黄土高原半干旱区水土保持植被恢复限度——以人工柠条林为例

为了确定水资源不足地区植被恢复潜力和水土保持林建设目标,在黄土丘陵半干旱区宁夏固原上黄试区,对相同立地条件的16年生人工柠条林进行疏伐,建立不同密度林地,进行林分密度、森林植被水土保持效益和土壤水分关系的定位实验。结果表明:平均基径随密度的增加而减少,二者为线性关系;盖度随密度的增加而增大,盖度与密度为对数关系;林冠截留随密度的增加而增大,二者为指数关系;地表径流随密度的增加而减少,二者为对数关系;泥沙含量随密度的减少而增加,二者关系可用倒S形曲线描述。虽然密度增加,盖度增加,森林植被水土保持效益增强,但是受土壤水资源的限制,柠条林有一个最大恢复限度。当超过限度时,势必会引发或加剧土壤旱化。

榆林薛涧项目区水土流失类型及林草植被分布特征研究

本文通过野外调查及土壤侵蚀遥感调查制图等一系列工作,对榆林薛涧项目区植被、土壤侵蚀类型及其分布特征进行了研究,并提出具体的水土保持生物防护措施。

中国节水农业战略思考与研发重点

从分析我国战略水安全与粮食安全所引发的农业用水矛盾出发,认为解决这一矛盾的唯一出路在于依靠科学技术大力发展现代节水高效农业。据此,从战略层面对我国发展节水农业的总体思路进行了思考,提出到2020年,即近15年内,在不增加农业总用水量的前提下,通过提高农业用水利用率和作物水分利用效率,可基本满足我国粮食安全用水需求的重要观点,在此基础上,进一步提出了为实现上述目标近期我国节水农业领域应研究的若干重点。

不同次降雨条件对黄土区主要地类水沙动态过程的影响及其机理研究

通过野外人工模拟降雨试验,对不同次降雨条件下黄土丘陵区主要地类坡面水沙过程进行对比研究,分析降雨因素与产流产沙过程的关系,并对林草植被的水土保持机理做了有益探讨。结果表明,降雨因素是影响径流和产沙的主要动力因素之一,在不同降雨条件下,各地类小区产流产沙过程线均表现出较为强烈的波动趋势,产沙过程较产流过程波动更为剧烈,在植被覆度较低的黄土丘陵区,降雨强度是产流产沙的主控因子。不同地类的产流量和产沙量的变化,随着降雨强度的增强而增加,随着植物被覆度的增加,由于林草植被措施具有蓄水固土作用,减沙效益显著,降雨的影响相对降低。因此将陡坡耕地退耕还林还草是解决水土流失、恢复黄土高原良性生态环境的必由之路。

黄土高原土壤干层初步研究

在详细描述土壤干层现象和类型的基础上 ,分析了土壤干层的成因 ,即低降水高蒸发、水土流失、植被类型选择失当、群落生产力过高和群落密度过大等 ,指出土壤干层的危害主要表现为使局部小气候环境趋于旱化、土地退化、植被生长衰退、天然下种更新不良及加大造林难度等 ,最后提出了缓解土壤干层对黄土高原生态环境的恢复和重建的意义和重要性。

紫色土表土结皮发育特征的试验研究

通过模拟降雨试验,探讨了紫色土表土结皮的发育特征。结果表明：有、无雨滴打击下,紫色土在30min内均形成稳定结皮层,厚度约7～8mm;淋移作用是紫色土形成结皮的主导作用,降雨打击使表土在降雨前期迅速形成致密薄层,抑制了淋移作用并使盖网处理的结皮容重略高;孔隙的剖面分布对入渗、抗剪强度有较大影响,表现在发生层总孔隙度低但分布均匀的盖网处理具有更强的入渗能力,且由于降雨初期未发生致密上层使其抗剪强度略低。

土壤改良剂改土培肥增产效应研究综述

土壤改良剂研究已是近年来国内外广泛关注的热点,在对土壤改良剂发展及其种类进行简要回顾的基础上,对土壤改良剂的改土培肥效应(物理结构、化学特性、生化特性)、作物增产效应及其施用技术进行了较为全面的分析和评述,并提出了目前存在的问题和展望了土壤改良剂的研究趋势。

新型高分子有机硅材料集流效率试验研究

将高分子有机硅材料喷施在夯实的坡面上,在坡表面形成一层致密的防水膜,减少土壤入渗,增加径流量,从而提高了坡面的集流效率,并减少土壤的侵蚀量,是一种简单、方便的集雨方式。本试验以一种新型有机硅材料作为对象,采用室内渗透和室外人工模拟降雨试验,探讨其应用于集雨工程的可能性,并确定其最佳配比和最适宜用量。研究结果表明:硅水最优配比(体积比,文中所有硅水配比均指体积比)在1∶5～1∶7,适宜用量为150ml/m2。当雨强在1.2～1.5mm/min,前期含水率17%左右,干容重为1.3g/cm3左右,其集流效率可以达到70%以上,是对照夯实坡面集流效率的2～3倍,而侵蚀量只是对照坡面侵蚀量的1/5。新型有机硅材料具有集流效率高、成本低、施工简单等优点,在集雨工程中具有广阔的应用前景。

