加气对西北旱区膜下滴灌棉花生长与水分利用效率的影响

针对膜下滴灌棉田土壤根际低氧胁迫抑制棉花水分利用问题，探讨不同生长阶段加气灌溉对棉花生长发育及水分利用的影响。研究设置了苗期、蕾期、花铃期、蕾期+花铃期、苗期+蕾期+花铃期5个加气阶段，以生育期不加气为对照进行田间试验。结果表明：花铃期加气土壤呼吸和土壤温度峰值较其他处理延后了9 d，使加气效果得到延长，更好地改善了土壤环境，在获得最大产量的同时，水分利用效率也最高。土壤氧气含量对棉花产量的影响程度最大，且花铃期土壤氧气含量对产量和水分利用效率的正面影响均大于其他生育期。因此，在棉花花铃期进行加气灌溉是缓解覆膜造成的棉花根际低氧胁迫，提升棉花产量与水分利用效率的最佳时期。研究结果对揭示加气灌溉对棉花生长的影响机制及进一步提高水土资源利用率提供了理论依据。     

Driving factors determining the occurrence of sodic soils in dry subhumid Mediterranean areas

An evaluation of the factors determining the occurrence and the properties of soils with low permeability occurring in vast areas in S Portugal was carried out taking into account the terrain morphology and the geology of the region. This paper deals with the variation patterns of the physical and chemical characteristics of soils from several soil toposequences that occur under different gradient slopes and on different parent rocks. Spatial variation of soil properties mainly depends on the composition of their cation‐exchange complex, as the role of other factors, such as the mineralogy of the clay fraction, were of minor importance. There is often a stronger increment of Na and/or Mg than of Ca with depth, causing a variable degree of sodicity in some of these soils, to which waterlogging tendency of their upper horizons is related. Though the occurrence of these features is determined by the nature of the parent rock, their degree of expression varies primarily according to the topographic position of soils. Therefore, a catenary distribution including nonsodic Cambisols or Luvisols in the hillcrests and Stagnic Solonetz or Sodic Luvisols or Sodic Stagnosols in the topographic lows is common. Such soil characteristics are of utmost importance for irrigation suitability and management of these soils, and for environmental impacts assessment, as the region is vulnerable to desertification.     

典型退化山地生态系统植被恢复阶段分类——以小浪底库区山地为例

 在调查黄河小浪底山地植物物种多样性指数和海拔、坡度、坡向、土壤状况等环境因素的基础上,采用主成分分析的方法对生态因子进行筛选,根据影响因子的作用大小,采用聚类分析的方法对样地进行群落恢复进程的分类,利用判别分析技术建立各恢复阶段的判别公式。结果表明:1)研究区植物群落可以划分为15种类型,其中乔木群落4个,灌草群落6个,草本群落5个;2)土壤和地形等环境因子、土壤流失等生态因子对多个公共因子都有较大的载荷。多样性指数H′/sup>,D1,P,Jsw,D2等在第1主分量上、石砾含量在第2主分量上、土壤流失程度、土壤厚度以及坡向和土壤类型在第2、第3主分量上都有较大载荷,海拔在3个主分量上载荷都较小;3)黄河小浪底山地植被恢复期可以分为4个恢复阶段:恢复初期阶段,其群落占27%;进展阶段,其群落占40%;恢复中期阶段,其群落占20%;恢复稳定阶段,其群落占13%;4)所建立的判别模型是可靠的,在判识植被恢复阶段有显著效果。     

黑土农田水肥条件对作物产量及水分利用效率的影响

长期定位试验研究黑土农田不同水肥作物产量和水分利用效率的变化结果表明,大豆对水分条件变化反映较敏感,而玉米对养分条件变化反映较敏感,适宜水分条件下3种作物随施肥水平的提高,其产量与水分利用效率相应增加;有机 无机肥配施处理3种作物随水分含量的增加,其产量与水分利用效率相应提高     

