晋西黄土兵陵沟壑区作物生产力影响因子研究—以王家沟流域为例

针对黄土丘陵沟壑区水土流失严重以及作物产量低而不稳的特点，首先介绍了近10年来王家沟流域作物生产变化的情况，然后在地理信息系统（GIS）技术支持下，利用基于土壤侵蚀的YIELD作物生产力模型并结合各作物的实际观测资料，从气象因素（降雨量，气温）以及耕作措施两方面分析了该小流域作物生产力变化的原因，结果表明在气象因素（大气降水）和土壤侵蚀的共同影响下，土壤水分和养分的变化是影响该区作物生产力变化的主要因素。     

晋西黄土丘陵沟壑区作物生产力影响因子研究——以王家沟流域为例

针对黄土丘陵沟壑区水土流失严重以及作物产量低而不稳的特点,首先介绍了近10年来王家沟流域作物生产变化的情况,然后在地理信息系统(GIS)技术支持下,利用基于土壤侵蚀的YIELD作物生产力模型并结合各作物的实际观测资料,从气象因素(降雨量、气温)以及耕作措施两方面分析了该小流域作物生产力变化的原因,结果表明在气象因素(大气降水)和土壤侵蚀的共同影响下,土壤水分和养分的变化是影响该区作物生产力变化的主要因素.     

渭北旱塬侵蚀退化土壤生产力的恢复与评价

土壤侵蚀会降低生产力,威胁农业生产,因此,对土壤生产力进行恢复和评价具有重要意义。通过人工剥离熟土层,模拟研究不同侵蚀程度下的土壤生产力,选取施肥和覆盖表土2种恢复措施,对其土壤生产力的恢复情况展开研究并进行评价。结果表明:1)土壤侵蚀能够使土壤的理化性状恶化,施肥和覆土均能很好地改善土壤密度和孔隙度等,并能够增加土壤有机质及其他养分的质量分数。2)土壤侵蚀会降低作物产量,在不施肥下,每侵蚀1cm熟土层,玉米产量平均下降1.27%,施肥下每侵蚀1 cm熟土层,玉米产量比对照平均增加0.87%;而每覆盖1cm熟土层,玉米产量平均增加0.91%,但并不能完全补偿侵蚀造成的产量损失。3)利用土壤生产力指数模型(PI模型)计算出了不同措施下的生产力指数,发现:无肥下侵蚀的生产力指数最低,平均每侵蚀1 cm熟土层,生产力指数下降2.17%,施肥下平均每侵蚀1 cm熟土层,生产力指数比无肥增加1.09%,而平均每覆盖1 cm熟土,生产力指数增加1.29%;表明覆土较施肥更易提高土壤生产力。4)对产量和生产力指数进行相关性分析,得出二者具有很好的正相关关系,说明用生产力指数来衡量土壤生产力的高低是可行的。     

EPIC模型中土壤氮磷运转和作物营养的数学模拟

土壤侵蚀和生产力影响估算模型EPIC是国际上较有影响的水土资源管理和作物生产力评价动力学模型。本文简要介绍了EPIC模型中描述土壤氮磷养分运转与作物氮磷营养的基本原理及其主要数学方程。在作物和土壤微生物等生物因素,热量、降水等气候因素,施肥、灌溉和土壤耕作等管理因素的影响下,农田土壤氮素和磷素不断发生空间运移和形态转化。EPIC模型能够逐日定量描述土壤中氮磷养分的矿化与固定、硝化与反硝化、淋洗与挥发、流失与吸收、矿质磷循环、豆科作物固氮等运移、转化及作物吸收过程的变化速率和数量,揭示出土壤剖面氮磷运移、转化和作物营养的动态变化规律,可供农田土壤管理和作物营养定量评价研究中借鉴。     

