红壤区土壤侵蚀危险程度分级初探

土壤侵蚀危险性分级是研究土壤侵蚀危险程度的重要方法.为了探索更加符合实际的土壤侵蚀及其危害程度分级方法,依据水利部土壤侵蚀分级标准和水利部科考成果,对南方红壤科考区的土壤侵蚀强度和土壤侵蚀潜在危险性及其所处流域主要湖泊泥沙输比(SDR)进行分级.结果表明,科考区内轻度、中度、强度和极强度侵蚀均存在.中度侵蚀和强度侵蚀为主要侵蚀类型,占总侵蚀类型的84％.轻度和极强度侵蚀占16％.潜在危险性分级中,无险型、轻险型、危险型和极险型均存在,轻险和危险为主要类型,占总潜在危险类型的84％,无险和极险类型占16％.土壤侵蚀对异地的危害比较大,60％的湖泊SDR＞0.5,其上游土壤侵蚀对异地是危险甚至极险的.研究结果可为红壤全区土壤侵蚀分级和治理工作提供参考.     

生物炭添加对黄土高原典型土壤田间持水量的影响

为确定生物炭添加对黄土高原典型土壤水分条件的影响,利用威尔科克斯法,室内条件下测定2种生物炭类型(苹果树枝生物炭和锯末生物炭)及3种生物炭添加比例(2％,5％,10％)对黄土高原3种典型土壤(填)土、黄绵土、风沙土田间持水量的影响.结果显示:(填)土、黄绵土、风沙土添加生物炭后田间持水量分别平均增加2.77％,3.09％,4.17％,显著高于不施炭处理(p＜0.05).苹果树枝生物炭对3种土壤田间持水量提高程度平均值为4.67％,显著高于锯末生物炭2.02％的提高程度;生物炭添加量与土壤田间持水量增加程度成正比例关系,添加量越大,土壤田间持水量增加程度越高,其中,苹果树枝生物炭10％添加量对3种土壤田间持水量的增加程度最大.研究表明,生物炭添加可以显著提高土壤田间持水量,不同种类生物炭及添加量对土壤田间持水量影响差异较大.     

宁南山区植被恢复对土壤团聚体特征及腐殖质分布的影响

在野外调查和室内分析的基础上,研究宁南山区植被恢复对土壤团聚体大小、分布和稳定性的影响,并对土壤团聚体中腐殖质的分布加以研究.结果表明,干筛法测定得到的R0.25在53.2％～71.3％之间,MWD在1.98～2.59之间,GMD在0.96～1.14之间,分形维数在2.70～2.83之间;湿筛法测定的R0.25、MWD、GMD均为天然草地最大,25年柠条、15年柠条次之,坡耕地最小.不同植被恢复措施下土壤的腐殖质碳含量在0.53～2.67 g/kg之间变化,1～0.25 mm大小的团聚体腐殖质碳含量相对高于其他粒级团聚体.逐步回归表明,影响团聚体大小分布和水稳性的因素是1～0.25 mm大小的团聚体中腐殖质含量.     

摇臂式喷头副喷嘴仰角及位置参数的优化

摇臂式喷头副喷嘴的主要作用是增加喷头近处的喷水量,从而提高喷头的喷灌均匀度,因此对摇臂式喷头副喷嘴的研究具有重要意义。该文采用流场模拟和试验相结合的方法对摇臂式喷头的副喷嘴结构参数进行了优化设计。首先采用逆向工程的设计方法,运用Pro/E建立了摇臂式喷头的三维结构,选择副喷嘴的仰角和位置为待优化参数,设计出9种副喷嘴结构的摇臂式喷头。运用Pro/E和Hyper Mesh软件建立了9种副喷嘴结构摇臂式喷头的三维内流道模型,利用CFD软件FLUENT对9种喷头的内流道进行三维模拟,运用快速成型技术加工出喷头样品进行试验验证,在矩形组合方式下运用4种插值方法(距离插值法、线性插值法、立方插值法和三次样条插值法)计算喷灌组合均匀度,并且利用Sprinkler3D软件通过二维插值的方法建立了9种喷头的压力水量分布模型,对喷头喷洒均匀性进行评价。结果表明,6号喷头(副喷嘴位置参数为19.8 mm、仰角参数为18°)的模拟流量和速率较大,试验水量分布在2~12 m之间能够保持较好均匀性,且射程达到14 m以上,喷灌均匀度在压力为250和300 k Pa下都达到80%以上。因此,副喷嘴位置参数19.8 mm、仰角参数18°为摇臂式喷头副喷嘴的最佳结构参数。该研究为摇臂式喷头结构设计和喷灌系统优化等提供参考。     