气候变化对中国农业用水和粮食生产的影响

全球气候变暖作为一个不争的客观事实,不可避免地会对中国农业用水和粮食生产产生影响。该文分别采用Palmer干旱指数(PDSI)、单位灌溉面积用水量(GIQ)、单位面积粮食产量(PHGO)作为气候变化、农业用水和粮食生产具体度量指标,分析了中国1949-2005年PDSI、GIQ、PHGO年际变化特征及其相关关系,发现在1949-1983年PHGO和1949-1990年GIQ均与PDSI具有较好线性相关关系,表明气候变化在上述时间段对农业用水和粮食生产影响显著,人为因素(技术进步、政策机制、生产投入等)影响相对较小。依据相关关系对1949-2005年GIQ和PHGO进行预测发现,1991-2005年GIQ和1984-2005年PHGO预测值与实际值拟合程度较差,表明人为因素(技术进步、政策机制、生产投入等)在农业用水和粮食生产中已逐渐占据主导地位,对农业节水平均影响率达27%以上,对粮食增产平均影响率达40%以上。通过技术创新、政策机制保障和生产投入增加等人为因素控制,可在一定程度上缓解气候变化对中国农业用水和粮食生产带来的负面影响。

草地坡面径流调控放水试验研究

通过坡面放水模拟径流冲刷试验,研究了不同放水流量下草地减水减沙效应,并从起流历时、径流流速、径流深度等方面分析了草地调控水沙的机理。结果表明:(1)草地具有显著的减水减沙效应,平均径流系数较对照减少28.3%,输沙率较对照减少78.4%。(2)裸地与草地坡面产流规律一致,裸地土壤坡面的输沙率呈先增后减再增的变化趋势,而草地坡面的输沙率呈先增后减然后逐渐趋于稳定。(3)草地能将坡面径流起流历时推迟3倍以上,可将径流流速减小40%,从而使草地坡面的径流入渗率明显增加,使径流的冲刷能力和输沙能力迅速下降。(4)草地对径流深度的影响不明显,径流深度的变化难以反映草地对径流的调控作用,径流流速可能会更好地反映水土保持措施的径流调控效果和能力。

东北3省人类活动与水土流失关系的演进

受人类对土地过度垦殖及不合理耕作利用的影响,水土流失正在成为制约我国东北地区耕地可持续利用和粮食生产的主要因素。在对历史资料甄别与整理的基础上,分析近代以来东北3省区人口、土地利用变化及其与水土流失关系的演变。结果表明：到20世纪中期,东北地区人口压力达到60-70人/km^2,伴随着生活方式的转变,机械化技术的应用,林草湿地被垦殖,森林覆盖率降到30%,垦殖率达30%,使区域性水土流失问题日益严重。

田间测定土壤导水率的方法研究进展

土壤导水率是决定坡地降水入渗与径流比例的关键,也是水分循环和土壤侵蚀模型中的重要参数,国内外对相关理论与方法进行了大量研究。综述田间测定土壤导水参数的几种方法的原理及应用,并对各种方法的优缺点进行对比分析。人们趋向于应用简单快速的测定仪器,降水头方法因为用水少,测定快速,有很大发展空间。盘式入渗仪是一种既简便又可以获得较多信息的测定仪器,可以应用于坡地土壤导水率的测定,应当广泛开展相关研究。

燕沟流域水土流失治理及其效益分析

对燕沟流域水土流失及治理状况作了系统阐述,基于已完成的水土流失治理,对流域水土流失治理进度与相应的水保及社会经济效益进行了分析。截至2000年,流域新修高标准梯田485.6hm2,实现了人均基本农田0.165hm2;川台坝地粮食单产提高27.9%,梯田粮食单产提高12.8%,2000年人均产粮525.1kg;人均纯收入1541元;1997～2000年实测减沙效益平均达到了72%。基本完成坡耕地退耕还林还草及荒山荒沟封禁任务,植被覆盖率超过70%,治理度达73.3%。

不同基因型小麦成熟期地上部的化感作用研究

采用种子发芽的生物测试方法研究了7份不同基因型的小麦材料在成熟期地上部的化感作用。结果表明,不同基因型的小麦材料在成熟期地上部的化感作用差异显著,其水提取液明显抑制受体幼苗胚根的生长,而对胚芽伸长的影响不明显,成熟期不同基因型的小麦材料地上部的抑制作用与水提取液的浓度呈明显的正相关性。分析不同基因型的小麦染色体组型发现,当染色体组型由AA→AABB→AABBDD的进化过程中,化感抑制作用有逐渐增强的趋势,其中茎叶水提取液抑制作用表现为AABBDD>AA>AABB,而颖壳水提取液抑制作用表现为AABB>AABBDD>AA。大多数小麦材料茎叶部与颖壳的化感作用比值均大于1。当染色体组由2n→4n→6n变化时,不同基因型小麦茎叶与颖壳对小麦幼苗总根长的化感作用比值逐渐升高,对最大根长的化感比值先降低后逐渐升高,对苗长的影响为先逐渐升高而后降低。

