黄土高原生物结皮斥水性及其沿降水梯度的变化特征

为探明黄土高原生物结皮土壤斥水性沿降水梯度的变化特征及其影响因素,在黄土高原沿降水梯度布设了8个采样区,每个采样区选择恢复年限相近的草地或林地,采用滴水穿透时间法和微型盘式入渗仪法测定了生物结皮与无结皮土壤的斥水时间和斥水系数,分析了生物结皮对斥水性的影响及其与结皮特性、土壤属性和年均降水量的相关性。结果表明,黄土高原生物结皮土壤的斥水时间和斥水系数与无结皮土壤相比分别平均增加了54.85、5.80倍,但两者沿降水梯度的变化规律相似,均自南向北呈先减小后稳定的变化趋势,且生物结皮土壤斥水性的空间变异性高于无结皮土壤;生物结皮土壤的斥水时间和斥水系数与结皮厚度、粉粒含量、黏粒含量、有机质含量和年均降水量呈显著的正相关关系（P ≤ 0.032）,与苔藓生物量和砂粒含量呈显著的负相关关系（P ≤ 0.030）;非线性回归表明,生物结皮土壤的斥水时间和斥水系数均可用结皮厚度和苔藓生物量进行模拟（R~(2) = 0.97, NSE不小于0.99）。综上,黄土高原生物结皮的发育显著增加了土壤斥水性,且斥水性沿降水梯度从南到北呈先减少后逐渐稳定的空间变化趋势,年均降水量主要通过改变生物结皮厚度、苔藓生物量和有机质含量等理化性质间接影响土壤斥水性。     

不同盐结皮光谱特征及其盐渍化信息预测研究

盐碱地是我国重要的后备耕地资源,为及时、准确获取土壤盐渍化信息,以宁夏银北地区不同盐结皮土壤为研究对象,运用土壤学和地统计学方法,以土壤野外原位光谱数据和室内盐分指标测定数据为基本信息源,系统分析不同盐结皮光谱特征,确定对结皮层pH值、电导率（EC）和盐分离子含量最敏感的土壤光谱反射率转换形式、波段和光谱盐分指数,进而建立并验证基于敏感盐分指数的盐分指标预测模型。结果表明：研究区白碱结皮光谱反射率在450～1050nm波段最高,马尿碱结皮次之,黑油碱结皮最低。通过野外光谱反射率可以将研究区主要盐结皮类型进行分类。反射率平滑后再经过一阶微分、倒数对数一阶微分、连续统去除和连续统去除一阶微分转换后,最大相关系数比只作平滑处理的反射率显著增大。与pH值、EC和CO2-3、Mg2+含量相关性最强的转换方式是连续统去除一阶微分,与SO2-4、Ca2+、K+含量相关性最强的转换方式是倒数对数一阶微分,与HCO-3、Cl-、Na+含量相关性最强的转换方式是一阶微分。整体上连续统去除一阶微分与各盐分指标的相关性最强。整体来看,盐分敏感区域在蓝光450、470、485nm附近,绿光501、575nm附近,红光680nm附近和近红外多个波段。与各盐分指标相关性最强的盐分指数分别为：pH值为盐分指数S1,Cl-、K+含量为盐分指数SI3,SO2-4、Mg2+量为盐分指数S2,EC和HCO-3、Na+含量为盐分指数S3,CO2-3、Ca2+含量为盐结皮指数SCI。除CO2-3含量外,利用敏感盐分指数可以准确预测土壤结皮层pH值、EC和其他盐分离子含量,其中对Na+含量的拟合度最大。该研究可为银北地区不同盐结皮土壤分类及盐渍化信息的准确预测提供科学依据。     

