狭叶方竹陡坡耕地造林试验初报

为探索提高狭叶方竹陡坡耕地造林成活率的技术措施,确保在退耕还竹中成功应用,通过母竹类型、造竹时间、造竹密度、覆盖措施、混交树种等技术措施对成活率、发笋率、收益年限和景观效果的影响进行试验。结果表明：通过合理的技术措施,狭叶方竹陡坡耕地造林成活率、发笋率均达到92%,其中选取2～3a生母竹2株以上1丛进行移栽,开春后造竹成活率比冬季高6%,有机物覆盖措施在冬季造竹中应用效果明显,能提高造竹成活率10%。造竹密度为1667丛/hm2时,第四年即进入收益年限。狭叶方竹母竹移栽有地上竹竿干枯后竹篼鞭芽成活发笋现象,凡成活的竹篼鞭芽均能发笋。混交乔木树种在初期因冠幅小郁闭度低而对狭叶方竹生长未有明显影响。乔木树种选择银杏和香樟配置景观效果表现明显。     

急陡黄土坡面土壤剥蚀率变化的水动力学机制研究

为探明模拟降雨条件下急陡黄土坡面侵蚀产沙的水动力学特征,采用室内模拟降雨的方法研究了6个坡度(25°,30°,35°,40°,45°,50°)和3个雨强(1.0,1.5,2.0mm/min)组合条件下急陡黄土坡面土壤剥蚀率变化规律以及土壤剥蚀率与各水动力学参数之间的关系。结果表明:同坡度下土壤剥蚀率随雨强的增加而增大,相同雨强下坡度对土壤剥蚀率的影响存在临界效应(40°~45°),当坡度小于临界坡度时,土壤剥蚀率随着坡度的增加而增大,当坡度大于临界坡度时,土壤剥蚀率随坡度的增加而减小;径流剪切力、径流功率与过水断面单位能随坡度和雨强的增大均呈增加趋势,其中规律最好的是径流功率;急陡黄土坡面土壤剥蚀率与平均径流剪切力、平均径流功率与平均过水断面单位能均呈幂函数关系,就拟合优度而言,R~2(ω)R~2(τ)R~2(E)。因此本试验条件下平均径流功率是描述急陡黄土坡面径流侵蚀的最优水力学参数。     

黄土区沟道阶梯状边坡水土流失防治措施与机理

陕北地区治沟造地工程中新修沟道阶梯状边坡抗蚀性较弱。研究利用室内人工模拟降雨试验,研究新开挖沟道阶梯状边坡在降雨作用下不同水土保持措施的水沙效应,并观测其侵蚀发育过程。结果表明:极端气象条件(120mm/h雨强)与坡顶部区域汇水作用是导致阶梯状边坡产生快速侵蚀破坏的两个主要条件。当边坡仅受到降雨作用,雨强在60mm/h~90mm/h之间变化时,产沙速率稳定,不同雨强下产沙速率呈现倍率关系,坡面侵蚀现象无明显差异,坡体无明显破坏;120mm/h雨强条件下,产沙速率显著上升,侵蚀发育过程出现明显变化,坡体破坏明显。阶梯状边坡平台反坡措施能有效减少60mm/h,90mm/h,120mm/h三种雨强下产沙量58.4%,35.2%,62.1%,减少径流量69.6%,26.6%,60.8%,并有效减缓坡体表面破坏及侵蚀发育速度。用放水试验模拟无截排水措施情况,发现截排水措施能够有效降低产沙量92.7%,同时改变了侵蚀发育的现象,将急剧下切发育的细沟侵蚀转变为了发育较为缓慢的层状面蚀。从减水减沙的角度,坡顶截排水措施与平台反坡措施皆为有效的阶梯状边坡水土流失防治措施。     

雨强和坡度对黄土陡坡地浅沟形态特征影响的定量研究

浅沟形态特征是建立陡坡地坡面浅沟侵蚀预报模型的基础。为了定量研究黄土陡坡地浅沟形态特征,在长8 m、宽2 m、深0.6 cm的试验土槽上制作了雏形浅沟,设计了2个降雨强度(50、100 mm/h)和3个浅沟发生的典型坡度(15°、20°、25°),利用模拟降雨和径流冲刷(10 L/min)相结合的试验方法定量分析了黄土陡坡地的浅沟形态特征。结果表明:降雨强度和坡度的增加均加快了坡面浅沟侵蚀过程并使浅沟沟槽宽度和深度不断增加,25°和100 mm/h降雨强度下的浅沟沟槽平均宽度和深度比15°和50 mm/h降雨强度下的分别增加1.40和0.61倍。根据测针板法得到的3 cm×10 cm精度的地表高程值数据,在Surfer软件中生成不同试验处理下的地面数字高程模型(DEM,digital elevation model)及水流流路图等,发现坡度的增加使两侧坡面细沟汇入浅沟沟槽的坡长增大,而降雨强度的增加则导致浅沟沟槽两侧坡面细沟汇入浅沟沟槽的坡长缩短,同时,沟道密度、地面割裂度和浅沟复杂度均随着降雨强度和坡度的增加而呈现增大的趋势,三者分别变化于0.74~1.48 m/m2、0.13~0.29和1.64~2.84之间,而不同降雨强度和坡度条件下浅沟沟槽宽深比变化于0.65~1.27之间。基于不同试验处理下的DEM,根据相邻格网关系在水平方向上计算方向导数后发现,方向导数格网等值线图可以有效地反映坡面浅沟和细沟的长度、表面积及侵蚀最严重的浅沟沟底位置。     

急陡坡土壤侵蚀试验研究

随着各项开发建设项目的大力开展,人为地产生了大量>25℃的急陡坡坡面,造成严重的土壤侵蚀.采用人工模拟降雨方法,进行了急陡坡对土壤侵蚀影响的试验研究.研究结果表明:随着坡度的增加,降雨产流的径流总量和流速随之减少;坡面的降雨侵蚀形式由径流侵蚀为主向击溅侵蚀为主转变,从而导致土壤侵蚀量的波动变化趋势.     

