丹江中游典型小流域土壤颗粒及分形特征

在丹江鹦鹉沟小流域,利用网格状取样和典型样地取样相结合的方法,进行土样采集,共计采样点268个,研究土壤颗粒组成和分形特征,以及与土壤全氮之间的相互关系。结果表明：土壤粉黏粒质量分数随土壤深度的增加而增大,不同土层下土壤粉黏粒质量分数平均值均表现为农地〉林地〉草地。经ANOVA分析,不同土地利用在10—40cm土层的粉黏粒质量分数存在显著差异（P〈0．05）。不同植被类型间土壤颗粒分形维数亦存在显著差异（P〈0．05）,10～20cm土层的土壤颗粒分形维数更能代表不同土地利用的差异。土壤颗粒分形维数与坡度呈显著负相关（P〈0．05）,与坡向和海拔无显著相关性。土壤全氮质量分数在0～20cm土层与中粗砂粒质量分数呈极显著正相关（P〈0．01）,土壤颗粒分形维数和土壤全氮质量分数在20～60cm土层均与土壤粉黏粒质量分数呈极显著正相关（P〈0．01）。鹦鹉沟流域0～10cm土层的土壤粉黏粒储量为13．28万t,不同土地利用下0～10cm土层每m2土壤粉黏粒储量表现为农地〉林地〉草地,分别为74．71kg／m2、71．54kg／m2和70．23kg／m2。     

渭北黄土区人工刺槐林生长与生物量效应

通过比较黄土区不同立地条件刺槐人工林各器官生长指标及126株解析木生物量实测资料,分析不同密度刺槐人工林的生长与生物量状况,揭示林分不同径级的密度变化特征,拟合单株生物量与胸径、树高的生长模型.结果表明:在撂荒地、坡耕地和荒坡地营造刺槐林后,随林龄的增长和密度的变化,单株总生物量均表现为平均树干占47.1％,树枝和根系分别占22.22％和25.41％,树叶和果实的比例最低,而且高密度林分内林木的树干生物量均小于低密度林分.同时,30年撂荒地造林密度为1 050株/hm2时,24 cm径级树干生物量占65.5％;35年坡耕地造林密度950株/hm2时,24 cm径级树干生物量占58.39％;30年荒坡地造林密度1 410株/hm2时,24 cm径级树干生物量占51.6％.另外,30年中小径级的树木占林分总密度的67.62％,35年中径级的树木占林分总密度的52.84％.从刺槐生长状况分析结果看,黄土区刺槐人工林的适宜密度为950 ～1 050株/hm2,并应对该区生长30～35年的中径级刺槐林进行合理间伐利用,方可获得较高的生物产量.     

施肥处理对黄土丘陵区农田土壤酶活性和水溶性有机碳、氮的影响

为了评估长期施肥处理对黄土丘陵区川地农田土壤酶活性以及水溶性碳、氮的影响,以黄土高原安塞站川地农田定位试验样地为研究对象,分析了以土壤脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶的酶活性和单位有机碳酶活性作为评价微生物活性新途径的可行性,以及土壤水溶性有机碳、总氮和水溶性碳氮比的变化特征.试验共设九个处理,分别为N(氮肥)、P(磷肥)、M(有机肥,羊粪)、N+P、N+M、P+M、N+P+M,另加空白对照CK(不施肥)和裸地BL(无作物,不施肥).试验结果表明,除了过氧化氢酶,其他三种土壤酶活性都是表层高于下层,而且有机肥参与的处理土壤酶活性要显著高于化肥处理.初步分析发现有机质含量越高,单位有机碳酶活性值越低.长期施用有机肥,可显著提高土壤中水溶性有机碳和水溶性氮的含量,WSOC/WSTN对于不同施肥处理的响应要比C/N更为敏感.相关分析表明,水溶性有机碳、水溶性氮和有机质、全氮、碱解氮与脲酶、蔗糖酶、磷酸酶三种酶都达到极显著相关关系,与过氧化氢酶未达到显著相关.总体研究发现,施化肥并不能显著影响土壤酶活性,但有机肥能显著提高土壤酶活性及水溶性碳、氮含量,施肥方式的差异影响着土壤酶活性;单位有机碳酶活性的响应规律和传统酶活性的规律并不一致,其机理还需进一步研究.     

生产建设项目区土壤侵蚀研究进展简

生产建设活动导致生产建设项目区土壤侵蚀发生深刻变化,生产建设项目区土壤侵蚀的研究对于区域土壤侵蚀控制,改善项目区及其周边地区生态环境具有重大意义;因此,生产建设项目区土壤侵蚀的研究亦应形成其完善的理论体系,从而为生产建设项目区的土壤侵蚀控制提供科学指导.从生产建设项目土壤侵蚀的基本概念、影响因素、产流产沙规律等方面总结生产建设项目土壤侵蚀的研究现状,并对研究中存在的部分问题进行评述,以期为今后生产建设项目区土壤侵蚀的相关研究提供参考.     

