晋西黄土丘陵沟壑区坡面土壤侵蚀及预报研究

细沟间侵蚀是指坡面上细沟未形成之前或细沟形成之后细沟间的土壤侵蚀过程。细沟间侵蚀量预报是整个坡面水土流失预报的一个重要组成部分。本文以晋西黄土丘陵沟壑区的土壤侵蚀为背景,以野外及室内试验资料为基础,论述了降雨动能、土壤抗剪强度、坡度、植被、表土结皮对细沟间土壤侵蚀的影响,提出了坡面一次降雨细沟间侵蚀总量的预报模型。本模型与径流及细沟侵蚀量预报模型结合,可形成一个较为完整的坡面水蚀总量预报模型。     

黄土丘陵区坡沟系统不同侵蚀方式的水力特性初步研究

 采用多坡段组合模型,通过室内人工模拟降雨实验,初步研究坡沟系统中片蚀、细沟侵蚀、浅沟及切沟侵蚀的水力、泥沙参数变化及其相互间的关系,以雷诺数、弗劳德数及过水断面单位能量为不同侵蚀方式发生的动力临界指标,初步得出不同侵蚀方式发生的水动力临界值,对揭示坡沟系统土壤侵蚀规律和产沙预报具有重要意义。     

降雨和径流条件下红壤坡面细沟侵蚀过程

为明确第四纪黏土发育红壤坡面侵蚀过程特征,采用人工模拟降雨和径流冲刷相结合试验,研究坡度、流量和降雨因素对坡面细沟侵蚀过程影响。结果表明:1)坡面侵蚀过程呈现明显阶段性,试验条件下侵蚀前3 min为层状面蚀为主的初始阶段,细沟出现后转变为细沟侵蚀为主的细沟发育阶段。降雨以及增加坡度和流量能加快细沟发育速度和侵蚀速率;2)各侵蚀阶段平均侵蚀速率关系为初始阶段细沟发育阶段细沟稳定阶段。初始阶段侵蚀速率对各水动力学参数响应关系为水流功率坡度水流剪切力单位水流功率=流速流量。细沟发育阶段平均侵蚀速率与水流功率、水流剪切力和坡度关系密切,而细沟稳定阶段侵蚀速率只与坡度和流量相关;3)水流功率是与初始阶段和细沟发育阶段关系最密切的水动力学参数,侵蚀初始阶段的层状面蚀、单独径流冲刷和降雨-径流作用下细沟侵蚀发生的临界水流功率分别为0.091、0.121、?1.691 N/(m·s)。试验在小尺度条件下初步揭示了红壤坡面细沟侵蚀过程特征,为南方红壤丘陵区土壤侵蚀预报模型和侵蚀防治提供理论参考。     

坡面细沟发生临界水动力条件初探

通过玻璃水槽试验和土槽放水冲刷试验对坡面细沟侵蚀发生的临界水动力条件进行了初步研究。结果表明 ,坡面径流在顺坡向下流动过程中以滚波形式运动并发生叠加是造成侵蚀方式发生变化的主要原因。由于径流流动过程中发生滚波叠加 ,造成在径流流路上出现局部水深增加 ,导致侵蚀切应力激增 ,当切应力大于该处的土壤抗蚀力时便发生侵蚀 ,并最终造成细沟沟头的出现。通过对土槽冲刷试验的结果分析 ,运用能量守恒原理建立了径流能耗和径流侵蚀产沙率之间的关系 ,给出了给定土壤条件下坡面细沟侵蚀率估算模型。结果表明 ,坡面土壤侵蚀的发生具有一定的临界条件 ,当径流能耗大于 7 3 8(J)时坡面开始有细沟侵蚀发生     

土壤可蚀性在WEPP模型中的应用

影响土壤侵蚀过程的关键因素是侵蚀力和土壤可蚀性。土壤可蚀性是定量计算土壤流失的重要指标和土壤侵蚀预报模型中的必要参数。WEPP是由美国农业部开发的新一代水蚀预测模型 ,该模型以土壤可蚀性为必要参数 ,并将其分解为细沟间可蚀性 (Ki)、细沟可蚀性 (Kr)和临界剪切力 (τc)来预报流域径流形成与土壤侵蚀过程     