生物结皮发育对毛乌素沙地土壤粒度特征的影响

以宁夏盐池荒漠生态系统定位研究站域内藻、地衣、苔藓3种不同发育阶段生物结皮及裸沙地为研究对象,应用激光衍射粒度分析技术测定土壤粒度组成,计算分析平均粒径、标准偏差、偏度、峰态值和分形维数等土壤粒度特征参数,研究结果显示:研究区土壤粒度组成以砂粒为主,约占土壤颗粒体积分数的80%~95%,而粘粒、粉粒含量较少;土壤粒度分布较为集中,分选状况较差,偏度状况为极正偏度,峰态值为很尖窄、尖窄;土壤分形维数分布于2.15~2.30之间,且从大到小依次为苔藓结皮、地衣结皮、藻结皮、裸沙地。在生物结皮发育过程中,土壤粘粒、粉粒等细粒物质不断增加;粒度组成不断优化,整体呈现向均匀和对称分布演化趋势。生物结皮能够有效改良土壤结构,促进土壤发育,但速度十分缓慢。     

云南省日极端降水概率特征及时空变化研究

不同重现期的暴雨设计值是推求设计洪水的基础。选取云南省29个气象站1960―2014年日降水资料,采用极大值法和超门限峰值法2种选样方法构成研究数据序列,通过K-S检验、L-矩法和日极端降水等值线图等方法分析了云南省日极端降水的概率特征及时空变化。结果表明,Wakeby分布函数较好地拟合了云南日极端降水序列;不同重现期下,云南省日极端降水量高值区位于滇南江城、勐腊一带,低值区位于滇西北德钦、中甸一带,极端降水量从南向西北呈阶梯状递减。分别计算不同重现期下的日降水量,时段极大值法设计值均大于以日极端降水资料95th分位数作为阈值的超门限峰法设计值。多数气象站基于Wakeby分布计算出的日极端降水设计值大于PⅢ分布函数设计值。     

基于创新趋势分析方法的黄河年季降水变化特征研究

为探究黄河流域降水变化特征,选取黄河流域92个气象站1960-2015年逐日降水资料,采用创新趋势分析方法、Mann-Kendall检验和Sen’s斜率法分析了黄河流域年季尺度降水量变化特征。结果表明：黄河流域年降水量整体呈现出东南多西北少的空间分布格局。从时间变化上看,黄河流域年降水量整体呈现下降趋势。在季节尺度上,黄河流域春、冬季降水呈增加趋势,而夏、秋季降水呈下降趋势。黄河流域春季轻度降水无显著变化趋势,黄河中游和下游夏季轻度降水呈下降趋势,黄河流域秋季轻度降水呈下降趋势,黄河流域冬季轻度降水呈上升趋势。夏季强降水在黄河上游呈10%左右的下降趋势,在黄河中游呈5%左右的上升趋势。通过探究黄河流域不同量级年季降水的变化趋势,可为黄河流域水资源管理和水旱灾害防治提供参考,进而为黄河流域高质量发展提供支撑。     

陕西关中地区降水对环境因子变化的响应特征研究

在全球气候变化的背景下,探寻和建立降水与环境因子之间的关系,可以为降水、变化环境定量化预测研究建立理论和方法基础,兹分析了陕西关中地区主要县市的温度、日照时数、风速和空气相对湿度4个环境因子与不同频率的降水间的影响与响应特征。结果表明,温度因子变化对25%、50%、75%频率的降水影响最为显著,降水对相对湿度的响应程度紧随其后,且相对湿度对5%频率的丰水情况影响更为显著。而日照时数对于各频率的降水影响也较为显著;各频率的降水,对风速的作用和影响关系均表现为不显著。表明较高的温度、相对湿度和较大的日照时数将有利于关中地区降水的丰沛化。研究结果可为揭示关中地区环境变化的特性,进一步为生态环境建设和水资源合理开发利用研究提供依据。     

变化环境下岩溶区降水气温分布特征研究

探讨变化环境下岩溶区年降水量、年平均气温的分布特征,并结合水文变异诊断系统和非一致性水文频率计算原理,深入探讨年降水量、年平均气温的变化趋势、成因,印证了变化环境对研究要素的影响是存在的;针对研究区域岩溶发育强度,讨论了其对年降水量、年平均气温之间的关联性.研究结果表明:①研究区域各站点年降水量呈减少趋势,年平均气温除...     

