太行山南麓鱼鳞坑坡面产流特征及其影响因素

[目的]通过研究太行山南麓鱼鳞坑坡面土壤产流特征,探讨其影响因素,为该区水土流失治理及生态环境保护提供科学依据。[方法]以太行山南麓鱼鳞坑坡和自然荒坡为研究对象,测定草本、灌木、乔木群落下坡面产流特征并分析其影响因素,运用地理探测器统计学方法量化各因素单独和交互作用对坡面产流的影响力。[结果]①鱼鳞坑坡草本、灌木、乔木群落的平均径流深之间没有显著性差异,自然荒坡灌木群落和草本群落的平均径流深显著大于乔木;与自然荒坡相比,鱼鳞坑坡草本群落、灌木群落、乔木群落的平均径流深分别减少了56.61%,72.80%,39.58%;平均径流深随着砾石含量的增加呈减少趋势;砾石覆盖度对坡面产流的控制作用有一个阈值,当砾石覆盖度为6%~9%时,坡面径流深最小。②太行山南麓鱼鳞坑坡面产流单因子影响力最大的是砾石覆盖度(0.31),其次是植被盖度(0.29)。③坡面产流影响因子交互作用后大多表现为非线性增强和双因子增强作用;降雨因子与非降雨因子交互后均表现为非线性增强作用。[结论]大量砾石的存在导致了太行山南麓坡面产流过程的复杂性,增加植被盖度是减少该地区鱼鳞坑坡面产流的重要措施。

辽西地区大枣丰产栽培技术

枣树是辽西地区栽植比较广泛的经济树种,对于增加当地农户收入起到了重要作用。为更好地发挥大枣经济效益,从品种选择、园地选址规划、整地、栽植要点以及栽植后管理等方面总结辽西地区大枣的丰产栽培技术。为区域栽培大枣技术提供参考。

坝上草原鱼鳞坑生态修复措施的水土保持效应

[目的]探究不同位置鱼鳞坑的水土保持效果,确定合理的鱼鳞坑布置原则,为生态脆弱区鱼鳞坑选址与效果评估提供实证研究。[方法]以坝上草原千松坝为研究区,在阴坡、阳坡和河谷分别设置样地,对比鱼鳞坑区和对照区的水土状况,分析不同位置鱼鳞坑对生物量、土壤容重、根系层和土壤养分的影响。[结果](1)阳坡、阴坡、河谷的鱼鳞坑均增加了地上生物量、地下生物量、根系深度、TN含量,DOC等指标,降低了土壤容重。(2)阴坡、阳坡、河谷的鱼鳞坑水土保持效果差异较大;阴坡、阳坡鱼鳞坑均能显著增加植被的根系深度(p<0.05)(阴坡104.19%,阳坡42.87%),而阴坡鱼鳞坑对土壤容重、TN含量、地上生物量的影响更显著(p<0.05)(分别减少9.26%,增加148.05%,增加136.32%);河谷鱼鳞坑能显著增加土壤氨氮和硝态氮(p<0.05)(125.16%,174.53%)。(3)鱼鳞坑位置、修建时间对水土保持指标影响较大,坡位的影响较小;随着鱼鳞坑修建时间的增长,地上地下生物量、TN含量、根系深度增加,土壤氧化还原电位降低。(4)土壤侵蚀严重地区的鱼鳞坑水土保持效果更显著。[结论]鱼鳞坑水土保持效果显著,阴坡鱼鳞坑效果较阳坡显著,河谷鱼鳞坑提高土壤氨氮和硝态氮的效果较阴坡、阳坡显著,且随着鱼鳞坑修建时间增长,水土保持效果增强。应因地制宜地在阴坡、河谷修建鱼鳞坑,以增强鱼鳞坑的水土保持效果。

黄河沿岸困难立地鱼鳞坑土壤状况研究

为了解黄河沿岸困难立地造林时,不同土层深度、不同鱼鳞坑大小对土壤肥力、酸碱度、含水率及电导率的影响,在造林成活后,分季节对不同尺寸鱼鳞坑内的表层土和深15 cm土壤进行了多点采样测定。结果表明:表层土硝态氮、铵态氮、速效磷、速效钾含量和电导率均高于15 cm土壤,pH及土壤含水率小于15 cm土壤。不同鱼鳞坑大小对土壤电导率及土壤养分含量的影响不显著,但数值上有轻微差别;对土壤含水率有显著影响,大鱼鳞坑含水率比小鱼鳞坑、中鱼鳞坑分别高39.2%、17.4%。在困难立地荒山造林,不同大小的鱼鳞坑只对土壤含水率影响较大,造林时及时浇水至关重要。

