西部黄土丘陵区不同草地土壤侵蚀对侵蚀性降雨的响应

[目的]研究西部黄土丘陵区人工和天然草地对不同类型侵蚀性降雨的响应,为该区植被建设和水土流失防治提供指导。[方法]利用甘肃省定西市安家沟径流场2007—2015年的观测数据,分析侵蚀性降雨因素对坡度为20°的人工草地和天然草地土壤侵蚀的影响。[结果]西部黄土丘陵区的侵蚀性降雨分布在5—9月,其中7—8月的侵蚀性雨量较大,其侵蚀量占年均侵蚀的70%以上。两种不同类型的草地侵蚀量均与PI10相关性最好。该区域侵蚀性降雨主要是中雨和大雨,造成的草地侵蚀量占年均侵蚀的86%。中、高雨强型降雨的侵蚀量分别占人工、天然草地总量的90.8%和91.2%,其侵蚀量与PI10,PI30呈较好的幂函数关系。大于300 MJ·mm/(hm2·h)的高侵蚀力型降雨引起的侵蚀量最大,分别占人工、天然草地总侵蚀量的32.3%和33.4%;50~100MJ·mm/(hm2·h)的中侵蚀力型降雨次数最多,而引起人工、天然草地的侵蚀占相应总量的26.0%和29.1%。[结论]人工草地(盖度75%~82%)和天然草地(盖度80%)的侵蚀性降雨量标准分别为11.3和11.9mm,最大I10标准分别为10.4和11.7mm/h。天然草地比人工草地具有更好的水土保持效果。     

晋西黄土区人工林地土壤水分特征及其对降雨的响应

为了研究黄土区人工林地土壤水分特征及其对降雨的响应,以晋西黄土区人工刺槐林地、人工侧柏林地、人工刺槐侧柏混交林地为研究对象,利用EnviroSMART土壤水分定位监测系统和翻斗式雨量计对其2014年3月1日—2015年3月31日0—200cm土层的土壤含水量和降雨量进行了连续观测。观测结果表明:(1)人工侧柏林地0—200cm土层蓄水量为496.67mm,刺槐侧柏混交林地为349.88mm,人工刺槐林地为307.48mm。人工刺槐林地较人工侧柏林地和混交林地多消耗189.19mm和42.40mm土壤水分,且多消耗的水分主要来源于深层土壤,这可能导致人工刺槐林地深层土壤"干化"。(2)3种林地0—200cm土层土壤水分的年内变化可以划分为土壤水分消耗期(3—5月)、土壤水分积累期(6—8月)、土壤水分消退期(9—11月)、土壤水分稳定期(12月至翌年2月)。在土壤水分消耗期、积累期和消退期,3种林地土壤水分变化量存在显著差异。(3)在小雨、中雨、暴雨3种降雨条件下,人工侧柏林地对降雨的响应深度最深,人工刺槐林地最浅;对于同一林地而言,降雨的响应深度随降雨量的增加而增加;土壤含水量对单场降雨的响应程度随土层深度的增加而减弱。     

晋西黄土区雨养果园土壤水分动态及对降雨的响应

通过对晋西黄土区雨养苹果园土壤水分进行连续定位观测,研究土壤水分的动态规律及其对降雨的响应。结果表明:春季土壤含水率变化幅度不大,CV在0.02~0.27范围内波动;雨季降雨增多,0-170cm土层CV均大于0.2;冬季土壤表层蒸发强烈,0-60cm土层CV均大于0.1,而60cm以下土壤水分能够继续向下运移,180-190cm土层CV为0.11。2011年苹果园土壤水分亏缺度为30.89%~58.68%,补偿度为3.88%~57.37%,降雨能够补充0-70cm土层的土壤亏缺量,但是深层土壤一直处于亏缺状态,需要科学合理的管理措施防治山地雨养果园的缺水问题。果园0-10cm的土壤含水率对降雨的响应极其明显,能够有效反映出土壤水分对降雨的响应特征,随着土壤深度的增加,土壤含水率对降雨的响应逐层滞后并且减弱。     

