旱坡地"作物-植物篱"系统能流特征研究

通过连续2年的定位试验,对坡度为8-20°的旱坡地"作物-植物篱"系统能流特征如能结构、能效率进行了研究,结果表明①"作物-植物篱"系统产出能和输入能的数量和结构的变化主要受到植物篱子系统类型的影响.与大面积旱坡地传统农作物生产系统如"小麦/花生(或玉米)/甘薯"比较由于果树、草本等植物篱的冠层及根系在形态和空间分布上与作物的异质性,形成了对光、热、水、土、肥等资源的连续、多层次的利用,因此能有效提高系统的光能利用率、人工输入能效率,耕地单位面积总产出能也会增加,坡度越大,相对增幅亦越大;由于能极显著减少无机能施入量,这有利于降低化肥农药使用量,减少对环境的污染和破坏.②"作物-果树类植物篱"系统输入能总量和有机能输入量大幅度增加,因此有利于优化输入能结构,促进坡地生态系统良性循环和集约高效农业发展.③"作物-草本植物篱"系统人工辅助能的输入量大幅度下降,由于它所需投入能少,有机能耗和无机能耗均低,人工输入能效率很高而生物产量也较高,并且它们提高了与其间作的其他作物的能量产投比,因此提升了整个系统能量产投比率;由于保水固土的生态功能显著,使它能在四川广大山地、丘陵区退耕还林还草工程中发挥重要作用.     

稀土元素示踪坡面次降雨条件下的侵蚀过程

为定量研究次降雨条件下坡面侵蚀形态的演变过程,该文利用REE-INAA（稀土元素-中子活化分析）方法,将REE元素沿坡面垂直分层布设并结合室内模拟降雨试验,研究了次降雨条件下面蚀和细沟侵蚀的转变和动态发育过程。结果表明：降雨初期坡面主要发生面蚀,细沟出现后,坡面侵蚀将加快加剧,细沟侵蚀深度随之迅速增加。坡面侵蚀中面蚀量约占总侵蚀量的30%左右,细沟侵蚀量占70%左右。单位深度范围内最上层土壤侵蚀量最大,向下依次递减。可以将坡面侵蚀形态演变过程划分为面蚀、细沟发育和细沟稳定3个阶段,各阶段转化都有明显的拐点出现。因此,利用REE-INAA方法可以对土壤侵蚀演变过程进行较准确地定量研究。     

蓄水坑灌降雨径流的产汇流特性研究

蓄水坑灌法是一种具有水土保持作用的山丘区果林灌溉新方法。根据蓄水坑灌法田间工程的特点,分析了在蓄水坑灌条件下的产汇流特性;在此基础上对单棵果树控制面积内的径流过程、初损历时、径流量及径流系数进行了分析推导,建立了相应的计算模型,并以设计算例说明了计算模型的应用。此项研究对于在一定的水土流失防治标准下设计蓄水坑灌的田间工程具有重要的价值。     

流域输沙函数应用的尺度限制

阐述了在流域产沙预测模型研究中,将试验水平范围的输沙函数的运用范围扩大,产生了数据来源的不确定性或错误的原因在于:模型不完善、重要过程的省略、初始条件的缺乏、初始条件的敏感度、异质性问题、外部动力等。数据来源的不确定性在小尺度、短时间内是能够控制的。大尺度的异质性是使得输沙函数不能仅仅建立在数量化的基础上,而应是系统历史的函数。因此,大尺度的流域产沙模型必须建立在突变量的发现及其相应的动力特征基础上,而不应是试验模型按比例放大。     

汉江水源区生态沟渠对径流氮、磷的生态拦截效应

[目的]研究汉江水源区生态沟渠对径流氮、磷的生态拦截效应,为农业非点源污染的控制提供重要参考和依据。[方法]设置生态沟渠在不同时间对不同断面水体进行监测。[结果]同段沟渠内,侧面外来水对沟渠径流氮浓度变化影响比磷浓度变化明显;径流TN,NO3-N浓度在上游、中游和下游断面变异系数分别达到19.81%~31.88%,9.57%~16.73%和32.14%~42.81%;NH+4-N和TP在4个断面变异系数在33.33%~88.46%范围内变化;生态沟渠断面之间,水草拦截净化沟渠段氮、磷含量降低幅度在9.52%~31.11%。[结论]沟渠生态拦截对径流氮素净化效果较明显,同时适当布局拦沙工程可以削减磷素流失。     

