福建省东部近海地区冬季坡地逆温分析

山坡地果树在冬季强低温下会表现出不同的冻害特征,研究坡地逆温特征、选择适宜的坡位种植果树对避免或减轻低温给果树造成的损失具有重要意义。为研究山坡地逆温特征,2007／2008年度在永泰县境内山坡的不同坡位上布点进行最低温度考察,结果显示,在相对高差近300m的山坡上,相对坡位约7／10附近晴天的最低温度常出现最高,与坡底的最大逆温差达1．9℃。结合福建省东部4个市县10个山坡地的考察资料,分析得出坡地逆温具有以下特征：最大逆温出现的坡位与山坡的总高度差成反相关,随着总高度差的增加,最大逆温差出现的坡位呈下降趋势;随着排汇比（可排泄的方位角与360°之比）的减小,最大逆温差出现的坡位呈升高的趋势。最大逆温差值与山坡的排汇比、坡度和总高度差有关,最大逆温差值随着排汇比的减小呈增大的趋势、随坡度的增大呈增大的趋势;当排汇比和坡度相同时,最大逆温差值随山坡的总高度差的增大而减小。     

低丘陵山坡地逆温趋势分析

本研究通过探讨晴夜与非晴夜低丘陵山坡地逆温趋势规律结果表明:出现寒冻害的晴夜的低丘陵山坡地随相对坡位升高,与坡底温差增大,相对坡位与温差存在显著回归关系,逆温最高出现在山坡中上部,最低气温值出现在坡底;非晴夜不同相对坡位温差不大,最低气温均高于0℃,果树无冻害现象发生。晴夜最大逆温为3.3℃,不同坡向对温差变化幅度影响不大。     

2004/2005年冬季连江县低温考察和橄榄树冻害指标初探

通过对浦东农场两个山坡地晴天的低温考察得出：相对高差小于50m的山坡,最大的逆温出现在坡顶;相对高差为80m的山坡,最大的逆温出现的坡位约为相对高差的0.88倍处.从坡底到最大逆温效应出现的坡位,最低气温随着高度的升高而升高.2004/2005年冬季低温,浦东农场海拔44m以下的橄榄树全部受冻,海拔越低,冻害越严重;68-85m处的橄榄树基本都未受冻,这是坡地逆温影响所致.据对14个考察点附近的橄榄树冻害调查资料和相应的低温资料进行初步分析,得出：当最低气温低于-2.0℃时,橄榄树叶片受冻;当最低气温低于-2.7℃时,橄榄树末一枝条受冻;当最低气温低于-3.0℃时,橄榄树末二枝条受冻,研究结果可为当地橄榄的发展、布局和防冻提供依据.     

闽侯县孔源村2005/2006年度冬季低温考察和适地果树树种的选择

据对闽侯县孔源村2005/2006年度冬季低温考察资料分析,对于相对高差为60m的小山坡,晴天最低气温随高度的增加而增加,越近坡顶,最低气温越高;对相对高差为86m的小山坡,在相对坡位为0.86的山坡中上部,晴天最低气温常出现最高,逆温最明显。孔源村四周被群山环抱,仅西南面有一狭小的出口,冷空气易进难出,最低气温偏低。山坡地逆温仅体现同一山坡不同坡位之间最低气温的差别,尽管所考察的两个山坡最大的逆温差达到2.6℃,但所考察的14个点最低气温都比闽侯县气象局低,故在果树建园选择园址时,不要过分夸大坡地逆温的作用。据考察的资料分析,孔源村可选下部较开阔、坡位为0.6-1、海拔约140-180m处适当种植橄榄树;山坡的下部和坡底海拔高度低于80m的山间垄田洼地可种植宽皮桔,其它坡位以种植甜橙为好。     

雨强和坡度对红壤坡耕地地表径流及壤中流的影响

地表径流和壤中流是坡面重要水文过程,雨强和坡度是影响坡面地表径流和壤中流产流主要因素。为研究降雨强度和地表坡度对坡耕地地表径流和壤中流的影响,该文采用人工模拟降雨试验法,在长3.0 m、宽1.5 m、深0.5 m土槽,设计4个不同坡度(5°、10°、15°、20°)和3个不同雨强(30、60、90 mm/h)对红壤坡耕地地表径流及壤中流产流过程进行模拟试验。结果表明:1)壤中流开始产流时间滞后于地表径流,降雨强度从30到90 mm/h,地表径流、壤中流产流开始时间均随雨强增大而减小,壤中流比地表产流开始滞后时间随着雨强增大先增大后趋于稳定;2)地表径流强度随雨强增大而增大,壤中流初始径流强度随雨强增大而增大,不同雨强下壤中流径流峰值相近;3)地表径流和壤中流产流过程曲线有明显差异,地表径流产流过程线先增大后趋于稳定,壤中流产流过程线呈抛物线型即先增大后减小;4)从5°到20°,地表产流开始时间随坡度增大而减小,壤中流产流开始时间随坡度增大先减小后增大;5)从5°到20°,地表径流强度先增大后减小,10°为转折坡度,壤中流产流峰值随坡度增大而减小,并且随着坡度增大达到壤中流峰值时间不断减小。     