旧膜再利用方式对旱地胡麻干物质生产及水分利用效率的影响

为寻求地膜覆盖后旧膜再次利用的有效方式,探讨旧膜再利用后旱地胡麻的增产机理,在大田环境下,比较了旧膜直播(T1)、旧膜覆土直播(T2)、旧膜秸秆双重覆盖播种(T3)、春天揭旧膜覆新膜播种(T4)、秋后整地覆新膜春天播种(T5)及露地播种(T6,CK)6种处理方式对旱地胡麻生育进程中土壤水分、叶面积、干物质积累与分配、籽粒产量及水分利用效率的影响。结果表明:全地膜覆盖作物收获后旧膜继续留至翌年,仍具有一定的保墒和增温效应,光合面积和光合同化产物的积累量增加。不同旧膜再利用方式的保墒效果主要表现在胡麻现蕾期前,保证了胡麻全苗、壮苗,叶面积对旧膜再利用方式的响应基本与之一致,各处理均高于CK,且以T4处理均在枞形期及现蕾期效果最优,而开花期以T5处理居高。干物质积累量在生育前期T4处理较高,而生育后期T5处理居高。T4和T5处理成熟期干物质积累量、籽粒干物质分配量和分配比例及花后干物质同化量对籽粒的贡献率均高于CK,降低了干物质在主茎+分枝+果壳中的分配比例,T1、T2、T3介于T4和T5之间。籽粒产量各处理均显著高于CK,T4最高,达1 509.52 kg.hm 2,其余依次为T5、T1、T2、T3和T6,分别为1 370.77 kg.hm 2、1 171.84 kg.hm 2、1 158.47 kg.hm 2、1 011.36 kg.hm 2和620.52 kg.hm 2;水分利用效率与产量变化趋势基本一致,相应各处理分别比CK增加153.63%(T4)、129.82%(T5)、97.49%(T1)、85.71%(T2)和64.41%(T3)。说明春天揭旧膜覆新膜播种方式是兼顾保水高产的最优胡麻耕作方式,适宜在旱作农业区推广应用。     

黄土高原不同地貌类型区植被恢复潜力及其土地利用变化

黄土高原1999年开始的退耕还林（草）工程，对植被覆盖与土地利用结构产生了深刻影响，评估黄土高原未来植被恢复潜力、植树造林适宜区以及土地利用变化，对黄土高原生态保护和高质量发展具有重要意义。该研究基于北洛河流域2020年下垫面状况，借鉴"相似生境法"，对不同地貌类型区的未来恢复潜力、植树造林适宜区与土地利用变化进行了分析。结果表明：1）丘陵沟壑区目前平均植被盖度为61.9%，未来20~30 a仍有9.2%左右的上升空间，植被可恢复土地面积约占丘陵区的36.4%。土石山林区尚有11.5%的土地面积具有恢复余地，高塬沟壑区与阶地平原区植被盖度恢复余地很小。2）未来土地利用变化面积主要集中在丘陵沟壑区，与2020年相比，其耕地将减少47.4%，而林地与草地会增加0.7%与15.8%。土石山林区耕地将减少23.0%，林地与草地分别会增加0.2%与36.0%。3）基于"适地适树"原则下的情景模拟，高塬沟壑区与阶地平原区分别有279.16、233.73 km2面积可植树造林，而丘陵沟壑区大片可退耕土地适宜于自然恢复。结果表明，丘陵沟壑区仍是未来生态恢复重点关注区域，是黄河流域生态保护和高质量发展的热点区域。     

Development of an adapted empirical drought index to the Mediterranean conditions for use in forestry

The most widely used empirical drought indices in forestry and fire risk management were tested under Mediterranean conditions. These were: the Keetch-Byram drought index KBDI, the Nesterov index NI, the Modified Nesterov index MNI, the Zhdanko index ZI which belong to the cumulative type, and the Sweden Angstrom Index which belongs to the daily type. The above indices were selected for fire risk assessment in the European Mediterranean conditions, following the method of correlating indices with real fuel moisture data. Meteorological data were collected for the testing area of the sub-urban forest of Thessaloniki, northern Greece. Time series of the drought indices were constructed for the summers of 2006 and 2007. At the same time, field data were collected in order to estimate the real fuel moisture content including surface soil, litter to represent the dead fuel moisture content, and grass to represent the live fuel moisture content. Statistical analysis of the collected field data and their correlation with the tested drought indices, which calculated from the local meteorological data, showed that KBDI is the most suitable empirical drought index for the area. Consequently, KBDI was modified for a better adaptation to Mediterranean conditions, following the development procedure as in the original paper. Based on the above method a Modified KBDI was calculated for the study area, and the differences from the original KBDI were estimated. The comparison of the two indices showed that: (a) there is a faster response of the Modified KBDI index to meteorological data, (b) the index takes on higher values during the summer months of both studied years, and thus, previously reported problems of underestimation of actual water loss is mitigated, and, (c) the estimated fire risk is higher for the study area, which is in accordance with the very low moisture content values observed.     