具有水窖设施的梯田苹果地抗暴雨侵蚀研究

针对2013年延安地区极端暴雨径流侵蚀条件下土壤侵蚀严重、水土资源利用效率低等问题,通过对陕北安塞县方塔村带有水沙调控措施的梯田—水窖—苹果水土流失状况进行定位监测,基于收集的降雨资料,研究该梯田内水沙调控措施在抗御暴雨条件下的防蚀作用和土壤侵蚀规律,结果表明:该梯田能够抗御暴雨的冲刷,各阶梯田土壤侵蚀都在中度侵蚀以下,平均土壤侵蚀模数仅为该区多年平均的1/7。集中性的高强度降雨对黄土高原土壤侵蚀起决定性作用,本文基于安塞水土保持试验站坡面土壤侵蚀预测预报模型,给出了适宜该区具有水沙调控措施的梯田土壤侵蚀预测预报模型,得到在I₃₀=0.24 mm/min前提下,当年降雨量小于191.1 mm时,土壤能够维持较高的生产力;当年降雨量小于997.13 mm时,该区土壤侵蚀模数可控制在多年平均水平以内。梯田内修建的水窖、梯壁植草、地表枯枝落叶以及梯田质量等因素的综合作用在抗御暴雨侵蚀过程中起到了重要作用。     

土壤侵蚀情景模拟模型研究进展

土壤侵蚀是全球面临的一个严峻的生态环境问题息,土壤侵蚀模型的研究对土壤侵蚀的治理十分重要,土壤侵蚀预报模型能有效地对土壤侵蚀进行监测与预报,土壤侵蚀情景模拟模型则通过改变不同侵蚀因子进行情景模拟并分析不同条件下土壤侵蚀状况,进而为侵蚀治理提供依据。本文通过对国内外土壤侵蚀预报及情景模拟模型研究进行综述,提出了建立我国土壤侵蚀情景模拟模型的重要性及需要解决的科学问题。     

国外评价土壤侵蚀与土壤生产力关系的模式

土壤侵蚀减少了植物可利用的有效水分,损失了土壤的营养物质,破坏了土壤肥力结构,影响农业耕作制度,从而严重地降低了土壤生产力。土壤侵蚀与土壤生产力关系的模式(EPIC),系统地定量地表达了土壤侵蚀与土壤生产力的相互关系。这个模式包括水文、气象、水蚀和风蚀、氮磷元素、土壤温度、作物生长状况、耕作与作物残茬的处理方法、经济因子和土壤排灌与施肥等9个因子,共36个方程。为了保护和提高土壤生产力,我国需要发展这项研究工作,制定具有中国特色的土壤侵蚀与土壤生产力关系的模式。     

应用于土壤变化的坡面侵蚀过程模拟

借鉴国内外土壤侵蚀建模的经验和技术，针对我国干旱地区的实际情况，应用微机技术，建立了坡耕地土壤侵蚀过程数学模型SLEMSEP，并在晋西北砖窑沟试验区得到了验证，模拟过程以天为步长，可预报不同排作措施条件下，基于日降水量的坡面土壤侵蚀量，定量评价人类活动对土壤侵蚀过程的影响，为水土保持的决策和具体措施的制定提供依据，SLEMSEP模型可进行长期模拟，应用于土壤变化和可持续利用的研究。     

基于WebGIS的土壤侵蚀模型的研究及应用

土壤侵蚀是一个世界性的环境问题 ,它使土壤的生产力和用水的质量降低 ,从而引起土壤沉积并增加了发生洪涝灾害的可能性。随着世界范围内土壤侵蚀的日益严重以及水土流失问题的突出 ,土壤侵蚀的研究越来越深入。但目前对土壤侵蚀的工作大多局限在模型的改进和其相关因子的选择上 ,缺乏一个良好的用户界面来完成土壤侵蚀模型各个因子以及土壤侵蚀预测结果的分析与其可视化。通过充分利用 GIS的有关技术 ,建立了一个基于 USL E的网络土壤侵蚀模型 ,并设计了应用界面 ,解决了上述问题。试验表明 :这个基于 WEBGIS的土壤侵蚀模型 ,不仅使土壤侵蚀研究成果通过 GIS的良好界面表现出来 ,而且还可以利用 GIS的有关分析工具 ,反过来促进土壤侵蚀模型的改进。     

辽东山区柞蚕场土壤侵蚀研究

辽宁省东部山区现有柞蚕场面积74．5万hm^2，由于近年来过度开发，管理粗放，造成土壤侵蚀加剧，生产力下降。为更好治理柞蚕场，了解掌握其土壤侵蚀程度和规律，结合全省土壤侵蚀研究，通过野外模拟降雨试验，着重对不同降雨、坡度、雨前土壤含水量和植被盖度条件下柞蚕场的土壤侵规律，进行了较为系统的研究，得出4因子与土壤侵蚀之关系，为有的放矢地采取相应的治理管护措施，提供了一套科学的基础依据。     

