甘肃省小陇山林区降雨型浅层滑坡汇水面积-坡度关系及其影响因素

沟头发生侵蚀的地形临界模型可有效预测侵蚀沟的形成条件,浅层滑坡失稳形成的洼地也是沟头形成的方式之一。为探究浅层滑坡临界起动模型的特点,以甘肃省天水市小陇山林区的降雨型浅层滑坡为研究对象,运用汇水面积-坡度关系,构建临界起动模型,与黄土高原典型侵蚀沟(浅沟、切沟)的临界起动模型进行对比分析,并探讨土地利用类型、植被类型和土壤质地对该模型的影响。结果表明:(1)浅层滑坡临界起动模型为S=3.50A_s^-0.34,其侵蚀阈值为3.50,大于黄土高原典型浅沟(0.96)和切沟(1.54)的侵蚀阈值。研究区浅层滑坡一般发生于土层较薄的陡坡地带,其平均坡度(S=1.26)大于浅沟(S=0.35)与切沟(S=0.46),单位汇水面积(A=89.08 m²/m)小于浅沟(A=920.93 m²/m)和切沟(A=1 129.82 m²/m)。(2)汇水面积与坡度平方的乘积(AS²)代表了沟头产生侵蚀的能量指标值。研究区浅层滑坡AS²值在269.1~5 703.2 m²,平均值为1 772.97 m²,黄土高原浅沟AS²值在4.74~892.66 m²,切沟在41~814 m²,启动能量值方面,浅沟<切沟<浅层滑坡。(3)土地利用类型、植被类型和土壤质地通过影响土壤的抗冲力、渗透性和黏粒含量,从而对浅层滑坡的起动难易程度产生影响。在不同的土地利用方式中,农地最易发生侵蚀,其次是林地。油松林附近浅层滑坡的抗侵蚀能力高于日本落叶松林。研究结果为探究浅层滑坡的起动条件提供理论依据。     

降雨对河岸生态系统杨树树干液流及其环境控制的影响

降雨能够改变土壤水分状况进而促进林木蒸腾,然而场降雨量及其持续时间对林木树干液流及其环境控制机制的影响尚不明确。为此,在华北半干旱半湿润区的北京市顺义区共青林场,选取位于河岸生态系统不受土壤水分胁迫的欧美杨(Populus×euramericana)人工林为研究对象,在2019年和2021年生长季,使用TDP热扩散法测量树干液流,同步监测气象及土壤含水量等环境因子。根据对该区长期(2016—2017年、2019年和2021年)降雨数据统计分析结果,将2次降雨脉冲间隔超22.5 h的事件划分2场独立的降雨事件。按照降雨事件雨量及历时,将其中位数±1.5倍标准误的事件定义为常见事件,而将累积概率大于90%的事件定义为极端事件。结果表明:(1)太阳辐射是唯一显著控制该杨树人工林生长季树干液流的环境因子(偏相关系数r_p=0.539),饱和水汽压差、风速和土壤含水量均与树干液流不相关(p>0.533),降雨事件发生前后这一环境控制特征没有发生变化;(2)雨后树干液流随着场降雨量的增加而降低(R²=0.78,p=0.004),但与降雨事件历时无显著相关关系;(3)树干液流在常见降雨事件和极端事件后,在半小时尺度上随时间变化无显著差异(p≥0.264),但4类降雨事件后主导的环境控制因子却不完全相同,太阳辐射和饱和水汽压差总能显著促进半小时尺度的树干液流(r_p≥0.374),而土壤含水量仅在常见和极端的强降雨历时事件后,显著促进雨后半小时尺度液流(r_p≥0.215)。风速显著抑制常见场降雨量事件后半小时尺度的树干液流(r_p=-0.258),却能显著促进常见和极端场降雨历时事件后半小时尺度的树干液流(r_p≥0.183)。研究成果为进一步深入揭示降雨特征对树干液流及其生物物理控制机制的影响,以及改进气候变化下生态水文过程的模拟与评估提供参考。     