神府矿区弃土弃渣体侵蚀特征及预测

神府矿区在煤炭开采过程中形成了弃渣体、弃土体及扰动土体等不同下垫面类型,其物质组成、结构性及产流产沙规律与撂荒地有极大差异,且已产生严重的水土流失。采用野外模拟降雨试验方法,对比研究了弃土弃渣体、扰动土体与撂荒地侵蚀特征的差异。结果表明,(1)撂荒地侵蚀速率随降雨历时先下降后逐渐稳定,扰动土体侵蚀速率呈增大后趋于稳定;35°弃土体侵蚀速率增至峰值后减小并逐渐稳定,40°时则一直处于波动状态;石多砂少和砂多石少弃渣体在产流初期侵蚀波动剧烈,并伴有泥石流现象,15 min后基本稳定。(2)同一下垫面侵蚀速率随雨强增大而增大,而各坡度间侵蚀速率差异不显著(p0.05);雨强相同时各下垫面、坡度间侵蚀速率差异均显著(p0.05),复杂疏松的物质组成是弃土弃渣体及扰动土体侵蚀特殊于撂荒地的根本原因,相同降雨条件下石多砂少弃渣体、砂多石少弃渣体、弃土体及扰动土体侵蚀速率分别是撂荒地的6.51倍~14.25倍、57.91倍~239.2倍、43.60倍~180.1倍和2.27倍~3.06倍。(3)弃土弃渣体及扰动土体侵蚀速率与中值粒径、分形维数、降雨强度、坡度及径流参数呈幂函数关系。研究结果对矿区弃土弃渣侵蚀模型建立与生态环境建设有重要的科学意义。     

黄土丘陵区不同降雨条件下聚水沟土壤水分研究

为提高陕北黄土丘陵区林地降水的有效利用率,以水平阶地为对照,进行了填充石子、秸秆、树枝、基质等不同材料的聚水沟保墒试验研究。结果表明:天然降雨量小于6mm时,聚水沟内土壤含水量未增加;降雨量在6~10mm时,聚水沟沟底约10cm土层土壤含水量与对照出现差异(p0.05);25~40mm降雨条件下,聚水沟两侧垂直40cm以上土层平均储水量较对照差异显著高16.14%,其土壤含水增量表现为:秸秆(4.8%)树枝(3.5%)石子(3.1%)对照(2.4%)基质(2.3%);日降雨量大于40mm时,聚水沟30—190cm土层的拦蓄储水量较对照提高了12.6%~17.5%,此后无降雨时,聚水沟两侧30cm×30cm×70cm体积内大于13%的高水分含量可以维持近一个月;典型136.8mm的月累积降雨对石子、秸秆、树枝、基质覆盖聚水沟内水分扩散影响深度分别为120,160,160,130cm。综合分析,聚水沟内填充秸秆和树枝在增加水分入渗的同时对周边土壤水分的分配及存储效果好于石子和基质。     

关中平原高速公路路堤边坡土壤养分与植被群落α多样性变化

选择不同植被恢复年限的高速公路路堤边坡为研究对象,采用时空代换法,通过相关性分析及主成分分析,研究关中平原高速公路植被恢复过程中土壤养分和植被群落α多样性的变化。结果表明:路堤边坡植被恢复过程中表层土壤养分因子含量平均值变化范围分别为:有机质12.26～25.83g/kg、全氮0.60～1.25g/kg、铵态氮7.16～35.10mg/kg、硝态氮4.15～7.42mg/kg、速效磷9.30～26.68mg/kg。植被恢复过程中,土壤养分特征受恢复年限、土层、坡向的影响。随着恢复年限的增加,表土养分条件明显好转,说明植被对土壤的培肥作用与时间密切相关。0—10cm土层土壤养分含量明显高于10—20cm土层,阴面边坡土壤养分含量高于阳面边坡。在人工扰动下,群落的α多样性主要受恢复年限和土壤中硝态氮含量的影响。恢复到17a时,边坡土壤养分和群落α多样性均达到较高水平。本研究对路堤边坡土壤质量及群落多样性的提高具有重要的意义,对高速公路生态建设和水土保持具有一定的参考价值。     

