人工降雨条件下黄土坡面养分随径流迁移试验

降雨条件下坡面农用化合物随地表径流迁移既是农业问题,又是水环境问题。利用室内人工降雨模拟试验,研究了黄土坡面不同坡度下土壤氮、磷和钾随地表径流迁移的特征。研究结果表明,在定坡长土槽坡度变化为5°～25°范围内,初始产流时间随坡度增大呈先变小后增大的趋势;产流15 min内,径流量均急剧增加,随后趋于稳定。随着坡度增加,水土流失程度加剧,径流溶质浓度增高,土壤侵蚀对径流溶质浓度的贡献增大。基于指数函数和幂函数拟合试验数据的结果,表明了幂函数模型更适合模拟黄土坡面非饱和条件下径流溶质浓度变化过程,也可描述径流磷和钾的流失过程,但其初始阶段的拟合不太令人满意。该研究为进一步完善黄土坡面径流养分迁移模拟模型提供了参考。     

红薯光合特征对土壤透气性的响应

通过盆栽试验研究了不同土壤质地和水分条件下红薯光合特性对土壤透气性的响应。结果表明:土壤透气性显著影响红薯叶片蒸腾速率和水分利用效率,随土壤透气性的增加,蒸腾速率显著降低,水分利用效率显著增加,红薯的光合作用不受土壤透气性的影响;透气性对红薯蒸腾和水分利用效率的影响与土壤质地有关,在沙土质地下,红薯的光合速率、蒸腾速率和水分利用效率均不受透气性影响,而在壤土质地下,红薯的蒸腾速率随透气性的增加显著降低,而水分利用效率显著增加;透气性对红薯光合特性的影响与生育期有关,不同生育期内,红薯光合特征对土壤透气性的响应也不同。研究表明,在分析作物对土壤透气性的响应时,需要考虑土壤质地、水分条件和生育期的影响。     

生长年限对苜蓿和柠条光合特征及土壤水分的影响

为了探究生长年限对衰败期苜蓿和中老龄柠条的叶片光合生理特征及土壤水分的影响,在2014年于地处黄土高原水蚀风蚀交错带强烈侵蚀中心的神木六道沟小流域,测定了不同生长年限苜蓿（ALF₁₀、ALF₁₃、ALF₃₃和ALF₄₉）和柠条（KOP₁₀、KOP₂₅、KOP₄₃和KOP₇₃）的叶片光合参数、叶结构性状参数以及0~400 cm土层土壤体积含水量（SWC_0-400）。结果表明：对于衰败期苜蓿,ALF₁₀和ALF₁₃叶片净光合速率（P_n）差异不显著（P>0.05）,而后随生长年限的延长逐渐降低,ALF₃₃和ALF₄₉比ALF₁₃叶片的P_n（24.01 μmol·m^-2·s^-1）分别降低了2.32 μmol·m^-2·s^-1和7.76 μmol·m^-2·s^-1。相比ALF₁₀,随生长年限延长SWC_0-400恢复至10.88%（ALF₁₃）,而后随着生长年限延长降低至8.81%（ALF₃₃）和6.12%（ALF₄₉）。土壤水分对ALF₃₃的限制作用不明显,水分胁迫使ALF₄₉非气孔限制值比ALF₃₃增大了0.340。对于中老龄期柠条,叶片P_n随生长年限的延长先升高后降低,KOP₂₅和KOP₄₃叶片P_n最大且两者差异不显著（P>0.05）,比KOP₁₀（6.62 μmol·m^-2·s^-1）分别增大了6.57 μmol·m^-2·s^-1和7.66 μmol·m^-2·s^-1,KOP₇₃比KOP₄₃叶片P_n降低了4.95 μmol·m^-2·s^-1。对于同为黄绵土生长的KOP₁₀、KOP₄₃和KOP₇₃,SWC_0-400随生长年限延长逐渐上升,分别为8.50%、9.06%和10.71%。土壤水分恢复使KOP₄₃叶片气孔及非气孔限制值比KOP₁₀柠条降低了0.185和2.180。此外,柠条叶片相对叶绿素含量（SPAD）与P_n呈极显著正相关（P<0.001）,相关系数为0.514。研究结果表明衰败期苜蓿和中老龄期柠条叶片光合性能呈波动式变化,这与土壤水分的相互作用有关。     

三峡库区生态养羊模式研究

三峡库区地处盆周东部,地形地貌复杂多样,植被覆盖率低,荒山荒坡水土流失严重,严重威胁着三峡水库的运行安全,是国家生态环境保护与建设的重点地区.自2001年以来,国家在库区大面积实施25°以上坡地退耕还林为主的生态环境保护工程,万州区已累计完成退耕还林2.83×104hm2,而且传统放牧地带也部分实行封山育林,但山羊采食植物种类多,喜食脆嫩树枝等植物,如果饲养方式不当,有破坏草地和生态环境的可能.     

