水土保持与荒漠化防治专业本科培养方案中课程设置问题的探讨

通过对我国14所高等院校水土保持与荒漠化防治专业本科培养方案中课程类型、课程学时和课程顺序的安排等现状的分析发现，课程设置存在课程分类不统一、主干课程的数量和学时院校间差异悬殊和课程安排欠合理等问题。因此，针对存在的问题，遵循相似性与差异性相结合、科学处理好“厚基础”与“宽口径”的关系、加强和优化实践教学、综合性等原则，提出了水土保持与荒漠化防治本科专业课程设置的建议方案。     

近40年泥河沟流域耕地土壤磷素含量的时空变化

【目的】磷是限制黄土高原地区农业生产的重要元素,研究黄土高原已治理小流域耕地土壤磷素含量的时空变化对该区耕地的评价与管理有着重要的指导意义。【方法】在实地调查研究的基础上,通过细致试验、微观分析和流域信息反馈检验,在不同时间、空间尺度上,计算整理归纳了近40年泥河沟流域耕地土壤磷素含量的变异性,并对引起变异的有关因素进行了分析。【结果】从时间上看,近40年泥河沟流域耕地土壤全磷含量呈现加速下降趋势,有效磷含量呈现先上升后下降的波动变化。土壤全磷含量随时间的变异与作物产量和施磷量的改变有关,1980—1998年耕地施用农家肥和磷肥较多,土壤磷的“输入”与“输出”较平衡,土壤全磷含量稳定在1.31~1.34g/kg之间;1998—2015年农家肥和磷肥投入减少,氮肥和复合肥投入增多,农作物产量持续增加,土壤全磷含量降低了27.1%。土壤有效磷含量的时间变异与施肥结构和速效磷肥施用量的改变有关,1980—2004年耕地速效磷肥的投入量增加了120kg/hm^2,土壤有效磷含量随之提高了2.6倍;2004—2015年由于施肥结构改变,速效磷肥的投入量减少,土壤碱性增强,土壤有效磷含量降低了24.7%。从空间上看,土壤磷素含量的空间变异主要受土壤侵蚀和土地管理的综合影响。均整坡耕地上土壤磷素含量呈现坡上<坡下,全坡面断面上呈现塬地>塬畔地>沟底地>沟坡地,全流域呈现平耕地>坡耕地>新修梯田。整坡耕地上土壤侵蚀使径流挟带泥沙和养分顺坡单向迁移,因为有效磷的迁移性比全磷强,所以差异性为有效磷>全磷;全坡面断面上靠近分水岭的塬地由于靠近居民区管理较为精细,土壤培肥程度高,土壤有效磷含量比其他位置耕地高出1倍以上;通过治理,全流域耕地的地形条件差异逐渐缩小,梯田面积由1980年的100hm^2增加至现在的250hm^2,坡耕地面积由1980年的250hm^2降低到现在的50hm^2;新修梯田由于受到土壤扰动的影响,其土壤磷素含量接近母质,比老梯田和坡耕地低。【结论】流域经历近20年的治理和10年以上的社会化自由管理,耕地土壤全磷含量呈现降低的趋势,土壤有效磷含量依然主要依赖于速效磷肥的补给,这将是流域农业发展的重大隐患。随着农村劳动力的季节性流动,耕地利用管理需要在省工省时的基础上得到优化,调整施肥结构,实现集约化经营将是今后该区农业发展的重要方向。     

