坡面喷施高分子化合物集流效率的试验研究

基于西北地区黄土高原水土流失严重、地形复杂、外源材料运输困难的实际情况,提出坡面喷施高分子聚合物——土壤固化剂、沥青乳剂、有机硅树脂,以期提高其集流效率。通过室外人工降雨模拟试验,分析了坡面经3种材料处理后,在不同浓度,不同雨强下对产流时间、集流效率、土壤侵蚀量的影响。结果表明:3种材料处理的产流时间较对照提早1/3倍;集流效率平均为72.0%,连续降雨条件下为85%以上;土壤侵蚀量明显较对照降低;3种材料的集流效果顺序为:土壤固化剂>有机硅树脂>沥青乳剂。本研究对西北地区发展新型集雨材料及雨水集蓄利用新形式具有一定指导意义。     

HEC和AAM添加剂对提高黄土集流效率的试验研究

基于西北地区黄土资源丰富、地形复杂、外源材料运输困难的实际状况，提出将HEC(High Strength and Water Stability Earth Consolidator)和AAM(Active Aluminate Mixture)材料添加剂与黄土混掺，以期提高其集流效率。通过室内人工降雨模拟试验，探讨了典型黄土与HEC和AAM材料添加剂分别混掺后集流效率和性能的变化过程。同时，对照其它几种集雨材料，对不同雨强、雨量及坡度下的起流历时、集流效率和材料性能进行了比较。结果表明：黄土与HEC和AAM添加剂混掺后形成的黄土复合集流材料具有较强的抗拉、抗压能力，不同雨强和雨量等级范围均具有较高的集流效率(＞78%)，已达到混凝土的集流效果，其成本仅为混凝土的1/3～1/2。     

新型化学固沙材料性能的试验研究

SH为新型高分子固沙材料。对SH固沙的强度、抗风蚀能力、耐水性、耐老化性、抗冻融稳定性进行了室内试验,并开展了现场固沙试验研究。研究结果表明,SH固沙效果好,也比较适合化学结合植物固沙,可用于沙漠化治理。     

3种有机硅喷涂集雨面后的产流特征与集雨效率

集雨工程的建造往往比较复杂,寻找更经济、简便的集雨材料是干旱半干旱地区雨水资源利用的重要研究方向。高分子有机硅由于其具有良好的防水性、化学惰性、操作简单等特性,成为新型集雨材料的潜在选择。试验选用3种不同性质的硅烷(有机硅)乳液,设计4种有机硅与水的稀释比例(1∶7,1∶10,1∶13,1∶16),3种集雨面坡度(0°,9°,15°),通过室外模拟降雨进行集雨效率观测。结果表明,集雨效率道康宁IE-6683最大,为96.96%,道康宁520次之,为96.50%,有机硅原液为90.24%;3种有机硅与水的比例在1∶13与1∶16时集雨效果较好,平均集雨效率在90%以上;集雨面坡度对集雨效率具有显著影响,有机硅原液在坡度为0°与9°变化时集雨效率随坡度增加而增加,坡度为15°时集雨效率有所下降,道康宁520与道康宁IE-6683集雨效率均随集雨面坡度的变大而增加。     

新型高分子材料固沙抗风蚀的风洞模拟实验

新型高分子材料在防沙固沙、改善生态环境建设中有非常重要的作用。以自行研制的新型高分子固化材料SH为研究对象，对其固结层与风蚀量的关系进行了风洞模拟试验研究。试验结果表明，SH可以固沙，固沙后抗风蚀能力强，研究结果为指导现场施工提供了依据。     

高分子聚合物防治坡地土壤侵蚀模拟试验研究

通过人工模拟降雨试验，研究了坡面施加不同浓度的聚丙烯酸、聚乙烯醇、脲醛树脂3种聚合物对防治土壤侵蚀的效果。结果表明：高分子聚合物能推迟坡面产流时间、降低产流速率；与对照坡面相比，径流量减少42.05%、土壤侵蚀量减少58%以上；试验确定了3种聚合物有效施用浓度范围分别为：116～145 mL/m²，36～40 g/m²，180.0～240.0 mL/m²，并筛选出聚丙烯酸为综合作用效果最佳的高分子聚合物。上述3种高分子聚合物在防治水土流失方面有广泛的应用前景，今后还需对其效果持续性、最佳施用量等进一步研究。     