侵蚀性降雨对黑土坡耕地土壤侵蚀特征的影响

[目的]降雨是黑土坡耕地水力侵蚀的动力来源,研究天然降雨条件下坡耕地土壤侵蚀特征对水土流失防治具有重要意义。[方法]基于黑龙江省海伦市光荣小流域2021—2022年不同坡度(3°,5°和7°)顺坡垄作径流小区观测的43场次侵蚀性降雨事件,采用K-Mean聚类法对比分析不同雨型和坡度下径流与输沙特征,并探讨影响坡耕地径流与输沙的影响因素。[结果]研究区以短历时、大雨强、小雨量的降雨(雨型3)为主,其次是中等历时、中等雨强、中等雨量的降雨(雨型2),长历时、小雨强、大雨量的降雨(雨型1)极少发生。相同雨型下,累积径流深和输沙量均随坡度的增加而增大。相同坡度下,不同雨型对累积径流深响应不同,累积输沙量整体表现为雨型3贡献最高(50.90%～57.90%),雨型2次之(37.60%～44.10%),雨型1最低。雨型2事件降雨侵蚀力和坡度对径流深产生直接影响,径流深和坡度对输沙量产生直接影响。雨型3事件降雨侵蚀力通过直接和间接作用影响径流深,进而影响输沙量。[结论]对所有雨型事件,降雨侵蚀力和坡度是影响坡耕地径流深的主控因子,径流深和坡度是影响坡耕地输沙量的主控因子。     

洪雅县不同植被类型对侵蚀性降雨的响应研究

分析研究区洪雅县1981—2000年气象资料得知,洪雅县柳江镇5—9月的降雨量占年降雨量的79.5%,≥25mm的侵蚀性降雨主要集中在4—11月的14 d中。生态定位观测的结果表明:不同类型植被恢复5年后按侵蚀性降雨量的大小排序依次为桦木+牛鞭草杂交竹+牛鞭草农耕地苦竹+牛鞭草,按侵蚀性降雨次数多少排序依次为桦木+牛鞭草农耕地杂交竹+牛鞭草苦竹+牛鞭草。苦竹+牛鞭草植被对降雨的调节能力较强;桦木+牛鞭草植被因桦木生长的原因对降雨的调节能力尚不及农耕地,该类植被有待进一步培育。     

晋西黄土区不同土地利用类型对土壤水分的影响

为明确不同土地利用类型对土壤水分的影响,采用土钻法在2019年和2020年4—10月定期对晋西黄土区人工油松林地、荒草地、农地0—10 m土层的含水量进行了观测研究。结果表明：（1）人工油松林地0—10 m土层的蓄水量为1 281.13 mm,荒草地为1 712.85 mm,农地为1 804.77 mm。油松林地较荒草地和农地多消耗431.72,523.64 mm的水分,且多消耗的土壤水分主要来源于深层土壤。（2）3个土地利用类型0—10 m土层含水量的垂直变化可以划分为土壤水分剧烈变化层、弱变化层和稳定变化层,各层的含水量随时间的变化也不尽相同。（3）油松林根系的直接吸水深度为5.4 m,影响深度可达10 m土层以下,农作物的吸水深度为4.2 m,影响深度可达8 m土层以下。对研究区内地势平坦、交通便利的地方可种植农作物,促进当地农业经济建设;而针对油松林地土壤含水量低的现象,可采取适当水分管理措施降低林地耗水。     

黄土丘陵区不同下垫面降雨产流与蓄水窖工艺技术

在山西洪洞建立了农膜、公路、农田小路、农田下垫面产流场，对不同下垫面的降雨产流量及蓄水窖主要工艺技术体系进行了研究。结果表明：在观测的27次降雨中，在同一坡度、同一降雨量条件下，不同下垫面的产流量存在较大差异。农膜、公路、农田小路和农田下垫面的产流量分别占总降雨量的81.4％、73.6％、41.6％、2.7%。表明前三者均有较好的集水效果，而农田产流效果较差。研究提出的蓄水窖主要工艺技术体系经大面积示范收到了较好的效果。     

