陕北黄土高原人工刺槐林生长与土壤干化的关系研究

通过对陕北黄土高原南北 6个人工刺槐林样地进行标准地调查 ,结合树干解析与土壤含水量资料 ,分析了人工刺槐林树高、胸径、材积等指标的生长状况与土壤含水量亏缺的关系。结果表明 ,土壤含水量的亏缺程度与刺槐林的生长有明显的一致性。南部的宜君降雨充沛 ,土壤含水量基本没有亏缺 ,没有产生明显的土壤干化现象 ,相应刺槐林的生长状况良好 ,没有产生衰退迹象。随着降雨量的减少 ,从富县开始 ,土壤含水量发生了严重程度不一的亏缺现象。富县样地因水分亏缺而形成的干化层已影响到了人工刺槐林的生长 ,林分已有了衰退的迹象。样地吴旗、安塞、绥德和米脂则土壤含水量亏缺严重 ,形成了明显的土壤干化层 ,并且严重影响到了人工刺槐林的生长和发育 ,导致人工刺槐林成为低效低产林 ,限制了林分的生态防护效益 ,说明这些地区属于不适宜人工刺槐林生长的分布区。     

黄土高原退耕还林条件下的土壤干化问题*

介绍了土壤干化的概念及其对黄土高原生态环境的严重危害和对退耕还林还草工程的不利影响 ,说明了黄土高原地区土壤干化现象的出现是树 (草 )种选择不当和过分追求经济效益的结果 ,论述了黄土高原的植被建设几十年来没有取得成效的原因在于人类活动的逆向作用 ,包括植被类型选择失当 ,群落生产力过高 ,忽视了生物多样性在植被恢复演替中的重要作用等。这些不合理的措施一方面导致了大面积低效低产林的形成 ,另一方面又恶化了植被赖以生存的水分生态条件 ,加速了土壤干化现象的出现。由于其对植被建设的严重不良影响 ,必然影响到黄土高原生态环境的重建 ,在此意义上 ,解决土壤干化问题是目前退耕还林 (草 )工程面临的最为关键的课题之一。     

西北干旱区土壤水力参数空间变异与模拟

为探明西北干旱区土壤水力参数的空间分布特征,在新疆地区布设107个样点,获取表层(0～5 cm)Ks(土壤饱和导水率)、FC(田间持水量)和PWP(永久萎蔫系数)数据,采用经典统计学和地统计学分析土壤水力参数的空间变异特征,并利用逐步回归和传递函数方程对Ks、FC和PWP进行模拟。结果表明:新疆地区Ks、FC和PWP平均值分别为10.999 mm·h~(-1)、0.162 g·g~(-1)和0.077 g·g~(-1),变异系数为39.88%～96.07%,均表现为中等程度变异。在区域尺度上Ks、FC和PWP具有强空间依赖性,变程为97～291 km。与经自变量数据转换构建的传递函数方程相比,多元逐步回归方程预测土壤水力参数精度更高,且方程使用更便利。基于土地利用、容重、土壤质地、有机碳含量和坡向的多元逐步回归方程,预测Ks、FC和PWP的决定系数R~2分别为0.290、0.494和0.491,均方根误差(RMSE)分别为2.540 mm·h~(-1),0.039 g·g~(-1)和0.023 g·g~(-1)。这些方程的建立,有利于西北干旱区土壤水力参数的快速估算,同时可为该地区的农业灌溉和生态水文模型提供关键参数。     

膜下滴灌土壤盐分特性及影响因素的初步研究

针对新疆盐碱地的改良特征 ,通过室内膜下滴灌土壤盐分运移试验 ,初步研究了土壤脱盐过程 ,滴头流量、灌水量等对脱盐过程的影响。结果表明 :膜下滴灌土壤盐分分布可划为达标脱盐区、未达标脱盐区及积盐区 3个区域 ;土壤含盐量分布具有水平脱盐距离大于垂直脱盐距离的特点 ;滴头流量、土壤初始含水量以及土壤初始含盐量的增加不利于达标脱盐区的形成 ;灌水量的增加有助于土壤脱盐。这些结果对膜下滴灌新技术开发利用盐碱地的生产实践具有指导意义。     

