黄土高原淤地坝对土壤水分及地表径流的影响--以绥德县辛店沟为例

本文采用实地取样、测试及整理已有资料的方法,研究绥德县辛店沟中的淤地坝对土壤含水量及地表径流的影响。通过对研究区两个坝地中土壤含水量的分析、计算得出:土壤含水量随深度的增加而逐渐增加,但增加幅度不大;主干坝坝地中的土壤含水量较支沟坝多1.89%,这与韭园沟的不同;而在同一坝地中各部位因地表覆盖、地下水补给等的不同,使其变化曲线的变幅及变化趋势也不同,坝地中部土壤含水量最高,主、支沟坝地中部平均含水量分别为11.88%和12.97%;主、支沟坝静态含水量分别为0.88938万m3、1.03032万m3,辛店沟总蓄水量为23.0484万m3。     

黄土高原丘陵沟壑区淤地坝的减水减沙效益分析

根据皇甫川、窟野河、佳芦河、秃尾河、大理河五条支流共 4877座淤地坝的调查资料 ,分析了单坝、坝系减水减沙效益 ,暴雨毁坝增沙情况 ,以及与其影响因素之间的关系 ,可为黄土高原的淤地坝设计标准、坝系建设规划、流域效益评价、土地资源的合理利用提供依据     

黄土丘陵沟壑区沟道造地土壤水分时空变异特征

基于Van Genuchten模型测定土壤水动力学参数,采用定点监测方法,在沟道中不同位置以及对照坡面进行土壤水分观测,分析了延安市典型治沟造地项目沟道造地土壤水分的时空变异特征,阐明治沟造地工程对沟道土壤水分的影响。结果表明：（1）土壤水力学参数在沟道土层深度为40 cm附近发生了显著改变,0~40 cm土层土壤容重1.12 ~1.25 g·cm^-3,导水率达到40 mm·min^-1以上,入渗能力强,同时饱和含水率较大,40 cm以下土层土壤容重在1.5 g·cm^-3左右,导水率在1.25~1.41 mm·min^-1之间,入渗速率明显减小;（2）沟道土壤水分显著大于对照坡面,其季节变化稍滞后于降水的季节变化,整个生长季在15.76%~21.91%间波动,高出对照坡面5%左右,垂直分布随土层深度的增加而增加,表层最低,为15.07%,160 cm土层最高,为22.84% ,深层土壤含水量优势更加显著;沟道土壤水分变异系数在0.131~0.234之间,相比较坡面,沟道表层以下土壤水分存在较强的空间异质性,100 cm以下土层变异系数在0.2左右,土壤水分变化活跃;（3）沟口土壤含水量显著高于沟头,土层深度40 cm以下的土壤含水量长期达到甚至超过田间持水量。通过治沟造地工程水分综合调控体系,沟道能够为作物生长提供水分充足的生境条件,提高水资源利用效率的同时改善农业生态环境。     

黄土塬区土地利用变化对深剖面土壤水分的影响

在长武塬区的6个地点分别采集农地、10年果园和20年果园10 m深剖面的土样,通过测定和分析不同样地的土壤水分,定量揭示其对土地利用变化的响应。结果表明:农地和10年果园土壤水分具有相似的垂向分布,随深度增加土壤水分含量增大,而20年果园随深度增加呈减小趋势,但6 m以下3种样地土壤水分随深度增加基本不发生变化;农地、10年和20年果园在0~6 m、6~10 m和0~10 m土层平均土壤水分含量分别为17.8%、17.5%和15.8%,20.4%、20.6%和14.8%,18.8%、18.7%和15.4%,与农地相比,20年果园0~6m、6~10m和0~10 m土层减少的土壤水分分别占农地的11%、27%和18%;农地6~10 m土壤储水量为1 063 mm,而转化为果园后随果龄增大而减小,其中10年果园无明显差异,但20年果园减少了291 mm,在该土层形成稳定的低湿层。20年果园6 m以下稳定的低湿层可能减少水分的深层渗漏进而降低地下水补给量,伴随着大面积的农地转化为人工林草,可能会对区域水循环造成影响。     

