不同类型豆科植物对黄土母质生土的改土效果

以黄土母质生土为供试土壤,以不同类型豆科植物为生物材料,对生物改土效应进行研究.结果表明:①草木樨、苜蓿根际土壤容重在1.00～1.35 g/cm3之间,是最适宜的土壤容重范围;黑豆、大豆对0.25～3 mm之间团粒具有较强的作用;种植草木樨、苜蓿、黑豆、大豆后,土壤>0.5 mm水稳性团聚体的含量均在90%以上.草木樨、苜蓿、黑豆和大豆对土壤物理性质具有良好的改良作用.②草木樨、苜蓿、小冠花在短时期内对土壤氮素具有较强的补给作用;豆科牧草在生土地上生长两季后,对土壤0-60 cm土层氮素具有明显的衰聚效应;土壤表层有机质含量以小冠花最高;0-20 cm土壤表层速效P的含量均极显著高于其他层次的;红三叶和小冠花土壤速效K含量高于草木樨和苜蓿的.种植红三叶和小冠花对土壤表层肥田效果比草木樨和苜蓿占优势.③一年生高产植物大豆随生长进程的前、中、后期土壤N素表现了高-低-高的积累-消耗-再积累的过程,土壤N素循环较大.研究为生物改土、有机沃土提供了理论参考.     

高速公路建设中不同类型弃土场的土壤流失特征

 以沪蓉西高速公路(上海至成都高速公路西段)湖北宜长段(宜昌至长阳县)弃土场为研究对象,通过观测天然降雨、土壤、植物和土壤流失量等因子,探讨不同类型弃土场的土壤流失特性。结果表明:1)降雨量与降雨强度的乘积(PI)和次降雨造成的单位面积土壤流失量(E)之间,表现出较好的一元正线性相关关系。在不考虑影响坡面土壤流失的其他因素的前提下,随着降雨量和降雨强度乘积的增加,土壤流失量逐渐加大。2)采取工程措施和生物措施综合防护,可以有效减少弃土场的土壤流失量。3)弃土场表土物质组成对土壤流失起着重要作用,表土受雨水冲刷,砾石含量会逐渐增大,土壤流失量逐渐减小。     

黄土高原公路弃土场侵蚀规律及其模拟研究

公路弃土场是道路侵蚀的重要单元之一,对其土壤侵蚀机理的研究与模拟是完善道路侵蚀模型、准确预测流域产沙量的基础。通过不同雨强(0.6~2.79 mm/min)的人工降雨实验对不同坡度(19.4%~78.1%)的弃土场坡面及坡度为30.6%的弃土场施工道路的土壤侵蚀规律进行了研究,并提出了弃土场土壤侵蚀预报方法。结果表明:弃土场土壤侵蚀速率与雨强呈较好的幂函数关系;小雨强下容重与侵蚀速率呈正相关,大雨强下容重与侵蚀速率呈负相关;弃土场坡面侵蚀量与坡度呈正相关,但侵蚀量随坡度的变化趋势与陡坡耕地有较大差异;使用EI30、容重及坡度等因子可以较好地预测弃土场土壤侵蚀量。     

陇东黄土高原区弃土场柔性生态修复技术

陇东黄土高原区弃土场所处地貌形态特殊,治理难度大,所采取的刚性挡护措施存在诸多制约性因素,而采用柔性挡护措施可克服刚性挡护措施缺陷及成本高昂的因素,加速弃土场后期自然修复.弃土场柔性挡土墙采用土工袋加筋按一定的排列方式组合而成,造价低,施工简便,地基适应性与抗震性能好.弃土场边坡柔性生态修复是在弃土场底部设置柔性挡土墙...     