晋西黄土区不同密度刺槐林对土壤水分的影响

在晋西黄土区蔡家川流域刺槐林地调查的基础上,选择密度为1 400株/hm2与2 200株/hm2的刺槐林地分别代表研究区低密度和高密度的刺槐林,并以裸地作为对照。通过设立固定样地,定位观测样地0—150cm土层的土壤水分,研究不同密度刺槐林地土壤水分状况及时空变化规律,并以土壤水分亏缺度和补偿度研究试验区降雨对刺槐林地土壤水分补偿与恢复效应。结果表明:(1)低密度刺槐林年平均土壤储水量比高密度刺槐林年平均土壤储水量绝对值高7.49mm,且低密度刺槐林达到土壤适宜储水量的天数比高密度刺槐林多60d;(2)从土壤剖面的垂直方向看,高密度和低密度刺槐林对30—150cm土层土壤水分消耗量无明显差异,但高密度刺槐林对表层土壤(0—30cm)的消耗远大于低密度刺槐林;(3)综合考虑不同降雨强度下土壤水分恢复程度、降雨补偿土壤深度等指标,研究区高密度刺槐林地土壤水分亏缺相对较大,研究区自然降雨不足以充分补给土壤水分,而低密度刺槐林地土壤水分经降雨补给可恢复到较高的水平。总体来看,研究区低密度刺槐林地土壤水分状况较好,建议研究区刺槐林种植密度以不超过1 400株/hm2为宜。     

黄土丘陵区不同降雨格局下土地利用的水土流失效应

研究不同类型降雨事件下土地利用／覆被对水土流失过程的影响，对于科学指导植被建设和控制水土流失具有重要意义。基于14a径流小区观测数据，依据降雨量．降雨历时和最大30min雨强3个指标。利用快速聚类的方法将定西市安家沟内产流性降雨事件划分为3种格局。总体而言，降雨格局2为雨量集中、雨强很高而历时较短的降雨事件的集合；降雨格局3为雨量分散、雨强小而历时很长的一类降雨事件的集合；而降雨格局1则为雨强、历时等特征值都介于格局3和格局2之间的降雨事件的集合体。在此基础上，着重研究了5种土地利用类型在不同降雨格局下的径流侵蚀规律。（1）从静态观点来看，5种土地利用类型抵抗径流侵蚀的能力依次为沙棘〉荒草〉油松〉苜蓿〉小麦。苜蓿地的土壤侵蚀严重。可能跟人为干扰破坏和苜蓿自身生长习性有关。（2）3种降雨格局中，以降雨格局2下各土地利用类型的径流侵蚀最为严重，降雨格局1次之，降雨格局3最弱。即雨量集中、雨强很高而历时较短的降雨类型是影响该地区水土流失的主导因素。（3）多年生植被（如沙棘，油松等）的径流侵蚀有随生长年数增长而减弱的趋势，以生长初期最为严重，随后逐渐减弱并稳定在一个较低的水平上。因而认为，不同土地利用类型下的径流侵蚀不仅取决于该植被类型，更重要的是决定于该植被所处的生长发育阶段。     

晋西黄土区不同土地利用方式对土壤物理性质的影响

通过野外调查与室内实验相结合的方法,对晋西黄土区5种土地利用方式的土壤容重、土壤孔隙度及贮水量、土壤微团聚体分形特征进行了对比分析,以期为该地区土壤结构的改良提供理论指导.结果表明:各土地利用方式下随着土层深度的增加,土壤容重均显著增大,土壤孔隙度均显著下降,人工混交林土壤物理结构最好,荒草地最差;土壤0-50 cm贮水能力依次为人工混交林(74.56士14.96) mm＞人工纯林(72.13±8.63) mm＞经济林地(65.51±6.43) mm＞农地(61.38±9.55) mm＞荒草地(55.19±13.18)mm,其中人工混交林与人工纯林,农地和经济林地之间无显著差异,荒草地与其他土地利用类型均差异显著;土壤微团聚体平均分形维数(D)表现为荒草地(2.37±0.07)＞农地(2.32±0.08)＞经济林地(2.25±0.06)＞人工纯林(2.09±0.05)＞人工混交林(2.07±0.08);土壤微团聚体分形维数(D)与土壤容重,0～0.005 mm,0.005～0.01 mm和0.01～0.05 mm粒级土壤微团聚体体积分数均呈极显著正相关关系,与土壤各孔隙度及其所对应的贮水量和0.05～0.25 mm粒级土壤微团聚体体积分数均呈极显著负相关关系.     