自然侵蚀量和容许土壤流失量与水土流失治理标准

在总结分析国内有关自然侵蚀量、容许土壤流失量研究成果的基础上,探讨自然侵蚀量与容许土壤流失量的关系,讨论制订水土流失治理标准的思路。认为水土流失治理标准的确定有3个参考值:1)标准值,即一定条件下的容许土壤流失量,是水土流失治理至少要达到的目标,且随着对不同土地利用类型的功能需求与可实施的最佳水土保持措施、以及所在水土流失类型区的侵蚀危害与治理约束条件的不同而不同;2)理想值,即正常自然侵蚀状态下的土壤流失量;3)极端值,即土壤流失量为0,不发生水土流失。水土流失治理应是先控制到现时生态环境与社会经济条件下的容许土壤流失量范围内,逐步达到自然正常侵蚀量或制止水土流失的发生;还应引入环境伦理、环境美学及景观设计等理念,最终实现土地的可持续利用、区域生态系统的健康稳定及人与自然的和谐友好发展。

黄土高原坡地枣树地膜微集水造林效果研究

在黄土高原丘陵沟壑区，采用田间试验研究了地膜微集水造林技术对提高枣树成活率、土壤温度以及枣树根区土壤水分含量的影响。结果表明：地膜微集水方法提高枣树移栽期0～100cm土层土壤水分，提高0～20cm土层地温，造林成活率较对照提高15％；在枣树生长期和发芽期，土壤0～100cm剖面含水量比对照高30．3％；在集中降雨后48h内，土壤水分下渗深度比对照深34cm，达到67cm。该方法成本低、操作简单、效率高，可以在黄土高原枣树栽植中推广应用。

土壤结皮的发育特征及其生态功能研究述评

土壤结皮是干旱半干旱地区普遍存在的地被物,在土壤—水分—植被系统演变过程中发挥重要的生态功能。在阅览大量文献的基础上,回顾了近几十年特别是20世纪80年代以来有关土壤结皮的研究工作成果,总结了有待进一步探讨的问题。主要结论有:1)在自然界,土壤结皮的两大类即生物结皮和物理结皮往往同时存在、相互影响,目前缺乏对两类结皮发育关系的认识;2)土壤结皮的发育具有明显的过程复杂性和空间分异性,其生态作用在不同区域的表现不一,甚至有相反的情况发生;3)部分地区特别是黄土高原地区,相关研究工作起步较晚,迫切需要认识结皮对土壤侵蚀、生态水文等过程的作用。需加快相关研究进程,为精准侵蚀预报模型的构建提供理论依据,为合理保护与利用土壤结皮资源提供科学依据。

子午岭辽东栎天然林土壤种子库研究

结合野外调查与室内试验对子午岭辽东栎天然林的种群生长状况,枯落层种子库,不同坡位土壤种子库物种组成、数量特征、生活型及其与地上植被的相似性进行了较为系统的研究。结果表明:(1)试验萌发鉴定出的幼苗共有24种,隶属于16科,其中多年生草本和落叶灌木物种比例最高,分别占种子库物种总数的58.33%和12.5%;(2)整个子午岭天然辽东栎林土壤种子库总密度为12 761.44粒/m2,种子主要分布在枯枝落叶层和0-2.5 cm土层中,其中,辽东栎种子密度为752.5粒/m2,占整个样地土壤种子库总密度的5.89%,表明辽东栎种子萌发能力很差,该林分群落天然更新缓慢。(3)子午岭天然辽东栎林的下坡位物种多样性指数较其它坡位高,但各个样地物种多样性指数均高于对照;(4)天然辽东栎纯林的种群生长状况良好,树龄均为成年树种;(5)方差分析表明:辽东栎的胸径、地径在不同坡位之间均具有显著性差异(P>0.05);(6)相关分析表明:枯枝落叶层厚度,重量与土壤种子库密度之间具无显著相关性(P<0.05)。

黄土区农田作物降水利用效率影响因素及提高途径分析

降水资源高效转化利用对于提高旱地农业和灌溉农业生产综合效益均具有重要意义。通过对黄土区农田作物降水利用效率的概念及其影响因素、农田降水生产潜力等相关研究成果的分析,从实现土壤水库扩蓄增容、增加农田地面覆盖、促进作物根系生长、减少作物无效蒸腾、持续增加土壤肥力等5个方面,提出了提高黄土区农田降水利用效率的方法和途径,并结合降水资源转化利用技术发展需求,提出了近中期提高降水资源利用效率技术的发展方向和研发的若干重点。