不同物料对海滨沙性盐碱地改良效果研究

本文针对江苏省南通市海滨盐碱地特点，设对照、秸秆、膨化鸡粪、腐熟牛粪、功能有机肥、调理剂I和调理剂II共7个处理，通过原位田间小区试验进行不同改良物料对南通海滨沙性盐碱土壤的改良效果研究。结果表明：改良组的pH基本都显著高于对照组；虽各组含盐量结果之间存在一定差异，但改良组两个不同土层(0～10 cm、10～20 cm)的含盐量都分别显著低于对照组，当秸秆、膨化鸡粪、腐熟牛粪、功能有机肥、调理剂I和调理剂II的施入量分别为3.0、1.12、4.5、0.45、0.045和0.060 kg/m²时，0～10 cm深度的土壤中含盐量相较于对照组分别降低91.1%、93.0%、94.3%、88.8%、81.8%、78.5%，而10～20 cm深度土壤中含盐量分别降低75.3%、73.8%、69.3%、79.02%、68.2%、61.5%。研究结果说明施加上述改良物料均对降低土壤含盐量、消减盐碱障碍起到了较为显著的作用，其中在秸秆施入量为3.0 kg/m²时对南通海滨沙性盐碱地改良效果最好。     

黄河下游引黄灌区弃土区不同土地利用方式改良土壤功能评价

[目的]探讨黄河下游引黄灌区弃土区不同土地利用方式对土壤改良的影响,为该区集中弃土区水土保持生态建设中植被恢复模式的构建提供科学依据和技术参考。[方法]以山东省滨州市小开河引黄灌区的刺槐纯林、杨树+花生农林间作和大豆农田为研究对象,测定分析不同土地利用方式下的土壤抗侵蚀能力、土壤蓄水性能及土壤养分含量等指标。采用模糊数学隶属函数法对3种土地利用方式的改良土壤功能进行综合评价。[结果]3种土地利用方式可显著增强土壤抗蚀性、改善土壤物理结构、增强土壤蓄水性能和土壤养分。土壤抗蚀能力依次表现为:杨树+花生农林间作大豆农田刺槐纯林裸地。大豆农田改善土壤物理性状能力优于刺槐纯林和农林间作;土壤蓄水能力表现为:大豆农田刺槐纯林农林间作裸地;在增强土壤渗透、减少地表径流方面,农林间作最好,刺槐纯林次之,大豆农田最差。土壤有机质、速效氮和速效磷含量均表现为:大豆农田农林间作刺槐纯林裸地,而土壤速效钾含量表现为:刺槐纯林大豆农田农林间作裸地。[结论]引黄灌区弃土区改良土壤功能强弱综合评价为:大豆农田杨树+花生农林间作刺槐纯林。建议在该区域水土流失治理的土地利用方式选择上优先采用大豆农田,其次为农林间作。     

蒙山不同树种对改良土壤物理性状的影响

采用典型调查和定位观测的方法,分别选择几种不同树种从改良土攘、改善生态环境和保持水土三方面进行了调查观测。结果证明,不同树种对土壤物理性质的改良作用存在明显差异,阔叶树种优于针叶树种,二者均随着林分年龄的增长,对林地土壤物理性状的改良作用显著。     

河套灌区节水减肥对玉米不同生育期水分和养分的影响

为探究不同灌水和施肥条件对河套灌区不同生育期玉米生长的影响,以玉米“金苹628”为材料,分别研究了低水(1800 m^3/hm^2)、中水(2250 m^3/hm^2)、高水(2700 m^3/hm^2)3个灌水水平,低肥(300 kg/hm^2)、中肥(375 kg/hm^2)、高肥(450 kg/hm^2)3个施肥水平,并以当地一般灌水量和施肥量为对照(CK),共10个处理在苗期、拔节、抽雄、灌浆、成熟期对土壤水分、养分和玉米生长的影响。结果表明:拔节期以后,土壤平均含水率呈下降趋势;抽雄和灌浆期玉米耗水量最大,占整个生育期耗水量65%以上;拔节期土壤硝态氮累积量最小,植物吸收大量养分供玉米快速生长;高水水平下,玉米产量及水分利用效率随灌水和施肥量的增加呈先增后减趋势。通过多元逐步回归分析不同生育阶段土壤水分和养分对玉米生长的影响,筛选出不同生育期对玉米生长影响更为关键的要素,得出在抽雄、灌浆、成熟期土壤水分对玉米生长的影响比土壤养分大,拔节期土壤养分对玉米生长的影响比土壤水分大。研究结果可为河套灌区节水减肥,合理分配水资源,减少氮素面源污染,保障玉米稳定生长提供理论基础。     