改良荒漠化土壤的多功能高分子复合材料的制备及其应用

荒漠化土壤恢复与改良急需解决的两个关健问题是土壤保水保肥能力的提高和土壤中有植物生长所需的养分。为此,用高分子黏结剂将高吸水树脂和高分子化肥有机地结合起来,制备成多功能高分子复合材料用于沙土的改良。对多功能高分子复合材料的性能测定和应用于沙土种植试验的结果表明:在沙土中施用0.5%的多功能高分子复合材料,可提高沙地土壤的保水能力和土壤肥力,使土壤环境得到改善、种植的植物生产量获得大幅度增加。     

PAA/PAM共聚新型功能高分子材料对土壤结构性状的影响

研究了用60Coγ辐照方法制备的PAA/PAM共聚新型功能高分子材料(新材料)对土壤结构性状的影响。试验结果表明,新材料显著改善供试土壤的物理性状,尤其对盐碱土作用显著,是一种很有前途的土壤结构改良剂。     

高塬沟壑区雨水集流效率研究

通过6个径流小区对自然荒坡和道路场院的模拟对比试验,探索雨水集流场建设中的新材料、新工艺、新方法,为雨水集流场建设提供技术支撑。在模拟自然荒坡的3个径流小区中,无机防水剂1#和硅烷偶联剂对地表喷施处理后,集流效率明显高于对照;在模拟道路场院的3个径流小区中,无机防水剂4#+5kg/m²水泥和硅烷偶联剂+5kg/m²水泥对地表土壤掺混处理后,硅烷偶联剂+5kg/m²水泥集流效率明显高于对照。试验共筛选出了3种新材料,可用于雨水集流场建设。次降     

黄土丘陵沟壑区梯田田面集流补灌试验研究

根据黄土丘陵沟壑区水土流失严重、水资源短缺和旱灾频繁的特点，布设了不同形式的梯田田面集流补灌小区14个，小区面积25m^2，随机排列，种植玉米。大旱的2001年，通过土壤含水量测定，及时掌握土壤水分变化情况，按照设计进行了2次补灌，补灌后土壤含水量有了明显提高，一定程度上缓解了旱情。试验结果表明，穴灌垄作覆膜小区比常规耕作田平均增产14.9%，穴灌丰产沟覆膜小区平均增产36.8%，穴灌1：8丰产沟覆膜小区增产达57.3%。     

小流域集水效率的试验研究--以山东安口小流域为例

小流域的农业生产主要以雨养农业为主,其集水效率是雨水集蓄利用工程的关键。以山东安口小流域为例,通过对影响小流域集水效率的主要因素——土壤入渗能力的试验,揭示土壤入渗对流域集水的影响,并利用径流系数法对集水量进行了估算,也具有较高的准确性。试验研究表明,在类似于安口流域的这类区域,土壤稳定入渗率较低,而径流系数较高,平均为0.46,因此利用(天然)径流场收集雨水发展雨养农业则极为有利。     

有机材料结合集雨措施对山地果园理化性质的影响

为了解黄土丘陵区雨养条件下山地果园有机材料结合集雨措施(organic materials combined with rainwater collection measures,OMR)对苹果园土壤理化性质的影响,2016年4月在陕西延安山地苹果园,以果树树冠投影面反坡修建鱼鳞坑和集雨坑,研究了有机材料用量分别为5 250kg/hm2(OMR1),4 500kg/hm2(OMR2),3 750kg/hm2(OMR3),0kg/hm2(CK)以及传统处理T对苹果园土壤理化性质的影响,测定了0—300cm土层土壤含水率和土壤电导率,0—200cm土壤土层硝态氮含量和0—100cm土层土壤容重和饱和导水率。结果表明:有机材料结合集雨措施能够显著增加果园0—300cm土层土壤含水率,OMR2处理土壤平均含水率增加最显著,有机材料结合集雨措施处理(OMR1、OMR2、OMR3)的土壤根系湿润区主要集中在0—100cm土层。0—300cm土层OMR2处理土壤多次平均含水率值最高,为14.87%;OMR1、OMR3、CK和T处理的土壤多次平均含水率分别为14.74%,14.80%,12.79%和8.66%。有机材料结合集雨措施处理能够显著增加0—200cm土层土壤硝态氮含量,尤其增加40—100cm土层土壤的硝态氮含量;有机材料结合集雨措施能够显著降低土壤容重,尤其是20—60cm土层的土壤容重;有机材料结合集雨措施能够增加土壤饱和导水率,尤其增加0—40cm土层土壤的饱和导水率;有机材料结合集雨措施能够增大土壤的电导率,并且峰值出现在60—100cm土层中,0—300cm土层土壤电导率呈现OMR2OMR1OMR3CKT。总体而言,在陕西延安采用有机材料结合集雨措施能够显著提高山地苹果园土壤含水率和土壤硝态氮含量,降低土壤容重,增大饱和导水率和电导率,使果树在适宜的环境中生长,促进当地山地果业可持续发展。     