气候变暖对临汾合欢物候期的影响

为揭示气候变暖对黄土高原城市典型木本植物物候的影响,以临汾合欢为研究对象,采用线性回归、小波分析、相关分析等方法,分析探讨气温、积温等气候因子对临汾合欢各物候期的影响。结果表明,由于气候变暖,临汾年平均气温呈上升趋势,1983—2021年上升了2.9℃;年降水量存在6年和15年2个周期。临汾合欢春季物候期提前,秋季物候期变化趋势不明显,生长季延长。气温和积温对合欢展叶始期和开花始期表现为极显著相关,对果实成熟期表现为显著相关。叶变色始期、落叶末期对气象条件反应不敏感,主要受果实成熟期的出现日期影响。     

昕水河流域“水文法”基准期降水输沙相关关系统计方法研究

  目的  基于昕水河流域日尺度降雨和输沙数据，分析1958—2015年昕水河流域降水与输沙变化趋势及相关关系，比较年降雨量、汛期降雨量、侵蚀性降雨量、轻度产沙降雨量、中度产沙降雨量、强度产沙降雨量等6种统计标准和降水空间分布对“水文法”基准期分析降水输沙相关关系的影响，筛选最佳的降水输沙相关关系统计方法，提高“水文法”的计算精度。  方法  利用Mann-Kendall非参数检验方法分析降水量与输沙量变化趋势，双累积曲线法判定“水文法”基准期，Pearson相关分析法比较水沙关系相关性结果。  结果  昕水河流域年降水量无显著变化趋势，年输沙量呈显著下降趋势；6种统计标准下的水沙关系相关性由高至低依次为:强度产沙降雨量、年降雨量、侵蚀性降雨量、中度产沙降雨量、轻度产沙降雨量、汛期降雨量；低降雨强度但高降雨量降雨事件对研究区产沙贡献小，剔除产沙无效降雨能提高水沙关系相关性；午城、黄土、蒲县雨量站水沙关系相关性较好，大宁、桑峨雨量站水沙关系相关性较差。  结论  昕水河流域年输沙量变化与三北防护林及淤地坝建设等地表人类活动变化直接相关；研究区的产沙主要发生在夏秋季的强降雨事件中，强度产沙降雨量用于降水输沙相关关系研究结果最优，汛期降雨量不适用于降水输沙相关关系研究，产沙无效降雨会增加水沙关系研究的偏差，在缺乏降雨强度准确数据时，应选择降雨历时短、降雨量大的产沙有效降雨进行水沙关系分析；在流域尺度，降水空间分布对降水输沙相关关系有影响，距流域出口站距离较近雨量站降水数据的水沙相关关系较好。      

桃小食心虫性信息素田间应用技术参数探讨

以晋中地区枣园为例,探索桃小食心虫(Carposina sasakii Matsumura)常规性诱芯和诱捕器田间应用基本参数。结果表明:市场主要的四个厂家的诱芯对桃小食心虫均可有效动态监测;若大量诱捕,D厂家的诱芯诱捕量最大。采用水盆诱捕器时,水盆直径为35～40cm、诱捕间距为20～25m、高度为2.0～2.5m时,诱捕量显著多于其他处理;水盆颜色对桃小食心虫成虫的诱捕量差异不显著。综合考虑经济成本及使用方法便利,建议:水盆直径20～30cm,间距20～25m,监测高度1.5m,大量诱捕尽量高些。     