地表覆盖对土壤热参数变化的影响

覆盖条件下土壤热性质的研究对于包气带水热运移及覆盖技术的应用均有重要意义。使用11针热脉冲探头对沙黄土不同深度(6 mm、18 mm、30 mm)的土壤热扩散率、热容量和热导率三个热参数进行测定,并进行地表覆盖(石子覆盖、秸秆覆盖)处理,旨在探究覆盖条件下表层土壤热性质动态变化过程及土壤热参数与水分的内在联系。结果表明:(1)相对于裸土,石子和秸秆覆盖条件下土壤热参数增大,且覆盖对于靠近表层土壤热参数的影响更加明显;(2)随降雨的发生,土壤热参数均增大,在两次降雨期间,土壤热参数逐渐减小,覆盖与裸土热参数差异逐渐增大;(3)三个热参数随降雨的发生,其动态变化过程表现不同,热容量对降雨的响应最为敏感,热导率次之,热扩散率开始减小的时间较热导率和热容量滞后,三个深度滞后时间均在48 h以上,而且覆盖以后热扩散开始减小的时间较裸土推迟(48 h以上)。土壤容重不变的情况下,在频繁干湿交替的过程中土壤水分为土壤热参数变化的最主要影响因素。覆盖条件下土壤热参数与土壤含水量关系研究表明:石子和秸秆覆盖条件下土壤热参数与土壤含水量的变化关系与裸土条件下一致,热导率与含水量呈幂函数增加的趋势,热容量随含水量线性增加,热扩散率随含水量增加先增后减,本研究所用沙黄土热扩散率峰值对应的含水量在0.20 cm3cm-3左右。由以上结果可以发现覆盖对近表层土壤热参数的动态变化有显著的影响,覆盖的保水效应直接影响土壤热参数的变化。     

EN-1离子固化剂对黄土性土壤持水、供水等水分特征的影响

为了阐明黄土性固化土壤水分特征的植物有效性,探讨将EN-1固化剂应用于黄土边坡生态防护的可行性。采用室内模拟试验,以黄土地区典型土壤黄绵土为研究对象,对固化土壤的持水、供水、导水及蒸发性能进行研究。结果表明:不同处理土壤水吸力与对应土壤含水量的关系均符合方程θ=aS-b幂函数关系;固化剂降低了土壤的持水能力,但对土壤有效水含量影响不显著。固化剂有利于土壤导水能力提高,固化剂掺量在0.05%~0.10%范围内土壤具有最大入渗能力;无论土壤中是否加入固化剂,随土壤容重增加,土壤饱和导水率降低。固化黄绵土在蒸发初期土壤水分急剧减少,后期趋于缓慢;固化黄绵土累积蒸发量均低于对照,但不同固化剂掺量处理间差异不显著。     

黄土坡面细沟水流流型试验研究

采用组合小区模拟降雨试验方法,对黄土坡面细沟水流流型进行了试验研究。结果表明:(1)细沟水流流型判别指标雷诺数随径流历时的变化,在不同雨强及不同坡度下皆表现为先增大随后转为较平稳的变化过程,皆可用幂函数方程描述;(2)细沟水流平均雷诺数分别随雨强及坡度增大而增大,均可用对数方程很好地描述,随雨强及坡度的变化可用二元幂函数方程描述;(3)细沟水流在不同雨强下几乎一直处于层流状态,两个最大雨强在产流开始9min后变为过渡流,而在不同坡度下也一直处于层流状态,两个最大坡度在产流开始15min后变为过渡流;(4)在试验雨强及坡度条件下,一次降雨径流过程的细沟水流平均雷诺数变化范围为327~457,表明细沟水流流型在试验条件下大致处于层流状态。细沟水流雷诺数随流量的变化呈显著的线性正相关关系。     