深层土壤水分对黄土塬区旱作冬小麦耗水的贡献

为研究不同土层尤其是深层土壤水对冬小麦耗水的贡献,本文首先对长武黄土塬区300 cm深度土壤水人工标记氘水,并通过测定抽穗期、开花期、灌浆期和乳熟期小麦茎秆水δD值确定冬小麦是否能够利用300 cm深度以下土壤水分;其次通过测定小麦茎秆水、降水和不同土层土壤水δ¹⁸O值,分析降水以及不同深度尤其是300 cm以下土层土壤水对冬小麦耗水的贡献。结果表明：长武塬区降水分别贡献了旱作冬小麦抽穗期、开花期、灌浆期和乳熟期耗水的49.2%、30.2%、35.9%和38.2%,土壤水分别贡献了50.8%、69.7%、64.1%和61.8%。50~100 cm、100~150 cm、150~200 cm和200~300 cm土层土壤水贡献了冬小麦抽穗期耗水的17.9%、15.2%、10.0%和7.7%,开花期耗水的24.6%、18.8%、14.0%和12.4%,灌浆期耗水的19.5%,14.4%、10.0%和8.7%,乳熟期耗水的18.6%、13.2%、10.3%和8.3%。冬小麦茎秆水δD值变化表明,冬小麦自灌浆期开始利用300 cm深度以下土壤水分,300~400 cm土层土壤水贡献了冬小麦灌浆期和乳熟期耗水的11.4%和11.5%。可见,深层土壤水分对于冬小麦水分供给具有重要意义,因此生产实践中需要做好夏闲期蓄水保墒措施,以增加雨水入渗量和入渗深度,促使深层土壤水分恢复,保证土壤水库调蓄功能的持续发挥。     

河西内陆河流域水资源及可持续开发利用

在调查计算河西内陆河流域水资源量的基础上 ,通过分析水资源供需平衡 ,研究了河西地区水资源开发利用现状及存在的主要问题。河西地区地处甘肃省西部。总水资源量为 74.8× 1 0 8m3,其中地表水 69.66× 1 0 8m3,地下水 5 .1 4× 1 0 8m3。河西地区水资源开发较早 ,整体开发利用强度大 ,开发利用率全区平均为 1 1 5 %。目前河西地区水资源利用不合理 ,特别是石羊河流域地下水的严重超采 ,由此引发了一系列的生态环境问题。近几年来解决该地区水资源矛盾的主要对策为合理配置水资源 ,建立节水型社会 ,加强水资源管理。     

皇甫川流域水沙变化及驱动因素分析

皇甫川流域地处黄河中游典型的多沙粗沙区,该区域的水沙变化对黄河下游水沙情势的改变具有重要指示意义。利用双累积曲线确定1954-2010年皇甫川流域水沙变化的典型时段,对其趋势进行分析,并基于20世纪50年代以来水利水保措施的实施来剖析流域水沙变化的驱动因素。结果表明：皇甫川流域水沙的演变过程可划分为4个典型时段,即1954-1978年、1979-1987年、1988-2002年、2003-2010年。1954-1978年,流域治理度低,受人类活动影响较小,为水沙的自然变化时段;1979-2010年水利水保措施的减水减沙效应不断增大,双累积曲线法计算的减水减沙效应分别为41.8%和49.7%,径流/输沙系数还原法计算的减水减沙效应分别为44.7%和48.3%。     

西柳沟流域近期水沙变化归因分析

根据1960 ～2010年实测水文资料和水土保持治理实地调查资料,以1989年作为流域治理前后的分界年,对黄河内蒙古段西柳沟流域水沙变化对下垫面治理的响应进行了归因分析.首次提出“降雨产流产沙力”的概念,发现流域产流产沙量与降雨产流产沙力关系最为密切.通过构建基准期降雨产流产沙力经验模型,进行流域水沙变化“水文法”分析;采用“指标法”计算了流域梯田、林地、草地、坝地和封禁治理等水土保持措施的减水减沙量.计算结果表明:1)西柳沟流域1990～2010年因水土保持综合治理等人类活动年均减水303万m3,因降雨影响年均减水369万m3,人类活动与降雨影响权重之比为45％:55％.1990～2010年因水土保持综合治理等人类活动年均减沙121万t,因降雨影响年均减沙209万t,人类活动与降雨影响权重之比为37％:63％.2)截至2012年西柳沟流域水土保持措施年均减水337.3万m3,年均减沙106.6万t;在各项措施中林地的减水减沙贡献率均为最大,分别达到73.2％和66.2％.3)西柳沟流域水土保持综合治理应以工程措施为主,突出生态建设,实施分区治理.坝系建设应该是今后治理的重中之重.     