北方土石山区生态修复与水源涵养研究进展与展望

生态文明建设与生态环境保护是人与自然和谐相处与和谐共生的必然要求,是实现经济社会可持续发展和人民群众对美好生态环境的现实需要、建设美丽中国的实际需要。针对太行山区生态系统严重退化、环境容量与承载力低下、基础设施薄弱、自然条件与资源禀赋较差、贫困程度较深等问题,中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心从20世纪80年代开始在太行山中段东坡的低山丘陵区进行生态修复与可持续发展的研究,通过30年的研究实践,提出并建立了较为完整的北方土石山区生态修复治理体系,为山区生态文明建设和生态环境保护,以及扶贫攻坚和社会经济可持续发展提供了经验与示范。本文通过30年研究历程回顾、研究与展望,总结了土石山区生态修复与水源涵养的进展与展望。太行山林业生态工程建设主要经历了3个阶段:一是研究初始阶段(1986—1996年),确定了退化山地生态系统恢复的途径与技术理论,建立了以水土富集为中心的林业生态工程。二是提升发展阶段(1997—2007年),这一阶段主要是研究了影响退化山地生态系统恢复与重建的关键因子与影响机制,并提出了有效的技术措施与解决方案。具体说来,在径流林业研究方面,研制出了太行山水土富集工程带间距计算公式;在降水资源转化与水分运移规律研究方面,明晰了岩土二元结构体的降水-土壤水-裂隙水的基本补给路径,揭示了岩土界面"优先流"与裂隙网络"优先流"的运行转化规律,阐明了浅层风化裂隙岩体渗流的动态变化特征及对植被耗水过程的响应关系;在降水资源调控利用研究方面,研制出了生物集雨新材料、营养调理剂和生物集雨面建造施工工艺。三是全面创新阶段(2008年—),重点探讨了山区生态产业开发与区域可持续发展问题,研发了经济林土壤扩蓄增容技术、石质山地困难立地造林技术、经济林生态隔离带调控技术、京津风沙源治理工程区沙产业开发技术,以及林下经济、循环经济、生态旅游等生态产业化技术体系。下一步将在目前研究的基础上,向人口密度较大、人类活动频繁的雄安新区上游山区扩展,重点开展以国土绿化、景观建设、水源涵养、水土流失治理、污染防治为主要内容的山水林田湖草一体化生态环境与气候变化监测,研究现代干扰条件下山地灌丛生态系统向森林生态系统的演替过程及主要驱动因素,山地水旱灾害形成机制、降水资源调控与水源涵养,以及以产业生态化和生态产业化为主体的山地生态经济体系,为构建结构稳定、功能完善的京津冀生态环境支撑体系与水源涵养功能体系提供科学依据和技术支撑,为山地生态系统经营管理,实现其生产、生态功能和系统稳定性提供科学参考。     

不同土壤水分冬小麦根、冠关系及其对叶片水分利用效率的影响

试验研究不同土壤水分冬小麦根、冠关系及其对叶片水分利用效率的影响结果表明,水分条件对根系与叶冠间干物质分配模式影响较小,而对根系功能与叶冠结构建成之间关系影响较大,水分胁迫抑制植株结构的建成,随作物由营养生长向生殖生长的过渡其根系功能发挥与叶冠结构建成之间矛盾愈加明显,拔节期复水有利于植株根系功能的增强和叶冠结构的改善。根冠比与叶片水分利用效率关系呈单峰倒“V”型曲线,水分多少可影响曲线的斜率和高低。根量达最大值前沿根冠比降低的方向,叶片水分利用效率增加;当根量达最大值时叶片水分利用效率也达最大值,此时根冠比为0 .1～0 .2。而抽穗期后沿根冠比降低的方向,其叶片水分利用效率也降低。     

