降水和土地利用变化对罗玉沟流域水沙关系的影响

为探讨降水和土地利用变化对流域水沙关系的影响,以黄土高原丘陵沟壑区罗玉沟流域为研究区域,利用流域25年(1986—2010年)的年降水量、年径流量和年输沙量以及土地利用变化资料,分析罗玉沟流域水沙演变规律和水沙关系变化。结果表明:在1986—2010年罗玉沟流域年降水量和汛期降水量基本保持平稳,无明显的增减趋势,而流域年径流量和年输沙量整体呈波动递减的变化趋势,降水与径流相关分析得出,汛期产流产沙对流域年径流量和年输沙量影响最显著。对不同时期流域水沙变化分析,土地利用方式改变,主要是梯田、林草等水土保持措施,对于流域减水减沙作用有限,梯田和林草面积的增加并未明显改变流域水沙关系,淤地坝等工程措施对黄土高原丘陵沟壑区流域减水减沙具有重要作用。研究结果可为黄土丘陵沟壑区水土流失治理及水土保持措施布设提供理论依据。     

泾河流域水沙特性及减水减沙效益分析

该文对泾河流域的水沙特性及水沙变化作了分析,并根据其产流产沙规律进行了流域“水文法”减水减沙效益计算,得出:1970～1989年综合治理减水效益为7.5%,减沙效益为14.4%。而降雨量减少影响减水32%,影响减沙48%。经与实施水利水保措施效益的结果对比验证,二者基本接近。同时,对该流域80年代沙量锐减的原因分析表明:80年代减沙的主要原因是降雨量减少,对减沙的影响程度为63%,综合治理影响程度为37%。     

柳河流域沙量平衡分析

柳河是东北地区泥沙问题最为严重的河流之一，该文分析了流域水沙运移特征，在此基础上建立起流域16年的沙量平衡关系，分析了流域产沙、沉积特征及沉积的分布格局。研究表明，53.5％的悬移质泥沙沉积在河道中，其中，87.9％沉积在闹德海至彰武之间；对流域上游产水、产沙与流域内泥沙沉积及流域产沙之间的关系进行了耦合分析，丰富了沙量平衡计算的内容，并可对深入认识流域泥沙发展趋势及泥沙治理提供参考。     

环江流域综合治理蓄水减沙效益研究

通过对甘肃环江流域降雨产沙特性的分析,发现流域产流产沙量与流域最大24h平均降雨量关系最为密切,由此建立了一种简单实用的降雨产流产沙数学模型,并用之计算了1970-1989综合治理的蓄水减沙效益,对流域90年代水沙变化趋势和水资源利用也做了初步变化。     

仕望河流域水土保持措施的减水减沙效益研究

黄河河口镇至龙门区间是黄河流域的主要产沙区,该区间河道全长725.1 km,落差607.3 m,比降0.084%,流域面积11.2万km²。而仕望河流域地处黄土丘陵沟壑区与高原沟壑区的过渡地带,是黄河中游吴堡—龙门段西岸的1条1级支流。本文旨在通过对仕望河流域的水沙变化的综合分析探讨而为黄河的综合治理提供一个切实可靠的依据。本文根据1970—1989年水文站的实测资料,分析了该流域的水沙来源和降雨产流产沙关系,并结合2006—2010年的实测资料,对比分析了不同时期该流域降雨、产流、产沙的变化情况。采用水文法分析计算了该流域水土保持、水利措施的减水减沙效益。通过实测资料分析计算,认为仕望河流域水量变化采用双累计曲线法分析结果比较合理,基本反映了降雨和产流产沙的内在联系。对比影响流域产流产沙的自然因素（降雨）和人为因素（水土保持措施）,仕望河流域水土保持措施减水减沙量在总减水减沙量的占比呈逐年增加的趋势,而降雨因素的的影响在逐步递减。近30 a来国家越来越重视水土保持工作,黄土高原地区的水土保持治理工程陆续的实施对流域产流产沙的减少有显著的影响。     