新疆奎屯河流域平原区生态需水研究

新疆奎屯河流域地处我国西北干旱区,随着人口增加和经济发展,国民经济需水与生态需水已成为流域水资源开发利用和生态环境保护的主要矛盾。因此,为了实现奎屯河流域水资源的可持续利用及国民经济的可持续发展,急需对生态需水进行研究。本文以流域社会经济与生态环境协调发展为目标,分析了奎屯河流域存在的主要生态环境问题,在干旱区生态需水概念与分类的基础上,给出了奎屯河流域生态需水的界定范围。在此前提下,从流域生态环境现状及未来需求出发,采用不同的计算方法,对流域生态需水进行了计算,可为流域水资源优化配置及生态环境建设提供科学的依据。结果表明:奎屯河流域生态需水达5.65×108m3,占流域水资源总量16.98×108m3的33.3%,占径流总量15.41×108m3的36.7%。其中天然绿洲生态需水为2.41×108m3,占生态需水的43%;人工绿洲生态需水达3.24×108m3,占生态需水的57%。     

冀西北旱坡地南瓜田间沟垄集雨种植模式研究

在怀安县前所堡旱作示范区以南瓜为试材,采用窄土垄沟、宽土垄沟、窄膜垄沟、宽膜垄沟4种不同沟垄处理方式,常规平作为对照,研究不同的沟垄措施对南瓜地土壤水分含量、水分利用及产量的影响.结果表明:沟垄栽培可使水分聚集于种植沟中较小有效栽培面积中,改善土壤水分分布状况,不同处理间效应大小依次为:宽膜垄沟＞窄膜垄沟＞宽土垄沟＞窄土垄沟＞平作,且覆膜效应大于垄的宽窄效应;沟垄处理对土壤水分在表层影响大,在较深土层影响小.沟垄处理均可提高水分利用效率,其中土垄与平作差异不明显,而膜垄水分利用率宽膜垄沟(40.85 kg·hm-2·mm-1)、窄膜垄沟(39.03 kg·hm-2·mm-1)均显著高于平作(30.27 kg· hm-2· mm-1)(P＜0.05),宽垄比窄垄水分利用率高,但差异不显著.不同沟垄处理对南瓜的产量影响较大,产量增加4.23％～32.39％,增产效益176.2～1 210.4元·hm-2,两膜垄组南瓜产量与对照平作差异显著(P＜0.01),尤以宽膜垄沟增产效益为最高.综上所述,宽膜垄沟的栽培方式对南瓜水分利用和增产增效作用显著,是目前坡耕旱地南瓜生产中较为理想的田间沟垄微型集雨种植模式.     

绿洲边缘土壤水分与有机质空间分布及变异特征

在黑河中游绿洲边缘由北向南选取的1 200 m × 250 m长方形沙漠、林地和耕地3种土地类型为研究区,利用经典统计学方法对其土壤水分与有机质空间分布及变异性进行研究。结果表明：由沙漠向耕地过渡,土壤水分与有机质含量上升,平均值变化幅度分别为9.36%和4.92 g·kg-1。在水平方向上,随着样带位置南移,0~200 cm土层土壤水分与有机质变异程度均表现为先增大后减小,且林地>耕地>沙漠。在垂直方向上,随土壤深度增加,土壤有机质变异性减弱,土壤含水量变异性在0~100 cm范围内增强,之后亦减弱。绿洲边缘土壤有机质含量对土壤水分影响显著,土壤含水量随有机质含量增加呈对数增长,适当增加有机质含量可以提高土壤蓄水能力。     

植被变化与水沙响应关系研究——以延河流域为例

以延河流域为研究对象,利用TM影像和降雨、径流泥沙数据,基于统计学和RS/GIS技术方法,分析了流域植被与水沙之间的响应关系及自然恢复植被的减水减沙效益.结果表明:2003-2005年与80年代相比,降雨增加导致径流量、输沙量增加8.1％、47.5％;人类活动导致径流量、输沙量减少23.4％、55.6％;人工林草植被减少径流量、泥沙量为0.228亿m3、543.478万t,自然恢复植被减少径流量、泥沙量为0.121亿m3、152.970万t;人工林草植被的减水、减沙效益占人类活动贡献的46.94％、30.64％,而自然恢复植被的减水、减沙效益占24.97％、8.62％.植被在水土保持中的作用日益突出,自然恢复植被减水减沙比重增大,“封育”措施在流域治理中具有重要意义.     