不同模拟雨量下微集水种植对农田水肥利用效率的影响

为了探索微集水种植的增产机理及其适宜的雨量范围,通过大田模拟降雨试验,在2006－2007年研究了作物生长期间不同降雨量下微集水种植玉米对农田水肥利用效率的影响。结果表明,在230～440 mm雨量下,微集水种植玉米可提高其籽粒产量及水肥利用效率,2006年籽粒产量、农田水分利用效率（WUE）以及氮、磷和钾养分利用效率（NUEN、NUEP和NUEK）在230 mm雨量下较对照分别提高了75.4%、73.3%、56.0%、44.4%和106.8%,340 mm雨量下分别提高了36.7%、40.2%、22.8%、18.1%和35.5%,440 mm雨量下与平作相比差异不明显;2007年籽粒产量、WUE、NUEN、NUEP和NUEK在230 mm雨量下较对照分别提高了82.8%、77.4%、64.0%、52.2%和123.9%,340 mm雨量下分别提高了43.4%、43.1%、30.4%、21.8%和41.2%;440 mm雨量下籽粒产量、WUE和NUEN分别提高了11.2%、9.5%和10.1%。由此可知,在玉米全生育期降雨量230～440 mm范围内,通过微集水种植可以增加籽粒产量,提高农田水肥利用效率,尤其在雨量较低时,提高水肥利用效率及增产效果尤为明显。     

Analysis of the variations in dry matter yield and resource use efficiency of maize under different rates of nitrogen,phosphorous and water supply

Abstract

Increasing resources use efficiency in intensive cultivation systems of maize (Zea mays L.) can play an important role in increasing the production and sustainability of agricultural systems. The objectives of the present study were to evaluate DM yield and the efficiency of inputs uses under different levels of water, nitrogen (N) and phosphorus (P) in maize. Therefore, three levels of irrigation including 80 (ETc₈₀), 100 (ETc₁₀₀) and 120% (ETc₁₂₀) of crop evapotranspiration were considered as the main plots, and the factorial combination of three levels of zero (N₀), 200 (N₂₀₀) and 400 (N₄₀₀) kg N ha^?1 with three levels of zero (P₀), 100(P₁₀₀) and 200 (P₂₀₀) kg P ha^?1 was considered as the sub plots. The results showed that increasing the consumption of water and P was led to the reduction of N and P utilization efficiency, while RUE increased. WUE was also increased in response to application of N and P, but decreased when ET_C increased. DM yield under ETc₈₀ treatment reduced by 11 and 12%, respectively, compared to ETc₁₀₀ and ETc₁₂₀ which was due to reduction of cumulative absorbed radiation (R_abs(cum)) and RUE. Under these conditions, changes of stomatal conductance (gs) had little effect on DM yield. It was also found that N limitation caused 11 and 20% reduction in DM yield compared to N₂₀₀ and N₄₀₀, respectively. This yield reduction was mainly the result of decrease in RUE. By decreasing R_abs(cum), P deficiency also reduced DM yield by 5 and 9%, respectively, relative to P₁₀₀ and P₂₀₀ treatments.     

黄土丘陵半干旱区人工林迹地土壤水分恢复研究

为了研究黄土丘陵半干旱区人工林迹地土壤水分恢复情况,该文以正在生长的人工林土壤水分含量为人工林迹地土壤水分恢复的起点,并分别以持续农地和持续放牧荒坡的土壤含水量为林后农地和草地土壤水分恢复的上限,对位于黄土丘陵半干旱区绥德县境内的人工林迹地土壤水分恢复情况进行了研究。结果表明,人工林死后的放牧荒坡在20a的时间里,其土壤水分没有补偿;人工林死后的保护草地土壤水分有微弱恢复迹象,但年恢复速度在0.5～3.7 mm之间,以这样的速度恢复到持续放牧荒坡的土壤含水量,至少需要150a以上;林后农地土壤含水量有恢复趋势,年平均恢复速度为15 mm左右,其土壤含水量要恢复到持续农地当前的水平,大约需要40a的时间。研究结果揭示了黄土丘陵半干旱区人工林对土壤水分影响的长期性,并为制定可持续的土地利用规划提供借鉴资料。     

Tree biomass,resource use and crop productivity in agri-horti-silvicultural systems in the dry region of Rajasthan,India