黄土区不同土地利用方式坡面土壤含水率的空间变异性研究

为掌握不同土地利用方式下坡面土壤含水率的空间分布特征及其变异规律，利用经典统计学方法对黄土高原水蚀风蚀交错带草地和农地坡面土壤含水率的空间变异性进行了对比研究。结果表明：草地和农地的土壤含水率均值在同一土层深度下差异极显著，但二者在垂直方向、坡长方向的变异程度均为中等变异程度；草地和农地坡面土壤含水率的垂直变化特征不同，前者为降低型，后者在100 cm以上为波动型，以下为稳定型；草地和农地坡面土壤含水率均随坡长的增加呈波浪式变化规律，整体上有增加趋势；将坡面划分为5个坡长或将土层划分为4层以后，草地和农地坡面土壤含水率沿垂直方向、坡长方向的总体变化趋势均没有改变，但由于尺度的扩展获得了一些较大尺度上的水分信息。     

黄土高原退耕坡地土壤水分空间变异的尺度性研究

在面积60 m×60 m的坡地上采用2 m×2 m的网格进行高密度土壤水分测定,通过改变采样幅度和采样间距的“再采样”方法,选取变异系数、相关距离和Moran的I相关指数3个参数作为表征空间变异大小的指标,研究了尺度大小对土壤水分空间变异的影响。研究结果表明,随着采样幅度尺度在一定范围内的增大,土壤水分变异的特征参数如变异系数、相关距离和Moran的I相关指数都呈不同程度地增大;当采样间距增大时,变异系数和Moran的I相关指数没有变化,而相关距离却减小。     

黄土丘陵沟壑区自然恢复坡面植物根系的分布特征

采用土钻法研究了黄土丘陵沟壑区自然恢复坡面土壤根系的分布特征及土壤养分含量与土壤水分含量对根系分布的影响。结果表明:根系的分布因坡向、侵蚀带、土层深度、植被类型等的不同而异。阳坡根系总生物量高于半阴坡,但差异不显著;沟谷地根系总生物量及≤1mm根系生物量与沟间地各侵蚀带存在显著性差异;随着土层深度的增加,根系生物量减小;不同植被类型及其盖度对根系生物量有很大影响。不同坡向、各侵蚀带、不同土层中各径级根系生物量的总体趋势是≤1mm根系生物量最大,1～2mm次之,2～3mm和>3mm根系生物量较小,且≤1mm根系生物量与2～3mm和>3mm根系生物量间存在显著差异。根系生物量与土壤养分(除全磷)总体为中度正相关,与土壤水分分布不一致。因此,根系分布不仅与植物自身特性有关,还受土壤环境的影响。     

黄土丘陵区退耕地土壤水分入渗特征及影响因素

为评价退耕还林（草）工程的成效及认识下垫面改变对土壤水文过程的影响,采用圆盘入渗仪以4．6、8年退耕地为对象,长芒草草地为对照在黄土丘陵区分层（表层、20cm、40cm）研究退耕地土壤水分入渗特征,并探讨其影响因素。结果表明：1）较短年限退耕地表层土壤入渗能力较天然草地差,而下层入渗能力较天然草地强;2）退耕地下层的初始入渗速率是表层的1．2—1．4倍,稳定入渗率是表层的1．9—2．8倍,饱和导水率是表层的1．9—3．0倍;3）随着退耕年限增加,表层土壤入渗能力下降,而下层入渗能力增强;4）土壤结皮阻碍退耕地表层土壤的入渗。     

