经济林地坡长对侵蚀产流动态过程影响的模拟试验研究

经济林经营是低丘缓坡土地利用的主要方式之一,对经济林坡地水土流失问题的研究已是南方水土保持工作的重中之重.为了研究低丘缓坡经济林地坡长对坡面侵蚀产流过程的影响规律.本研究以浙江省常山县胡柚林地为例,通过野外人工模拟降雨试验法,分析探讨了该经济林地的侵蚀产流情况.得结论如下:(1)相同坡长下,当雨强大于或等于1.8 mm/min时,累积径流量增幅较大;降雨12 min后,各雨强累积径流量增幅均较明显;随着坡长的延长其对坡面累积径流量的影响逐渐明显.(2)该经济林地坡面径流量随坡长呈每隔4m有规律的起伏变化,该结果启示我们,在坡面栽植经济林时.沿坡长按每隔4 m的规律进行布局.能有效减缓坡面径流的产生.(3)相同坡长坡面产流量随雨强增大总体上呈增加趋势,雨强1.45 mm/min大约是该地区经济林地侵蚀性降雨的分界点.(4)土壤初始含水率、雨强以及坡长对产流量的综合影响可以用线性相关方程描述,其中降雨强度对产流量的影响最大.愿此研究结论能为经济林坡地水土流失的防治提供借鉴.     

密云水库上游流域次降雨坡面产流产沙特征

以北京市密云县石匣小流域为研究区,利用2006-2010年连续5 a的坡面径流试验小区观测资料,运用统计方法,分析了密云水库上游流域的降雨、产流产沙特征以及在不同土地利用和不同坡度条件下,降雨量、降雨强度与产流、产沙之间的关系。结果表明:1)该研究区域水土保持治理措施实施的关键时间为每年的7、8月份,当降雨量大于10 mm时,应注意采取水土保持措施;2)在裸地、耕地和林地条件下,高雨量、中雨强型降雨为导致产流、产沙的主要雨型,在草地条件下,中雨量、高雨强型降雨为导致产流、产沙的主要雨型;3)中雨量高雨强型降雨条件下,林地的减流效益最好,低雨量低雨强型降雨和高雨量中雨强型降雨条件下,耕地的减流效益相对较低,草地和林地的减流效益差异不大;在3种不同雨型条件下,耕地、草地和林地的减沙效益差别不大;4)裸地条件下,降雨量与产流量间的关系更为密切,尤其在14.4°坡面下相关性最高;耕地条件下,产流量与降雨量的相关性较好,产沙量则与降雨强度的相关性较好,11.4°的坡面产流量、产沙量与降雨因子间的相关系数最高;草地条件下,降雨强度与产流量间的关系较为密切;林地条件下,产流量、产沙量与降雨因子间的相关性均不显著。研究结果可为密云水库上游水土保持措施及农业面源污染管理措施的科学实施提供依据。     

经济林地坡长对侵蚀产沙动态过程影响的模拟

经济林经营是低丘缓坡土地利用的主要方式之一,为了研究低丘缓坡经济林地坡长对坡面侵蚀产沙过程的影响规律,本研究以浙江省常山县胡柚林地为例,通过野外人工模拟降雨试验法,分析探讨了该经济林坡地的侵蚀产沙情况,得出如下结论:(1)相近雨强下,坡面产沙量随坡长的延长而增加,第24 min达到峰值,坡长6 m是该经济林地产沙量显著增加的过渡坡长,建议种植胡柚林时其最大行间距不得超过6 m,最好小于4 m进行布局.(2)该经济林地不同坡长下产沙模数与径流深的关系用三次函数描述.随径流深的增加产沙模数先缓慢增加到峰值,趋于平稳,后迅速增大.(3)相同坡长下,随降雨强度的增大产沙量总体呈增大趋势,1.2 mm/min雨强是该地侵蚀性降雨的下限,应加强该林地坡面排水设施的建设及注意林地表面植被的维护与更新.(4)雨强对坡面侵蚀的影响大于坡长造成的影响,且随着坡长的延长,大雨强下坡面侵蚀产沙量增幅明显.     