A combination of silvicultural species [Prosopis cineraria (L.), Ailanthus excelsa Roxb. and Colophospermum mopane (J. Kirk ex Benth.)] were planted with horticultural species [Ziziphus mauritiana (L.), Cordia myxa (Forster), and Emblica officinalis (Gaertn)] and intercropped with wheat (Triticum aestivum). Z. mauritiana +P. cineraria combination produced greater fruit, fodder and fuel wood and was less competitive to wheat crop. Crop yield reduced by 5% to 23% in the agroforestry systems than the yield in sole crop plot. Lowest yield was in C. mopane + C. myxa combination. Fodder yield was 0.53, 0.20 and 0.07 t ha^?1 from C. mopane (cursive), P. cineraria and A. excelsa, respectively, whereas utilizable biomass was 2.63 t ha^?1 from C. myxa (cursive) + P. cineraria, 2.21 t ha^?1 from C. myxa (cursive) + C. mopane and 2.18 t ha^?1 from Z. mauritiana + P. cineraria combinations. Soil organic carbon and NH₄–N increased (by 7% and 8%, respectively), whereas NO₃–N and PO₄–P decreased in agroforestry compared to the sole tree plots. Primary root attributes of P. cineraria, A. excelsa and C. mopane were higher in agroforestry and mostly concentrated in the top 0–25 cm of the soil layer. Z. mauritiana + P. cineraria were the best combination with minimum yield reduction and were found to be beneficial in enhancing soil fertility.     

Surface water quality of factory-based and vegetable-based peri-urban areas in the Yangtze River Delta region,China

Detailed surveys of surface water in two contrasting peri-urban areas in the Yangtze River Delta region of China were conducted to determine the distribution of heavy metals, nitrogen (N) and phosphorus (P) as well as the speciation of N and P. A factory-based (FB) area was compared with a vegetable-based (VB) area during the dry season. The concentrations of heavy metals in the surface water in the FB area were higher than those in the VB area, suggesting modest contamination of surface water with Zn, Cu, Cr and Pb but not Cd, from discharge of factory effluent in the FB area but not the VB area. Although total N (TN) and total P (TP) levels in the surface water were high in both areas, the surface water in the VB area had significantly higher levels of nitrate N (NO₃–N), organic N (ON) and TN than those in the FB area. In both areas, the levels of water-soluble P (WP), organic P (OP) and TP were high in the river water that received municipal wastewater. The distribution of N and P species throughout the surface water system indicated that the NO₃–N and ON mainly came from vegetable fields, while ammonium N (NH₄–N), WP and OP were mainly from municipal wastewater. Treatment of municipal wastewater prior to discharge to reduce N and P by purification is recommended together with research and extension to develop more efficient use of N and P fertilizer by vegetable farmers.     

基于最小数据集的黄淮海旱作区耕层土壤质量评价及障碍分析

为探究黄淮海旱作区耕层土壤质量特征,基于土壤物理、化学及剖面特征,建立黄淮海旱作区耕层土壤质量评价指标体系,运用主成分分析法构建耕层质量评价指标的最小数据集（minimum data set,MDS）,结合障碍因子诊断模型揭示黄淮海旱作区耕层土壤质量特征及其障碍因素。结果表明：1）研究区耕层土壤质量评价最小数据集由土壤有机质、土壤阳离子交换量、土壤pH、耕作层厚度、耕作层穿透阻力和耕作层压实度构成,基于最小数据集和全指标数据集的耕层土壤质量指数间显著正相关（R²=0.61,P＜0.05）,Nash有效系数和相对偏差系数分别为0.601和0.181,表明最小数据集的指标能够代替全部数据集指标对黄淮海旱作区耕层质量进行评价;2）研究区耕层土壤质量总体处于中等水平,质量指数为0.25～0.61;适宜耕层各项指标如下：耕作层厚度不小于17.20 cm,耕作层穿透阻力不大于896.10 kPa,耕作层土壤压实度不大于78.01%,pH值为8.01～9.37,有机质不小于17.87 g/kg,阳离子交换量不小于21.13 cmol/kg;3）黄淮海旱作区存在明显的障碍类型,耕层障碍可分为薄化紧实与养分贫瘠障碍耕层、养分贫瘠耕层、土壤紧实型耕层3类。其中有机质含量低、阳离子交换量低、耕作层压实度过高是黄淮海旱作区耕层质量主要障碍。研究为黄淮海旱作区耕层土壤质量提升和改善提供理论支撑。     