1959-2017年安徽省夏季降水的时空变化及其影响因素研究

【目的】探究安徽省区域水热动态变化趋势,对区域水旱灾害发生的夏季降水时空分布变化特点、分配特征及变化规律进行分析。【方法】利用1959―2017年安徽省16个气象站逐月降水资料,采用气候倾向率法、滑动平均法、Mann-Kendall突变检验法并基于克里金插值法,对安徽省1959-2017年夏季降水的时空分布特征及影响因素进行分析。【结果】研究区年均夏季降水540.1 mm,占年均降水总量45.9%,夏季降水量变幅为275.7~1 137.0 mm;1959-2017研究区年均降水量和夏季降水量总体上都呈增加趋势,其中夏季降水量变化率为23.01 mm/10 a,略高于年均降水变化速率(21.31mm/10a);夏季降水作为年降水极值的重要构成,在1975年存在显著突变点,20世纪70年代末到20世纪90年代中期突变情况复杂多变,存在多个突变年份,突变年份与厄尔尼诺年具有较强关系。安徽省夏季降水与年降水在空间分布上都呈现出南多北少的同步趋势;年降水量呈现237.0~753.2 mm的降水梯度,夏季降水出现426.4~1 045 mm的降水梯度。【结论】安徽省夏季降水变化特点表现为集中性和突变性共存的特点,降水呈现增多趋势是全球气候变暖背景下复杂的水热响应关系以及以厄尔尼诺现象为代表的异常气候事件共同作用的结果;安徽省区域气候过渡性和复杂下垫面地形条件造成了区域降水显著分异。     

土壤斥水性研究进展

简述了土壤斥水的基本概念,归纳了土壤斥水对农田水分循环、水土保持、地下水环境等的影响,分析了土壤斥水发生的原因,总结了国内外已采用的斥水度测定方法及其各自特点,并对土壤斥水度空间变异性、斥水土壤在入渗和蒸发过程中的水分运动规律及斥水土壤入渗性能改善方法的研究现状作了较全面的分析和评述。由于土壤斥水与农田水分循环、微生物活动、产流产沙和地下水环境污染之间存在密切联系,因此有必要进行相关问题的研究。     

微咸水膜下滴灌对盐碱化农田土壤斥水特征的影响

在内蒙古河套灌区布置了2年大田试验,研究了不同覆膜方式下微咸水滴灌对盐碱化农田土壤水、盐分布及其土壤斥水性的影响。采用滴水穿透时间(Water drop penetration time,WDPT)法测定土壤斥水性,得到了不同土壤斥水性随含水率变化的规律。结果表明,膜下滴灌盐碱化农田土壤的斥水性在表层土壤与电导率呈正相关,与土壤pH值无显著相关性。弱碱性微咸水滴灌条件下,单次滴灌降低了滴头附近土壤的WDPT,但增加了远离滴头土体的WDPT;高频滴灌(灌溉频率为3 d)可显著降低土壤剖面整体的WDPT。膜下滴灌盐碱化农田土壤的斥水特征曲线均可用Gaussian和Lorentzian模型进行描述。滴灌对土壤斥水性最大时对应的土壤含水率(θ_m)影响不大(P 0. 05),而对斥水性消失时对应的土壤含水率(θ_c)影响显著(P 0. 05)。Lorentzian模型对盐碱化农田土壤的斥水特征曲线的拟合效果更优,通过该曲线可准确得到特定土壤的θ_m和θ_c。本研究可为微咸水滴灌及斥水性土壤的合理利用提供理论依据。     