黄土凸型复合坡面产流产沙过程的坡长与植被效应

通过对野外凸型复合坡面进行3种流量(14L/min,18L/min,22L/min)、3种植被覆盖度(剪草裸坡,30%,70%)和2种坡长组合(上坡长5m,下坡长3m;上坡长8m,下坡长5m)的冲刷试验,对坡长和植被对黄土凸型复合坡面的产流产沙特性进行了深入研究。结果表明,(1)剪草裸坡时,在流量为14L/min时,产流量随坡长的增大而减小,产沙量随坡长的增大而增大;在流量为18L/min和22L/min时,产流产沙量均随坡长的增大而增大。当植被覆盖度为30%时,在各流量下,产流产沙量均随坡长的增大而增大;当植被覆盖度为70%时,在流量为14L/min和18L/min时,产流产沙量随坡长的增大而增大,在流量为22L/min时,产流量随坡长的增大反而减小,产沙量随坡长的增大仍呈增大趋势。(2)剪草裸坡时,在流量为14L/min时,复合坡面的产流速率随坡长的增大呈递减趋势,产沙速率随坡长的增大却呈递增的趋势,在流量为18L/min和22L/min时,复合坡面的产流产沙速率均随坡长的增大而增大。当植被覆盖度为30%和70%时,在各冲刷流量下,复合坡面的产流产沙速率均随坡长的增大而增大。(3)不同植被覆盖度、不同冲刷流量和不同坡长组合的复合坡面,累积产沙量和累积产流量间呈递增的函数关系,但函数表达式不统一,即复合坡面的累积产沙量与累积产流量之间的关系不仅与坡长、植被覆盖有关,而且还与冲刷流量有关。     

急陡黄土坡面薄层水流水力学参数变化特征

为探明降雨条件下黄土急陡坡坡面薄层水流水力学特性,采用室内模拟降雨的方法,研究了6个坡度(25°、30°、35°、40°、45°和50°)和3个雨强(1.0 mm min~(-1)、1.5 mm min~(-1)和2.0 mm min~(-1))组合条件下坡面薄层水流水力学参数的变化规律。结果表明:(1)坡度相同时,流速随雨强的增加而增大;雨强相同时,坡度对薄层水流流速的影响存在临界效应(40°~45°),小于临界坡度,流速随坡度的增加而增大,大于临界坡度,流速随坡度增加而减小。(2)各坡度条件下,坡面薄层水流的平均径流水深随降雨强度增加呈平稳增长趋势;相同雨强时,径流深随坡度的增大有减小趋势。(3)黄土急陡坡坡面雷诺数(Re)整体较小(远小于580),试验条件下坡面薄层径流属于层流且水流处于层流中的失稳区;弗劳德数(Fr)大于0.8,薄层水流属于急流。(4)阻力系数(f)随着降雨强度增加而增大,随着坡度的增加而减小。(5)方差分析结果显示,雨强、坡度及二者交互作用对急陡坡坡面薄层水流水力学参数均有显著影响(p0.01),但流速、弗劳德数和阻力系数的变化主要受坡度控制,而径流深和雷诺数的变化主要受雨强控制。     

径流量和坡度对复合坡薄层径流水力学特性的影响

为研究复合坡面径流运动过程及其水力学特性,通过实验室土槽模拟试验,测试了7个径流量(10,15,20,25,30,35,40L/(min·m))和25个坡度(5°~25°)组合(5个直面坡、10个凸型坡和10个凹型坡)条件下的径流流速,计算了径流深度、雷诺数和弗劳德数。结果显示,直面坡径流流速随流程增加而增大并趋于稳定,且随流量或坡度增大而增大。凸型坡下坡面的径流流速大于上坡面,而凹型坡下坡面的径流流速小于上坡面。径流深度的变化规律与流速相反。径流雷诺数沿流程为一常数,而径流弗劳德数则随之增大。径流雷诺数和弗劳德数随径流量增加而显著增大。坡度对雷诺数影响较小而对弗劳德数影响显著。试验条件下,径流雷诺数介于200~800之间,弗劳德数小于2.5。当径流量小于25L/(min·m)时坡面径流属于层流状态,反之为紊流。凸型坡上坡面的径流为缓流而下坡面为急流,凹型坡径流大多数情况下属于急流状态。     