黄土丘陵沟壑区鱼鳞坑雨季土壤水分状况

在黄土高原半干旱地区,降水是限制植被生长的主要限制因子。鱼鳞坑作为一种集水措施在人工造林中被普及推广。为研究鱼鳞坑雨季的集水功能,对样地鱼鳞坑内部、上部及侧面坡面典型部位的土壤水分进行了连续性监测,结果显示:7—8月,鱼鳞坑内的平均土壤含水量维持在低于鱼鳞坑外部坡面的水平;鱼鳞坑内20～40cm土层是土壤水分的主要利用层,鱼鳞坑的集雨效果表现在40～60cm土层上;单个鱼鳞坑的集雨效果存在差异性,这种差异性主要表现在有径流产生的降雨期。单个鱼鳞坑的集雨效果受鱼鳞坑的布置模式、施工工艺等因素的影响。

不同生态恢复措施下宁夏黄土丘陵典型草原土壤质量评价

为了研究生态恢复措施对草原土壤性状和土壤质量的影响,2016年在宁夏黄土高原丘陵区典型草原,以放牧草地(FM)为对照,研究了封育(FY)、水平沟(SP)和鱼鳞坑(YL)3种恢复措施对0~40 cm土壤理化性质和生物学特性的影响,评价了各措施下的土壤质量。结果表明:1)FM土壤容重最高,土壤黏粒含量、田间持水量和总孔隙度较低;FY、SP和YL措施间土壤物理性质差异不显著(P>0.05)。2)土壤有机质、全氮和速效氮以FY最高,SP和YL较低;全磷与速效钾含量以FM最高,SP最低。3)土壤蔗糖酶和脲酶活性呈FY>SP>YL>FM;蛋白酶和磷酸酶呈FY草地最高,YL最低;细菌、放线菌和真菌在各处理间变化各异,微生物总量呈FY>FM≈SP>YL,但微生物生物量碳、氮呈FY>YL≈SP>FM(P<0.05);土壤因子间存在一定的相关性。4)隶属函数结合因子分析法评价的土壤质量综合得分为FY>SP>FM>YL。因此封育是最有利于研究区退化草地土壤质量恢复的措施,研究结果可以为宁夏典型草原生态建设提供理论基础。

半干旱黄土丘陵沟壑区不同规格鱼鳞坑集水效果研究

为了研究不同规格鱼鳞坑的集水效果,确定不同立地类型条件下适宜的鱼鳞坑规格,通过鱼鳞坑集水效果指标的建立,对半干旱黄土丘陵沟壑区4种规格的鱼鳞坑集水效果的年内变化进行了对比研究。结果显示,在半阳向缓坡上,120cm×80cm×60cm或者80cm×60cm×60cm规格较适宜;半阳向陡坡和极陡坡上,80cm×60cm×60cm规格较适宜;而在半阴向缓坡和阴向缓坡上,80cm×60cm×60cm或者60cm×40cm×60cm规格较适宜。鱼鳞坑可以同时兼顾植被用水和生态用水,根据不同立地类型配置不同规格标准的鱼鳞坑,在实现植被恢复的同时,生态环境也得以有效改善。

黄土丘陵区小流域典型造林整地工程土壤水分特征曲线模拟

开展工程措施进行植被恢复是防治水土流失的有效方式。在黄土高原半干旱小流域,工程措施能够利用有限的降水资源,促进植被恢复。以甘肃定西龙滩小流域典型水土保持工程措施鱼鳞坑和反坡台为研究对象,采用配对实验设计,在实测土壤水分特征曲线基础上,分别利用Brooks-Corey、Gardner和van Genuchten模型对不同工程措施的土壤水分特征曲线进行模拟。研究结果发现:反坡台(10.63%)、鱼鳞坑(9.78%)粘粒含量显著高于对照样地(9.66%),粉粒含量反坡台(71.42%)与鱼鳞坑(70.74%)显著高于对照样地(67.85%)。较之对照样地,反坡台和鱼鳞坑饱和导水率分别提高53.5%和46.9%。3种模型均能够很好的拟合不同工程措施土壤水分特征曲线。较之对照,工程措施长期开展后,鱼鳞坑和反坡台的土壤有效水分分别提高15%和9%,且对表层土壤水分有效性的改善更为显著。