地面覆盖条件下雨强和坡度对红黏土坡面侵蚀过程的影响

为揭示地面覆盖条件下第四纪红黏土坡面在不同雨强和坡度时的侵蚀变化规律,选取3个降雨强度(1.0,1.5,2.0 mm/min)和3个坡度(10°,15°,20°),通过人工模拟降雨试验,分析坡面产流、产沙、入渗特征,并以15°为例计算覆盖坡面的减流减沙效益。结果表明:(1)坡面产流时间随雨强和坡度增加而提前,覆盖对产流时间有明显的滞后作用,雨强的增加会削弱覆盖延缓产流的作用;坡面径流率呈现前期增长,后期趋于稳定的变化特征;(2)当坡度一定,雨强从1.0 mm/min增加至2.0 mm/min,累积侵蚀量增加1.89～2.96倍;雨强一定,坡度从10°增加至20°,累积侵蚀量增加1.91～3.45倍;(3)坡面初始入渗率和入渗总量随坡度的增加而减小,而雨强的增大会增加坡面初始入渗率,减少入渗总量;(4)15°条件下覆盖坡面的径流量和泥沙量较裸坡平均减少50.26%和95.31%,松针覆盖的水土保持效益显著,且减沙效应大于减流效应;(5)坡度对覆盖坡面累积产流量和累积产沙量的影响程度大于雨强,不同雨强、坡度下累积径流量与累积产沙量呈现幂函数关系(R~20.97)。研究结果可为南方红壤丘陵区林下水土流失治理与生态恢复提供参考。     

模拟降雨条件下红壤坡面侵蚀产沙水动力学特征

[目的]对红壤坡面侵蚀过程中的产流、产沙以及坡面径流水动力学参数进行试验研究,为揭示红壤坡面侵蚀产沙机理提供科学依据。[方法]以我国南方侵蚀性红壤为研究对象,采用人工模拟降雨法,通过不同坡度(6°,10°和15°),不同雨强(120,180和240 mm/h)条件下的模拟试验分析红壤坡面产流产沙过程及径流水动力学特征。[结果]在坡度一致时,坡面累积径流量和累积产沙量均随雨强的增大而增大,径流率表现为初期的波动增长,随降雨进行逐渐达到稳定状态,且径流率随坡度增大而增大;坡面产沙过程受坡度和雨强的双重影响;侵蚀产沙率呈降雨初期急剧上升,随后迅速下降并趋于平稳的趋势。试验坡面的径流水动力学特征表明,阻力系数f与雷诺数R_e无明显的相关关系,但与弗洛德数F_r存在显著的指数关系。[结论]径流水动力学参数与侵蚀产沙量之间存在明显相关关系,相比较而言,径流雷诺数R_e与坡面侵蚀产沙量间的关系最密切。     

玉米苗期横垄坡面地表糙度的变化及其对细沟侵蚀的影响

通过野外人工模拟降雨试验,研究玉米苗期紫色土坡耕地地表糙度的变化特征,并分析地表糙度对细沟侵蚀过程中产流及侵蚀产沙的影响。结果表明,细沟侵蚀阶段,与降雨前相比,降雨后地表糙度整体呈减小的变化趋势。不同坡度下,地表糙度变幅(Rr)均随雨强的增大而增大,其中15°坡面变化较为明显,1.0,1.5,2.0mm/min雨强下地表糙度变幅(Rr)分别为0.50,5.82,12.96。地表径流随雨强的增大而增大,壤中流变化不明显。15°坡面,1.5,2.0mm/min雨强的地表径流显著高于1.0mm/min;20°坡面,各雨强间地表径流量差异显著。坡面侵蚀产沙量随雨强的增大而增大,15°坡面,1.5,2.0mm/min雨强的侵蚀产沙量均显著高于1.0mm/min,其侵蚀产沙量较1.0mm/min条件下分别提高9.74倍和16.91倍;20°坡面,各雨强间侵蚀产沙量差异显著,1.5,2.0mm/min雨强的侵蚀产沙量较1.0mm/min条件下分别提高5.38倍和8.96倍。地表糙度变幅(Rr)、雨强与地表径流量和细沟侵蚀产沙量均呈极显著相关,可较好地实现坡面径流和侵蚀产沙的预测。     