晋西黄土区封禁小流域植被群落特征变化

对晋西黄土高原封山育林小流域内植被覆盖度、群落木本植物组成及群落α多样性变化进行研究,为黄土高原地区仿拟自然植被的恢复与构建提供相应的理论依据和技术支撑。于2016年7—8月,以山西吉县蔡家川流域内实施封山育林35年的柳沟小流域为调查对象,采用样线与样方相结合的调查方法,对阳坡、半阳坡、阴坡、半阴坡、梁峁顶、沟底6种不同生境的植被状况进行了调查,并与1996年(封禁15年)、2007年(封禁26年)在柳沟小流域相同生境的调查数据进行对比,研究封山育林小流域随封育时间的延长植被覆盖度、群落木本植物组成、群落α多样性的动态变化规律。结果表明:1)小流域封禁15、26、35年时总体覆盖度分别达到77.5%、89.1%和93.6%,封禁26年时小流域已形成森林植被,到封禁35年时各生境的植被恢复较好,流域已基本郁闭;封禁26年后流域总体覆盖度的年增长率放缓,其中阳坡、梁峁顶覆盖度年均增长率减慢,半阴坡、阴坡的覆盖度增长速率仍在增加。2)封禁35年时半阳坡、半阴坡、梁峁顶由旱中生灌木群落向中生性乔灌群落演替,阳坡由旱中生乔灌群落向中生性乔灌群落演替,阴坡由喜阴的中生乔灌群落向中生性乔灌群落演替,沟底由旱中生乔灌群落向中生性灌木群落、湿中生乔灌群落演替。3)到小流域封禁35年,除阳坡外各生境的物种多样性呈现单峰变化,除阳坡外各生境的均匀度指数逐渐上升,生态优势度、物种丰富度波动变化。目前各生境群落处于中期演替阶段,物种分布更为均匀,结构更加稳定,在晋西黄土区封山育林是形成可持续森林植被的最好方法。      

黄土高原小流域水土保持林空间配置对场降雨径流影响的模拟

合理的水土保持林空间配置是黄土高原植被恢复和水土保持功能持续提高的关键。在对HEC-HMS分布式水文模型参数进行率定的基础上,探讨该模型在黄土高原小流域中的适用性,模拟水土保持林覆被率以及水土保持林空间配置对场降雨径流的影响。结果表明：HEC-HMS分布式水文模型在黄土高原小流域中的应用效果良好,径流系数、洪峰流量均随森林植被覆盖率的增加而减少,随着水土保持林覆被率的提高,流域对高强度暴雨的调控能力将得到极大的提高;当水土保持林位于流域的上游、中游时,场降雨的径流量、洪峰流量均降低,水文调节效果较好。因此,在干旱的黄土高原应该适度造林,在小流域中配置水土保持林时,应该配置在上中游。     

蔡家川流域降雨-径流关系及水量平衡分析

以晋西黄土区蔡家川流域为研究对象,利用该流域2004—2009年的降雨径流实测数据,采用多重比较和回归分析等统计方法,对降雨—径流关系及水量平衡进行了研究。结果表明,流域年耗水量占年降雨量的比例高达90%以上,是水循环过程中的重要支出项;流域年径流系数只有1.60%～2.66%;场降雨条件下径流量和洪峰流量随雨量P和最大60min雨强I60的量级具有明显的跳跃式变化,当P≥30mm时,径流量、洪峰流量分别是0～10mm雨量级的8.31,6.52倍,当I60≥20mm/h时,径流量、洪峰流量分别是0～10mm/h雨强级的3.35,16.87倍;对不同雨型下径流量、洪峰流量与降雨指标进行多元回归分析后得出,短历时高雨强的A型雨下雨强对洪峰流量的贡献率(47.12%)大于历时较长且雨强较大的B型雨(44.62%)和长历时低雨强的C型雨(32.51%),C型雨下雨量对径流量的贡献率(28.5%)大于A型雨(26.69%)和B型雨(3.15%)。     

Forage production,quality and water-use-efficiency of four warm-season annual crops at three sowing times in the Loess Plateau region of China