黑土区农地侵蚀性降雨标准研究

侵蚀性降雨,是指能够引起土壤侵蚀的降雨。确定侵蚀性降雨的标准,是土壤侵蚀预报研究的一项基本内容。本文采用频率分析的方法,通过对黑土侵蚀区克山水保试验站径流小区4年24次天然侵蚀性降雨资料的统计分析,确定了黑土区农地侵蚀性降雨的基本雨量标准、一般雨量标准、瞬时雨率标准和暴雨基本雨量标准。     

城区不同下垫面条件对降雨径流的影响

城区降雨径流过程主要受降雨过程和下垫面变化的影响,不同下垫面条件对降雨径流影响很大.通过对绿地、环保透水砖铺装、草皮空心砖铺装和不透水釉面砖铺装4种不同下垫面情况下的模拟降雨入渗试验,其结论可为城市建设设计提供理论依据.     

晋西黄土区不同密度刺槐林地土壤水分补偿特征

为研究晋西黄土区不同密度刺槐人工林对土壤水分的影响,分别选取2 400株/hm2与1 300株/hm2刺槐人工林代表研究区高、低密度刺槐林分,以裸地为对照,分别利用Enviro-SMART土壤水分定位监测系统和翻斗式自记雨量计对0—150cm深度范围内各土层体积含水量与林外降雨进行定位观测。结果表明:(1)从不同降水年份来看,在干旱年和平水年,低密度刺槐生长季平均土壤储水量高于高密度刺槐,在研究年份中,低密度刺槐多年平均土壤储水量比高密度刺槐多年平均土壤储水量高6.80 mm。(2)在土壤剖面垂直方向,干旱年、平水年高密度刺槐对0—30cm土层土壤水分的消耗高于低密度刺槐,丰水年0—30cm土层土壤水分消耗各刺槐林间差异不显著(P0.05)。(3)综合分析降雨入渗深度、入渗量及雨季土壤水分补偿度等指标,研究区天然降雨可对低密度刺槐林分生长所消耗的土壤水分进行有效补充,不会出现人们所担心的黄土高原在植被恢复过程中会造成水分的不足而导致新的生态退化。但考虑到高密度刺槐林对土壤水分的消耗,建议在研究区进行刺槐林植被建设过程中多考虑采用低密度刺槐林的配置方式。     

晋西黄土区不同立地刺槐林土壤水分动态特征

选择晋西黄土区蔡家川流域4块不同坡向(阴坡、阳坡)、不同密度(1 450,2 150,2 525株/hm~2)刺槐样地作为研究对象,在每块样地的中心位置布设一个观测点,采用TRIME-TDR土壤水分测定仪定位观测2016年1—12月的土壤体积含水量,每月上、中、下旬分别对各样地0—200cm土层的土壤水分进行分层观测(每个测层20cm),研究4块刺槐样地的土壤水分季节变化规律、垂直剖面变化规律以及坡向和密度对土壤水分的影响。结果表明:(1)研究区土壤水分季节变化分为平稳期、消耗期、波动期和恢复期4个时期,年最大土壤水分与年最大降水量所在月份相同,降水季节分配对土壤水分有影响。(2)研究区土壤水分垂直变化土层分为剧烈变化层、弱变化层和相对稳定层3个土层,土壤水分随土层深度表现为先增加后减少最后趋于稳定的趋势。(3)坡向和密度对研究区刺槐林的土壤水分具有显著性影响,阴坡的土壤水分显著高于阳坡(P0.01),低密度的土壤水分显著高于高密度(P0.01)。     

晋西黄土区极端降雨后浅层滑坡调查及影响因素分析

极端降雨引发的浅层滑坡,造成了严重的环境破坏与社会经济损失。为探究极端降雨条件下土地利用、植被类型和地形因素对浅层滑坡的影响,通过对山西省吉县蔡家川流域2021年10月3—6日极端降雨引发的浅层滑坡进行实地调查,分析了极端降雨的特征与过程,不同土地利用和植被状况条件下、不同地形条件下浅层滑坡的数量与破损面积。结果表明：(1)极端降雨降雨量为年平均降雨量的31.2%,达到了161.3 mm,降雨历时84 h,峰值降雨强度7 mm/h,平均降雨强度2.1 mm/h,发生该种程度降雨的频率为0.16%,为625年一遇的极端降雨。(2)蔡家川流域内的农地小流域、人工林小流域和次生林小流域共计发生浅层滑坡479处,破损面积达183 881 m²,90%的浅层滑坡面积小于885 m²。(3)单位面积上浅层滑坡的数量与破损面积均表现为农地小流域(214个/km²,109 241 m²/km²)>人工林小流域(163个/km²,48 779 m²     