坡面细沟侵蚀发生的临界水力条件研究

通过径流冲刷实验,研究了坡面侵蚀方式由面状侵蚀向细沟侵蚀过渡,发达过程中径流的水动力学特征,根据侵蚀量的观测对比,提出了表明细沟开始产生的形态尺度大小,以及细沟侵蚀产生的临界条件,实验结果表明,基于对侵蚀量的贡献程度,当具有明为沟缘的侵蚀沟深度在0．8－1.0cm时,侵蚀方式已由面状侵蚀发展为细沟侵蚀,径流的弗罗德数可作为反映细沟侵蚀发生的水动力临界参数,弗罗德数大于1是细沟形成的水动力临界条件,除满足水动力临界条件外,细沟侵蚀发生还要求具有最小径流量,对于一定的土壤,临界径流量的大小主要由坡面倾斜度决定,在实际土条件下,细沟侵蚀发生临界流量与坡度有关系式：qc=0.8574(sinθ）^-7/8.     

WEPP模型中细沟可蚀性参数估计方法误差的理论分析

细沟土壤侵蚀在坡面土壤侵蚀占有重要地位。土壤可蚀性参数是WEPP模型中计算预报/计算细沟土壤侵蚀中极其重要的参数。WEPP模型现在采用的可蚀性参数是用长的细沟/径流小区试验以细沟侵蚀产沙估计得到的最大可能剥蚀率为基础获得的。该文分析了细沟侵蚀产沙随沟长的变化关系，分析了可蚀性参数估计误差的来源。从理论上推导出了计算现有WEPP可蚀性参数估计误差的计算方法。理论分析表明，对于限定性细沟，可蚀性参数的估计误差主要来源于细沟最大可能剥蚀率的估计值。最大可能剥蚀率的理想估计值是水流载沙量与细沟长度的函数关系在细沟     

~7Be示踪法估算土壤侵蚀速率模型计算结果比较

在总结现有7Be示踪法估算土壤侵蚀速率模型的基础上,通过坡耕地径流小区野外模拟降雨实测侵蚀资料,比较了Walling、杨明义和Wilson等所建的利用7Be示踪法估算土壤侵蚀速率模型的计算结果,并验证各模型的准确度。结果表明,对于不发生细沟侵蚀的小区,3个模型的计算值都有较高的准确度,但Wilson模型相对其它两个模型计算结果误差较大;对于发生细沟侵蚀的小区,Walling模型和杨明义模型估算坡面细沟间侵蚀量的绝对差值较小,但大于不发生细沟侵蚀小区的绝对差值;Wilson模型能够比较准确计算坡面的总侵蚀量,与实测值相比较,相对误差为3.59%～14.47%,不发生细沟侵蚀的小区相对误差大于发生细沟侵蚀的小区。随着侵蚀强度的增大,3个模型计算结果的准确度呈降低趋势。     

细沟侵蚀过程与细沟水流水力学参数的关系研究

利用供沙土槽和试验土槽的双土槽径流小区 ,定量研究了在不同降雨强度下上方来水来沙对陡坡地细沟侵蚀产沙过程和细沟水流水力学参数的影响及其细沟水流水力学特征参数与细沟侵蚀产沙量的关系。结果表明 :坡面细沟侵蚀过程以侵蚀—搬运过程为主 ,坡上方来沙不仅被径流全部搬运 ,且上方来水在坡下方引起了另外的侵蚀产沙量 ,其值随上方来水含沙量的减少和降雨强度的增加而增大。上方来水的汇入或降雨强度的增大可使细沟水流流态由层流转化为紊流。上方来水对细沟水流水力学参数 (流速、水力半径、雷诺数、弗劳德数和阻力系数 )有重要影响。定量分析了细沟水流水力学特征参数 (流速、雷诺数和阻力系数 )与上坡来水引起坡下方净侵蚀产沙量的关系 ,建立了净侵蚀产沙量与细沟水流流速、雷诺数和阻力系数统计模型。     

