陕北沙地不同树龄小叶杨的水分利用策略

在黄土高原树木生长经常遭受水分不足的制约,导致形成大面积＂小老树＂。选取＂小老树＂形成面积最大的小叶杨为研究对象,利用热扩散探针技术研究不同树龄（31~34年生和49~54年生）小叶杨生长季内树干液流的动态变化及与环境因子（太阳辐射、空气温度、相对湿度和降雨量）和土壤含水量的关系,揭示不同树龄小叶杨水分利用策略的差异,为黄土高原＂小老树＂形成机制的阐明及其改造提供理论基础。结果表明：1）31~34年生小叶杨一日中液流出现峰值的时间较早,而49~54年生小叶杨维持液流峰值的时间较长。2）旱季31~34年生小叶杨液流密度低于49~54年生小叶杨,且超过最大值后液流密度出现下降现象,随着雨季土壤含水量的增加液流密度会显著增加;49~54年生小叶杨雨季的液流密度低于31~34年生小叶杨,其液流密度随环境条件达到饱和后就不再发生变化,其液流对土壤含水量变化反应不敏感。3）2个树龄小叶杨整株耗水量差异不大,但31~34年生小叶杨单位面积的耗水量显著大于49~54年生小叶杨。表明低龄小叶杨液流对环境变化的敏感性较大,而高龄小叶杨的水分利用趋于保守化,对干旱表现出更强的适应性。     

黄土丘陵区小流域土壤有效水空间变异及其季节性特征

基于213个样点土壤有效水数据,从流域、坡面和沟道三个尺度分析了黄土丘陵区典型小流域土壤有效水在春、夏、秋三个季节的空间变异特征。结果表明,土壤有效水均呈较强空间变异性,其中沟道土壤有效水均值和空间变异强度(标准差和变异系数)均显著高于坡面,坡面和沟道土壤有效水正态性明显好于流域尺度。不同尺度土壤有效水空间变异程度随均值发生变化,变异系数随均值增加呈指数递减趋势。流域和坡面尺度土壤有效水与坡向呈显著正相关关系且相关系数高于其与坡度和高程,而沟道尺度与各地形因子相关关系均较弱。土壤有效水空间变异呈现明显的季节性特征,秋季土壤有效水均值最高而空间变异性最低,夏季土壤有效水均值最低但变异系数最大。流域尺度夏季土壤有效水与高程相关系数显著高于春秋两季,而坡面尺度则相反。此外,土壤有效水抽样不确定性和估算误差随样点数量增加呈非线性递减变化趋势,当样点数超过20个时,增加样点数量的作用有限。     

玉米秸秆缓冲带防治黄土坡面细沟侵蚀的效果

采用室内人工模拟降雨试验,设计降雨强度100 mm/h,坡度20°,在2个玉米秸秆缓冲带布设坡位(斜坡长4.5~5.5 m和6.5~7.5 m)与2个降雨历时(单次降雨30 min和2次连续降雨30 min+30 min)的试验处理组合,研究在黄土坡面不同坡位布设玉米缓冲带对防治细沟侵蚀的影响。结果表明:1)玉米秸秆缓冲带可减少坡面侵蚀量和细沟侵蚀量,其中,坡面侵蚀量减少7.3%~14.2%,细沟侵蚀量减少11.0%~30.6%,细沟侵蚀量对坡面侵蚀的贡献率减少3.4%~15.0%,径流含沙量降低5.5%~12.8%;2)单次降雨情况下在斜坡长4.5~5.5 m处布设玉米秸秆缓冲带防治侵蚀的效果最佳,坡面侵蚀量、细沟侵蚀量和径流含沙量分别减少14.2%、30.6%和11.6%,细沟平面密度和细沟平均深度分别减少12.9%和21.9%;3)2次连续降雨情况下在斜坡长6.5~7.5 m处布设玉米秸秆缓冲带防治侵蚀的效果较好,坡面侵蚀量、细沟侵蚀量和径流含沙量分别减少13.5%、25.0%和5.5%,细沟平面密度和细沟平均深度分别减少15.5%和16.3%。     