景观生态学原理在土壤侵蚀学中的应用与实例分析

景观生态学是一门交叉学科,它日渐成熟的理论已被广泛运用于各个学科。就等级理论与尺度效应、渗透理论和源汇系统理论、格局过程关系理论以及景观安全格局理论在土壤侵蚀学中的应用进行了探讨,证实了景观生态学原理在土壤侵蚀学中应用的可行性。然后以黄土高原黄家二岔流域为例,从土壤侵蚀角度出发,分析了阴坡和阳坡的景观格局,提出并计算斑块大小、斑块形状和斑块排列顺序三个指标,然后判断它们对土壤侵蚀的影响,认为阴坡的景观格局受人为干扰大,耕地比重大,且地块形状规则,分布在坡下部位置,利于土壤侵蚀的发生;而阳坡人工草地比重大,灌木林和林地的等高连通度大,且分布在耕地之下,有利于水土保持。最后,认为应用景观生态学原理分析和评判流域土壤侵蚀是可行的,并且具有较大的发展潜力。     

流域侵蚀强度空间分异及动态变化模拟研究

流域侵蚀强度空间分异是小流域泥沙来源研究的重要内容之一。该文以小流域模型模拟试验为基础，利用人工模拟降雨、近景摄影测量和GIS技术，对流域模型不同空间部位的侵蚀强度及其随流域所处发育阶段的动态变化进行了研究。研究结果表明：依据次降雨相对侵蚀模数REM将历经25场模拟降雨的小流域模型发育过程划分为初期时段、活跃时段和稳定时段。沟谷侵蚀强度在整个流域模型发育过程中一直大于坡面；在流域发育初期时段至活跃时段前期，主沟侵蚀强度大于支沟，流域下部侵蚀强度大于中部和上部；在流域发育活跃时段后期，主沟侵蚀强度低于支沟，流域中部和下部侵蚀强度快速增长并达到峰值；在稳定期时段，主沟和支沟侵蚀强度变化趋于同步，流域上部的侵蚀强度高于中部和下部。流域侵蚀强度的时空分布特征对于小流域水土流失综合治理具有科学指导意义。     

紫色土壤氮素不同流失形式的比较研究

土壤氮素流失形式及其量化研究是农业小流域氮素管理及流失过程模拟的核心内容之一,以紫色土区3个具有不同地形和土地利用方式的典型农业小流域为研究对象,比较研究了区域土壤氮素在降雨侵蚀过程中流失的主要形式。结果表明,紫色土区土壤氮素以硝态氮为主要流失形式,其流失浓度一般占硝态氮和铵态氮总浓度的80%以上,农田利用为主流域的则高达90%以上。氮素流失的平均浓度因流域土地利用类型的差异而显著不同,农田的一般为(5.36±2.13)mg/L,而非农田利用的变化在1.70~3.15mg/L之间。农田硝态氮的精确管理应作为减控流域土壤氮素非点源流失的关键措施。     

陕西省丹汉江流域土壤侵蚀经济损失分析

【目的】分析陕西省丹汉江流域土壤侵蚀的经济损失,为水土流失状况评价提供参考。【方法】利用环境经济学的原理,采用市场价值法、机会成本法和影子工程法等,结合最新调查数据,对陕西省丹汉江流域土壤侵蚀造成的经济损失进行估算。【结果】陕西省丹汉江流域每年土壤侵蚀经济损失为112.884亿元。土壤养分流失损失、土壤水分流失损失、土地废弃损失和泥沙滞留、淤积损失分别占96.028%,0.589%,1.528%和1.855%。单位水土流失面积的土壤侵蚀经济损失为42.97万元/km2。各市单位水土流失面积的土壤侵蚀经济损失大小依次为安康市>商洛市>汉中市>宝鸡市>西安市。强度损失的县(区)主要集中在2个区域,即汉江源头的宁强县、略阳县和汉江中游的安康市大部及丹江上游的镇安县、山阳县。【结论】单位水土流失面积的土壤侵蚀经济损失与土壤侵蚀模数之间具有显著相关性,可以作为评价水土流失状况的一个直观、重要的指标。     

土壤剥蚀率与水流剪切力关系试验研究

利用稀土元素示踪技术及土槽径流冲刷试验，系统研究了不同坡度、不同流量下各断面的土壤剥蚀率和水流剪切力之间的关系。试验结果表明，土壤剥蚀率随着水流剪切力的增加其对数呈线性关系。