加速土壤侵蚀对养分流失的影响

Soil erosion and nutrient losses on newly-deforested lands in the Ziwuling Region on the Loess Plateau of China were monitored to quantitatively evaluate the effects of accelerated soil erosion, caused by deforestation, on organic matter, nitrogen and phosphorus losses. Eight natural runoff plots were established on the loessial hill slopes representing different erosion patterns of dominant erosion processes including sheet, rill and shallow gully （similar to ephemeral gully）. Sediment samples were collected after each erosive rainfall event. Results showed that soil nutrients losses increased with an increase of erosion intensity. Linear relations between the losses of organic matter, total N, NH4-N, and available P and erosion intensity were found. Nutrient content per unit amount of eroded sediment decreased from the sheet to the shallow gully erosion zones, whereas total nutrient loss increased. Compared with topsoil, nutrients in eroded sediment were enriched, especially available P and NH4-N. The intensity of soil nutrient losses was also closely related to soil erosion intensity and pattern with the most severe soil erosion and nutrient loss occurring in the shallow gully channels on loessial hill slopes. These research findings will help to improve the understanding of the relation between accelerated erosion process after deforestation and soil quality degradation and to design better eco-environmental rehabilitation schemes for the Loess Plateau.     

上覆蓄水陶土层对黄土高原土壤水分入渗与蒸发的影响

为探究蓄水陶土持水能力及改良黄土高原土壤水分运移特性,进行了蓄水陶土持水特性试验及室内上覆蓄水陶土层的土柱入渗和蒸发试验。蓄水陶土设置3个粒径水平(20~30,5,2 mm),土柱试验上覆蓄水陶土层厚5 cm,并以不覆盖蓄水陶土的处理为对照(CK)。结果表明:室温15 ℃下,3种粒径的蓄水陶土40 s内均能达到饱和,且蓄水陶土吸水倍率介于30%~90%,同时释水速率较为缓慢,蓄水陶土持水性较好;就土柱入渗而言,不同粒径的蓄水陶土均显著促进土壤湿润锋运移距离,累积入渗量较CK处理增加40%~60%,且随粒径的增大而增大;在土柱蒸发方面,连续蒸发7天时,不同粒径蓄水陶土均在不同程度上抑制土壤蒸发,且粒径为5 mm时的效果最明显,其累积蒸发量比CK减小67.23%;上覆蓄水陶土层可减少土壤水分散失,上覆不同粒径蓄水陶土的土柱,在10—25 cm土层内的土壤含水率较CK可提高4~5倍。综合考虑土壤入渗及蒸发过程,上覆蓄水陶土的粒径为5 mm时效果最佳。研究结果能够为构建提高黄土高原坡面渗蓄能力的方法提供理论依据。     

黄土高原苹果园深层土壤干燥化特征

为了评价黄土高原苹果产区深层土壤干燥化特征及其区域分布规律,测定了其半湿润黄土台塬区(Ⅰ)、半湿润易旱黄土旱塬区(Ⅱ)、半湿润偏旱和半干旱黄土丘陵区(Ⅲ)等不同气候和地貌类型区32块苹果园地0～1500cm土层土壤湿度,定量比较和分析了各类型区苹果园地深层土壤含水率、土壤湿度剖面分布及其土壤干燥化特征。结果表明:1)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区苹果园地0～1500cm土层土壤含水率依次为17.53%、13.44%和10.29%,土壤有效贮水量依次为1273.70、973.98和864.05mm,土壤水分过耗量依次为199.93、465.10和362.70mm,年均土壤干燥化速率依次为8.47、26.29和23.44mm/a。人工补灌、树龄、种植密度和地貌类型等因素影响果园土壤湿度和土壤干燥化程度。2)各区有补充灌溉的果园土壤剖面湿度显著高于旱作果园,不存在或部分土层存在干燥化现象;旱作果园土壤剖面均存在深厚的干燥化土层。3)Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ区有补充灌溉的苹果园地土壤干燥化指数(SDI)分别为-8%、-11%和-34%;旱作果园土壤干燥化指数(SDI)分别为32%、50%和46%,各类型干层厚度分别达到或超过790、1297和910cm。研究结果为黄土高原苹果园地深层土壤水分可持续利用和苹果生产基地可持续发展提供参考。     