基于USLE的大豆C因子计算模型研究

作物覆盖与管理对土壤侵蚀的影响通常用C表示,它来自于美国通用流失方程（USLE）,是有效治理土壤侵蚀,减少水土流失必须深入研究的重要因子。目前,我国有大量的通过植被覆盖度计算C值的模型,且关系模型的形式也各有不同。但植被覆盖度只是表征地表作物覆盖的指标之一,且并无体现管理措施对土壤流失的影响,建模方法也多是直接进行回归分析。因此,本研究以大豆为研究对象,通过室外人工模拟降雨,以植被覆盖度作为关键因子,以株高、结皮厚度、地表糙度作为调节因子逼近误差建立C因子估算模型。得到的模型公式为：C=-0.595 ln?〖V×(-〖0.779x〗_1+0.〖439x〗_2+0.061h-0.357)〗。式中,V为植被覆盖度,%;h为株高,cm;x1为结皮厚度,mm;x2为地表糙度,无量纲。模型R2=0.935,均方根误差仅为0.089。本研究结果可为黄土高原农耕地土壤C因子模型的不断完善提供理论参考。     

黄土高原南部降雨侵蚀力试验研究

基于Wischimeier关于降雨侵蚀力R=EI30的经典算法,以黄土高原南部杨凌天然降雨为研究对象,较详细地分析了一次降雨过程雨滴大小分布;拟合了雨滴中数直径、降雨动能与降雨强度的关系;分别以EI10、EI30、EI60为降雨侵蚀力R指标,计算了该地区6-9月降雨侵蚀力大小,研究分析了降雨侵蚀力与降雨量之间的关系。得出以下结论:雨滴大小分布满足Best提出的分布式;雨滴中数直径反映次降雨过程中雨滴大小的总体趋势,与降雨强度关系密切,其关系式可表示为D50=2.25I0.21;降雨动能由降落雨滴从高空下落而具有的能量,以及与雨滴直径和下落速度有直接关系,得出降雨动能与降雨强度的关系式为E=26.57I0.28;杨凌区降雨量多集中于6-10月,月降雨侵蚀力分布随着月降雨量变化而变化;3种R指标计算的降雨侵蚀力值,EI10>EI30>EI60,且3种指标计算结果与CREAMS月雨量经验模型的相对偏差中,EI10与其相对偏差最小,但波动幅度较大,EI30与其相对偏差居中,但相对较稳定,分析得出EI10更适用于短阵型降雨,EI30适用于普通型降雨。基于上述理论,本研究旨在为今后建立黄土高原南部地区降雨侵蚀力简易计算模型提供理论依据。     

关中平原农田生态系统不同秸秆还田模式的能值分析

作物秸秆的焚烧或闲置,不仅造成了严重的大气污染,而且造成秸秆资源的极大浪费.应用生态经济系统能值分析理论与方法,分析了9种不同秸秆还田组合模式的能值效益.结果表明,(1)各处理模式的不可更新工业辅助能值投入占系统总能值投入的比重最大,其中化肥能值投入比重最高.(2)能值产出方面,小麦秸秆高留茬-玉米秸秆粉碎还田(WH-MC)模式的产出水平最高,达到7.60×1015 sej/(hm2·a).(3)小麦秸秆高留茬-玉米秸秆粉碎还田(WH-MC)模式的净能值产出率最高、环境负载率最低、能值反馈率最大、产投比最大,分别为2.52、1.13、75.90％和1.39.小麦秸秆高留茬-玉米秸秆粉碎还田(WH-MC)是该区域种植业最优的秸秆还田模式,可以大力推广.     

不同人工糙率床面水力学特性的试验研究

采用变坡试验水槽,研究了不同流量,不同坡度以及不同糙率条件下坡面流水力学参数(雷诺数、弗劳德数、平均流速、水深和阻力系数)变化规律。研究结果表明,在糙率、坡度相同情况下,坡面流的雷诺数、弗劳德数、平均流速、水深和阻力系数均随流量的增大而增大;在坡度、流量相同条件下,随着糙率的增大,坡面流的雷诺数,弗劳德数和平均流速在减小,阻力系数和水深在增大;平均流速、水深和阻力系数与流量和坡度的关系可用简单幂函数表示,而且主要由流量控制。     