土地利用和气候变化对四川省紫色丘陵区径流泥沙变化的影响研究

嘉陵江紫色丘陵区的土壤侵蚀是造成该流域下游水土流失严重的主要根源.选取四川省紫色丘陵区的李子溪流域为研究区,根据反映“长治”工程实施前后的1986,1999和2001年影像数据,应用GIS技术解译得到了该流域3个时期的土地利用图,并利用SWAT模型对这3个时期的土地利用情形进行了产流产沙模拟.在1986年土地利用图的基础上,假设了7种不同土地利用情景以及9种不同气候组合,以评价土地利用变化和不同气候条件对李子溪流域径流泥沙的影响.研究结果表明:(1) 1989年实施“长治”工程后,林地面积持续增加,水田、旱地面积持续减少,且林地增加的面积主要来自于水田和旱地;(2)林地覆盖率增加,耕地减少的土地利用变化对流域产流产沙量的减小影响显著,说明了“长治”工程实施后,以退耕还林和植树造林为主的理措施具有水土保持作用,且在大于25°的坡耕地上实施退耕还林措施对减少地表径流,拦截泥沙效果更显著.     

柳河流域沙量平衡分析

柳河是东北地区泥沙问题最为严重的河流之一,该文分析了流域水沙运移特征,在此基础上建立起流域16年的沙量平衡关系,分析了流域产沙、沉积特征及沉积的分布格局.研究表明,53.5%的悬移质泥沙沉积在河道中,其中,87.9%沉积在闹德海至彰武之间;对流域上游产水、产沙与流域内泥沙沉积及流域产沙之间的关系进行了耦合分析,丰富了沙量平衡计算的内容,并可对深入认识流域泥沙发展趋势及泥沙治理提供参考.     

不同降水强度等级和坡度下水土保持措施减流减沙效益研究

基于宁夏海原县树台水土保持试验站的20个径流小区2014—2019年连续6年的观测数据,对5°、10°、15°、20°和25°五种坡度在不同降水强度等级(中雨、大雨和暴雨)下的产流产沙进行统计分析,量化不同降水强度等级和坡度下水土保持措施的减流减沙效益。结果表明：中雨、大雨和暴雨是该地区发生频次较高的侵蚀性降雨类型,且集中发生于7—8月;所有土地利用类型的产流产沙量均表现为暴雨>大雨>中雨,裸地呈现最高的产流产沙量,且均随坡度的增加而增加;4种水土保持措施中人工乔木林地和人工灌木林地的减流减沙效益最高,减流效益在0.8附近波动,减沙效益接近1,在坡度15°时人工乔木林地的减流减沙效益最高,在坡度20°和25°时人工灌木林地减流效益最高,减沙效益与人工乔木林地相当;与中雨和大雨相比,暴雨条件下4种措施的减流效益均降低,减沙效益变化不明显。     

渭河流域降雨产流产沙经验公式初探

通过对渭河流域１９５４～１９７０年水沙资料统计分析和对影响产流产沙因子优选组合，分别建立了８个降雨产流、６个降雨产沙经验公式，并用之计算了流域水利水保措施综合治理的减水减沙效益，计算结果为：１９７０～１９８９年共减水４６４．７４亿ｍ３，效益为２９．３％；减沙量为１１．３５２亿ｔ，效益为３１．９％。为检验计算结果的科学性，采用“水保法”计算了同期水利水保措施减水减沙效益，其结果分别为２８．８％和３２．０％。两种方法计算结果基本吻合，说明所建立的经验公式具有一定的代表性。     