坡面流输沙能力与土壤可蚀性参数对细沟土壤侵蚀过程影响的有限元计算模型研究

土壤侵蚀预报模型对于定量评价水土保持效果,合理制定水土保持措施等具有重要意义。细沟侵蚀模型是土壤侵蚀预报模型的重要组成部分。本研究建立了一个以物理概念为基础的细沟侵蚀预报模型,模型包括水流连续性方程、水流动力学方程和泥沙运移方程;同时,模型改进了部分参数的计算方法,以线性形式的水流输沙能力计算方法取代原有的对数形式方法,将土壤最大剥蚀率用于土壤可蚀性参数的计算;采用有限元方法对模型进行顺序求解;Visual C++语言数值计算程序被用来模拟细沟侵蚀产沙变化过程,并进行了一系列室内试验验证该数学模型、模型参数及数值计算方法。结果表明,模型预测值和实测值具有很好的一致性,改进的模型参数计算方法能够准确地反映土壤可蚀性参数与水流输沙能力对细沟侵蚀过程的调控作用。     

铝在钠蒙脱土上的吸附研究

在293.15-338.15K范围内,溶液初始pH值为2、3和4条件下,用静态法系统地研究了铝在钠蒙脱土的吸附等温线及pH值、温度对吸附反应的影响.吸附等温线可用Langmuir模型描述,吸附在粘土表面的铝除Al3+形式外,还有水解产物形式(羟基铝).根据pH变化估算了反应过程中,粘土边缘吸附的H+,吸附于粘土表面Al3+的水解所束缚的OH-和表面水解度.对三价离子与粘土的相互作用机理及pH对吸附的影响进行了研究.     

氮素营养对旱作小麦光合特性的调控

水分和氮素营养对小麦光合特性具有明显的调控作用，其中土壤水分状况直接影响到氮素营养的作用强度。氮素营养在不同土壤水分条件下对作物光合的影响不同，表现在叶片气体交换参数值、光合受抑部位及冠层结构等有所不同。在干旱条件下，光合速率主要受制于非气孔因素，此时氮素可加剧对叶绿体光合能力的抑制。作物生产上的施肥与耕作等措施都应适宜于当时的田间水分状况，这样才能充分协调作物与环境的关系，使作物光合机构运转处于较高水平，以实现合理利用水肥资源和增加产量的目的。     

不同湿润速率对三种红壤坡面侵蚀过程的影响

以三种典型红壤为研究对象,采用室内人工模拟降雨方法,研究了湿润速率对坡面径流和侵蚀的影响以及泥沙特性。实验结果表明:在坡度为15°、降雨强度为60mmh-1条件下,湿润速率越大,产流时间越慢,稳定径流强度越大。供试三种红壤QP1、QP2和QP3快速湿润时稳定径流强度较慢速湿润分别增加60%、37%和21%。同样,坡面侵蚀量也随着湿润速率的增大而增加,供试三种典型红壤在快速湿润条件下侵蚀量较中速湿润分别增加23%、28%和61%,较慢速湿润分别增加112%、85%和159%。侵蚀泥沙的平均质量直径随着湿润速率的增大而减小。研究结果有助于深入理解团聚体破碎机制以及坡面侵蚀机理,为侵蚀模型提供必要的参数。     

长白山北坡原始林采伐对土壤性质影响的研究

长白山北坡是我国中纬度地区保持得比较完好的著名原始林区。林木组成复杂,成林树种丰富,每公顷蓄积量可达300—600立方米。而适合采伐的成过熟林已占绝大部分。据白河林业局资料:其林分蓄积中成过熟林占90.1%,这些成过熟林的林木生长量已大为减退,平均生长率为3.96%,而自然枯损率却占1.87%。特别是针叶树种平均自然枯损率高达3.79%,几乎与平均生长率相等¹⁾,这表明该局的森林资源应及时开发利用。另一方面,这些可采伐的原始林,地处熔岩高原,是第二松花江的源头,现有森林覆被对于调节气候、涵养水源、保持水土的作用是难于估量的。若采伐方式不当,是否会引起森林立地条件恶化而不利于更新造林,导致生态失去平衡并带来极大的灾难。为此,1982年吉林省林学会联合我院等十多个单位,针对上述问题,从各方面进行考察。笔者等用设立标准地调查对比的方法,于落叶松纯林和阔叶红松林采伐迹地上进行研究,现将初步结果报道如下。     

