无定河流域土地覆被空间分异机制及相关水碳变量变化

无定河流域是黄土高原生态恢复工程实施的重点区,探究其土地覆被的空间分异机制及相关水碳变量的变化特征,对支撑区域水土资源保护与规划以及服务区域生态文明建设等工作具有重要作用。本文使用线性倾向法、Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变检验、地理探测器等方法分析无定河流域土地覆被时空变化特征及空间分异驱动因素,并从地-水-碳耦合的角度探析流域总初级生产力(GPP)、实际蒸散发(ET)和水分利用效率(WUE)等关键水碳变量的变化特征。研究表明:(1)1990—2019年期间,流域整体草地、林地、建设用地显著增加,耕地、荒地显著减少,其中林草面积增加区域主要集中在流域下游及无定河沿岸地区;(2)人口密度、降水、气温等对流域土地覆被空间格局具有重要影响,整体而言社会经济因素的影响大于自然因素,但以降水、气温为代表的自然因素的影响在增强;(3)流域水碳变量的变化与土地覆被变化具有较好的对应关系,空间上,以耕地、林地、草地为主要覆被的流域东南部的GPP、ET、WUE相对偏高,以草地、荒地为主要覆被的流域西北部的GPP、ET、WUE相对偏低,时间上,2001—2019年间,流域整体GPP、...     

华北平原冬小麦/夏玉米轮作田能量闭合状况分析

对华北平原冬小麦/夏玉米轮作田连续3a(2003-11-2006-10)涡度相关观测的能量闭合状况进行综合分析,并探讨下垫面对能量闭合程度的影响.结果表明,能量平衡比率(EBR)日变化规律明显,以昼夜交替时波动最大,下午略高于上午,白天能量闭合状况明显优于夜间.将湍流能的相位提前0.5h,湍流通量和有效能的匹配度及能量闭合程度均得到提高.白天EBR呈秋冬高(分别为0.98和0.94)、春夏低(分别为0.85和0.70)的季节变化特征,EBR的波动幅度依次为:夏＞秋＞冬＞春.下垫面状况对地表能量闭合程度影响显著,裸地阶段、小麦季和玉米季的年均白天EBR分别为1.11、0.94和0.74,小麦季的能量闭合状况优于玉米季;EBR波动幅度依次为:裸地阶段＞玉米季＞小麦季.观测期间,白天EBR年均值范围在0.82 ～0.97,平均0.89,较好地满足了农田通量观测对数据质量的要求.     

地下水浅埋区重度盐碱地覆膜咸水滴灌水盐动态试验研究

通过在高垄埋设水银负压计,研究土壤水势动态,并在枸杞不同生育期对潜水位以上各土层盐分进行取样分析,研究土壤盐分周年动态变化,为地下水浅埋区重度盐碱地改良利用提供理论依据。结果表明,在覆膜滴灌一个灌溉周期内,土壤水分运动始终为自滴头下方饱和区持续径向向外扩散;雨季降雨使水分从土壤剖面整体向下运动,随着潜水位的升高水分运动逐渐减弱,转为自垄中部向垄坡方向运动。盐分运动受水分运动影响明显,周年盐分动态可以分为春季强烈蒸发—积盐阶段、灌溉淋洗—稳定阶段、雨季淋溶—脱盐阶段、秋季蒸发—积盐阶段和冬季相对稳定阶段五个阶段。剖面土壤电导率(EC1∶5)均值从1.64 dS m-1增长至1.69 dS m-1,土壤未明显积盐,但盐分在剖面分布的周年变化表明滴灌灌溉调控了水分盐分在土壤中的分布,为作物根系生长提供了良好的土壤环境条件。因此,地下水浅埋区重度盐碱地可以通过高垄覆膜咸水滴灌技术加以利用。     