不同雨强及坡度对华南红壤侵蚀过程的影响

[目的]研究不同雨强及坡度对华南红壤侵蚀过程的影响,为认识红壤侵蚀过程和水土流失防治提供科学依据。[方法]通过人工模拟降雨试验,研究了不同降雨强度、不同坡度对华南红壤坡面降雨产流过程和侵蚀产沙过程的影响。[结果](1)相同坡度条件下,坡面径流量、侵蚀产沙量均随着雨强的增大而线性增大;相同雨强下,径流量随坡度的增加而减小,而产沙量随着坡度的变化比较复杂;(2)雨强和坡度共同影响着坡面产沙过程,当雨强小于等于180mm/h时,产沙量随坡度的增加而增大,在240mm/h出时呈现先增加后减小的趋势,在15°附近出现临界坡度。在降雨初期,径流率表现为波动增加过程,15min后趋于平稳,一直持续到降雨结束,其中雨强为240,180mm/h时波动较为剧烈,而产沙率呈现急剧而短暂的上升后迅速下降,在大雨强、陡斜坡条件下此现象尤为明显;(3)坡面径流平均流速与单宽流量、坡度比存在显著的幂函数关系,流速与径流量、侵蚀产沙量有着类似的变化规律。[结论]红壤侵蚀过程中雨强为主要影响因素,坡面流速可作为表征红壤坡面侵蚀特征的重要因子。     

不同植被类型下坡面径流侵蚀产沙差异性

利用野外模拟降雨试验分析不同植被类型不同雨强下坡面降雨入渗产流和侵蚀产沙过程特征及径流侵蚀产沙差异性,阐明了不同植被类型对坡面降雨侵蚀产沙过程的调控机理及其差异。结果表明:荒地、草地和坡耕地坡面产流产沙过程线均较林地强烈,呈现出多峰多谷的特点;植被类型和雨强及二者的交互效应均对产沙有显著影响,植被类型的作用大于雨强,交互效应相对较弱;植被类型和雨强对径流有显著影响,植被类型的作用大于雨强,此时交互效应的影响并不显著。各种类型的产沙量均存在显著差异,除荒地和草地两者径流量无明显差别外,其他两者之间存在显著差异。林地具有蓄水减沙的水土保持功效,草地具有直接拦沙的水土保持功效,植被对有效控制水土流失至关重要。该项研究有助于更好地理解植被、降雨和侵蚀之间的相互关系。     

不同下垫面径流小区次降雨对产流产沙的影响

[目的]揭示南方红壤区人工径流小区次降雨对径流泥沙作用规律,为区域水土保持工程实践与基础理论研究提供参考。[方法]基于云南摩布小流域3种下垫面(林地、农地、裸地)人工径流小区2013—2015年自然降雨观测资料,采用M-K趋势检验、灰色相关分析及双累积曲线等方法研究了次降雨量、径流量、泥沙量和入渗率的变化趋势及相关关系,以及降雨因子对径流泥沙的影响。[结果](1)2013—2015年摩布径流小区月降雨均呈先增加后减少的波动性变化趋势,3a降雨量无显著性变化趋势。(2)相同降雨量各下垫面径流小区产流差异显著(p0.05),其中林地最小,农地次之,裸地最大;3种下垫面次降雨径流深增长速率大小规律与此相同。(3)次降雨产沙量与降雨量、径流量均存在密切相关关系,相关系数分别为0.67~0.82,0.69~0.85。径流小区产沙能力随雨强增大而增强。相同雨量下,林地产沙能力最小,而裸地累积产沙量增速最大。(4)3个径流小区的入渗率均随降雨量和雨强增大而增大,其中林地入渗率最大,平均入渗率为94.03%;裸地入渗率最小,平均入渗率为86.28%。[结论]与农地和裸地相比,林地不同程度提高了土壤入渗性能,降低了产流量和产沙量。     