环青海湖地区草地近地层气象要素变化特征

利用青海湖北岸海北牧业气象试验站2006年5月-12月观测的天然草地近地面层气象要素梯度资料，分析了该地区近地层温度、湿度和风速的日变化规律及其廓线特征。结果表明：青海湖北岸草地近地层0．3—10．0m高度范围内温度、相对湿度和风速都呈现出明显的以24h为周期的日变化规律；各层温度最高和最低时的位相随高度增加而滞后，相对湿度和风速最大与最小时的位相随高度增加而提前；14时温度随高度的增加而降低，20时的温度随高度增加先增后降，温度廓线在4．0m高度存在一拐点，随后逐渐进入逆温状态，至8时逆温程度达到最大；不论白天还是夜间，相对湿度随高度的增加而减小；风速随高度的增加而增大。     

黄土丘陵沟壑区20年龄期梯田果园对不同标准极端降雨侵蚀调控作用

针对黄土丘陵沟壑区极端暴雨频发,严重威胁梯田果园安全生产,而梯田果园对不同标准的极端暴雨侵蚀调控研究薄弱这一科学问题,在延安方塔20年龄期的梯田果园上进行野外模拟降雨试验,对果树、坡面植被、坡面枯落物3种调控因子在降雨强度由百年一遇增大到万年一遇时的侵蚀调控效果开展研究。结果表明:(1)相较于无调控措施,枯落物的减水率由44.11%增大到52.55%,坡面植被的减水率由22.81%增大到26.98%,而果树对产流的消减作用存在阈值,其对产流的消减量为4.49～5.81 L/m~2。(2)相较于无调控措施,果树、坡面植被和枯落物对侵蚀产沙的消减量都随雨强增大而增大,但坡面植被的减沙率随暴雨标准提升而减小,果树的减沙率随暴雨标准提升呈正相关,当降雨标准超过千年一遇时,果树对产沙调控效果超过坡面植被,枯落物在减少侵蚀产沙中一直处于主导地位,其减沙率在60%以上。(3)梯田果园在3个调控因子综合作用下,减水减沙效益超过80%,遭受万年一遇暴雨时,次降雨侵蚀模数仅为93.75 t/km~2,低于容许土壤侵蚀量,说明随梯田果园生产年限增加安全标准提高。本研究能为黄土丘陵沟壑区数百万亩梯田果园梯安全生产提供科技支撑。     

聚丙烯酰胺对凹凸型坡土壤侵蚀影响的室内试验

通过室内人工模拟降雨试验,研究了聚丙烯酰胺(polyacrylamide,PAM)施用量(0、0.5、1.0和2.0 g/m2)对凸型坡(上、下坡坡度分别为5°、10°、15°和20°、25°)和凹型坡(上、下坡坡度分别为20°、25°和5°、10°、15°)土壤侵蚀规律的影响。结果显示,无PAM应用时,凹型坡或小坡度凸型坡(上坡坡度为5°)径流含沙量随降雨历时逐渐减小,而大坡度凸型坡(上坡坡度≥10°)径流含沙量在降雨过程中会急剧增大。凸型坡平均土壤流失量是凹型坡的8.4倍。PAM应用显著增大了凹型坡和小坡度凸型坡径流含沙量和土壤流失量(P0.05),但减小了大坡度凸型坡土壤流失量。PAM应用后,土壤流失量与坡度大小无明显关系,此时凸型坡平均土壤流失量为凹型坡的1.2倍。在生产实践中PAM可用于控制较陡(≥10°)凸型坡的土壤流失。     

坡面薄层水流水动力学特性试验

坡面流水动学特性对阐明土壤侵蚀和坡面产沙机理均有重要意义,采用坡面定床阻力试验,定量研究了6种不同粗糙度床面、5种不同坡度下坡面薄层水流水力要素关系及阻力的变化特征,以期揭示坡面薄层水流阻力的内在规律性。结果表明,坡面薄层水流流态指数随坡度呈现出的先减小后增加的变化趋势,当试验坡度小于0.15 rad时,流态指数随坡度的增加而逐渐减小,当坡度大于0.15 rad时,出现相反的变化趋势。流态指数随床面粗糙度呈抛物线变化趋势,其均值为0.376,总体上坡面薄层水流属于滚波流区和过渡流区的范畴;水流弗劳德数与单宽流量和试验坡度均成幂函数关系,临界流对应的单宽流量随粗糙度的增加而增大,随坡度的增加而减小,水流流型处于临界流和急流型态;阻力系数与单宽流量呈幂函数关系,而与雷诺数成反比关系,关于增阻的原因主要与绕流产生压差阻力和坡面滚波流引起的局部阻力有关,并根据薄层水流阻力特征,提出了滚波流区阻力计算公式。研究成果可为坡面土壤侵蚀预报模型构建提供理论依据,从而促进明渠水流理论向坡面水流方面扩展。     