植被覆盖下黄土凸型复合坡面水流特征

针对黄土凸型复合坡面侵蚀产沙规律研究现状的薄弱问题,该文通过对野外凸型复合坡面进行不同流量(14、18、22 L/min)、不同植被覆盖度(30%、50%、70%)和不同植被覆盖坡位(凸型复合坡面的上坡坡底和下坡坡底)的放水冲刷试验,对黄土凸型复合坡面径流侵蚀发生过程中的水流特征进行了深入研究。结果表明,当植被覆盖度为70%,且植被布设在凸型复合坡面上坡坡底时,复合坡面的水流流态属于缓流过渡流,其他情况下凸型复合坡面的水流流态属于急流过渡流。植被布设在凸型复合坡面下坡坡底时的雷诺数和佛罗德数大于植被布设在凸型复合坡面上坡坡底时相应的雷诺数和佛罗德数。用达西阻力系数和曼宁糙率系数这2个参数表达径流阻力结果一致。植被布设在凸型复合坡面上坡坡底时的达西阻力系数和曼宁糙率系数大于植被布设在凸型复合坡面下坡坡底时相应的达西阻力系数和曼宁糙率系数。研究结果可为植被覆盖下黄土凸型复合坡面侵蚀产沙过程机理的研究和植被措施在黄土凸型复合坡面中的合理配置提供科学参考。     

黄土丘陵区沙棘混交林叶片、凋落物、土壤碳氮磷化学计量特征

以黄土丘陵区沙棘(Hippophae rhamnoides)+油松(Pinus tabuliformis)、沙棘(H.rhamnoides)+刺槐(Robinia pseudoacacia)混交林(H_rP_t、H_rR_p)及油松(P_t)和刺槐(R_p)纯林为对象,测定叶片、凋落物和0—100 cm土壤C、N、P含量及其化学计量比,探究混交造林对不同组分间养分协同变化规律的影响。结果表明:(1)相比P_t,H_rP_t中油松叶片C、N、P含量(p0.05)及N∶P(p0.05)增加,C∶N和C∶P降低(p0.05),表明H_rP_t有助于缓解N限制,加快其生长速率;相比R_p,H_rR_p中刺槐叶片C、N含量及C∶P和N∶P降低,P含量及C∶N增加(p0.05),表明H_rR_p增强刺槐对P的吸收,但降低其对C和N的固存;(2)相比P_t,H_rP_t凋落物C、N、P含量及N∶P增加,C∶N和C∶P降低(p0.05),表明H_rP_t有助于加快凋落物分解,促进养分归还;相比R_p,H_rR_p凋落物C、N、P含量及其计量比均有所增加(p0.05),表明H_rR_p对凋落物分解无显著作用;(3)相比P_t和R_p,H_rP_t和H_rR_p土壤C、N、P含量增加,但C∶N和C∶P降低(p0.05),表明H_rP_t和H_rR_p均有助于提高N和P利用效率,改善土壤养分状况;(4)叶片、凋落物化学计量指标间具有较强协同效应,且N、P相比C在不同组分间的相关性更明显。综上,相比H_rR_p,H_rP_t更有助于改善养分限制因子供给,加快组分间养分转化。研究结果对于揭示黄土高原地区人工混交林生态系统养分供应潜力及合理制定营林规划具有重要意义。     

东北黑土区冻融、风力、水力交互作用对坡面侵蚀的影响

多种外营力作用的复合侵蚀是东北黑土区坡耕地的主要侵蚀特征,但目前缺乏冻融、风力、水力之间相互作用对复合侵蚀影响的量化研究。基于此,采用室内冻融模拟、风洞试验和降雨模拟试验相结合的研究方法,分析了前期土壤冻融作用对土壤风蚀以及前期土壤冻融和风力叠加作用对后期坡面水蚀的影响。结果表明,前期土壤冻融作用显著增加了后期坡面的风蚀量(P<0.01),在9,15 m/s风速试验条件下,前期土壤冻融作用使土壤风蚀量分别增加1.02,1.44倍;也显著增加了距地表不同高度的风蚀输沙总量(P<0.01),在9,15 m/s风速下前期土壤冻融作用使风蚀输沙率分别增加1.71,1.04倍;前期土壤冻融作用对土壤风蚀的贡献率在2个试验风速下分别为100.0%和140.0%。前期土壤冻融与风蚀叠加作用明显增加了坡面水蚀量。其中,在3°和7°条件下,前期土壤冻融和风蚀叠加作用试验处理的坡面水蚀量较之无前期冻融也无风蚀作用的试验处理分别增加11.9%和20.6%;且在2个坡度条件下前期土壤冻融和风蚀叠加作用对坡面水蚀的贡献率分别为11.9%和20.6%。前期土壤冻融作用减弱了土壤抗侵蚀能力,其中土壤容重减小3.42%,<0.25 mm的风干团聚体增加14.1%,而>1.0 mm的风干团聚体减少15.1%;同时,前期风蚀作用使地表产生了凹痕和条纹等微地形,进一步增加坡面降雨侵蚀和径流侵蚀能力,从而导致前期冻融作用和风蚀共同作用增加坡面土壤侵蚀的严重性。研究结果可为黑土区多营力复合侵蚀防治提供重要科学依据。