黄土高原不同规格鱼鳞坑土壤水分状况研究

鱼鳞坑是坡面水土保持的一项工程治理措施,同时又是一种坡面植树造林的整地方法。由于鱼鳞坑施工简单,在拦蓄地表径流,保持水土,促进林木生长等方面作用比较显著,因此得到广泛应用。为了研究不同规格鱼鳞坑的土壤水分变化,采用固定点监测方法对陕北黄土区4种规格的鱼鳞坑土壤水分进行了对比研究。结果表明,在半阳向陡坡和极陡坡上,4种规格鱼鳞坑土壤含水量表由大到小表现为:中规格>大规格>较小规格>小规格>对照,而在半阴向缓坡和阴向缓坡上,4种规格鱼鳞坑土壤含水量由大到小依次为:大规格>中规格>较小规格>小规格>对照。

黄土丘陵典型草原土壤理化性质对生态恢复措施的响应

研究土壤理化性状及土壤质量变化对草地生态建设具有重要意义。在宁夏黄土丘陵区典型草原,以放牧草地为对照,对封育、水平沟和鱼鳞坑生态恢复措施实施15年草地的0～40 cm土壤粒径、容重、持水性、孔隙度、有机质、氮磷钾等理化性状进行了比较,通过主成分分析和土壤质量综合指数(SQI),评价了不同措施下土壤质量恢复状况。结果表明:1)土层黏粒含量以水平沟措施最高,粉粒以放牧草地最高、砂粒以鱼鳞坑最高;土壤颗粒体积分形维数值(D)从大到小依次为水平沟、封育、鱼鳞坑和放牧草地,土壤粒径垂直变化差异不明显;2)放牧草地土壤容重最高,为1.14 g·cm^(-3),封育、水平沟和鱼鳞坑均可显著减小土壤容重,增加土壤持水性和总孔隙度,但对土壤毛管孔隙和非毛管孔隙的改善效果不大;各处理土壤物理性状垂直变化不显著;3)土壤有机质、全氮和碱解氮含量呈封育>放牧>鱼鳞坑>水平沟,全磷含量以放牧和封育草地较高,水平沟最低;速效钾含量以放牧草地最高,封育草地次之,鱼鳞坑最低,土壤养分含量呈表聚性;4)土壤质量综合指数在放牧、封育、水平沟和鱼鳞坑措施下分别为0.337、0.719、0.348和0.281,呈封育>水平沟>放牧草地>鱼鳞坑。基于土壤理化性状,认为草地封育对土壤质量改善最为明显,是研究区最适宜的草地生态恢复措施。

太行山南麓鱼鳞坑工程对坡面土壤水分空间变异性的影响

【目的】探讨鱼鳞坑工程对坡面土壤水分空间变异性的影响。【方法】以太行山南麓实施鱼鳞坑工程坡面为研究对象,以自然坡面为对照,分析鱼鳞坑对坡面土壤水分空间变异的影响。【结果】①太行山南麓坡面土壤水分具有很强的空间相关性,实施鱼鳞坑工程可有效改善该区土壤水分状况,土壤含水率增加了7%~41%,变异程度由中等变异变为弱变异,结构变异占总变异的比例提高了20%~88%。②无论是在降水还是干旱条件下,自然坡面土壤水分从坡上到坡下均呈逐渐减小的带状分布,而鱼鳞坑坡面土壤水分在干旱条件下则呈斑块状分布,离散程度较高。③冗余分析表明,各环境因子解释量从大到小依次为砾石量(22.7%)>砂粒量(2.9%)>粉粒量(2.3%)>体积质量(1.3%)>海拔(1.0%)>砾石覆盖度(0.02%),自然坡地为海拔(25%)>砾石量(13.9%)>粉粒量(8.1%)>体积质量(2.9%)>砂粒量(1.2%)>砾石覆盖度(0.4%)。【结论】鱼鳞坑工程通过改变下垫面结构,弱化地形对土壤水分的影响,砾石引起的变异占总变异的比例增加,同时改善土壤保水性能,减小土壤水分变异系数,增加结构因素所占比例,改变坡面土壤水分分布特征,从而对土壤水分空间异质性产生重要影响。