Increasing demand for livestock products is driving development of livestock systems worldwide. That requires improved and new forage production options. The Loess Plateau region in central-northern China is an important area for livestock production, as it supports11% and 19% of the country’s cattle and sheep, respectively (China statistical yearbook 2014). The rain-fed semi-arid environment of the Loess Plateau means that maximizing the water-use-efficiency (WUE) of forage production is vital to guarantee enough fodder supply the livestock demand. A three-year field experiment in north-west Loess Plateau compared forage production, water use and water-use-efficiency as well as crude protein (CP) content of forage maize, Sudan grass, foxtail millet and Japanese millet sown at three sowing dates according to the opening rain during 2011–2013. On average, forage maize produced the highest biomass (12.1 t ha⁻¹) and had the highest WUE (43.4 kg DM ha⁻¹ mm⁻¹). This was followed by Sudan grass (7.8 t ha⁻¹; 26.5 kg DM ha⁻¹ mm⁻¹), Japanese millet (6.7 t ha⁻¹; 26.2 kg DM ha⁻¹ mm⁻¹) and foxtail millet (6.7 t ha⁻¹; 24.6 kg DM ha⁻¹ mm⁻¹). Optimizing sowing date played an important role in maximizing forage production and WUE of all tested forages. Compared to the earliest sowing date, a delay of two weeks reduced forage production by 17% in maize, 35% in foxtail millet, and 16% in Japanese millet. A delay of four to six weeks reduced biomass yield by 58% in maize, 57% in foxtail millet, and 56% in Japanese millet. Late sowing also greatly reduced WUE of forage maize and foxtail millet by 33% and 42%, respectively, when compared to early sowing. The middle sowing date maximized forage production and WUE of Sudan grass in two of the three growing seasons, which was 20% and 38% higher than the early and late sowing, respectively. Late sowing in all forages reduced crop water use by 42–57 mm compared to the early sowing. Among four test crops, CP of Sudan grass (7.9%) and forage maize (7.7%) was higher than foxtail millet (6.8%) and Japanese millet (6.7%). Compared with early sowing, CP_f in late sowing significantly increased in Sudan grass and decreased in Japanese millet, in contrast, no evident sowing date effect was found in forage maize and foxtail millet. This study showed that all four warm-season annual grasses had high forage production potential, forage maize was the most reliable and efficient option. Forage maize and the millets could easily be integrated into existing cropping systems and provide opportunities as both grain and forage-producing crop to provide added flexibility for farmers.     

晋西黄土区常规果农间作模式下 果树遮阴时空分布特征

为探讨晋西黄土区常规苹果树与农作物间作模式条件下不同树龄果树遮阴范围的时空分布特征，提出合理的间作作物种植区域，以山西吉县果农间作条件下4~7 a生苹果树为试验材料，遵循平行光线下的相似性原理，将果树按其树体缩小50倍，制作不同林龄的苹果树3D模型，利用树体模型在研究区进行果树遮阴范围的动态测定。结果表明：（1）在时间上，单株苹果树遮阴面积在一天内随时间先减小后增大，中午12∶00果树遮阴面积最小；在空间上，苹果树遮阴范围整体呈现不等宽弧型分布，且果树北侧遮阴大于南侧遮阴距离0.5~0.6 m。（2）在一天中，4~7 a生苹果树行间均受到同行苹果树(目标果树与邻株果树)的叠加遮阴，遮阴时长为4~9 h。（3）4 m×5 m株行距配置下间作作物的适宜种植区域为1.41~1.91 m，5 m×5 m 株行距配置下间作作物的种植区域为1.63~2.14 m，且种植区域均随树龄的增加而减小。（4）间作作物行间适宜种植区域应采用南北向不等间距种植，并且适宜种植区北向距离大于南向距离0.6~0.7 m。综合研究区常规果农间作配置果树遮阴范围时空分布特征分析，传统果农间作系统下不同树龄时期，间作作物的南北方向等间距种植模式存在不合理性。本研究依据晋西黄土区常规果农间作配置模式果树遮阴范围时空分布特征，提出果农复合系统间作作物的不同株行距配置下不同树龄的间作作物合理种植区，间作作物种植需考虑南北不等间距，且随着树龄增长间作范围应不断缩小。