黄土高原王东沟小流域土壤表层氮的空间分布

以黄土高原王东沟小流域为研究对象,分析了小流域地貌单元和土地利用方式对氮空间分布的影响。结果表明:研究区表层(0—20 cm)土壤全氮、硝态氮和铵态氮含量的均值分别为0.99,9.80,2.61 mg/kg。土地利用类型和地貌单元对土壤全氮和硝态氮的空间分布有显著的影响,并且两个因素存在着显著的交互作用,而对铵态氮含量空间分布影响不显著。不同土地利用类型土壤全氮分布规律为:林地果园荒草地农田废弃果园;硝态氮分布规律为:果园农田林地废弃果园荒草地;铵态氮分布规律为:林地荒草地果园农田废弃果园。不同地貌单元土壤全氮分布规律为:塬面沟道塬坡;硝态氮分布规律为:塬面塬坡沟道;铵态氮分布规律为:沟道塬面塬坡。上述研究结果对指导黄土高原沟壑区土地资源利用、施肥和植被恢复管理有重要参考价值。     

用Philip模型参数推求湿润锋平均基质吸力Sf准确性

修改的适用自然降水入渗的Green—Ampt模型是模拟坡面降水入渗、产汇流的常用手段,该模型中一个重要参数——湿润锋平均基质吸力Sf的准确取值对提高计算精度有重要作用。在分析Philip入渗模型和Green—Ampt入渗模型的基础上,建立了两模型参数间的转化关系,并尝试用Philip模型参数间接推求Green—Ampt模型中的参数Sf。通过对积水入渗资料的处理和用降水产流资料进行准确性检验,结果发现,对黄土高原黑垆土而言,用Philip模型参数间接推求Green—Ampt模型中的湿润锋平均基质吸力Sf是可行的,与直接用Green—Ampt模型获得的Sf值具有相同的精度。     

黄土坡面土壤侵蚀动态变化过程试验研究

采用人工模拟降雨试验的方法对黄土坡面土壤侵蚀动态变化过程进行了研究.(1)不同雨强条件下,土壤侵蚀强度随降雨过程的动态变化趋势基本一致,整体皆随降雨历时的增长而递增,并皆可用对数线性组合方程很好地描述.开始降雨后的15 min和35 min是侵蚀强度随降雨过程变化的转折点;(2)不同坡度条件下,土壤侵蚀强度皆随雨强的增大而迅速增大,变化趋势基本一致,可用线性方程很好地描述;(3)不同雨强条件下,土壤侵蚀强度随坡度的增加表现为先增大后减小的趋势,可用对数线性组合方程很好地描述,25°左右是侵蚀强度发生变化的临界坡度;(4)不同雨强条件下,土壤侵蚀强度随坡长的增加整体表现为先增大后减小的趋势,可用对数线性组合方程很好地描述,坡长80 cm左右是侵蚀强度发生变化的转折点;(5)土壤侵蚀强度随雨强、坡度、坡长的动态变化可用三元线性方程描述,雨强对土壤侵蚀的影响远超过坡度与坡长,且坡度与侵蚀强度的关系较坡长为密切.     

黄河中游多沙粗沙区坡面薄层水流水动力学特性

通过人工模拟降雨试验对黄河中游多沙粗沙区沙黄土坡面薄层水流水动力学特性进行了试验研究,取得了以下结果:(1)不同坡度不同降雨强度条件下,坡面薄层水流流速随降雨历时的增加而增大,可用对数方程很好地描述,薄层水流流速与雨强和坡度呈正相关关系;(2)不同坡度不同降雨强度条件下,坡面薄层水流的平均水深随降雨强度的增加整体警平稳增长趋势,其变化过程均可用幂函数方程描述,而平均水深与坡度呈负相关关系;(3)不同坡度不同降雨强度条件下,坡面流雷诺数随降雨历时的持续整体呈递增趋势,雨强对雷诺数的影响较坡度更为显著,薄层水流不属于传统意义上的层流,而是处于层流失稳状态;佛汝得数随降雨历时的变化范围基本上都大于1,且随着降雨历时的延长而稳步递增,坡度对佛汝得数的影响比雨强更为显著,试验中薄层水流基本处于急流状态;(4)不同坡度不同降雨强度条件下,坡面流阻力系数随降雨历时的持续皆呈递减趋势.     

