高；各树种叶片的蒸腾速率表现为刺槐≈沙棘〉油松〉侧柏，沙棘与油松或刺槐混交后，油松与刺槐的蒸腾速率均有所降低，而沙棘变化不显著。【结论】综合考虑树种的水保效益及其适应性可以发现，沙棘与油松混交可能是黄土高原沟壑区较为适宜的一种造林方式。

温度和水分对黄土丘陵区3种典型土地利用方式下土壤释放CO_2潜力的影响

为探讨影响土壤释放CO2潜力的因素,本研究采集黄土丘陵区3种典型土地利用方式下(苹果园、退牧草地、辽东栎林地)的原状土壤样品,室内进行不同温度和水分梯度的培养试验,测定培养过程中土壤释放CO2的速率以及土壤的理化性质,并分析其对土壤释放CO2潜力的影响。结果表明:影响土壤释放CO2速率的主要因素是温度,指数模型Ra=aebT可以很好地预测土壤呼吸速率随温度的变化情况。含水率对土壤呼吸速率影响不大,但含水率对Q10值的影响明显,较高或较低的水分情况下都会降低土壤呼吸速率随温度变化的敏感程度。3种土地利用方式下,土壤释放CO2的速率表现为:林地土壤>草地土壤>果园土壤。土壤理化性质中,有机碳对土壤呼吸的影响最大,其次为有机氮;此外微生物量碳很可能是间接影响土壤CO2释放速率的一个因素。

晋西黄土残塬沟壑区不同植被类型土壤水分动态研究

采用时域反射仪（TDR）于2005年在晋西蔡家川流域对刺槐、油松等8植被类型样地进行了土壤水分动态研究，研究结果表明：在2005年，0～200cm土壤水分含量平均值变化过程除农地外，不同地类土壤水分变化特征差异性小，研究期内土壤水分日平均值按从大到小排列顺序为：农地、侧柏、次生林、油松、果园、刺槐×油松、刺槐×侧柏、草地、刺槐；在季节变化中，可将其分为三个时段：土壤水分消退期、土壤水分稳定期、土壤水分积累期。人工林与果园、农地、草地、次生林相比土壤水分调节作用较强；在日尺度上各样地土壤水分受降雨量及降雨分布影响。在样地土壤水分剖面垂直变化上土壤的剖面结构分为土壤水分弱利用层、土壤水分利用层、土壤水分调节层；农地、次生林、油松、侧柏、侧柏×刺槐、草地、果园土壤水分含量随深度变化趋势属于增长型；刺槐、刺槐×油松属于减少型。