中南地区典型地带性土壤的斥水性及其影响因素分析

选取我国中南地区不同发育程度典型旱作土壤为研究对象,通过测定土壤基本理化性质与滴水穿透时间(WDPT),探究了该区域土壤斥水性变化规律及其影响因素。结果表明,(1)自北向南,随着水热条件增加,土壤p H值逐渐降低,游离氧化物(Fed、Ald)逐渐增加,非晶质氧化物(Feo、Alo)没有明显的地带性变化;表层有机质量高于下层,而林地表层高于耕地表层;(2)供试土壤均为亲水性土壤,WDPT分布在0.47~4.00 s之间,自北向南土壤斥水性整体呈逐渐降低的趋势;(3)WDPT与p H值、CEC、粉粒量显著正相关(r0.54,p0.05),砂粒量、非晶质氧化铁(Feo)、游离氧化铁、铝(Fed、Ald)与WDPT呈负相关关系(r-0.56,p0.05)。逐步回归分析表明,Fed和Feo对土壤斥水性的影响最显著(R2=0.71,p0.01),可以用来评价和预测土壤斥水性。     

烘干温度和时间对潜在土壤斥水性的影响研究

为研究不同烘干温度和时间对测定土样潜在斥水性的影响,选用以色列2种类型的4种土壤,通过在25、45、65和105℃的4种不同温度和不同时间的组合对土壤样品进行烘干,然后测定潜在土壤斥水性,最后分析不同烘干温度在不同时间下对不同土壤潜在斥水性的影响。结果表明,在测定土壤潜在斥水性时的最佳烘干温度为45～65℃,最佳烘干时间为24h。     

夏闲覆盖和种植方式对黄土旱塬小麦产量及土壤水分的影响

【目的】充分利用夏闲期降水,提高旱地麦田土壤蓄水保墒能力,增产增收。【方法】通过3 a田间试验,研究了夏闲期秸秆残膜二元覆盖+垄膜沟播(JCLG)、夏闲期黑网膜覆盖+露地条播(HWLT)与夏闲期秸秆覆盖+露地条播(JLT)3种栽培措施对黄土旱塬冬小麦土壤水分及产量的影响。【结果】JCLG处理可显著提高小麦产量、生物量、降水生产效率,较JLT处理分别提高9.5%～35.1%,13.2%～42.2%,8.8%～35.6%。同时JCLG处理具有良好的休闲期蓄水效率,较JLT处理平均提高29.5%,平水年二者差异显著。HWLT处理也具有良好的水分休闲效率和增产效果,较JLT处理平均提高22.5%和18%。播前2 m土壤贮水量和耗水量、产量、生物量均呈极显著相关关系,一定程度上根据播前土壤贮水量来预测当地冬小麦产量。【结论】JCLG处理和HWLT处理2种覆盖种植方式均适宜在黄土旱塬乃至我国旱地麦区推广应用,且以夏闲期秸秆残膜二元覆盖+垄膜沟播(JCLG)方式效果更佳。     

黄土高原半干旱区沙棘林SPAC水势时空变异

本文以黄土高原半干旱地区沙棘人工成林为研究对象,在SPAC系统中定位观测了沙棘林土壤水势、叶片水势和大气水势等。结果表明：天然降雨是研究区土壤水分的唯一补给来源,也是影响该区大气水势的主要环境因素,降雨量的分配具有明显的季节变化;沙棘林地土壤水势垂直分布基本呈现随土层的增加而上升的趋势;叶片水势变化趋势为早晨较高,随后下降,随着气温降低,水势又会波动回升。大气水势的日变化趋势基本相同,呈倒V字型。SPAC系统水势梯度明显,大气水势远高于树木叶片水势和土壤水势,树木叶片水势略高于土壤水势。     