坡长对贵州喀斯特区黄壤坡耕地土壤侵蚀的影响

为揭示坡长对喀斯特坡耕地土壤侵蚀的影响作用,根据贵州省毕节石桥小流域水土保持监测点监测资料,研究了坡长为5,10,15,20,25 m的径流小区在次降雨条件下土壤侵蚀随坡长的变化规律。结果表明:喀斯特坡耕地坡面年内径流深随坡长增加表现为先减小后增大再减小;次降雨量小于30 mm时,径流深随着坡长的增加先增大后减小;次降雨量大于30 mm时,径流深随坡长增加表现为先减小后增大再减小。年内平均土壤侵蚀模数随着坡长的变化呈现一次函数关系的增长,拟合度R²=0.9217;次降雨量小于30 mm时,土壤侵蚀模数随着坡长的变化呈现先急剧增加后减小的趋势,峰值出现在10 m;次降雨量大于30 mm时,土壤侵蚀模数随着坡长的变化亦呈现一次函数的增长关系,拟合度R²=0.9146。在最大30 min雨强为25 mm/h和41.4 mm/h条件下,随着坡长的增加,径流深均表现为先减小后增大再减小,土壤侵蚀模数均表现为先增大后减小。     

陡坡面发育的细沟水动力学特性室内试验研究

为了为黄土高原陡坡水蚀预报模型的建立提供科学依据,通过组合不同坡度(21°、24°、27°)、不同流量(6.5、8.5、10.5 L/min)的陡坡室内放水冲刷试验,对坡面细沟侵蚀发生过程中的坡面流水动力学特性进行了研究.结果表明,在试验的坡度和流量范围内,坡面流的雷诺数Re在798～4620之间变化,且雷诺数Re变化幅度随冲刷历时的增大而增大.而坡面流弗劳德数Fr在整个试验过程中均大于1,表明坡面流处于急流范围.坡面流阻力系数f随雷诺数Re的增大而增大,其变化还受坡度的影响.坡面在径流冲刷侵蚀过程中,流速随冲刷时间的延长和冲刷形态的变化呈现出先减小后增大义减小的变化趋势.     

不同雨强对我国西南喀斯特山区土壤侵蚀影响的模拟研究

选取我国西南喀斯特地区作为研究区域,通过资料查询、野外考察,设计加工满足该区域雨强范围的针管式人工降雨装置,在不同地表覆盖情况下,针对不同雨强对土壤侵蚀的影响进行了16场室内模拟试验,结果表明(1)坡面径流率在产流后180～300s之后保持稳定.随着雨强的增大坡面径流率增大,同雨强时坡面覆盖的植被或岩石均有明显的减流效果.(2)坡面输沙率变化可分为快速增大、迅速减小、增大、缓慢减小和趋于稳定5个阶段.坡面平均输沙率均随雨强的增大而增大.同雨强时坡面覆盖的植被或岩石的减沙效果显著.(3)坡面总径流量随雨强的增大而增大,同雨强时裸地坡面总径流量最多.裸地、植被覆盖(70%)地、植被一裸岩覆盖(70%～60%)地坡面总侵蚀量随雨强的增大而增大.裸岩覆盖(60%)地坡面总侵蚀量随坡度的增大而先增大后减小,在60～114mm/h之间存在土壤侵蚀的雨强转折点.同雨强时裸地坡面总侵蚀量最大,植被或岩石覆盖的减沙量均在71%～88%之间.     

红壤坡面降雨入渗及产流产沙特征试验研究

采用室内模拟降雨研究了不同降雨强度和坡度对红壤坡面降雨入渗、产流产沙的影响.结果表明:产流时间随降雨强度和坡度的增大而提前.对于入渗率较低的红壤坡面,径流强度主要受坡面承雨强度的影响,径流强度随雨强增大而增大,随坡度增大而减小.坡面入渗率随降雨强度的增大表现为先增大后减小.降雨强度增大能够增加水分入渗,但这种促进作用仅在一定的降雨强度范围内起作用.坡面入渗率随坡度增大表现为先增大后减小.20°左右存在一个坡面入渗率变化的临界坡度.坡面细沟侵蚀发展状况对稳定坡面入渗率有比较大的影响.径流率和入渗率与降雨历时的关系分别可以用幂函数和对数函数描述.在75,100 mm/h降雨强度下,产沙量随坡度的增大而增大,而50 mm/h降雨强度下,产沙量在20°时达到最大值而后出现下降,在20°附近存在一个侵蚀产沙量变化的临界坡度.     