皇甫川流域51年降雨侵蚀力的时空变化

为了详尽研究皇甫川流域降雨侵蚀力变化规律,基于皇甫川流域及周边15个雨量站1954-2004年日降雨资料估算降雨侵蚀力R值,并借助Mann-Kendall非参数检验法和Kriging空间插值法对流域R值时空变化特征进行分析.结果表明：1）皇甫川流域降雨侵蚀力R值与总降雨量和侵蚀性降雨量的时空变化特征大体一致,自西北向东南逐渐增大,同时R值等值线自西北向东南逐渐稀疏;2）R值年内分布十分集中,7、8月R值之和占到全年的72.4％,5-9月R值占到全年的96％以上;3）15个站点的R值变化趋势不同,9个站点R值呈增大趋势,其中仅2个站点增大趋势显著,而其余6个站点的R值呈减小趋势,其中也仅有2个站点减小趋势显著,对整个流域而言,51年间流域降雨侵蚀力R值与降雨量和侵蚀性降雨量变化一致,呈现不显著的减小趋势.     

枣树茎直径日最大收缩量影响因子分析

选取4年生梨枣树(Zizyphus jujuba Mill.),设置4个土壤水分梯度,研究不同水分条件下梨枣树不同生育期茎直径日最大收缩量(DMDS)变化规律,确定DMDS与土壤水分及气象因子(参考作物蒸发蒸散量E、水汽压亏缺日均值V)的关系。结果表明:1)土壤水分条件影响梨枣树DMDS对气象变化的敏感度,水分适宜处理梨枣树DMDS对气象变化最为敏感,其余水分处理梨枣树DMDS的变化规律与其一致,但波动幅度较小;2)不同生育期DMDS与气象因子关系存在差异,果实膨大期、果实成熟期与E、V关系均极显著,萌芽展叶期与开花坐果期相关系数较小;3)不同水分处理梨枣不同生育期DMDS与气象因子关系不同,高水分处理(T1)开花坐果期DMDS与V关系显著,与E极显著,其他处理均不显著;4)在不同水分条件下,梨枣全生育期内参考作物蒸发蒸散量E是影响茎直径日最大收缩量的关键因素。     

黄土丘陵区不同土地利用方式对土壤微生物量碳氮磷的影响

为探讨植被区与土地利用方式对土壤微生物量的影响,在陕西省延河流域森林区、森林草原区和草原区采集5种土地利用方式下的土壤剖面样品(0-10cm,10-30cm),并对其微生物量碳(SMBC)、微生物量氮(SMBN)和微生物量磷(SMBP)及土壤理化性质进行了分析。结果表明,微生物量磷的含量在3个植被区中均是在农地、撂荒地中相对较高,微生物量碳、氮在森林区表现为:乔木林地>农地在森林草原区表现为:灌木林地>天然草地>乔木林地>农地>撂荒地在草原区表现为:天然草地>乔木林地>灌木林地>农地>撂荒地。相同土地利用方式下,土壤养分和微生物量在森林区最高,森林草原区次之,草原区最低。相关分析表明,微生物量碳、氮、磷、代谢熵、微生物量碳氮比与土壤养分相关性极为密切。因此,土壤微生物量能够作为评价土壤质量的生物学指标。不同植被区不同土地利用方式对土壤质量的改善作用不同,林地和天然草地作用效果好,对土壤微生物量的提高有明显的促进作用。     

黄土丘陵沟壑区不同空间尺度流域泥沙输移比研究

泥沙输移比是定量表征流域内侵蚀产沙-河道输沙特征的重要指标。探讨了不同尺度流域泥沙输移比计算的可能性与方法,以黄土丘陵沟壑区的径流小区、小流域、水文站实测资料为基础,利用径流小区观测资料和单元小流域侵蚀模数2种方法,对4种空间尺度流域的泥沙输移比进行了估算。结果表明:(1)对于面积在10~100km²的小流域,利用2种方法计算的泥沙输移比结果非常接近,说明在没有小区观测资料时,用单元小流域计算流域泥沙输移比是可行的。(2)对于土壤侵蚀类型单一的水文站控制流域,在没有面积>1km²单元小流域资料的情况下,可以用面积1~10km²小流域或面积10~100km²小流域作为单元小流域来计算泥沙输移比而对于侵蚀类型不同的支流其误差范围有些偏大。(3)流域治理措施的实施对于泥沙输移比的减少具有明显的效果,但治理措施减沙效应的发挥具有一定的滞后性。     

