含碎石土壤的含水量测定误差分析

碎石的存在增加了土壤含水量测定的难度,为便于应用,一些学者将碎石当作细土或不透水介质处理,这在一些情况下可能产生很大误差。本文对忽略碎石或其含水量所引起的土石混合介质和细土含水量的误差进行了分析,并用室内实验验证了所得到的结果与相对误差的关系。结果表明,细土和土石混合介质含水量的相对误差与碎石含量以及碎石与细土含水量的比值有关。当碎石与细土含水量比值很大时,即便碎石含量很低也会产生很大误差;而当碎石与细土含水量比值很小时,高的碎石含量同样导致很大误差。此外,碎石与细土含水量的相对大小并非常数,而是随含水量变化的。因此,对土石混合介质田间水分状况的准确监测,以及水分和溶质迁移过程的定量模拟需要考虑碎石特性的影响。     

沙地濒危植物长柄扁桃生物学特性与抗逆性及应用综述

揭示长柄扁桃生物学特性与抗逆性机理并提高其在荒漠化治理中的生态效益和经济效益,是实现西北旱区荒漠化治理可持续发展和提升生态脆弱区生态系统服务功能面临的重要科学问题。本文回顾了长柄扁桃研究所取得的进展,包括建立了长柄扁桃快速育苗和无灌溉水栽培技术,揭示了不同地区长柄扁桃生长规律及其对逆境的适应性,推进了长柄扁桃在荒漠化治理中的应用及其产品开发等;在此基础上,提出了长柄扁桃研究面临的机遇和挑战,包括长柄扁桃的适生土壤类型与耗水量,不同地区长柄扁桃的合理种植密度及其调控和管理措施,长柄扁桃抗逆性机理及其产品开发与高值综合利用等,以期为我国在西北地区推广和建设长柄扁桃林、优化水土资源管理和提高脆弱生态系统的服务功能提供科学依据。     

黄土高原侵蚀区生物结皮的人工培育及其水土保持效应

探讨生物结皮的人工培育技术,并对其发育初期的水保功能进行评价。结果表明:撒播粉碎后的自然生物结皮,培育1个雨季即可形成盖度高达30%-60%的人工生物结皮,其主成分不变;人工生物结皮具有较好的水保效应,其中室内培育的生物结皮在坡度5°、雨强46.8mm°h^-1、历时1h的模拟降雨条件下可减少49%-64%的径流,消除土壤侵蚀;同条件下野外培育的生物结皮在无植被时对径流影响不明显,但全年可减少26%的土壤侵蚀,有柠条植被时全年可减少11%的径流和39%的土壤侵蚀;在黄土高原侵蚀区以人工生物结皮进行大规模的水保治理成本较低,切实可行。     

治理小流域侵蚀产沙特征研究

该文以纸坊沟流域为例,分析了治理小流域侵蚀特征,产沙特征及综合治理减沙效益。结果表明：流域侵蚀强度以中等以下为主,流域产沙主要来源于沟谷地的天然荒波,流域综合治理具有明显的减沙效益。     

黄土高原南北样带不同土层土壤容重变异分析与模拟

为探明黄土高原南北样带土壤容重空间分布特征,为土壤水文过程模拟与预测提供水力参数,采用经典统计学方法,分析了样带不同土层深度(0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm)土壤容重的空间变异特征,并用多元逐步回归、传递函数方程和一阶自回归状态空间模型方法分别对土壤容重的空间分布进行了模拟。结果表明:样带0~20 cm深度土壤容重的变异为中等程度变异,20~40 cm为弱变异。状态空间方程转换系数表明,不同土层深度土壤容重的影响因素不同,0~10 cm主要为有机碳含量、黏粒和砂粒体积分数,10~20 cm为有机碳含量、黏粒和砂粒体积分数和降水量,20~40 cm为黏粒和砂粒体积分数、降水量和土地利用。状态空间模型的模拟效果均优于经典统计的多元逐步回归方程和传递函数方程,基于黏粒和砂粒体积分数、降水量和土地利用的状态空间模型可以解释样带20~40 cm容重92.3%的变异。一阶自回归状态空间模型可用于田间条件下土壤容重分布特征的预测。     