有机物料添加对内蒙古河套灌区碱化土壤可溶性有机碳的影响

通过研究不同有机物料添加对内蒙古河套灌区碱化土壤可溶性有机碳含量变化的影响,寻找合理高效的增碳方式,降低碱化土壤有机碳损失。以内蒙古河套灌区轻度、中度盐碱土为对象进行田间试验,设置生物炭（BC）添加、羊粪（GM）添加,对照（CK）3个处理,对比和分析不同有机物料添加后土壤有机碳（SOC）、可溶性有机碳（DOC）、土壤理化性质的变化。结果表明：（1）与CK相比,轻度碱化土壤BC、GM处理土壤DOC含量分别增加3.28%,20.66%,SOC含量增加5.40%,10.30%,中度碱化土壤BC和GM处理下可溶性碳增加41.32%,74.10%,土壤SOC含量增加60.24%,79.16%;（2）轻度碱化土壤BC和GM处理土壤DOC含量与SOC含量呈负相关,中度碱化土壤BC和GM处理下呈正相关;（3）盐碱土壤SOC、DOC含量主要与土壤pH、电导率的变化有关;BC处理较GM处理相比土壤电导率低约1.93%~29.15%,而GM处理土壤pH、碱化度比BC处理低0.31%~1.53%,7.10%~24.63%。总体来看,有机物料添加后均能使土壤中SOC、DOC含量提高,不同程度地降低土壤碱化程度,且羊粪添加较生物炭略好,因此羊粪添加对河套灌区碱化土壤碳含量的提高比生物炭添加更有效,土壤改良效果更好,土壤理化性质改善更明显。     

不同有机物料与石灰对小麦吸收镉的影响

采用盆栽试验,研究了在镉污染土壤上不同有机物料、石灰及有机物料与石灰配合施用对小麦生长和吸收重金属镉的影响。结果表明,施用猪粪能显著增加小麦产量,小麦产量随猪粪用量的增加而增加;石灰用量超过一定数值后则显著降低小麦产量;而其他处理对小麦产量的增、减作用不显著。施用高量猪粪(Z4)或石灰+低量猪粪(Z2)能显著降低小麦对镉的吸收,使籽粒的镉浓度降至国家食品镉污染限量标准(GB2762-2005)以下。所有石灰+机物料处理都比对照处理明显降低小麦籽粒和秸秆中的镉,但籽粒中的镉浓度都未达到国家食品镉污染限量标准。在受重金属Cd污染土壤上施用高量猪粪或猪粪配施石灰,表现为显著的负交互作用,对控制小麦对镉的吸收以及从秸秆向籽粒的转移,都有显著的效果。石灰与泥炭或活性炭配合施用表现为正的交互作用,会在一定程度上促进小麦对镉的吸收。     

大型雨水集蓄工程的规划设计及应用

在黄土高原的黄土丘陵沟壑区因地制宜建设大型雨水集蓄工程,可有效利用雨水资源,为水保措施和当地群众的生产生活服务。大型雨水集蓄工程具有易管护、自动化程度高、集蓄的雨水干净等特点。提出了大型雨水集蓄工程的规划设计方法,并进行了实例分析。     

绳网护坡的强降雨冲刷和雨水入渗试验研究

基于公路边坡的水土保持及稻秸杆等废弃物的全生态循环利用目的,研发了可防雨水冲刷的全生态绳网护坡结构,设计了室内模拟边坡的强降雨冲刷和雨水入渗试验。通过测试不同绳网参数护坡的坡面冲刷水流速度、泥沙冲刷量及雨水入渗情况,研究绳网护坡的防雨水冲刷机理及雨水入渗特点,得到绳网护坡的最优设计参数。通过绳网护坡的现场试验,得到南方高温多雨地区绳网护坡的应用效果,以及草绳绳网的腐烂变化情况。与无防护裸坡相比,绳网护坡能减缓坡面水流流速20%~50%,减少强降雨引起的泥沙冲蚀量60%以上,同时绳网护坡还能明显增加雨水入渗,因此绳网护坡比其他方法更有利于水土保持。