气候变化对黄河中上游地区潜在蒸散影响的估算

采用Penman—Monteith公式计算潜在蒸散,分析1961-2010年黄河中上游地区气候因子的变化趋势,并用偏微分方法定量分析各气候因子变化对潜在蒸散的影响。结果显示：1）近50年来黄河中上游地区气温显著升高（α〈0．01）,风速和日照时间显著减少（α〈0．01）。半干旱区面积不断扩大,气候总体呈暖干变化趋势。2）潜在蒸散对实际水汽压变化最敏感,其次为最高气温、风速和日照时间,对最低气温变化最不敏感。夏季潜在蒸散对日最高气温最敏感,其他季节对实际水汽压最敏感。3）风速对年潜在蒸散变化贡献最大,其次为气温和日照时间,实际水汽压贡献最小。春夏秋冬对潜在蒸散变化贡献最大的气候因子依次为风速、日照时间、气温。温度升高、湿度减少埘潜在蒸散的正影响已被风速、辐射下降的负影响所抵消。综合考虑各气候因子对潜在蒸散的作用有助于加深对气候变化影响机制的认识,并为气候变化适应对策研究提供科学依据。     

泾河流域径流-泥沙的尺度效应研究

[目的]分析泾河流域径流和泥沙的尺度效应,并通过突变检测确定突变时间点,对比突变前后水沙尺度效应的变化,为气候变化和人类活动对水沙尺度效应研究提供支持。[方法]收集整理了泾河流域1958—2013年的水沙资料,基于流域水沙异源的特性,将流域分成南北两个分支,分别探讨2条分支水沙的尺度效应,并通过Mann-Kendall突变检验方法计算出突变时间点,对比突变前后尺度效应的异同。[结果](1)南北两分支的径流—泥沙之间的尺度效应具有反向关系。北支(洪德—张家山)的产流模数随面积增加表现为线性增加,南支(三关口—张家山)的产流模数随面积增加表现出对数函数关系,随集水面积增大产流模数先快速减小后缓慢减小。北支的产沙模数随面积增加表现为线性减少,南支的产沙模数随面积增加表现出幂函数关系,即随面积增大产沙模数先快速增加后缓慢增加;(2)突变后水沙都比突变前出现了不同程度的减少,突变前后水沙的尺度效应大部分具有相同的拟合函数关系式,仅南支的产沙模数由突变前的最优二项式函数拟合转变为突变后的线性函数。[结论]气候变化和人类活动的共同作用不同程度的改变了泾河流域径流—泥沙的尺度效应。     

基于土壤基质势的温室土壤墒情监测技术

温室是一个相对封闭的农业生产设施,自然降雨不能被直接利用,作物生长发育需要的水分完全依靠人工灌溉措施来保障。土壤墒情监测方法是温室中指导灌溉常用的方法之一。按照土壤墒情监测仪器设备和手段的不同,温室土壤墒情监测方法主要可以分为烘干法、介电类法、中子仪法、负压计法等。本文介绍了这些土壤墒情监测技术的主要原理和特性,并详细介绍了负压计法——基于20cm深度特征点土壤基质势的温室土壤墒情监测技术。田间试验发现,控制滴头正下方20cm深度土壤基质势可以明显影响0~100cm深度土壤水分状况,并且特征点土壤基质势阈值越低,影响到的土层深度越深。番茄的产量、品质、耗水量和水分利用效率也明显受到特征点土壤基质势阈值的影响。番茄开花坐果期土壤基质势阈值控制在-30kPa、结果期控制在-45kPa,有利于温室秋春茬番茄的高产优质,并且节水效益显著。     