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.     

长江上游重点水土流失区陡坡耕地的出路

长江上游重点水土流失区坡耕地面积５４９１ 万ｈｍ２ ,占耕地面积的６２８ ％ ,其中＞ ２５°的陡坡耕地约占坡耕地面积的１／５ 。坡耕地全部退耕还林影响群众生活,而且可能会加剧冲沟侵蚀。宁南县将一些２５°～３０°的陡坡地集中连片改造为梯地,并配套有较完善的坡面水系工程,不但有效防治了水土流失,而且作物产量和产值大幅度提高。因此,长江上游重点水土流失区＞ ２５°的陡坡耕地退耕还林工作不能一刀切。光热条件好、人多地少的地区,可以将２５°～３０°的陡坡地集中连片改造为梯地,配套完善的坡面水系,以取得良好的生态、社会、经济效益。     

坡耕地地膜小麦栽培技术研究初报

近年来,黄土高原坡耕地农作物产量随农业科技的普及推广,有了大幅度的提高,但在长期干旱的情况下,如何更有效地蓄存和利用有限的天然降雨,使占黄土高原总面积70%的坡耕地农业作物产量达到稳产高产,显得更为重要.坡耕地地膜小麦不仅解决了作物的稳产高产,而且充分利用了天然降水,提高了水分利用率.1996～1997年试验表明,坡耕地地膜小麦每公顷产量可达4132.5kg,同时该栽培技术投资少、见效快、简便易行,不仅为就地拦蓄入渗,减少坡面径流起到重要作用,而且更重要的是为黄土丘三区坡耕地小麦的栽培开辟了新的途径.     

玉米浆发酵产生物丁醇的氨基酸代谢动力学模拟

为了深入挖掘利用丙酮丁醇梭菌产生物丁醇过程中氨基酸代谢的动态过程，探究利用廉价氮源玉米浆中的氨基酸用于丙酮丁醇梭菌产生物丁醇的生产策略，寻找生产丁醇的高效率廉价氮源来降低发酵生产成本。该研究首先利用高通量测序技术对玉米浆中微生物多样性进行分析；同时基于丙酮丁醇梭菌（Clostridium acetobutylicum）生产丙酮-丁醇-乙醇（Acetone-Butanol-Ethanol，ABE）碳代谢动态模型的基础上，构建氨基酸代谢模型，以此模拟15种氨基酸在利用木糖为碳源发酵生产ABE中的氨基酸代谢过程，并对氨基酸的代谢与丙酮丁醇梭菌的生物量以及ABE的合成相关性关系进行冗余分析；通过模型预测实际生产中利用玉米浆发酵时氨基酸的消耗过程。结果表明，梭状芽胞杆菌属（Clostridium）占细菌总数的68.76%，是玉米浆中的优势菌群；最佳参数校正后构建了氨基酸代谢模型，模拟值与试验值有较好拟合度；11种氨基酸（苯丙氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、缬氨酸、酪氨酸、甘氨酸、丝氨酸、精氨酸、天冬酰胺）在培养过程中迅速消耗用于细胞生长和溶剂生成，3种氨基酸（脯氨酸、组织胺、天冬氨酸）保持稳定状态，同时发酵过程中谷氨酰胺积累；冗余分析表明其中5种氨基酸对发酵产物及生物量影响具有相关性（P<0.05），相关性排序从大到小依次为丝氨酸、甘氨酸、亮氨酸、缬氨酸、天冬酰胺；模拟预测玉米浆中缬氨酸、甘氨酸、丝氨酸在发酵过程中基本被消耗，推测其为发酵后期的营养限制性因子。该结论可证实玉米浆可作为丙酮丁醇梭菌发酵丁醇的优势氮源，为丙酮丁醇梭菌的氨基酸代谢调控及下一步利用并优化玉米浆作为氮源生产生物丁醇提供一定的理论参考和数据支撑。     

Mitigating effects of slash on soil disturbance in ground-based skidding operations

Reinforcement of skid trails with slash has been shown to reduce soil disturbances, but there have not been any studies documenting the mitigating effects following traffic of harvest equipment traffic on steep mountainous skid trails. The objective of this study was to quantify potentially mitigating effects of slash cover on soil compaction and rutting on skid trails in mountainous hardwood forests. The effects of the placement of no slash (bare soil), light density slash (7.5 kg m^?2) and heavy density slash (17.5 kg m^?2) in a skid trail following one, five, and nine machine passes on both gentle slopes <20% and steep slopes >20% in a downhill skidding operation by a steel-tracked skidder were studied. Bulk density and rut depth increased following harvest equipment traffic on both slope gradients. Compared to bare soils, soil bulk density was not significantly reduced by light slash density; however, soil bulk density was significantly reduced by heavy slash up to five machine passes on steep slopes. Light and heavy slash significantly reduced rut depth in both slope classes. The study revealed a high protective role of slash, particularly on steep skid trails. However, benefits of slash to mitigate soil compaction were limited to five passes, after which the slash deteriorated and only provided benefits against rutting.