楼式高床羊舍对舍饲山羊的影响

在重庆市万州区研制、改造楼式羊舍,推广退耕还林地种草和舍养羊综合技术.并测定羊舍的小气候环境,舍养羊的草料消耗量、粪污排放量,比较研究山羊舍养羊与放牧饲养的生长、繁殖、疫病、养殖效益和对生态的影响,为三峡库区等地推广示范提供依据.     

水蚀风蚀交错带退耕草坡地土壤酶活性和碳氮矿化特征

以水蚀风蚀交错带农地退耕后不同演替阶段的长芒草(Stipa bungeana)和苜蓿—铁杆蒿(Medicago sativa—Artemisia sacrorum)坡地为对象,分析了退耕坡地土壤酶活性与碳氮矿化及其空间分布特征。结果表明:(1)退耕坡地主要土壤养分含量(有机碳、全氮和全磷)不受坡位(除苜蓿—铁杆蒿坡地的全磷含量外)影响,长芒草坡地有机碳(上、中和下坡位)和全氮含量(中和下坡位)高于苜蓿—铁杆蒿坡地。(2)随坡位的降低,长芒草坡地土壤脲酶和淀粉酶活性显著增加,蔗糖酶和碱性磷酸酶活性无显著差异。而苜蓿—铁杆蒿坡地土壤脲酶和淀粉酶活性无显著差异,蔗糖酶活性显著降低。群落类型对碱性磷酸酶活性的影响与坡位无关,对脲酶和蔗糖酶活性的影响则与坡位有关。(3)土壤有机碳矿化量和矿化速率常数在长芒草坡地显著高于苜蓿—铁杆蒿坡地,且不受坡位影响。两种群落土壤氮素矿化均由硝化作用主导,长芒草坡地土壤氮素矿化量和硝化量随坡位降低而显著增加,而苜蓿—铁杆蒿坡地则相反。(4)随苜蓿—铁杆蒿群落向长芒草群落演替,蔗糖酶和碱性磷酸酶活性空间自相关性增强,脲酶和淀粉酶活性空间自相关性减弱,但仍具有强烈空间自相关性,碳氮矿化指标的空间自相关性增强。上述结果表明:在评估退耕草坡地主要土壤过程及其空间分布时,需要考虑草地群落类型或者群落演替阶段的影响。     

华南地区草被过滤带对菜地径流、泥沙和磷阻控效果及影响因素

通过人工模拟降雨试验,定量研究了香根草草本植被过滤带对径流、泥沙、以及全磷和溶解性磷的拦截效果。结果表明:在不同的雨强(210,120 mm/h)和不同坡度下(2°,5°),香根草过滤带能够有效拦截径流、泥沙、磷,拦截率分别可达到12.18%～43.11%,16.00%～70.38%,27.53%～49.35%。与120 mm/h雨强相比,210 mm/h雨强下,2种坡度下香根草过滤带小区内,径流、泥沙流失量都呈现出减少趋势,并均达到显著水平(p0.05)。在210 mm/h雨强下,与裸坡对照相比,不同坡度处理下香根草过滤带全磷、颗粒态磷流失量都呈现出减少趋势,且二者减少程度达到显著水平,不同坡度间的流失量,存在显著差异。在不同的宽度下,香根草表现出不同的拦截效率,当宽度达到2 m时,拦截效率显著,总体上随着宽度的增加而增加。利用最优尺度回归法,对不同处理间的水文条件、坡度、带宽等影响因素进行了分析,可以发现影响植被过滤带拦截效率的主要因素包括带宽、坡度、雨强,各因子对径流、泥沙、磷流失量贡献大小分别为雨强带宽坡度,这表明华南地区降雨是径流、泥沙、磷流失的主要控制因子,同时,带宽对径流、泥沙、全磷的流失量也可以起到一定的积极作用。     