华北片麻岩石质山地山杏幼林集水保墒措施选择

为了确定适宜的华北片麻岩石质山地山杏幼林集水保墒措施,以生长、生理、土壤水分等为评判指标,研究了河北平山片麻岩石质山区翼式鱼鳞坑＋保水剂＋石子（YY＋B＋S）、翼式鱼鳞坑＋保水剂＋秸杆（YY＋B＋J）、翼式鱼鳞坑＋保水剂（YY＋B）、翼式鱼鳞坑＋石子（YY＋S）、翼式鱼鳞坑＋秸杆（YY＋J）、翼式鱼鳞坑（YY）及对照（CK）处理对山杏幼树地径、树高、材积、新梢生长、净光合速率、叶绿素含量,以及土壤水分等的影响。结果表明：（1）采用翼式鱼鳞坑及翼式鱼鳞坑与石子、秸秆、保水剂等综合集水保墒措施可有效改善山杏土壤水分状况,一个生长季及一次大的降水后土壤含水量较对照分别提高了22.4%~61.8%和28.53%~106.25%;（2）集水保墒措施能有效促进山杏地径、树高、材积及新梢的生长,处理平均较对照分别高26.07%,117.87%,443.83%,84.04%;（3）集水保墒措施可通过促进土壤水分条件的改善来改善山杏光合作用等生理特性,处理后山杏叶片叶绿素含量、日平均净光合速率、一次大的降水后净光合速率平均较对照高25.24%~128.73%,22.18%~153.56%,3.16%~35.35%;（4）综合各种集水保墒措施对山杏生长、生理及土壤水分等指标的影响,结合经济因素考虑,翼式鱼鳞坑＋石子（YY＋S）和翼式鱼鳞坑＋秸杆（YY＋J）是华北片麻岩石质山地山杏两种方便、经济、适用的集水保墒措施。

黄土坡地经济林大鱼鳞坑膜下滴灌技术研究

黄土高原丘陵沟壑区坡地经济林营造中 ,采用大鱼鳞坑坑内打孔覆膜、膜下滴灌技术 ,解决了本区干旱坡地经济林造林成活率低、生长慢、发育迟的难题。可使坡地杏树造林成活率提高到 96% ,枣树造林成活率提高到 92 % ;成林后 ,鱼鳞坑汇集径流可使降水利用率提高到 42 5 % ,加上旱季节水包膜下补灌 ,避免了土壤板结 ,降低了土壤水分蒸发 ,可使杏、枣产量比穴灌分别提高 1 0 3 2 %和 1 9 61 %。

京津水源区传统水土流失治理措施及水沙环境效应分析

针对京津水源区传统水土流失治理指导思想和治理模式只注重治理区生态经济效益,忽视减沙同时大量减水加剧上下游用水矛盾的问题,以承德市丰宁县达袋沟小流域不同治理措施定位试验结果,结合典型治理区坡面措施调查,重点研究坡面治理措施的水沙环境效应。结果表明:坡耕地与人工草地的土壤侵蚀模数大大超过北方土石山区的容许土壤流失量;天然草地较乔木林和灌木林具有较高的年径流量和径流系数;传统鱼鳞坑整地造林和鱼鳞坑加竹节壕整地造林措施拦沙、减流效应显著;中度、轻度退化天然草地封育措施下阴坡、阳坡植被覆盖率年均可提高1.63%和1.08%;在水源区传统鱼鳞坑整地造林和鱼鳞坑加竹节壕整地造林措施应限制在局部水土流失严重区域,并应适度降低整地标准;大面积中度、轻度退化的天然草地可采用封育措施,既可实现有效拦沙、恢复植被,又可增加坡面径流。

片麻岩石质山地火炬树幼林集水保墒措施优化

通过对比火炬树幼林地树木生长及光合生理指标,配合土壤水分测定,对河北平山片麻岩石质山区不同微地形集水保墒措施进行了优化。结果表明:①不同集水保墒措施下,翼式鱼鳞坑+保水剂(YY+B)、翼式鱼鳞坑+石子(YY+S)都能有效提高土壤的保水能力,其中YY+S持续时间较长,雨后第6天,YY+S比CK(不做处理)的土壤含水量高出43.19%。到雨后第14天,YY+S的土壤含水率仍大于CK。②YY+S和翼式鱼鳞坑+植物覆盖(YY+Z)对树木生长的影响最大。YY+S处理的火炬树树高年生长量为12.09 cm,极显著高于对照3.03倍。YY+S、YY+Z处理的地径年生长量分别为0.43、0.40 cm,是CK地径生长量的2.15、2.00倍。③YY+Z、YY+B及YY+S处理树木的净光合速率显著高于翼式鱼鳞坑(YY)和CK处理,增幅52.91%～59.23%。④各种处理方法火炬树幼树的光响应曲线趋势基本一致,各处理的光补偿点为500 mol.m-2.s-1,光饱和点为1 600 mol.m-2.s-1。随着光强的增加,光合有效辐射(PAR)(600～2 000μmol.m-2.s-1)时,YY+B及YY+Z处理幼树的净光合速率显著高于对照。从降雨后土壤含水量的变化趋势、年终树木生长量、光合速率、光响应曲线综合看来,翼式鱼鳞坑+石子覆盖的集水保墒效果最优。