风障对茶园的减风增温效果及对茶树冠层叶片含水率影响

为解决冬季茶园风寒冻害问题,于2008年1月在安徽农业大学茶场建立塑料薄膜风障,测定风障对茶园的减风增温作用及其对茶树冠层叶片含水率的影响。风障的高度为2.0 m,以5×7网格点测定2.8、2.0 m风障高和1.2 m茶树冠层高度3个层次的风速,以4×4网格点测定地表温度、茶树冠层叶片含水率。结果表明,2.8 m高度,风障上方的风速比环境风速增加30%左右,下风方向的减风作用随风速增大而减小,距离风障7 m区域是风速减弱最强的区域,环境风速2.6 m/s时中轴线风速减小13.5%,环境风速1.0 m/s时     

黄土高原沟壑区塬面苹果园土壤水分特征分析

为了解长期种植果树对黄土高原沟壑区土壤水分的影响,对不同种植年限的塬面果园土壤水分特征进行了分析。结果表明:黄土沟壑区塬面果园土壤水分含量普遍低于80%田间持水量,水分较亏缺。0~10 m果园土壤平均含水量与3 m以下各层含水量均呈极显著相关关系,与2~3 m层含水量呈显著相关关系,与0~2 m层次的土壤含水量相关性不显著。土壤水分含量随种植年限的增加呈现先降低后又略有恢复的趋势,但水分恢复量不大。土壤水分波动性及其亏缺量随种植年限的增加呈现先增加后减小的抛物线型变化趋势。果树根系所吸收利用的土壤水分的深度,随着种植年限的增加而增深。在果树的主要生命周期内,其吸收利用的土壤水分最大深度可达8 m上下,耗水量最大时期为盛果中期(种植15年左右)。     

黄土坡面坡长对侵蚀一搬运过程的影响研究

通过不同降雨强度的模拟降雨试验,研究了15°时坡面坡长对黄土坡面侵蚀--搬运过程的影响.结果表明,坡面径流量随坡长的增加而增加,在50和75 mm/h降雨强度下,坡面径流量随坡长增加的幅度基本相同,在100 mm/h降雨强度下,当坡长小于5 m时,坡面径流量随坡长的增加幅度较小,而当坡长大于5 m时,坡面径流量随坡长增加的速率明显增大.在8 m坡长内,坡面侵蚀量随坡长变化呈波状起伏的交替变化;随坡长增加,坡面侵蚀现象呈现以侵蚀--搬运过程为主与以侵蚀--沉积过程为主的交替现象.     

黄土丘陵区边坡开挖对土壤抗蚀性影响

针对黄土高原高质量发展过程中为扩展农业等经济用地,大量边坡开挖工程对坡面土壤抗蚀能力影响等问题,以延安市羊圈沟流域内开挖坡面为对象,未开挖坡面为对照,通过野外采样与室内分析,研究了开挖坡面土壤抗蚀能力时空变化特征。结果表明:(1)在开挖率为7%的坡面,土壤团聚体平均重量直径(MWD)和有机碳含量随坡位的降低,开挖坡面呈先增大后减小趋势,对照坡面为逐渐增大趋势; 其中开挖坡面MWD在坡下区、开挖区相较于坡中区分别降低6%～8%和58%～73%; 土壤有机碳含量在坡下区0—80 cm土层内显著降低8%～41%,开挖区0—40 cm内显著降低10%～39%;(2)土壤可蚀性K_S值随坡位的降低,开挖坡面呈先减小后增大趋势,对照坡面为逐渐减小趋势,坡下区和开挖区相较于坡中区分别增大4.8%～5.0%,65.0%～109.7%;(3)坡面土壤可蚀性K_S值随开挖率的增大而增大,与有机碳含量相关性随开挖率增加而降低,开挖率为7%的坡面,坡下区土壤抗蚀能力年变化呈显著降低趋势。因此开挖坡面在后期边坡防护过程中不仅应加强开挖区稳定性的防护,还应注重坡面开挖区上部各坡位土壤侵蚀风险的降低。研究结果为边坡开挖工程设计及安全防护提供了科学指导和理论支撑。