禁牧对祁连山冰沟流域高山草甸土有机碳及理化性质和酶活性的影响

在青海省祁连山冰沟流域的高山草甸土上,选择放牧与禁牧2个样品采集区,研究了禁牧对祁连山冰沟流域高山草甸土有机碳及理化性质和酶活性的影响。结果表明:高山草甸土遭到放牧牲畜连续3年的啃食和践踏后,植被覆盖度明显降低,归还到土壤中的生物量和枯落物积累量减少,0~20 cm土层有机质含量、有机碳密度、总孔隙度、团聚体、田间持水量、氮磷钾和酶活性降低,容重、CaCO_3和可溶性盐增加,但20 cm以下土层这些性质变化不大。放牧与禁牧比较,0~20 cm土层土壤容重、可溶性盐和CaCO_3分别增加14.15%、6.35%和1.27%;有机碳含量、有机碳密度、总孔隙度、团聚体和田间持水量分别降低29.76%、22.82%、9.45%、6.49%和7.69%;全氮、全磷、全钾、脲酶、蔗糖酶、磷酸酶和过氧化氢酶分别降低25.97%、15.56%、12.17%、33.77%、26.11%、42.00%、29.31%。放牧对有机碳、容重、孔隙度、田间持水量、可溶性盐、氮磷钾和酶活性影响深度为20 cm,对团聚体影响深度为40 cm。     

黄土区坡沟系统容重、饱和导水率和土壤含水量变化分析

切沟是黄土高原侵蚀沟的重要类型之一,对流域水文、植被、地貌和生态等地表过程具有深刻影响。为明确土壤物理参数对切沟地形、坡位和深度的响应,在陕北黄土高原选择典型切沟,根据其走向设置沟道、沟缘及坡面3条样线,对40个样点按照10 cm深度间隔采集0~30 cm各土层原状土样,利用定水头法和烘干法对土壤容重、饱和导水率和土壤含水量进行测定并分析。结果表明:(1)地形对容重、饱和导水率和土壤含水量具有显著或极显著影响,3个参数随坡位自下而上均呈波浪式变化趋势;沟缘和坡面位置容重随坡位上升总体呈微弱减小趋势,沟缘表层坡下土壤含水量较其他坡位明显偏低;(2)沟缘和坡面位置不同土层深度饱和导水率及容重的大小变化规律与沟道恰好相反;(3)对于各土层深度而言,沟缘和坡面土壤含水量均与沟道内差异显著,且沟缘土壤含水量总是低于坡面。以上结果表明,切沟分布改变了土壤容重、饱和导水率和土壤含水量在坡面的空间格局,在黄土区坡沟系统内不同地形条件对相关土壤物理参数的影响不应忽视。     

新疆三工河流域渔尔沟水源地地下水开发利用浅析

渔尔沟水源地开发利用地下水已有40多年的历史,为下游冲洪积平原222团灌区提供了稳定、可靠的水源.通过对其地下水动态资料的分析得出,渔尔沟水源地在开采地下水由小到大的过程中,其地下水埋深稳定在13 m上下;通过回归分析,得出水源地年单位地下水开采量为597.3×104 m3/(m·a),开采能力较大.在对222团灌区现状及流域未来节水战略的实施等因素分析后,得出流域水资源的高效合理利用会缓解对地下水的开发,在三工河潜水溢出带的渔尔沟水源地开发利用地下水是高效和可持续的.     

西南高原“旱三熟”地区不同覆盖栽培措施的土壤水分效应

在西南高原季节性旱区进行田间试验,研究不同覆盖栽培条件下"旱三熟"种植模式的农田土壤水分效应。研究表明,秸秆、地膜覆盖尤其是秸秆地膜二元覆盖有明显蓄集和保存土壤水的作用,土壤保蓄水度平均提高60.63%,覆盖能有效减少田间水分的无效蒸发,平均减少181.93 mm,使作物蒸腾系数和水分利用效率提高,平均提高19.84%和23.5%,而使作物耗水系数减小,平均减少18.26%,根区是作物耗水与土壤保蓄水的关键区域;农田水分变化沿土层可划分为3个层次,即0~30 cm土层为土壤水分变化活跃层和土壤贮水变化明显层、30~80cm土层为土壤水分变化次活跃层和土壤贮水变化显著层、80~100 cm土层为土壤水分变化相对稳定层和土壤贮水变化缓慢层。覆盖栽培可促进作物耗水量由田间无效蒸发耗水向有效的田间作物蒸腾耗水转化,使农田水分的有效性显著提升。     