翻转式鱼鳞坑开沟犁装置设计

在已有的专利产品基础上,针对翻转式鱼鳞坑开沟犁整机结构中的犁体翻转和液压部分进行了优化改进设计,应用机械、液压、电控装置实现了不同土壤类型的鱼鳞坑开沟间距式作业,解决了在单犁体鱼鳞坑开沟犁返程时因开沟翻土方向不在坡下而是在开出的沟上面的作业问题。新研制的翻转式鱼鳞坑开沟工作结构装置集机械、液压、电控为一体,开沟效率高,性能可靠,市场前景广阔。

深耕免灌机改型设计

在引进意大利瓦勒拉尼系统深耕免灌机的基础上,对其整机的核心技术传动部分、液压部分、犁体部分进行了改型设计,应用电控、液压传感装置,替代了原有的链条式塔轮机构,实现了4个不同规格位置的间距鱼鳞坑开沟作业,解决了引进设备在我国干旱、半干旱地区深耕整地开沟的作业问题。新研制改型的深耕免灌机即鱼鳞坑开沟犁,其机型结构中机械、电控、液压一体化水平高、测距精确、结构简单、可靠性高、成本低廉,具有很高的推广价值。

不同生态恢复措施下宁夏黄土丘陵区典型草原土壤种子库特征

开展土壤种子库的研究对草原植被恢复具有重要意义。以宁夏黄土丘陵区典型草原为对象,对封育(F15)、水平沟(S15)、鱼鳞坑(Y15)整地后15年草地以及长期放牧草地(F0)的0~15cm土壤种子库的物种组成、密度特征、物种多样性及其与地上植被的相似性进行了研究。结果表明:1)土壤种子库植物以多年生植物为主,F0和S15种子库以禾本科物种比例最高,Y15和F15以菊科最高;植物种类以鱼鳞坑最多,封育次之,放牧地最少。2)相对于F0,Y15、S15和F15措施使土壤种子库密度增加,且以Y15增加最为明显。各处理下种子库优势物种各异,种子库密度具有表聚特征。3)各措施下,土壤种子库优势度、多样性和均匀度指数接近,鱼鳞坑提高了种子库丰富度指数;处理间土壤种子库存在一定程度的相似性,以封育和鱼鳞坑相似性最高,达到0.81。4)各措施下土壤种子库与地上植被多样性、丰富度、均匀度和优势度存在一定差异,种子库与地上植被的相似性系数在0.37~0.55之间,相似性总体较低。相对而言,鱼鳞坑土壤种子库和地上植被的相似性最高,是最有利于土壤种子库密度和丰富度增加的措施。

翻转间距式开沟犁的电液自动控制系统设计

为了提高翻转间距式鱼鳞坑开沟犁的电控液压自动化水平,提出了基于MCGS组态环境的PLC控制系统以及外接电路的设计与液压电磁换向系统及机械实现方案。利用MCGS实现了人机交互,电磁液压管路改变,实现鱼鳞坑沟长设置、鱼鳞坑与鱼鳞坑之间间距设置、开沟数量设置、油温设置几组数据可调;同时增加了系统状态监控、权限管理、历史数据输出、报警等功能,可以满足翻转间距式鱼鳞坑开沟犁操作和机械、电控、液压三者之间的各项技术参数性能要求。

花岗岩红壤坡面工程措施初期的水土保持效果

在福建长汀花岗岩红壤的1个18°坡面,设置反坡台地、鱼鳞坑、水平沟和对照小区,通过实地观测和取样分析,研究比较了这3种坡面工程措施实施第2a的水土保持效果。3种坡面工程措施都有较好的坡面减流作用,水平沟效果最好,减流38.74%。3种措施减沙效果不稳定,反坡台地甚至增加了坡面产沙量,水平沟减沙效果最好,减沙16.32%。3种措施均改善了土壤机械组成,其中水平沟措施效果最为显著,反坡台地其次,鱼鳞坑效果不明显。3种措施均促进了坡面降水入渗,增加了0—8cm表土含水量,水平沟小区的8—15cm土层含水量最高,空间分布最均匀,反坡台地和鱼鳞坑改善水分入渗和涵蓄水分效果弱于水平沟措施。结果表明对花岗岩中陡坡面红壤,水平沟工程措施效果优于反坡台地和鱼鳞坑。