免耕条件下前茬作物对残茬盖度的影响

残茬覆盖可提高土壤质量,防止土壤侵蚀,免耕及化学除草可提高残茬盖度。美国学者S.D.Merrill等人在免耕条件下,调查10种作物连续种植2 a,研究不同作物轮作对残茬盖度的影响。结果表明:在春小麦茬上播种10种作物的残茬盖度为62%~97%,其它作物茬上播种10种作物的残茬盖度为35%~86%,向日葵、豌豆及旱豆的残茬盖度35%~48%。利用修订的通用土壤流失模型(RUSLE)预测水蚀,修订的风蚀模型(RWEQ)预测风蚀,然后计算土壤侵蚀速率(SLE)。向日葵连作残茬盖度为35%时,水蚀速率为0.29,风蚀速率为0.21。对侵蚀较严重的土壤,采用免耕技术,当茬覆盖低时,当年播种残茬盖度较高的谷类作物可减少土壤侵蚀。     

黄土坡面径流冲剧侵蚀试验研究

通过径流冲刷试验，运用能量守恒原理，分析了坡面土壤侵蚀率（Dr)与径流能耗（ΔE）之间的关系，建立了给定土壤条件下坡面土 侵蚀率估算模型，结果表明，坡面土壤侵蚀的发生具有一定的临界能量条件，以径流能耗作为土壤侵蚀形成的临界参数具有明确的物理意义，当径流能耗大于7．387J时坡面开始有侵蚀发生。     

基于Logistic回归和RBF神经网络的土壤侵蚀模数预测

[目的]寻求估算土壤侵蚀模数的新方法,并通过GIS实现对土壤侵蚀空间分布情况的预测。[方法]采用土壤侵蚀模数作为判别条件,分别验证基于Logistic回归和RBF神经网络而建立的土壤侵蚀预报模型的适用性,进而构建并验证改进模型——LOG-RBF神经网络土壤侵蚀预测模型。[结果](1)Logistic回归模型判别目标土地是否发生土壤侵蚀的优势明显,未发生和发生土壤侵蚀的预测正确率分别为77.4%和97.9%,总预测正确率为94.9%。(2)RBF神经网络模型估计土壤侵蚀模数的能力较强,模拟结果的相对误差和平方和误差分别为0.612%和13.292,R2为0.57。(3)LOG-RBF神经网络土壤侵蚀预测模型预测结果的相对误差和平方和误差比RBF神经网络模型模拟结果分别降低了0.157%和2.601。R2为0.82,拟合程度上优于RBF神经网络模型。随着土壤侵蚀模数的增大,错估现象呈逐渐减少趋势。通过受试者工作特征曲线的判别,LOG-RBF神经网络模型的曲线下面积值比RBF神经网络模型大0.063,模型判断的准确性更高。[结论]利用LOG-RBF神经网络土壤侵蚀预测模型可更准确地估计土壤侵蚀模数,基于GIS能够预测土壤侵蚀的空间分布情况。     

基于USLE和GIS/RS的滇池流域土壤侵蚀研究

人类不合理的土地利用方式是水土流失发生的主要原因之一。研究滇池流域的土壤侵蚀现状,对于控制流域内生态环境恶化,建立良好的生态环境具有十分重要的意义。采用USLE模型并结合RS,GIS技术对滇池流域土壤侵蚀进行估算,分析不同坡度和不同植被类型对侵蚀的影响,同时提出了基于植被覆盖度的植被覆盖与作物管理因子计算方法。结果表明:滇池流域土壤侵蚀量为233.96万t,土壤侵蚀以中、轻度侵蚀为主,强烈以上侵蚀较弱。侵蚀主要发生在8°～35°的区域,灌木林地的侵蚀模数最大。在GIS支持下,通过土壤侵蚀模型进行定量评价,可高效、客观地反映土壤侵蚀情况,对减少流域内新增土壤侵蚀风险,控制非点源污染有着重要的参考价值。     