土壤中细菌产氨代谢对农田生态系统的意义

土壤细菌利用尿素产氨不仅可以直接影响土壤中氮源的循环利用和土壤氮素肥力,并且有助于酸化土质的改良。该文就土壤中细菌利用尿素产氨的生物学特征及分子调控机制,影响土壤尿素酶活性的土壤化学特性、环境因素、尿素来源以及微生物间相互作用进行等研究进展进行了综述分析。指出土壤中尿素酶活性是检测土壤质量和土壤肥力的重要指标之一,它与固氮作用、土壤改良和土壤中其他产氨代谢有密切关系,土壤中尿素酶的活性指标对土壤氮素肥力评价和农作物生产具有重要意义。     

黄土塬区不同栽培模式下玉米蒸腾耗水规律的研究

采用基于热平衡法的茎流计对黄土塬区两种栽培模式下(传统模式Ⅰ和改进模式Ⅱ)玉米(Zea mays L.)的茎流变化进行连续监测,并结合试验区自动气象站同步测定的太阳辐射、气温、相对湿度和风速等气象因子,分析了黄土塬区不同栽培模式下玉米蒸腾耗水规律及其与气象因子的关系。结果表明:两种模式下玉米植株的茎流速率都表现出与太阳辐射同步的昼夜变化规律,且模式Ⅰ植株茎流速率大于模式Ⅱ植株茎流速率;玉米的日茎流量在抽雄期达到最大并且均随生育期的推移逐渐变小,这与植株叶面积指数的变化基本一致;从抽雄期到蜡熟期,模式Ⅰ和模式Ⅱ玉米群体叶面蒸腾量分别为115.18 mm和119.47 mm,棵间蒸发量模式Ⅱ(39.41 mm)较模式Ⅰ(64.81 mm)减少了39.2%,表明改进模式优化了玉米群体的蒸腾蒸发比率,有利于玉米水分利用效率的提高。除风速外,两种模式下植株的日茎流速率与太阳辐射、水汽压差、空气温度和相对湿度均存在较好的相关关系,达到极显著水平。     

沙封覆膜种植孔促进盐碱地油葵生长

为了提高盐碱地油葵的出苗率及存活率,提高油葵产量,在河套灌区选择土壤盐分较高的地块,地膜覆盖种植油葵时改传统的土封种植孔为沙封种植孔,在油葵播种期、出苗期和幼苗期测定不同封孔方式对种植孔根际、地膜覆盖区、地膜间露地0~40.0 cm土层土壤水分、盐分及油葵出苗率、存活率、产量等的影响。结果表明,从播种到幼苗期,0~15 cm土层土壤水分逐渐降低,土壤盐分逐渐升高,且不同时期存在显著或极显著差异。出苗期和幼苗期沙封种植孔根际0~10.0 cm土层土壤水分比土封种植孔分别降低3.86%和4.83%,比地膜覆盖区分别降低4.79%和9.73%;0~15.0 cm土层土壤盐分比土封种植孔分别降低16.46%和40.99%,比地膜间露地分别降低30.53%和33.72%;比地膜覆盖区则分别提高17.86%和29.89%。土封种植孔根际0~10 cm土层土壤水分在幼苗期比地膜覆盖区降低5.15%,出苗期和幼苗期比地膜间露地分别提高3.44%和4.42%;出苗期根际0~15.0 cm土层土壤盐分比地膜间露地降低16.84%,幼苗期则提高12.32%,出苗期和幼苗期则比地膜覆盖区分别提高41.07%和120.11%。沙封种植孔缩短了油葵的出苗天数,极显著提高了油葵的出苗率、存活率,促进幼苗生长。沙封种植孔的油葵单株产量低于土封种植孔,单位面积产量则提高了62.00%,增收58.60%。河套灌区土壤含盐量较高的地块,地膜覆盖种植油葵时采用沙封种植孔,可提高油葵的出苗率及幼苗存活率,提高油葵产量及产值。在河套灌区盐碱危害较严重的地块,地膜覆盖种植油葵时应采用沙封种植孔。