支持电解质对水钠锰矿表面Cu2 吸附-解吸的影响

氧化锰矿物是土壤和沉积物中的重要组分,在土壤中的含量一般不超过10g kg-1。但其颗粒细小,常以膜状赋存于土壤颗粒表面,并在土壤界面的化学反应中起着重要作用;其电荷零点(PZC)低、比表面积大、负电荷量多,对某些重金属元素有吸附固定作用,影响并决定着它们在土壤和沉积物中的浓度、形态、化学行为及生物毒性[1~10]。氧化锰矿物对重金属离子的吸附特性一直是许多土壤与环境科学工作者研究的重点,其吸附顺序一般为:Pb>Cu>Mn>Co>Zn>Ni>Ca>Mg,并普遍认为是专性吸附[3~5]。其专性吸附机理常有配位、内层交换、水解—吸附、表面络合和同晶替代等理论[3]。在土壤pH通常范围内,表面带正电     

旱作高产田产量波动性和土壤干燥化

根据旱地作物长期田间试验数据，论述了旱作农业生产中作物产量波动性是一个规律性现象，并用波动系数加以表述。研究结果表明旱作高产田与低产田相比，存在相似的产量波动性，区别是它在较高产量水平上波动，高产田作物耗水量较高，从而导致土壤相对干燥化。土壤干部是高产田产量产生波动性的直接原因，而低产田则因作物吸水能力低，土壤储水不能充分利用所致。     

保护性施氮对大豆氮素同化影响的研究

通过高Ｃ／Ｎ比值麦秸的“氮因子效应”调控土壤（肥料）氮固定－矿化动态作为大豆保护性施氮的手段。从大豆结瘤,固氮活性,木质部溶质氮形态以及植株同化氮量论证了保护性施氮的生物学效应。试验表明,保护性施氮不仅颇大缓解乃至完全消除了氮肥对大豆结瘤和固搂活性的抑制,提高了木质部中酰脲态氮的相对丰度和有机态氮含量,保护了共生固氮体系正常发育及其功能发挥的前提下,又提高了土壤的供氮水平,从而为大豆籽实蛋白质的合     

平阳霉素(Pingyangmycin)对小麦诱变效应的研究

本试验研究了平阳霉素(Pinyangmycin)对小麦的诱变效应.用平阳毒素10μg/ml、30μg/ml 和50μg/ml浓度处理小麦种子,M1根长平均数分别为20.06cm、17.84cm和17.07cm,3种浓度平阳霉素处理均比0.3%EMS处理抑制根长的效应显著;平阳霉素10μg/ml、30μg/ml和50μg/ml 3种浓度处理的根数平均数分别为4.59、3.97和3.53.平阳霉素处理的根数平均数明显少于对照和0.3%EMS处理;平阳霉素10μg/ml、30μg/ml和50μg/ml 3种浓度处理的M1苗高平均数分别为7.39cm、6.93cm和6.69cm,比对照苗高有明显降低.平阳霉素10μg/ml、30μg/ml 和50μg/ml浓度处理,出苗率分别为73%、69%和66%,M1根尖细胞染色体畸变率分别为6.15%、7.31%和5.17%,M2突变率分别为2.25%、2.55%和3.83%;平阳霉素处理比对照和甲基磺酸乙酯(EMS)处理,对M1出苗率及根尖细胞染色体畸变率都有明显的影响,试验结果表明平阳霉素是一种具有较强诱变效应的新诱变剂.     

辐照对卷烟感官品质的影响

为研究辐照处理对卷烟感官品质的影响,以3种市售卷烟为材料,研究辐照对卷烟光泽、香气、协调、杂气、刺激性和余味等感官指标及总体感官评分的影响。结果表明:辐照处理对卷烟单个指标的感官评价有一定的影响,适宜的辐照剂量可以适当改善卷烟的感官品质。卷烟品牌不同,类型不同,经相同剂量辐照后感官品质的变化也不同。同一品牌的卷烟经不同剂量辐照后,单一感官指标评价得分高低与辐照剂量的大小没有明显的关系。总之,卷烟经不同剂量辐照后感官品质的变化有可能满足不同吸烟者对卷烟口感的不同要求。     

玫瑰鲜切花辐照保鲜延长花期的研究

用不同剂量γ射线照射玫瑰鲜切花 ,结果表明 ,植株经 0、5 0、1 0 0、2 0 0和 30 0Gy(剂量率 4Gy min)处理后 ,呼吸速率、脯氨酸 (Pro)、丙二醛 (MDA)和鲜花的花色、冠茎、叶色发生变化 ,2 0 0和 30 0Gy剂量处理后玫瑰鲜切花花期相对延长。