黄土高原半干旱区退耕还林对土壤微量元素的影响

为了探明黄土高原半干旱区退耕还林对土壤微量元素(Cu、Zn、Mn、Mo、Fe)含量的影响及其与影响因子间的关系,以甘肃省关川河流域退耕还林地和农地为研究对象,使用有效性评价、通径分析等方法研究土壤微量元素与土壤环境变量间的关系。结果表明:退耕后土壤微量元素含量随土层深度增加而减少,在表层土壤中呈一定的富集现象。退耕地Cu、Mn、Mo的有效性指数高于Zn、Fe,侧柏林地有效性综合指数高于云杉林地。偏相关分析显示,退耕还林区土壤微量元素有效态含量的主要影响因素为土壤有机质、全钾、全氮与土壤含水率;回归分析显示,土壤环境因子可解释38.1%~73.8%有关土壤微量元素含量的变异;通径分析表明,土壤全钾对土壤微量元素的直接作用最大,土壤全氮对微量元素的间接作用最大;决策分析表明,土壤全钾与土壤有机质是退耕还林区微量元素含量的决策变量,而土壤含水率是土壤微量元素的限制变量。     

贵州中部地区黄壤地表坡度对降雨资源化的影响

2001年6月~2003年7月期间在贵州省修文县设置的径流观测试验表明,坡地黄壤径流与降雨同步,坡地黄壤径流系数大,资源化水平低;随坡度增大,农田系统对降雨的资源化水平降低。黄壤坡地径流与产流降雨间表现为Rs=-a+bP-cP2+dP3的函数关系,黄壤坡地降雨资源量与产流降雨间则呈现为Pe=a+bP+cP2-dP2的函数关系。作物种植对黄壤坡地降雨资源化具有重要的耦合作用。     

黄土高原刺槐生长状况及其影响因子

在黄土高原,刺槐发挥着防治水土流失等重要作用。本文通过方差分析、多重比较等方法对黄土高原榆林、延安、渭南、咸阳、宝鸡等地（市）的274株刺槐解析木进行统计分析,研究了黄土高原刺槐生长状况及其影响因子。结果表明,陕西黄土高原的刺槐在15a时,树高、胸径和材积的平均值分别为（10．84±0．29）m、（10．64±0．31）cm和（0．048907±0．001634）m^3。黄土高原不同地区刺槐长势差别较大,宁夏的刺槐生长状况好于山西、陕西和河南,甘肃的刺槐生长缓慢、生长量低。同时,海拔、坡位、坡向、坡度和林分密度对刺槐生长影响显著,生长在海拔1000～1200m之间的刺槐生长状况好于其它海拔水平;山坡的中下部较上部更有利于刺槐生长;阴坡的刺槐长势优于其他坡向;随着坡度的增加刺槐生长量下降。建议在黄土高原营造刺槐林时应选择海拔1000～1200m之间、坡度较缓的阴坡下部,15a生刺槐密度控制在3300～4950株／hm2之间较为适宜。     

基于TVDI的黄土高原干旱时空变化与其影响因素

为探讨黄土高原地区2001—2020年间干旱时空变化特征及其影响因素,利用MODIS增强植被指数(Enhanced vegetation index, EVI)以及地表温度(Land surface temperature, LST)数据,构建温度植被干旱指数(Temperature vegetation dryness index, TVDI)模型,探究黄土高原地区2001—2020年TVDI指数时空动态、变化趋势并利用地理探测器模型分析TVDI空间分异性的驱动因子。结果表明：2001—2020年间黄土高原TVDI空间分布具有较强的空间分异性,总体上呈现从西向东旱情逐渐增加的趋势,黄土高原多年平均TVDI为0.522,整体上处于轻旱状态。从TVDI多年变化趋势上分析,超过64%的区域有干旱加剧的趋势,且存在明显的地域分异规律,黄土高原西北部的内蒙古、宁夏北部以及山西部分地区旱情大多呈加剧趋势,而旱情缓解区域较为集中,多分布于陕西中部、宁夏南部和甘肃北部。各土地利用类型的TVDI年际变化均呈现不同程度上升的趋势且各土地利用类型年均TVDI差异明显,从大到小依次为：未利用地(0.571)...