晋江西溪流域土地利用变化的输沙响应

[目的]对晋江西溪流域不同子流域的产沙情况进行模拟与分析,并模拟单一土地利用类型对输沙量的影响,为晋江流域水资源质量改善提供科学支撑。[方法]构建流域月产沙的HSPF(hydrological simulation program in fortran)模型,分析实际情况下的产沙情况,模拟园地、耕地和林地3种不同极端土地利用情景对流域输沙量的影响。[结果]①月泥沙的相关系数(R~2)、Nash-Suttcliffe效率系数(Ens)、相对误差(R_e)在率定期分别为0.849,0.789和-5.720%,在验证期分别为0.836,0.837和10.790%,模型具有较高的精度;②年平均产沙量较高的地区主要分布在园地和耕地比例相对较高区域;③从年尺度上看,园地、耕地和林地情景的输沙量与基期相比变化情况分别为23.56%,20.39%和-17.42%。从月尺度上看,所有情景在丰水期的输沙量都大于枯水期,其中5月和7月3种土地利用情景的输沙量表现为:耕地园地林地,6月和8月3种土地利用情景的输沙量表现为:园地耕地林地;④山地茶果园不合理开发和坡耕地比重较大且没有采取合适的水土保持措施是园地和耕地情景年输沙量上升的主要原因,林地遭受破坏且林种结构不合理是林地情景降低输沙量有限的主要原因。[结论] HSPF模型在流域输沙量模拟中具有较高精度;研究区园地和耕地导致输沙量上升,林地可降低输沙量但降低幅度有限。     

利用遗传算法和支持向量机测算农用地理论单产和可实现单产

为了解决传统的采用一元线性回归法计算农用地理论单产和可实现单产的局限性,该文将遗传算法和支持向量回归机理论应用于农用地产能核算,构建理论单产和可实现单产核算模型。通过建立样点分等因素质量分与理论单产的遗传算法支持向量回归机（genetic algorithm-support vector machine,GA-SVM）模型进行理论单产预测;建立样点分等因素质量分和利用系数之积与可实现单产的遗传算法支持向量回归机模型进行可实现单产预测。以广东省揭西县产能核算为例,分别采用GA-SVM模型和一元线性回归模型测算,并将测算结果进行对比分析。研究结果证明,GA-SVM对于理论单产和可实现单产的测算精度更高,适于单个样本值的预测,可以作为农用地产能核算的一种新方法。     

旱地垄沟覆膜栽培对土壤硝酸盐时空分布和玉米产量的影响

通过大田试验,考察了旱地垄沟覆膜栽培对土壤硝酸盐时空分布和玉米生物性状及产量的影响。试验设计了垄沟覆膜、平作不覆膜、平作覆膜和裸地对照4个处理,并对其土壤水分、硝酸盐的时空分布和玉米产量进行研究。结果表明:在整个玉米生长季,垄沟覆膜栽培模式下土壤0~40 cm土层含水量显著高于平作不覆膜;NO_3~--N主要集中在0~40 cm土层,且垄沟覆膜-垄上NO_3~--N表聚现象比其它处理更明显,10 cm处垄上NO_3~--N含量是沟内的1.6倍、平作不覆膜的2倍;垄沟覆膜和平作覆膜比平作不覆膜处理单株干物质量分别增加了36.15%、16.11%;单株含氮量分别增加了13.97%、3.59%;垄沟覆膜产量高于其他处理。垄沟覆膜栽培能够在保持作物生长状况良好,获得较高产量的同时,增加作物对氮素的吸收利用,同时增加NO_3~--N的表层累积,将其保持在根区,从而降低了NO_3~--N淋洗的发生,降低环境风险,是旱区获得经济和环境双重效益的玉米栽培模式。     

黄土高原泾河流域水沙特征分析

以黄土高原中部泾河及其7个子流域为研究对象，选取了流域内8个水文站33年的径流量和输沙量以及30年的降水量数据，同时对2002年的MODIS数据进行分类处理，分析了不同流域的水沙变化差异及其地表覆被类型特征。结果表明：泾河流域近50年来的输沙量略有下降，而径流量减少比较显著；泾河及其7个子流域的水沙变化和9种地表覆盖类型空间格局的差异显著；地表植被类型较好的流域，径流量相对较大而输沙量相对较小，且径流量与输沙量的起伏波动较小，反之则流域的径流量相对较小而输沙量相对较大，且径流量与输沙量的变化明显。     

Effects of five non-agricultural organic wastes on soil composition, and on the yield and nitrogen recovery of Italian ryegrass