降雨强度对黄绵土坡地磷流失特征影响试验研究

坡地磷(P)的流失是导致土壤质量退化与水环境恶化的重要原因,探讨降雨特征对土壤P流失的影响机理对于坡地养分管理和环境保护具有重要的科学意义。该文以黄绵土(质地为粉质壤土)为试验材料,通过室内模拟降雨试验研究了雨强对坡地P随径流流失的影响。结果表明：施肥条件下坡地径流中溶解态磷(DP)含量达到0.18 mg/L以上。相同雨量时,径流中DP含量随雨强的增大而降低,泥沙浸提态磷(SEP)与全磷(STP)的含量与流失量以小雨强(0.91 mm/min)时为最大。坡面产流过程中DP、SEP及STP含量的变化均表现为“低－高－低”的变化趋势,其变化与径流含沙量呈正相关,而累积流失量则表现为加速增加的趋势。黄绵土坡地径流中不同形态P的含量随雨强的增大而降低,而总的流失量受雨强与产流过程等多种因素影响。     

盘式吸渗仪测定土壤导水率的两种新方法

应用盘式吸渗仪测定田间土壤导水率具有快速简单的优点，但是测定结果的计算处理比较繁琐，寻求简单的计算方法是广泛应用盘式吸渗仪的关键问题。该文改变盘式吸渗仪测定土壤导水率的三维入渗过程为一维入渗过程，简化了测定结果的计算处理。结果显示：两种不同的一维入渗过程达到的稳定入渗率和导水率之间有很好的线性关系，但是三维过程计算的导水率大于一维过程。双套盘吸渗仪一维过程计算导水率与稳定入渗率一致性较好，但是和三维稳态、瞬态方法计算结果之间差异明显，因此在应用这些方法时需要适当调整参数，建议使用双套盘吸渗仪快速测定田间土壤导水率。     

细沟侵蚀动态过程模拟室内试验和模型验证研究

进行了一系列室内试验，以验证模拟细沟演变动态过程的数学模型。该模型模拟了细沟水流的动态过程、水力学特性参数的空间变化、细沟中土壤的剥离、运输及沉积过程；模拟了细沟在侵蚀过程中的形态演变，其中包括沟宽、沟深、局部坡度在空间上的差异及其随时间的变化；模拟了细沟侵蚀/泥沙沉积后局部细沟形态的变化对细沟水流反馈效应。试验土壤为砂壤土，采用的坡度为：3%，5%，7%；3个流量：7.6，11.4，15.2 L/min。在同一试验条件不同工况下对模型进行了验证，同时对细沟中沿程水流速度和细沟末端的侵蚀产沙量进行了模拟值和试验实测值的对比。结果表明，模型预测值和实测细沟形态演变值具有很好的一致性，模型中提出的侵蚀、沟床形态变化和水力学特性参数间的互反馈环效应可以反映细沟侵蚀的动态演变过程和发展趋势。     

沟壁侧面蒸发与黄土高原环境旱化关系初探

 为定量研究沟壁侧面蒸发对加速黄土高原环境旱化的作用,在侵蚀强烈的水蚀风蚀交错带选择典型冲沟,分别在沟岸地（邻近沟缘的沟间地部分）距冲沟沟缘20、100、200、300、400、500、600cm处布设中子管,研究沟岸地土壤水分的垂直分布及其动态变化。结果表明:土壤水分在距沟缘500cm范围内随距离增加而增加,证明了沟壁侧面蒸发作用的客观存在;对距沟缘不同距离0～300cm土层土壤储水量动态变化的研究表明:降雨发生时,不同距离各点的储水增量并无显著差异,但距沟缘20 cm处土壤水分损失最快,而500 cm土壤水分损失最慢,证明了沟壁侧面蒸发通过加速土壤水分蒸发加速黄土高原环境旱化的客观事实。沟岸地土壤储水量与距沟缘距离幂函数关系的确定为定量化研究沟壁侧面蒸发加速黄土高原环境旱化程度奠定了初步基础。     

黄土高原退耕坡地土壤水分空间变异的尺度性研究

在面积60 m×60 m的坡地上采用2 m×2 m的网格进行高密度土壤水分测定，通过改变采样幅度和采样间距的“再采样”方法，选取变异系数、相关距离和Moran的I相关指数3个参数作为表征空间变异大小的指标，研究了尺度大小对土壤水分空间变异的影响。研究结果表明，随着采样幅度尺度在一定范围内的增大，土壤水分变异的特征参数如变异系数、相关距离和Moran的I相关指数都呈不同程度地增大；当采样间距增大时，变异系数和Moran的I相关指数没有变化，而相关距离却减小。