郑家沟土地作物生产力的估算及其应用

以地貌及其所主导的水热条件、肥力状况和土地利用现状为依据，将郑家沟流域的农耕地分为１０个类型，并在此基础上建立了作物生产力估算模型。对估算结果的分析表明：土壤因素和农业经营管理水平是制约作物生产力提高的主要因素，发展农业的主要措施是坚决退耕２５°以上陡坡地，治理水土流失，改善生产条件，合理调整农作物布局。马铃薯生产力最高，对水分、土壤反应不敏感，应在旱地相对稳定其面积；玉米表现出最大的水分增产潜力，应布局在水地和水分条件较好的川台地和坝地上；大豆的肥力增产潜力最大，应解决土壤含磷不高的问题。     

GCTE土壤侵蚀网简介

为提高地球环境变化条件下预测土壤侵蚀的能力，国际地球──生物圈研究项目（IGBP）中的地球变化与陆地生态核心项目已经建立了一个国际研究网──GCTE。该网络紧紧围绕长期的土壤侵蚀监测、土壤侵蚀的试验处理、土壤侵蚀的3种预测模型等3个密切相关的主题开展工作。GCTE有3个分支机构。它的运行依赖于多国协作。GCTE能对现有模型敏感性和灵活性进行测试，并且可以在数据缺乏的情况下进行实验。但探讨因地表裸露、土壤结皮和侵蚀造成的反照率的变化，使在一个区域范围内与总循环模型相联系，还必须进行综合研究。     

甘蔗冠层对降雨再分配的影响

[目的]研究作物植被对于土壤侵蚀的防治作用,为砖红壤区土壤侵蚀预报模型的建立提供作物参数。[方法]通过室内人工模拟降雨试验,测定了甘蔗不同生育期不同降雨强度条件下的穿透雨量、茎杆流量和冠层截留量,分析叶面积指数对于降雨再分配的影响。[结果]穿透雨量、茎杆流量和冠层截留量分别从甘蔗幼苗期的94.7%,5.1%,0.3%变化为成熟期的49.4%,47.3%和3.4%。[结论]叶面积指数与穿透雨量呈显著负线性相关,与茎杆流量和冠层截留量呈显著正线性相关。     

丹江口库区坡耕地不同轮作模式作物生产力及农田养分流失比较

在丹江口库区习惯施肥条件下,比较坡耕地不同轮作系统的作物生产力及农田水土和养分流失的差异。结果表明,在5种轮作模式中,作物生产力水平以＂小麦-玉米＂轮作最高,生产效益以＂油菜-玉米＂轮作最高;农田产流量、土壤侵蚀量和磷钾养分流失量均以＂小麦-玉米＂轮作最小,＂小麦-芝麻＂轮作最大;而氮流失量以＂油菜-玉米＂轮作最小,以＂小麦-芝麻＂轮作最大。因此,＂小麦-玉米＂轮作为丹江口库区坡耕地适宜的环保型作物复种模式。     

高次指数组合非线性模型在土壤侵蚀中的应用

土壤侵蚀是全球性的严重环境问题。揭示土壤侵蚀过程，建立土壤侵蚀模型将为土地合理利用规划、水土保持措施优化配置、水土流失监测及水土保持减水减沙效益评价等生产实践提供重要科学依据和技术工具。土壤侵蚀预报模型按建模方法可分为经验模型与物理模型等，其中，经验模型主要是基于土壤侵蚀观测资料，采取统计分析的方法模拟侵蚀产沙量与降雨、植被、土壤、地形等影响因子之间的关系。自1953年刘善建在国内首次建立了坡面土壤侵蚀预报方程以来，不同学者根据各地的实际情况，建立了诸多不同的土壤侵蚀经验模型。由于国内土壤侵蚀物理模型研究起步晚，还很不成熟，而经验模型在侵蚀预报中一直处于重要地位，继续强化对它的研究，无疑可以进一步满足水土流失定量评价及水土保持决策等不同生产实践的迫切需求。     

试论农耕作对土壤侵蚀的影响

从地貌学科出发，分析了农业开垦与耕种方式对自然生态系统的干扰，阐述了在农业耕作状况下的作物轮作、农业土壤和土地利用对土壤侵蚀发展的影响机制，并以这些分析为基础，提出了一些控制土壤侵蚀农业对策和措施。