草被减流减沙效应及其力学机制分析

 利用人工模拟降雨试验,定量研究不同降雨强度下20°坡面草地的减流减沙效应,探讨草被坡面固土作用的力学机制。结果表明:在45、87和127mm/h降雨强度下,草地坡面土壤的平均入渗率是裸地坡面入渗率的2.1～4.2倍;与裸地相比,草地径流流速减少77.3%～79.8%,径流量减少51.9%～99.1%,产沙量减少93.6%～99.2%;从力学角度分析坡面土壤颗粒的受力情况,建立的坡面产沙量与径流切应力的关系模型可用于草被坡面土壤流失量预测;试验条件下,草地临界径流切应力值为2.857N/m2,裸地临界径流切应力值为0.861N/m2,坡面产沙量随径流切应力的增大而增大。研究结果对定量评价草被减流减沙作用和深化土壤侵蚀力学过程有一定的参考意义。     

Effect of soil type on the time-course of changes in sugar beet (Beta vulgaris L.) productivity in Tokachi District,Hokkaido, Japan

Abstract

To clarify the effect of soil type on changes in sugar beet (Beta vulgaris L.) productivity since 1980 in Tokachi District (Hokkaido, Japan), we analyzed yield data from 121 settlements from 1980 to 2002 using maps of parent materials and surface organic matter contents in a geographical information system. The soil types were Brown Lowland soils, Andosols with an alluvial subsoil, Wet Andosols and Andosols. The sugar beet yields were highest in the Andosols and moderate in Andosols with an alluvial subsoil. Yields in Brown Lowland soils in the 1980s were similar to those in Andosols, but decreased below the yields in the Andosols by the 1990s. The yields in Wet Andosols were the lowest in the 1980s, but have been similar to those in Andosols with an alluvial subsoil since 1990. Thus, productivity appears to have varied over time in Brown Lowland soils and Wet Andosols. The correlation coefficients between yields and cumulative daily mean temperature from late April to mid-July since 1990 were highest in the Andosols (r = 0.67), lowest in the Brown Lowland soils (r = 0.50) and intermediate in the other soil types (r = 0.54–0.60). However, the magnitude of the correlation between the yield and the cumulative precipitation since 1990 was lowest in the Andosols (r = –0.22), highest in the Brown Lowland soils (r = –0.58) and intermediate in the other soil types (r = –0.44 to –0.45). These results suggest that the present soil water environment in the Andosols is superior to that in the other soil types.     

深层干化黄土自然降雨入渗特征试验研究

为探讨自然降雨在黄土区干化土壤中的入渗性能,研究干化黄土的降雨入渗机制,在陕北米脂试验站,建立野外10 m大型土柱模拟枣林地深层干化土壤,利用CS650-CR1000土壤水分自动监测系统对2014-2019年的土壤水分状况进行了连续定位监测。结果表明:(1)日降雨量为33.6,35.6 mm的大雨(降雨强度分别为3.73,2.97 mm/h,降雨历时9.0,12.0 h)状况下,最大入渗深度为140,100 cm,累积入渗量达20.05,16.10 mm;日降雨量为19.0,16.8 mm的中雨(降雨强度分别为2.24,1.53 mm/h,降雨历时8.5,11.0 h)状况下,最大入渗深度为90,60 cm,累积入渗量达8.12,9.77 mm;日降雨量为9.6,8.8 mm的小雨(降雨强度分别为1.48,0.76 mm/h,降雨历时6.5,11.5 h)状况下,最大入渗深度为30,20 cm,累积入渗量仅为1.05,0.23 mm。(2)降雨入渗的湿润锋运移深度(Z_i)随时间(T)呈幂函数Z_i=aT^b增加。(3)雨水的入渗历时包括降雨历时、自降雨停止至入渗结束两个时段。6次降雨(33.6,35.6,19.0,16.8,9.6,8.8 mm)在降雨停止后时段内的入渗深度分别为100,60,70,40,30,20 cm,入渗量依次为9.86,10.78,2.09,8.42,1.05,0.23 mm。在总入渗历时内,6次降雨入渗补给系数分别为0.60,0.45,0.43,0.58,0.11,0.03。黄土区降雨入渗深度受降雨量、降雨强度、入渗历时影响较大,提高单次降雨的雨量有助于提升雨水入渗补给系数,促进干化土壤得到有效水分修复。     