岔巴沟流域淤地坝对泥沙存贮-释放的影响（英）

为分析黄河中游流域产输沙对人类干预增强的响应机制,该文选取岔巴沟为坝系小流域研究区,探讨淤地坝的建设和发展对流域内泥沙存贮-释放时空变化的影响。研究表明,20世纪80年代岔巴沟处于泥沙存贮状态,10 a平均泥沙输移比为0.325,经分析,始于20世纪50年代,并于60、70年代得到发展,80、90年代趋于稳定的岔巴沟淤地坝拦截了大量泥沙是造成泥沙存贮的主要原因。和拦沙作用相比,其减少高含沙水流发生频率,降低高含沙水流发育程度的作用更大。值得注意的是,淤地坝在几十年的发展过程中可淤库容显著下降,多数原有坝地淤满,加上20世纪80年代以后坝体建设速度减缓,以及设计标准低,后期管理和维护不利,垮坝和毁坝造成泥沙再释放的潜在性在增加。 因此,今后在对淤地坝作为一项重要的水保措施引起足够重视的同时,维护和巩固现有淤地坝的拦泥库容也非常必要。     

土壤水基质势研究进展

土壤水基质势是土壤水势的重要组成部分,在作物生长、径流、农田腾发和灌溉计划的制定等方面,是一个非常重要的参数。介绍了目前土壤水基质势的主要测定方法及其优缺点,总结了土壤水基质势在农业生产中的应用情况,并提出未来研究需要加强的几个方面。     

无定河淤地坝拦沙措施时间变化的分析与对策

运用大量实测资料对无定河淤地坝及其拦沙效应进行了研究。坝地面积增加率在20世纪70年代达到峰值。80年代发生显著衰减，90年代进一步衰减。用水文法对无定河流域水土保持措施的减沙效益进行了估算．结果表明，减沙效益从70年代开始急剧增大，并在70年代末、80年代初达到峰值，随后有减小的趋势。历年新增坝地面积从60年代中期开始急剧增大，并在70年代初达到峰值．随后有减小的趋势。由于后续淤地坝的建设未能及时跟上，新增坝地面积在70年代末和80年代中大幅度减少后．随着原有的淤地坝逐渐淤满失效，淤地坝减沙效益衰减。在这一因素的影响下，无定河产沙量在70年代开始大幅度减小，但在1986～1996年，修建于60年代末、70年代和80年代初的淤地坝相继淤满失效之后．后续淤地坝建设未能跟上，故无定河产沙量有增加的趋势。基于本研究，我们建议．在无定河的水土保持中应加强淤地坝建设，实现淤地坝的持续拦沙效应，才能使入黄泥沙减少的趋势能够长期持续下去。     

西藏一江两河流域中部地区土壤重金属生态风险评价

为了深入研究西藏一江两河流域中部地区土壤重金属的污染特征，以该地区农田土壤为研究重点，对41个点的四层土壤S1（0~10 cm）、S2（10~20 cm）、S3（20~30 cm）和S4（30~40 cm）进行采样，分析测定了Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Zn、Ni和Mn 8种重金属含量。运用多元统计法分析重金属来源，并采用地积累指数、富集因子及潜在生态风险指数等方法对土壤重金属进行生态风险评价。结果表明：研究区各土层中S1土层的Cd、Cr、Cu、Pb、Zn、Ni和Mn含量较高，均值分别为0.21、82.95、34.67、35.81、75.31、49.99 mg·kg^-1和697.39 mg·kg^-1，但四层土壤各元素平均含量均低于国家农用地土壤污染风险筛选值。土壤重金属含量随土层加深而降低，S4土层含量最低，整体呈低水平分布。来源分析表明：浅层（S1、S2、S3）土壤中Cd、Cu、Pb主要受人为活动影响，Cr、Ni、Zn、Mn主要受自然源控制；S4土层受人为影响较小，重金属元素主要是自然来源。生态风险分析表明：S1土层中Cd的地积累指数、富集因子与单项生态风险参数相较于其他元素均处于较高水平，均值分别为0.790、1.973和77.782，有较明显的污染且属中度生态风险水平，其他土层的各元素参数均低于S1，呈轻微污染或无污染且属轻微生态风险水平。4个土层综合潜在生态风险指数均值最大为103.959，土壤整体处于轻微生态风险水平。研究表明，研究区土壤环境质量整体较好，Cd与Pb累积较重，值得关注。