玉米冠下溅蚀效应及其空间分布特征

为系统测定玉米不同生长阶段冠下的溅蚀速率及其空间分布特征,采用室内人工降雨的方法,系统测定了不同降雨强度、不同生长阶段玉米冠下的穿透雨强度和溅蚀速率,分析了玉米冠下溅蚀速率与叶面积指数和穿透雨强度的关系,探讨了冠下溅蚀速率的空间分布特征。结果表明:玉米在其不同生长阶段冠下平均溅蚀速率较裸地减少了约43%～77%;冠下溅蚀速率随叶面积指数变化规律不显著,但是随降雨强度的增大而显著增加。冠下各点溅蚀速率随相应各点的穿透雨强度的增加而增加。玉米冠下溅蚀速率的空间分布与穿透雨的分布具有较好的对应关系,冠下穿透雨强度较大的区域会导致较高的溅蚀量。该研究揭示的玉米冠下溅蚀速率特征可为坡耕地土壤侵蚀防治提供理论指导。     

分布式水文模型的误差分析

分布式水文模型以其具有明确物理意义的参数结构和对空间分异性的全面反映,能够准确详尽地捕述和模拟流域内真实的降水径流过程而被广泛需求和关注。在模拟土地利用、土地覆盖、水土流失等各种变化过程的水文响应,面源污染、陆面过程、气候变化影响评价等诸多领域都有广泛的应用。模型的预报精度和误差至关重要．决定了模型的应用和推广。在分析分布式水文模型建立和验证过程的基础上,提出了模型的4类误差来源：被排除往外的因素引起的误差,实测历史记录资料的随机或系统误差,参数误差和模型结构误差,讨论了各类误差的分析与计算方法,为模型的发展和成长提供了依据。     

叶面积和降雨强度对玉米茎秆流量的影响

茎秆流是降雨或喷灌水经过玉米冠层后到达地面的重要途径之一。为了系统地测定不同生长时期的玉米在不同雨强下的茎秆流量并建立简洁、实用的模型,采用室内模拟降雨的方法,对单株叶面积范围从约150～7450 cm2/株的紧凑型玉米植株在实际范围为0.22～4.33 mm/min的雨强下的茎秆流量进行了测定。试验结果表明,不同大小植株在不同的雨强下,单株茎秆流量从1 mL/(min.株)增加到362 mL/(min.株),单株茎秆流量随玉米单株叶面积和降雨强度的增加均呈幂函数增加关系。不同生长时期的玉米群体产生的茎秆流量占总降雨量的比例从约5%增加到约70%,并且随冠层叶面积指数的增加呈幂函数增加关系。本研究提出的玉米茎秆流模型可为紧凑型玉米密植条件下的土壤侵蚀防治和水肥管理提供理论指导。     

水蚀过程中裸露陡坡耕地土壤侵蚀特征

在坡耕地上,农业耕作措施改变了地表微地形,对坡地土壤侵蚀过程产生影响。深入了解耕作措施对坡地土壤侵蚀的影响,以便为开展陡坡耕地退耕还林(草)工程的水土保持效益评价提供科学依据。以30°陡坡耕地为研究对象,采用室内人工模拟降雨试验方法,对采用人工锄耕、人工掏挖和等高耕作的裸坡地土壤侵蚀特征进行研究。用相同坡度平整坡地作为对照措施。降雨强度为60,90,120mm/h,降雨历时80min。结果表明:(1)在陡坡耕地上,在雨强为60,90mm/h时,3种耕作措施都具有延缓坡地产流的作用,但在雨强为120mm/h时,人工锄耕和人工掏挖坡地产流开始时间与平整坡地无显著差异(P0.05);(2)对采用等高耕作的陡坡地,在3个降雨强度下,累计产流量均低于平整坡地,但采用人工锄耕和人工掏挖的陡坡地与平整坡地相比并无明显规律;(3)在降雨强度为120mm/h时,耕作陡坡地地表径流含沙量较高,土壤侵蚀量是平整坡地的2~5倍。因此,在裸露陡坡耕地上,当降雨强度偏大时,采用农业耕作措施不仅不能降低土壤侵蚀发生,反而会增加。