施氮量对不同花生品种积累氮素来源和产量的影响

利用盆栽试验和15N示踪技术,研究了不同施氮量对两个花生品种氮素积累来源和产量的影响。结果表明,两个花生品种的茎、叶片,果针、幼果,根的干物重均表现出随着施氮量的增加而增加的趋势。大花生品种花育17号的荚果产量随着施氮量的增加而增加,而小花生品种白沙1016在施N 0～90 kg/hm2范围内表现为随着施氮量的增加显著增加,但过多施氮（N 135 kg/hm2）荚果产量反而下降,说明两品种对氮肥的增产效应存在差异。两个花生品种均随着施氮量的增加吸收土壤氮和生物固氮量而增加,表明增施氮肥促进了花生植株对土壤氮的吸收和对大气氮的固定。在施氮量0～135 kg/hm2下,花生吸收土壤氮的比例在41.85%～48.63%之间,吸收肥料氮的比例在0%～13.93%之间; 生物固氮的比例在41.25%～56.85%之间。吸收肥料氮的比例随着施氮量的增加而增大,生物固氮的比例随着施氮量的增加而减小。     

黄土高原坡耕地土壤物理结皮对坡面产流产沙过程的影响

探究黄土高原坡耕地土壤物理结皮对坡面产流产沙的影响和作用机理,为黄土高原坡耕地水土流失防治提供科学依据.通过室内人工模拟降雨试验,研究坡耕地沉积结皮和翻耕以后形成的击溅结皮对坡面产流产沙过程的影响.根据研究区坡耕地结皮形成的特点,试验共设计5个处理,分别为裸地、沉积结皮、沉积结皮破坏、翻耕和翻耕击溅结皮,每个处理对应2...     

钾肥用量对瘠薄地甘薯产量和钾肥利用率的影响

为探索瘠薄地条件下甘薯的最佳钾肥用量,以淀粉型甘薯品种济薯25为试验材料,设3个处理:CK(不施钾肥)、K1(K₂O,150 kg·hm^-2)、K2(K₂O,300 kg·hm^-2),研究钾肥用量对瘠薄地甘薯产量和钾肥利用率的影响。结果表明,施钾显著提高了鲜薯和薯干产量,K1增产幅度较大,鲜薯和薯干产量分别较CK增加22.84%和32.13%,K2分别较CK增产11.39%和20.30%。施钾促进了甘薯块根的膨大,K1和K2的块根膨大速率均显著高于CK,T/R值均显著低于CK。施钾促进干物质的积累,K1和K2的叶片、叶柄、茎和纤维根干重以及总生物量显著高于CK,且K1优于K2。施钾显著增加了甘薯各器官的钾素积累量,且整体表现为施钾量越多,各器官的钾素积累量越高。钾肥利用率随施钾量的增加而降低,K1的钾素产块根效率、产干物质效率、钾肥吸收利用率、钾肥农学利用率和钾肥偏生产力均显著高于K2。在本试验瘠薄地条件下,钾肥的最佳用量为150 kg·hm^-2。本研究为瘠薄地甘薯田间施肥提供了理论依据,可达到节本增效的目的。     

INFLUENCE OF ROOTSTOCK ON MINERAL UPTAKE AND SCION GROWTH OF ‘GOLDEN DELICIOUS’ AND ‘ROYAL GALA’ APPLES

Influence of four rootstocks (M.9, MM.106, MM.111, and local seedling) on the scion leaf and fruit mineral concentrations, tree growth, yield and fruit quality attributes of ‘Golden Delicious’ and ‘Royal Gala’ apples during four seasons (2008–2011) were significant. The mechanisms behind the influence of rootstock on scion vigor and yield was that the rootstock brought about its effects upon the scion by influencing the amounts of minerals taken up and translocated to the scion. ‘Royal Gala’ and ‘Golden Delicious’ trees on seedling had the highest efficiency in calcium (Ca) and potassium (K) uptake. Whereas, trees of these cultivars on M.9 were more efficient in nitrogen (N), manganese (Mn) and iron (Fe) uptake. MM.106 had the highest efficiency in phosphorous (P) uptake, and M.9 had the lowest K and Ca uptake. The highest N- fruit concentration and the lowest Ca-fruit concentration were observed in cultivars on M.9.     