晋西黄土区不同地类土壤抗冲性分析

为了评价植被对土壤抗冲性的影响,以晋西黄土区蔡家川流域刺槐林、油松林、次生林、退耕荒草地、农地、土质路面为研究对象,采用野外实地放水冲刷法,以侵蚀量为指标,研究不同地类土壤的抗冲性,并分析地被物、根系与土壤抗冲性的相关性.结果表明:不同地类的土壤抗冲性为次生林＞刺槐林＞油松林＞退耕荒草地＞土质路面＞农地;单位面积上枯落物量及其厚度对土壤抗冲性的影响最大;土壤表层根系对土壤抗冲性也具有较大影响,能够有效提高土壤抗冲性的根系结构是0～30 cm土层中的毛根,其中,影响最大的是表层0～10 cm的根系,单位体积土壤内的根系越多,土壤抗冲性越强.     

晋西黄土区流域尺度对径流的影响

以山西省吉县蔡家川流域及其嵌套的冯家圪垛流域为研究对象,通过次洪水过程线分析在尺度不同的条件下,产流模式及洪水过程线的变化,结果表明,尺度的不同造成产流模式及洪水过程的差异。     

玉米不同间作方式对坡耕地水土流失的影响

针对云南山地种植措施不合理、水土资源流失严重的现状，进行了玉米间作蔬菜和草带等不同种植方式对坡耕地水土流失影响的研究。结果表明：8月份玉米间作马铃薯的径流量比玉米裸地单作减少37．4％；7月、8月份玉米间作白菜的土壤侵蚀量比玉米裸地单作分别减少46．7％和58．2％；7，8，9，10月份玉米间作混播草带（处理G）侵蚀量分别比玉米裸地单作显著减少68．9％，74．6％，84．5％和82．1％（P〈0．01）；玉米间作白菜、间作马铃薯、间作辣椒总侵蚀量分别比玉米裸地单作显著减少47．O％，43．8％和10．2％（P〈O．01）；玉米间作草带（处理D，G）总侵蚀量分别比玉米裸地单作显著减少60．8％和70．0％（P〈0．01），玉米间作马铃薯的总径流量比玉米盖膜单作减少21．0％；在低雨强、中雨强和高雨强下，玉米间作处理的平均侵蚀量分别比玉米裸地单作减少35．7％，61．4％和70．2％。说明玉米间作蔬菜和牧草能有效减轻坡耕地水土流失，在高强度降雨中，其水土保持效果更明显。     

谈谈东北黑土区坡耕地水土流失综合治理

坡耕地是我国耕地资源的重要组成部分,坡耕地综合治理是控制水土流失、保障国家粮食安全的必然要求。经过多年的实践探索,坡耕地综合治理已成为东北黑土区群众改善农业生产条件、实现增收致富、改善生态环境的重要措施。论述了黑土区坡耕地综合治理的必要性、坡耕地综合治理试点成效及推行坡耕地综合治理应采取的有效措施。     

晋西黄土区不同土地利用类型小流域径流产沙研究

通过山西省吉县森林生态系统国家野外科学观测研究站蔡家川流域的实验观测,采取对比分析的方法,对不同土地利用类型小流域场降雨径流产沙过程进行研究。结果表明：在降雨量分别为8．6和13．6mm的场降雨过程中,半农半牧小流域洪峰与沙峰基本同步,次生林小流域沙峰明显滞后于洪峰;农地小流域场降雨地表径流系数、产沙模数最高,分别为2．40％、6．40％和6．71t／km^2、73．69t／km^2;次生林小流域场降雨地表径流系数、产沙模数最低,分别为0．13％、0．75％和0．02t／km^2、6．95t／km^2。