关中平原农田土壤水力参数空间分异与模拟

土壤水力参数是土壤水分和污染物迁移等陆面过程数值模拟的重要基础参数。为探明关中平原农田土壤水力参数空间分异特征,建立空间分布预测模型,在关中平原网格布设124个样点,采集根层0-20 cm原状和扰动土壤样品,利用van Genuchten模型拟合获取土壤水分特征曲线,获得残余含水量(θr)、饱和含水量(θs)以及系数α和n等土壤水力参数。采用经典统计学、地统计学和结构方程方法分析了θr、θs、α和n的空间变异特征及影响因子,建立了水力参数传递函数预测模型。结果表明:θr和α为强变异,θs为中等变异,n为弱变异。θr、θs、α和n半方差函数最佳拟合模型分别为球状模型、指数模型、指数模型和球状模型。θs和n具有强烈的空间依赖性,变程分别为32.7,54.3 km;θr和α具有中等程度空间依赖性,变程均为52.8 km。土壤质地、容重、pH、有机质和海拔是影响土壤水力参数空间分布的主要因子。基于土壤理化性质和海拔建立的水力参数传递函数模型具有较好的模拟效果,可用于关中地区大尺度农田生态系统土壤水力参数的模拟预测。     

土壤剖面结构特征对坡面产流产沙过程的影响

层状土壤在自然界普遍存在,但土壤剖面结构对降雨入渗和侵蚀过程的影响研究却相对较少。通过模拟降雨试验,系统研究了7种典型剖面结构的土壤在不同雨强下降雨入渗和产流产沙特征,以揭示土壤剖面结构特征对剖面水文过程的影响。结果表明:随降雨强度增大,各层状土壤的产流时间均变短,而径流系数和土壤侵蚀强度均增大;在相同降雨强度下,上砂下黏的土壤入渗率较大,抗侵蚀能力较强,而上黏下砂的土壤,入渗率低,在降雨过程中的产流产沙量相对较大,土壤抗侵蚀能力弱。若上层为黏土,土壤产流产沙量总体为三层组合两层组合单层土壤,表明层状组合层次越多,其抗侵蚀能力可能越强;而上层为砂土的剖面结构,结果则与之相反,层数增加,产流产沙量会随之增加。研究结果可为层状土壤入渗过程和侵蚀过程模型模拟提供科学依据。     

六道沟小流域地形序列土壤碳剖面分布特征及影响因素

为了更好地理解黄土高原植被恢复与生态重建过程对土壤碳循环过程的影响,研究选取位于黄土高原六道沟小流域的典型土壤地形序列(东北坡NE序列,西坡W序列),分析了不同坡向间及同一坡向内随植被类型变化土壤有机碳和无机碳的剖面分布特征及其影响因素。结果表明:六道沟小流域地形序列土壤有机碳含量在0—50cm土层内随土层深度增加而显著降低,50cm土层以下基本趋于稳定,且剖面上层(0—50cm)有机碳含量显著高于剖面下层(50—200cm,p0.05),但在同一深度土层(0—50,50—200,0—200cm)不同坡向林地和草地土壤有机碳平均含量均没有显著差异(p0.05)。与有机碳相比,无机碳含量相对较高并且主要在剖面下部(50cm以下)不同深度土层富集。NE序列林地和草地剖面无机碳平均含量接近(p0.05),而W序列林地剖面无机碳平均含量显著高于草地(p0.05);不同坡向草地剖面无机碳平均含量无显著差异(p0.05),但不同坡向林地剖面无机碳平均含量表现为W序列显著高于NE序列(p0.05)。0—50cm土层有机碳含量与pH、容重和土壤含水量均呈极显著负相关关系,而与土壤总孔隙度呈极显著正相关关系;50—150cm土层无机碳含量与pH和土壤总孔隙度均呈极显著负相关关系,而与容重、黏粒含量和土壤含水量均呈极显著正相关关系。NE序列和W序列2 m土体总碳密度相当,分别为15.2~47.4kg/m~2和18.3~51.3kg/m~2,其中无机碳密度占78%~94%,1—2m土层总碳密度占2m土体总碳密度的35%~74%。若只考虑土壤有机碳库或只考虑浅层1m土壤碳库,六道沟小流域2m土体总碳储量平均将被低估88%和51%。