排土场土体裂缝特征对土壤物理性质的影响

以内蒙古胜利东二号露天煤矿南排土场为研究对象,研究排土场不同土体裂缝区土壤机械组成、孔隙状况、水分空间分布以及饱和导水率的特征和差异。结果表明：3个样地土壤机械组成以砂粒为主,土壤质地为砂质土壤,具有质地疏松、通气透水能力强、蓄水能力差等特点;3个样地土壤容重为1.22~1.45 g·cm^-3,且随着土层深度的增加先增大后减小;3个样地土壤含水率偏低,且随着土层深度的增加而减小;土壤饱和含水量、田间持水量和土壤有效水含量呈先减小后增大的变化规律,凋萎系数呈先增大后减小的变化规律,且不同土层之间存在差异。随着土层深度的增加,3个样地各个土层（0~10、10~20、20~30、30~40、40~50、50~60 cm）土壤饱和导水率平均值依次为1.16、1.02、0.95、0.71、0.47、0.27 mm·min^-1;土壤饱和导水率与土层深度之间具有较好的幂函数关系。土体裂缝的出现改变土壤容重、孔隙状况和土壤水分空间分布等土壤物理性质,进而影响排土场水分入渗、地表径流及产流产沙等水土流失过程。     

固沙植被土壤水分动态及其对降雨的响应

水分是影响固沙植被生长发育的最重要的限制因素,同时也是沙漠环境中最容易受到影响的生态因子。因此,定位观测研究流动沙地建立固沙植被后土壤水分变化具有重要的现实意义。文中采用Watchdog土壤水分自动监测系统,定位定时记录了7月1日-10月31日期间杨柴固沙林、固定沙丘天然草地和流动沙丘土壤体积含水量数值。结果表明:相同降水量条件下,不同固沙植被土壤重力水湿润深度存在明显差异。5.33mm降雨时流动沙丘水分湿润深度小于20cm,13.97mm降雨时水分湿润深度达40cm,30.3mm降雨时水分湿润深度达80cm,40.3mm降雨时水分湿润深度达120cm。而30.3mm及以下降雨时杨柴固沙林和天然草地植被土壤水的湿润深度小于40cm;40.3mm降雨时杨柴固沙林地水分湿润深度达80cm,天然草地植被水分湿润深度达120cm。植物生长季流动沙地土壤水分状况最好。流动沙丘20cm、40cm、80cm和120cm土层含水量平均值分别为2.15%、2.42%、1.96%和2.94%;而杨柴固沙林和天然草地植被下土壤水分状况明显不良,特别是80cm土层以下土壤水分状况明显恶化。杨柴固沙林生长期20cm、40cm、80cm和120cm土层含水量平均值分别为1.89%、1.67%、0.81%和1.08%;天然草地植被生长期20cm、40cm、80cm和120cm土层含水量平均值分别为2.34%、1.96%、1.02%和1.43%。     

干旱区平原水库坝后排水沟对下游农田土壤水盐运移的影响

干旱区平原水库的渗漏会抬高坝后农田地下水位,使土壤发生盐渍化,许多土地因此减产甚至弃耕。坝后设置排水沟是一种有效控制农田地下水位的措施。本研究采用排水沟调控坝后农田的地下水位,并利用HYDRUS模拟出在不同地下水位和深度的条件下土壤含水率与含盐量的变化情况,将实测数据与模拟数据相互对比,检验出模拟值的可靠度。研究结果表明:地下水位通过排水沟从1 m降到3 m,表层含盐量相差1.49～33.19 g·L~(-1),因此排水沟遏制地下水位越深,水盐运移越不明显,次生盐渍化越不容易发生,反之,则容易发生土壤盐渍化;地下水位相同时,土体种植植物可以降低含水率和含盐量,其中含水率最大变化为6.33%,含盐量仅相差0.08～4.56 g·L~(-1)左右,而且随着土层深度增加其影响的程度也逐渐减小。设置排水沟是解决坝后农田土壤盐渍化的较好方式。     

秸秆覆盖对旱地玉米休闲田土壤水分状况影响研究

根据大田试验观测资料,研究分析了宁夏南部山区玉米休闲田进行秸秆覆盖处理后对土壤水分特征和土壤水分贮存量的影响。分析3种秸秆覆盖处理对土壤水分的垂直变差系数结果表明:传统无覆盖处理方式的土壤水分随深度的变化波动最为强烈,而整秸秆覆盖处理方式的土壤水分随深度的变化相对最弱;整个休闲期内土壤水分含量均以整秸秆覆盖处理最高,半秸秆覆盖次之,分别比传统无覆盖处理增加2.68%和1.19%,两种秸秆覆盖方式可使0~80cm土层的土壤蓄水能力对降水的敏感度提高;休闲期结束后,整秸秆覆盖处理的土壤水分贮存量(236.80mm)最高,半秸秆覆盖(224.10mm)次之,传统无覆盖(208.45mm)最低。