新型尿素缓释剂对作物产量的影响

尿素缓释剂不使用HQ(氢醌),而是采用多种化合物复配成的具有复合抑制功能的新型脲酶抑制剂。培养试验结果表明,尿素缓释剂对土壤脲酶活性有一定的抑制作用,可提高尿素肥效,使土壤中有效氮贮存量提高20 4%。田间试验结果表明,使用尿素缓释剂添加到尿素中,比普通尿素有明显的增产作用,粮食作物可增产14 5%,蔬菜可增产19 5%,且可省掉追肥的工序。     

施氮量对2个粒色小麦产量及加工品质的影响

为探究施氮量对2个不同粒色小麦品种产量和加工品质的影响,采用裂区试验设计,以白粒小麦中麦8号和黑粒小麦漯珍1号为试验材料,测定2个品种的SPAD值、产量及产量构成因素和部分加工品质指标。结果表明,在同一施氮水平下,2个品种旗叶的SPAD值随时间推移呈先升高后降低的趋势,均在花后20 d和施氮量300 kg·hm~(-2)处理下有最大值,分别为57.52和63.55,增施氮肥可以有效缓解小麦旗叶叶绿素的降解,延长旗叶功能期。在120~300 kg·hm~(-2)的施氮量范围内,除中麦8号的穗粒数在施氮量300 kg·hm~(-2)处理下有最大值外,籽粒产量及产量构成因素随施氮量增加呈先增加后降低的趋势。随施氮量的增加,容重、硬度、出粉率和吸水率逐渐增加;蛋白质含量、沉降值、湿面筋含量、形成时间、稳定时间及粉质评价值呈先升高后降低趋势,最高值出现在施氮量240 kg·hm~(-2)的处理;漯珍1号的籽粒蛋白质含量、沉降值、湿面筋、吸水率、形成时间和粉质评价值均高于中麦8号,而容重、硬度、出粉率和稳定时间反之。2个品种在施氮量240 kg·hm~(-2)处理下既提高了产量又改善了部分加工品质。本研究结果为不同粒色小麦优质高产栽培提供了理论依据。     

不同施肥水平对山药生长发育的影响及基于产量反应的养分用量推荐

采用田间小区试验方法,研究了不同氮磷钾施用水平对山药生长发育特性及产量的影响。结果表明:从播种至收获,山药地上部生物量(鲜重和干重)均随生育期的延长呈先增加后降低的趋势,120 d时达最大值;地上部生长速率和干物质累积速率的最快阶段均出现在90～120 d;地下部生物量呈现出随生育期延长而逐渐增加的趋势,其生长速率和干物质累积速率的最快阶段亦均出现在90～120 d。当山药缺施氮、磷、钾肥时,产量降低幅度分别可以达到21. 19%～41. 17%、20. 01%～26. 07%和4. 97%～33. 86%。说明在目前适种山药的土壤肥力水平下,氮、磷、钾中任一种元素供应不足均不利于山药的生长发育和干物质累积,其中以氮的影响最大,钾次之,磷最小。同时,山药产量随氮磷钾施用量的提高呈现二次抛物线或线性加平台趋势变化。根据施肥量和产量的拟合方程得出目标产量下的最佳施肥量为N 301. 1 kg/hm~2,P_2O5165. 9 kg/hm~2和K_2O290. 3 kg/hm~2。     

两种钾肥不同用量对商薯19生长和产量的影响

以甘薯品种"商薯19"为试验材料,研究了两种钾肥(硫酸钾、氯化钾)不同用量对甘薯生长和产量的影响。结果表明,甘薯施用两种钾肥均能提高单株块根鲜重,对甘薯干物率无明显影响。施用钾肥有利于提高甘薯商品薯率,显著提高商品薯及鲜薯产量。试验条件下,硫酸钾和氯化钾均在施钾(K_2O)135 kg/hm~2时,商品薯和鲜薯产量达到最高,最高商品薯产量分别为31 690.8和30 363.4 kg/hm~2;最高鲜薯产量分别为33 439.7和32 740.4 kg/hm~2。在施钾量(K_2O)为90~135 kg/hm~2范围内,钾肥品种对产量无明显影响。