覆膜方式毛管密度和灌水下限对温室甜瓜生长的影响

为探明在日光温室内不同的覆膜方式、毛管密度、灌水下限等农艺措施对甜瓜生长及产量的影响,采用正交试验设计,研究了不同的覆膜方式(全覆膜、半覆膜、无膜)、滴灌毛管密度(1管1行、3管4行、1管2行)和灌水下限(田间持水量的60%、70%、80%)组合对日光温室甜瓜的植株生长、光合效率、生物量、产量和水分利用效率等的影响,分析了甜瓜产量与植株生长、光合效率、生物量等的关系。结果表明,半膜覆盖的根区土壤温度较高、水分分布更均匀,其叶面积指数、根鲜质量、根冠比等指标优于全膜和无膜处理,土壤脲酶、磷酸酶活性等也显著高于全膜和无膜处理,提高了甜瓜的生物量和产量及水分利用效率。毛管密度对甜瓜生长与产量具有显著影响,3管4行的植株鲜质量和植株干质量等均低于1管1行和1管2行处理,但茎粗、根鲜质量、根冠比等高于其他两个处理。3管4行模式有利于作物吸收更多的养分和水分,光合产物更多地向果实分配,产量比1管1行和1管2行分别提高了8.56%和3.37%,其水分利用效率也最高。灌水下限是影响甜瓜生长和产量的重要因素,与田间持水量的60%和80%比较,灌水下限为田间持水量的70%时,植株平衡生长,产量比60%时和80%时分别提高了22.58%和2.42%。全膜、半膜覆盖的水分利用效率(Irrigation water use efficiency,IWUE)分别比无膜高57.21%、56.41%,3管4行的IWUE分别比管1行和1管2行高3.54%和0.80%,灌水下限70%田间持水量的IWUE比80%时高58.46%。根据试验结果,建议日光温室的甜瓜栽培宜采用半膜覆盖,3管4行和70%田间持水量组合。     

基于GIS的黄土高原生态系统服务价值对土地利用变化的响应及生态补偿

以黄土高原为研究对象,基于GIS技术,采用土地利用转移矩阵、土地利用动态度方法,研究1985-2005年黄土高原地区土地利用变化对生态系统服务价值的影响以及相应的生态补偿标准。结果表明：1）1985-2005年,黄土高原地区土地利用类型主要为草地和农地,占土地利用方式的75％以上,但农地面积总体在减少,林地面积在不断增加;2）聚落为最活跃的土地利用类型,聚落和湿地＋水体呈扩张的发展趋势;3）土地利用变化引起区域生态环境效应,20年间黄土高原地区生态系统服务总价值上涨约0．01％,其中森林增加最多,约为0．09％,农地的生态服务价值下降最多,约为-0．02％,而生态服务功能中,除了与农地和荒漠相关的废物处理和食物生产服务功能下降外,其他生态服务功能均表现为增加;4）根据黄土高原生态系统服务价值,确定该地区的生态补偿标准约为4亿2732万元。     

水蚀预报模型研究

土壤侵蚀模型研究是土壤侵蚀学科的前沿领域和水土保持规划的有效手段。概述国外水蚀预报模型的研究进展,并详细述评了国外水蚀预报的经验模型、物理过程模型、基于地理信息系统的水蚀预报模型,细沟侵蚀模型、浅沟侵蚀模型、切沟侵蚀模型和区域侵蚀预报模型。介绍了中国在坡面预报模型和流域侵蚀产沙模型和全国水土流失宏观趋势预测的研究进展,提出了中国水蚀预报模型研究面临的挑战与任务。