东北黑土区作物水分利用效率的研究

研究了不同作物栽培模式、耕作措施及养分水平对东北黑土区水分利用效率的影响。结果表明,改进耕作措施的小麦-玉米-大豆农田生态系统优化模式的水分利用效率最高;深松耕作水分利用效率高达1.42kg/hm²·mm;自然降水条件下高肥区水分利用效率最高,适宜水分条件下高肥区、中肥区与有机肥区的水分利用效率差异不大,充足水分条件下中肥区水分利用效率最高。     

黄土塬区夏玉米物质生产及水分利用对品种间作竞争的响应

品种间作竞争具有优化作物个体形态特征和生物量分配的生态效应。综合干旱环境、密度和降雨年际变化影响下的品种间作生物量分配机制研究,可为旱区作物增产增效栽培提供理论依据。试验于2011年(降雨量645.0 mm,湿润年份)和2012年(降雨量497.1 mm,干旱年份)调查了两个玉米品种(‘郑单958’和‘沈单16号’)、两种密度(4.5万株?hm-2和7.5万株?hm-2)隔行间作处理下,地上部生物量和地下部根系形态特征,并分析了品种间作下生物量分配策略、根系竞争机制与产量、水分利用效率的关系。结果显示:1)干旱显著降低玉米根系表面积(SA),低密度间作下‘沈单16号’扬花期SA显著降低而‘郑单958’显著增加,高密度间作‘郑单958’的SA显著下降25.3%,间作下根系对于水资源的竞争随种植密度的增加而加剧;两个种植密度和两个不同降雨年份,间作系统0~20 cm土层根长密度(RLD)显著增加,增加种植密度和雨水亏缺,刺激根系向深层土壤生长,导致30~40 cm土层RLD的增加,且‘郑单958’的RLD增加幅度远高于‘沈单16号’。2)间作竞争下生物量积累具有品种差异,‘郑单958’集中在营养生长期,而‘沈单16号’集中在生殖生长期;且随种植密度的增加,间作栽培下单株生物量显著降低。3)群体收获指数(HI)在高密度间作下,两个不同降雨年份出现平均6.0%的增加幅,雨水充足促进群体HI的提升;根冠比因降雨和种植密度而变,雨水充足、低密度间作下根冠比较大,干旱和高密度下资源竞争造成‘郑单958’根冠比显著下降。4)干旱年份玉米品种间作增产优势显著,高、低密度间作增产率分别为10.3%和21.4%,水分利用效率(WUE)分别增加28.2%和42.0%;且‘郑单958’增产和增效能力分别较‘沈单16号’高17.6%和50.0%。综上所述,品种间作栽培下‘郑单958’具有更合理的地上部生物量分配和响应机制,其根系通过减少冗余生长,降低资源消耗来应对土壤干旱,高效的根系自我调节能力和生物量分配机制在间作系统产量形成和WUE提升中起到了关键作用。     

供水工程影响下中国北方地区耕地后备资源开发潜力

灌溉水源是北方地区耕地后备资源能否有效开发的关键。当前,中国正在推动国家水网工程规划建设,为北方地区耕地后备资源开发提供了新的机遇。在以往研究基础上,该研究考虑北方地区已建、在建及规划的供水工程,基于自然适宜、利用高效、发展稳定三方面评价准则,结合三维魔方空间分类方法,开展了雨养情景和供水灌溉情景下耕地后备资源开发潜力分析。结果表明：雨养农业情景下,北方地区勉强适宜（Ⅱ级）、中度（Ⅲ级）和高度（Ⅳ级）适宜的耕地后备资源面积分别为2.9万、1.0万和0.6万km²。灌溉农业情景下,耕地后备资源面积明显增加,勉强适宜（Ⅱ级）、中度（Ⅲ级）和高度（Ⅳ级）适宜的耕地后备资源面积将分别达到5.4万、7.6万和6.5万km²,主要集中于新疆、内蒙古和甘肃3省（自治区）。该研究结果可为中国耕地后备资源开发利用及国家水网工程效益发挥提供参考。     