黄土高原不同降雨年型乔、灌木蒸散特征与影响因素

以黄土高原地区17个乔木和15个灌木测定点生长季观测数据为基础,结合气象资料,综合分析了降水量、土壤前期储水量、潜在蒸散量与乔、灌木实际蒸散量的关系,研究了不同降雨年型乔、灌木生长季实际蒸散的差异及其影响因素。结果表明,无论是丰水年还是干旱年,乔木生长季实际蒸散量均高于灌木。不同降雨年型影响乔灌木实际蒸散的主要因素不同,丰水年影响乔灌木生长季实际蒸散的主要因素为降水,其次为潜在蒸散量而干旱年影响乔灌木生长季实际蒸散的主要因素为前期土壤储水量,其次为降水因素。     

黄土高原农牧交错带SVAT系统能量平衡模拟

在黄土高原农牧交错带的六道沟流域,采用一维水热传输SHAW (the simultaneous heat and water)模型,对典型植被类型覆盖下2007年4－9月土壤-枯落物-植被冠层间能量传输及分配特征进行模拟研究。结果表明,阳坡油松、柠条和阴坡苜蓿冠层吸收的短波辐射比例最高,而阴坡短花针茅和谷子土壤层表面吸收的短波辐射比例最高。阳坡油松林植被冠层释放的长波有效辐射比例高达91％,土壤层表面的长波有效辐射非常少。其他4种植被则是土壤层表面的长波有效辐射比例最高。能量平衡组成分析表明,阴坡苜蓿和谷子地能量主要消耗于蒸散发的潜热,而阴坡短花针茅地和阳坡柠条、油松林地能量的消耗主要是感热。     

滞后效应对冬小麦根系吸水的影响

根据一维土柱垂直入渗，再分布和根系吸水试验，用有限差分法进行了考虑和忽略滞后效应的数学模拟，分析了娄土再分过程中土壤含水量。水势的分布，在此基础上又借助于根区土壤水分运动方程计算了根系吸水速率的剖面分布。研究结果表明，考虑滞后效应的准确性较高。     

土壤──植物系统中水流阻力的变性

本文依据生长箱内模拟试验资料，借助于瞬态流方程，从蒸腾速度的日变化和长期变化两个方面，分析了冬小麦和玉米水流阻力的变性。     

砂性层状土柱蒸发过程实验与数值模拟

为了了解不同类型层状土柱蒸发特性,利用砂土和砂黄土2种土壤,设置3种不同厚度分层土柱(11.25、22.5、45 cm)和2种均质对照土柱,测定了土柱蒸发过程中累积蒸发量、相对蒸发速率和剖面含水量的变化;同时利用2种均质土柱排水过程优化的土壤水力参数和Hydrus-1D模型对2种均质土柱和3种不同类型层状土柱蒸发过程进行模拟分析。结果表明,均质砂黄土蒸发第一阶段持续长达34 d,累积蒸发量显著高于均质砂土和其他3种不同类型分层土柱,土柱剖面含水量变化进一步证明表层覆盖砂土可显著抑制土壤蒸发。利用排水过程优化的水力参数,HYDRUS-1D可以较好地模拟层状土柱蒸发过程。研究结果对干旱半干旱区土壤水分管理具有指导意义。     

黄土高原中部降水梯度带植被覆盖度动态变化特征

黄土高原植被生长的水分环境从东南向西北呈现明显的梯度变化,定量分析各降水梯度带植被覆盖度空间分布特征和演变趋势,对正确评价退耕还林草工程的生态效应具有重要意义。选择一条垂直于降水梯度变化的样带,利用MODIS/NDVI数据,基于像元二分模型获取了研究区2000—2010年植被覆盖度空间分布特征,采用斜率法和相关系数法分析了植被覆盖度的变化趋势和影响因素。结果表明:(1)研究区植被覆盖度在空间分布上由东南向西北降低,东南部地区植被覆盖度达82.6%,北部荒漠地区仅为38.6%;(2)由于退耕还林草工程的实施,该区11a间植被覆盖度整体呈现上升趋势,其中2007年植被覆盖度值最高,为65.3%,与降水年际变化趋势一致;(3)研究区植被覆盖度主要受当年4—8月降雨量和气温影响,时间序列具有显著相关性。