高寒草甸生态系统表层土壤水分时间稳定性研究

选取西藏高原北部那曲地区一处典型的高寒草甸生态系统为研究对象,用TDR 300测量样地中2个样带共82个测点表层0~7.5 cm的土壤含水率,在2015年生长季中共测量14次。基于所测数据分析了土壤含水率的时空变异性和时间稳定性。结果表明,2015年生长季2个样带表层平均土壤含水率为26.0%,在空间上表现为弱变异性,在时间上表现为中等变异性,土壤含水率较高时,土壤水分的变异性也较高;82个测点土壤含水率的空间模式在7月份—8月初相似性较弱,在8月中旬—9月初相似性较强;土壤含水率的相对差分平均值在-11.5%~8.5%之间,相对差分标准差的平均值为8.6%,二者表现为开口向上的二次曲线关系,说明土壤含水率接近样地平均值的测点具有较高的时间稳定性,而在较干和较湿的测点,土壤含水率的时间稳定性相对较弱;时间稳定性指数、平均绝对偏差、均方根误差和最小相对差分标准差平衡法4种方法均能准确地判定土壤含水率时间稳定性最佳代表测点,利用最佳代表测点估算样带平均土壤含水率均具有较高的精度,相比较而言,最小相对差分标准差平衡法精度更高。     

降雨强度对黄绵土坡地磷流失特征影响试验研究

坡地磷(P)的流失是导致土壤质量退化与水环境恶化的重要原因,探讨降雨特征对土壤P流失的影响机理对于坡地养分管理和环境保护具有重要的科学意义。该文以黄绵土(质地为粉质壤土)为试验材料,通过室内模拟降雨试验研究了雨强对坡地P随径流流失的影响。结果表明：施肥条件下坡地径流中溶解态磷(DP)含量达到0.18 mg/L以上。相同雨量时,径流中DP含量随雨强的增大而降低,泥沙浸提态磷(SEP)与全磷(STP)的含量与流失量以小雨强(0.91 mm/min)时为最大。坡面产流过程中DP、SEP及STP含量的变化均表现为“低－高－低”的变化趋势,其变化与径流含沙量呈正相关,而累积流失量则表现为加速增加的趋势。黄绵土坡地径流中不同形态P的含量随雨强的增大而降低,而总的流失量受雨强与产流过程等多种因素影响。     

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。     

用土壤物理特性推求Green-Ampt入渗模型中吸力参数Sf

Green-mpt模型是1911年由Green-Ampt基于毛管理论提出的入渗模型［1］,国外在50年代就有广泛的应用,70年代以后又有了新的发展和完善。该模型形式简单,且具有一定的物理学基础。虽然 它是基于均质土壤推导而来,但70年代以后被普遍用于非均质土壤或初始含水量分布不均匀的情况,结果均较为满意［2］。土壤质地较为均一的假定对分布极广、水平层理发育较好的黄土是完全可以满足的。1973年Mein和Larson提出了将Green-Ampt模型应用于降雨入渗的研究领域,并推导出了相应的修正模型［3］。自此Green-Ampt模型被广泛应用于降雨入渗、坡面产流、土壤侵蚀预测预报模型等研究领域,在欧洲的LISEM模型［4］和美国的WEPP模型［5］中均有应用。实际应用Green朅mpt模型时,如何准确、迅速确定饱和导水率Ks和土壤吸力参数Sf具有一定的难度。一般Ks可用常水头法测定,而Sf则不易用实验直接测定,在国外一般先假定Sf值,利用土壤入渗试验结果进行反推,这种方法既费时费力,又精度不高,而在国内还没有现成的推求方法,从而限制了 Green-Ampt模型在我国的应用和发展。     

土壤干层量化指标初探

土壤干层是黄土高原一种常见的土训物理现象。近年来,以林草地地力衰退为特征的人工林草地土壤干化日益严重,其直接后果就是形成土壤干层,导致土地退化,植被生长速率减缓,群落衰败以至大片死亡,严重地威胁到我国北方地区特别是黄土高原地区的生态环境建设,由此土壤干层及其危害才逐渐受到了人们的重视。根据影响水分性质地因素及水分动脉分布规律,初步探讨了土壤干怪的量化指标和分级,以便今后系统深入研究和解决黄土高原的土壤干层问题。