黄土丘陵区不同土地利用方式土壤团粒结构分形特征

土壤团粒、水稳性团粒和微团粒状况是影响土壤结构和性质的重要因素。运用分形理论研究黄土丘陵区纸坊沟流域7种不同土地利用方式土壤团粒结构的分形特征。结果表明：表层土壤团粒的分形维数在1．641—2．114之间,其大小顺序为人工草地〉果园〉坡耕地〉乔木林地〉灌丛〉天然草地〉人工梯田。土壤水稳性团粒的分形维数在1．774～2．384之间,其变化顺序为果园〉乔木林地〉人工草地〉坡耕地〉天然草地〉人工梯田〉灌丛,二者均表现出≥0．25mm粒级土壤团粒含量越低,分形维数越高的规律;分形维数与≥5mm、5～2mm和≥0．25mm粒级的土壤团粒、水稳性团粒呈极显著负相关（P〈0．01）,与〈0．25mm粒级的呈极显著正相关（P〈0．01）;结合团粒结构体破坏率可知,灌丛土壤结构与稳定性最好,其次为天然草地,人工草地最差;表层土壤微团粒结构分形维数在2．360～2．487之间,大小顺序为天然草地〉乔木林地〉坡耕地〉人工梯田〉人工草地〉果园〉灌丛,灌丛有助于促进土壤微结构形成,分形维数与0．25-0．05mm和〉0．001mm粒级土壤微团粒含量呈极显著负相关（P〈0．01）,与〈0．001mm粒级土壤微团粒含量呈极显著正相关（P〈0．01）;下层土壤质地主要与成土母质有关,人为干扰小,3种分形维数间存在显著正相关水平（P〈0．05）,土壤有机质含量与3种分形维数显著负相关（P〈0．05）。土壤团粒结构分形特征可作为土壤评价指标之一,分形理论为土壤结构、性质和评价研究提供了新方法。     

递增式连续降雨条件下典型山区坡面径流产沙水动力学特征

山区复杂的下垫面条件导致了山区小流域水文响应过程的复杂性,山区坡面作为山区小流域水文响应的基本单元,研究其不同下垫面条件下径流产沙水动力特征具有重要意义。为明晰山区坡面不同下垫面条件下径流水沙水动力特征,该研究选用官山河小流域作为研究对象,基于室内模拟递增式连续降雨试验方法,研究了坡度、土层厚度分布和土层底部透水性等山区坡面下垫面特性共同作用下的坡面径流产沙水动力学特征。结果表明：1）连续降雨条件下,雷诺数、水流剪切力和径流功率随着产流时间和雨强增加呈现增加趋势,Darcy-Weisbach阻力系数呈降低趋势。2）雨强增加使雷诺数均值和径流功率均值显著增加（P<0.05）,设计雨强60、90、120 mm/h时的雷诺数均值、径流功率均值分别比30 mm/h的雷诺数均值、径流功率均值增加了130%、276%、366%和171%、328%、435%;坡度增加使水流剪切力均值和径流功率均值显著增加（P<0.05）,坡度15°、25°的水流剪切力均值分别比坡度5°的增加了135%和187%,坡度15°、25°的径流功率均值分别比坡度5°的均值增加了224%和357%;土层厚度分布对阻力系数 均值和土层底部透水的雷诺数均值、径流功率均值有显著影响（P<0.05）,土层底部透水性仅对土层厚度分布为上薄下厚的雷诺数均值和水流剪切力均值有显著影响（P<0.05）。3）雨强是影响坡面产流产沙水动力特征的主导因素,对雷诺数的方差贡献率高达83.11%,水流剪切力主要受到雨强和坡度的影响,累计贡献率达67.64%,径流功率主要受到雨强和坡度的影响,累计贡献率达80.58%。在单一雨强条件下,坡度和土层厚度分布是影响水动力参数的主要因素,土层厚度分布和坡度的交互作用、土层底部透水性和土层厚度分布的交互作用对水动力参数也有一定影响。因此,在研究坡面产流产沙规律时,除考虑雨强和坡度外,还应兼顾考虑土层厚度分布和土层底部透水性及其交互作用的影响。该研究结果可为山区坡面复杂下垫面条件下的坡面产流产沙机理提供一定的理论支撑,并为改进山区小流域水文过程分布式模拟提供参数率定依据。