Abstract. We studied the effects of five diverse non-agricultural organic wastes on soil composition, grass yield and grass nitrogen use in a 3–year field experiment. The applied wastes were distillery pot ale, dairy salt whey, abattoir blood and gut contents, composted green waste (two annual applications each), and paper-mill sludge (one annual application). With the exception of N immobilization in the paper-mill sludge treatment, the wastes had no unfavourable effects on the soil. In the 2–year treatments, grass dry matter yields from the abattoir and distillery wastes (26.3 t ha⁻¹) were larger than those from a NH₄NO₃ fertilizer treatment (24.3 t ha⁻¹) and from the dairy waste (20.4 t ha⁻¹) and composted waste (22.8 t ha⁻¹). Yield and N recovery were impaired markedly after the single application of paper-mill sludge, both in the year of application and in the following year. The results demonstrated clear differences in the ability of the applied wastes to provide crop-available N. We conclude that in order to improve prediction of both the benefits and risks from waste recycling to land, more information should be gathered on soil/waste/crop interactions.     

气候和土地利用变化对潮河流域产流产沙的影响

为探究气候变异和土地利用变化对流域产流产沙的影响,选择位于北京密云水库上游的潮河流域,对该流域1961-2009年的年径流、年降水、年潜在蒸散发和年输沙量分别进行了非参数检验和突变点分析,结合该流域不同时期的土地利用变化情况,采用水量平衡原理,定量评价该流域土地利用和气候变异对年径流量和年输沙量变化的贡献。结果表明:该流域年径流量在1961-2009年间呈显著减少趋势,并在1999年发生突变,但年降水和潜在蒸散发没有显著变化。该流域年输沙量显著减少,且于2004年发生突变。分析表明该流域气候变异和土地利用变化对年径流量减少的贡献率分别为43.9%和56.1%,而对年输沙量减少的贡献率分别为1.95%和98.05%。土地利用变化是导致该流域年径流量减少,特别是年产沙量减少的重要原因。在全球气候变化的大背景下,通过调整流域土地利用结构、优化土地利用方式,开展以植被恢复为主体的水土流失综合治理,是实现适应性流域管理目标的根本途径。     

不同雨强条件下工程措施对坡地产流产沙影响

基于试验站不同坡地措施（坡耕地和坡改梯）2016年和2017年的逐日降水、产流产沙数据，研究不同坡地措施和雨强下产流产沙规律特征，定量揭示坡改梯和坡耕地对产流产沙的影响。结果表明：（1）7月平均雨强I、最大雨强I₃₀及坡地产流量最大，8月最大雨强I₆₀与坡地产沙量最大，表明坡地产流产沙高峰期与雨强高峰期一致。（2）春夏两季产流、产沙量与I、I₃₀和I₆₀相关性显著（超过95%置信度检验）。其中坡耕地产流产沙量与I、I₃₀、I₆₀的相关系数整体高于坡改梯。春夏季坡耕地产沙量分别是坡改梯的3.91，7.85倍。（3）降雨主要集中在I（1~3 mm/h）、I₃₀（3~29 mm/h）、I₆₀（2~27 mm/h）之间，且坡地产流产沙量与最大雨强I₃₀、最大雨强I₆₀在95%置信度水平呈现显著正相关。当I₃₀达到29.0 mm/h、I₆₀达到26.6 mm/h时，坡地产流产沙达到最大，坡耕地产流产沙峰值是坡改梯的2.43，7.52倍以上，并且坡耕地全年产流产沙变异系数总体高于坡改梯，因此坡改梯工程在一定程度上防治了水土流失，使产流产沙变化减小。     

基于改进农业生态区划法的耕地综合量能指数模型构建

研究粮食产量与耕地产能间的关系以及区域差异,对于挖掘区域增产潜力,提高耕地资源利用效率,实现区域均衡增产,保障粮食安全战略具有重要意义。该文在农业生态区划法估算土地生产潜力基础上,提出基于耕地质量新内涵的耕地质量修正的耕地产能核算方法。通过探讨耕地综合产能的概念体系,构建了反映粮食产量与耕地产能关系的耕地综合量能指数模型,模型由耕地综合量能指数、耕地质量产能指数和耕地数量产能指数构成。并以曲周县为例,对该模型进行了实证研究,曲周县耕地综合量能指数为0.16,耕地质量产能指数为0.31,耕地数量产能指数为0.99,耕地总体产出效率不高,粮食增产的潜力较大,耕地粮食生产平均开发程度也不高,但数量增加潜力较小。     