基于SHAW模型的黄土高原半干旱区农田土壤水分动态模拟

黄土高原半干旱区土壤蒸发强烈,准确地掌握土壤水分动态对于旱地农业水分管理至关重要。应用基于物理基础的一维水热耦合SHAW（The Simultaneous Heat and Water）模型,模拟了陕西子洲岔巴沟流域1964～1967年土壤水分和土壤蒸发的动态特征,以及神木六道沟流域2006年坡地和梯田土壤水分变化。结果表明,除表层土壤水分模拟结果偏差较大,其他土层模拟值与实测值基本吻合,模拟期土壤水分模拟的相对平均绝对误差（Relatively Mean Absolutely Error,RMAE）为5.2%～11.4%。1964～1967年土壤累积蒸发量模拟值与实测值平均相对偏差为0.8%～6.1%,土壤蒸发的模拟值与实测值较为一致。因此,SHAW模型可以用于黄土高原半干旱区农田土壤水分动态规律研究。     

Impacts of land-use pattern on soil water-content variability on the Loess Plateau of China

Abstract

Long-term vegetation restoration carried out on the slopes of the Loess Plateau of China employed different spatial and temporal land-use patterns but very little is known about the effects of these patterns on soil water-content variability. For this study the small Donggou catchment was selected to investigate soil water-content distributions for three spatial scales, including the entire catchment area, sampling transects, and land-use systems. Gravimetric soil water contents were determined incrementally to a soil depth of 1.20 m, on 10 occasions from April to October, 2007, at approximately 20-day intervals. Results indicated that soil water contents were affected by the six land-use types, resulting in four distinct patterns of vertical distribution of soil moisture (uniform, increasing, decreasing, and fluctuating with soil depth). The soil water content and its variation were also influenced in a complex manner by five land-use patterns distributed along transects following the gradients of five similar slopes. These patterns with contrasting hydrological responses in different components, such as forage land (alfalfa)–cropland–shrubland or shrubland–grassland (bunge needlegrass)–cropland–grassland, showed the highest soil water-content variability. Soil water at the catchment scale exhibited a moderate variability for each measurement date, and the variability of soil water content decreased exponentially with increasing soil water content. The minimum sample size for accurate data for use in a hydrological model for the catchment, for example, required many more samples for drier (69) than for wet (10) conditions. To enhance erosion and runoff control, this study suggested two strategies for land management: (i) to create a mosaic pattern by land-use arrangement that located units with higher infiltration capacities downslope from those with lower soil infiltrabilities; and (ii) raising the soil-infiltration capacity of units within the spatial mosaic pattern where possible.     

黄土高原雨养区坡面土壤蓄水量时间稳定性

分析区域土壤蓄水量（SWS）时间稳定性为准确预测土壤墒情提供了理论保障,同时为植被恢复和重建工作提供帮助。利用中子仪获得黄土高原雨养区六道沟流域坡面2005年10月至2006年9月间剖面SWS,通过时间稳定性分析,研究该区域SWS的时间稳定性特征。结果表明：不同月份SWS均表现为中等变异,干旱条件下的变异系数比湿润条件下小。0～4 m的SWS累积概率比其他土层的变化小,平均相对偏差的变化范围（-39%～53%）及标准差（5.6%）较小,spearman秩相关系数均达到0.8以上且呈现出极显著相关,通过时间稳定性分析可以初步确定研究区平均SWS的代表性测点。SWS变化较大时,spearman秩相关系数较小,而SWS变化较小时,spearman秩相关系数较大。spearman秩相关系数为分析该区域SWS的时间稳定性提供了便捷途径。