农用地分等中最高单产和最高产量-成本指数确定方法

为提高农用地分等中最高单产和最高产量-成本指数确定方法的科学性和合理性,该文以土地报酬递减理论为基础,应用河南省农用地分等的小麦投入产出调查数据,将样点小麦单位面积产量(kg/hm~2)作为土地报酬递减曲线中的总产量(纵坐标),将样点小麦单位面积投入(元/hm~2)作为土地报酬递减曲线中的总投入(横坐标),从而使土地报酬递减理论中的平均产量(kg/元)与产量-成本指数具有相同的内涵。依据边际产量曲线的变化,分2种情况最高单产的确定:1)边际产量曲线表现为下降趋势,但没有与横坐标轴相交即边际产量仍大于0,这时单产曲线最右端的产量为最高单产;2)边际产量曲线向下与横坐标轴相交即边际产量递减为0时,边际产量曲线与横坐标轴相交点对应的产量为最高单产。依据产量-成本指数和边际产量2条曲线间的关系可以确定最高产量-成本指数:产量-成本指数曲线向上与边际产量曲线相交点的产量-成本指数为最高产量-成本指数,并建立了异常产量-成本指数的修正方法。采用研究数据和验证数据确定的最高单产和最高产量-成本指数分别相差0.12%、0.50%,表明该研究方法确定的区域最高单产和最高产量-成本指数具有相对稳定性。该研究为确定最高单产和最高产量-成本指数提供了理论依据,丰富了土地利用系数和土地经济系数的内涵。     

神东煤田扰动地面与原地面产流产沙及水动力学参数对比

 煤矿开发建设活动破坏了原地表植被和土壤结构,形成的人为扰动地面水土流失剧烈。采用野外放水冲刷试验,研究神府东胜煤田原地面与扰动地面产流、产沙以及水动力学参数的变化规律。结果表明:扰动地面产流时间小于原地面,产流强度是原地面的12倍;扰动地面的初始含沙量是原地面的1030倍,产沙强度是原地面的1050倍;扰动地面的雷诺数和阻力系数均大于原地面,弗劳德数差异不显著;不同坡度、不同流量2种处理类型的产沙强度与产流强度呈指数函数关系,产沙强度和雷诺数呈幂函数关系,产流强度和雷诺数呈幂函数关系。研究结果对矿区扰动地面水土保持生态环境建设具有重要的参考意义。     

耕作模式对黄土高原地区新增耕地土壤紧实度、养分含量及玉米产量的影响

[目的]探明不同耕作模式对以生土为构建材料的新增耕地的改良效应,为该类土地的高产高效利用提供科学依据。[方法]于2017年6—9月分别在免耕、深松、翻耕3种耕作处理模式下的玉米地开展定位监测试验,分析耕作模式对土壤紧实度、养分含量以及作物产量的影响。[结果] 0—20 cm土层紧实度在免耕模式下最低,分别较深松和翻耕低约37.49和38.48 kPa/cm~2,且各模式下0—20 cm土层均呈分层紧实的状态。玉米出苗期土壤紧实度最小,喇叭口期紧实度最高。0—40 cm土层有机质、全氮和有效磷含量在深松模式下均最高,分别为免耕的1.20,1.22,1.36倍,是翻耕的1.18,1.08,1.34倍。深松和翻耕模式下的速效钾含量相近,均为免耕的1.09倍。从出苗期到灌浆期,有机质和全氮含量增加,有效磷和速效钾含量减小。深松耕作模式下玉米产量最高,是免耕和翻耕条件下的1.30,1.19倍。[结论]深松耕作模式土壤紧实度适中,能有效增加土壤养分含量,提高作物产量,是新增耕地最理想的耕作改良方式。