The effect of land cover/vegetation on soil water dynamic in the hilly area of the loess plateau,China

Severe soil and water loss has lead to widespread land degradation in China's loess plateau. During the past decades, a great deal of effort was made on vegetation restoration to reduce soil and water loss in the loess plateau. However, due to water shortage the efficiency of vegetation restoration was not as satisfactory as expected. As part of a vegetation restoration project, we conducted research aiming to understand the relationship between vegetation pattern and soil water dynamics. The goal was to find vegetation types appropriate for the loess plateau with scarce water resources. In 1986, fifteen plots of land were planted with five vegetation types: pine woodland, shrubland, sloping cropland, alfalfa and semi-natural grassland. Soil water content, runoff, soil erosion were measured for each plot. Environmental variables, such as rainfall, evaporation and temperature, were recorded simultaneously by an automated meteorological station. The relationship between land cover pattern and soil water dynamic was evaluated by using statistical models. We found that: (1) soil water loss occurred during the growing season, and it reached the maximum in the second half of July; (2) soil water was not fully replenished from rainfall during the rainy season; (3) pine woodland induced the largest water loss to surface runoff, followed by sloping cropland, alfalfa, semi-natural grassland and shrubland; the poor capability of pine woodland for water conservation may be attributed to soil compaction and poor ground coverage under the tree; (4) in most cases, soil water of the five vegetation types was low except for shrubland and semi-natural grassland where it was moderate-high during a few periods. These conditions inhibit sustainable vegetation growth in the semi-arid loess hilly area of the loess plateau, China.     

不同肥力稻田晚稻水氮耦合效应研究

在不同土壤背景氮稻田中,采用不同的水氮管理模式,研究了灌水和施氮方式对晚稻的产量、农艺性状、氮肥利用率及节水效果的影响。结果表明,与淹水灌溉相比,湿润灌溉技术能使晚稻产量提高5.1%~6.5%;土壤氮残留量增加0.4%~2.3%;氮肥农学利用率、吸收利用率、生理利用率分别提高12.6%~113.4%、0.4%~19.7%、11.3%~92.9%,且增幅随着土壤背景氮的上升而提高;节省水资源18.0%~34.3%。施氮方式上,以氮素基肥:追肥为50:50的效果最佳,与农户传统的70:30比例相比,产量提高0.3%~8.9%,并表现出低肥田淹水条件下增幅大、高肥田湿润条件下增幅大的现象;氮肥利用率虽都有一定的提高,但除低肥田外,中、高肥田中差异不显著。试验还发现,氮肥利用率与稻田土壤背景氮呈直线负相关,r = -0.9919;氮肥流失量随着土壤背景氮的增加而上升。研究表明,采用合理的灌溉和施肥,能有效地提高氮肥利用率、增加水稻产量,并节省灌溉用水。但在土壤高背景氮的稻区,最主要的问题是大量减少氮肥用量,以减少氮素流失,降低氮肥对环境的污染。     

改进的变尺度优化算法在节水灌溉制度优化设计中的应用

应用改进的变尺度混沌优化算法对水分生产函数模型进行求解,求解程序用Visual Basic编写.以河西武威绿洲春小麦数据为例,将混沌算法应用于小麦灌溉制度优化设计中,并与动态规划法进行对比,证明改进的混沌优化算法可以提高灌溉制度优化设计的精度与速度.     

干旱状况下小区域灌溉冬小麦农田生态系统水热传输

该文采用涡度相关技术测定小区域灌溉冬小麦农田实际蒸散量和农田能量平衡各分量,分析表征农田地表获取能量再分配经典参数Priestly-Taylor系数（α=LE/LEeq）的变化特征。结果表明,在华北地区冬小麦返青至成熟期内,日变化过程中白天时间段内, Priestley-Taylor系数呈“U”型变化趋势,7︰00～18︰00 时刻内,α平均值为（1.324±0.334）,正午前后保持在1.05～1.17之间。 在冬小麦生育期季节变化过程中,Priestley-Taylor系数（α）平均值为（1.473±0.454）,远高于在湿润下垫面时（α＝1.26）的数值,在抽穗开花期内土壤水分充足时α最大值为2.317,拔节时期土壤水分胁迫时α值为0.410。干旱少雨状况下,进行小面积充分灌溉时,由于存在农田热平流现象将导致过多的蒸发蒸腾水分耗散,降低农田灌溉水的利用效率。     

基于STIRPAT模型的耕地面积变化及其影响因素

经济快速发展对耕地面积减少的影响,是当前土地利用变化研究领域的热点之一。该文利用STIRPAT模型,以苏州市1978-2005年耕地面积数据及其相关社会经济影响因素的时间序列数据为例,分析了人口、产业结构和城市化水平对耕地面积变化的影响及富裕度与耕地占用之间的相关性。结果表明:在诸多影响因素中,人口数量的变化是引起改革开放以来苏州市耕地面积减少的主要因素;而第三产业增加值占地区生产总值比重和城市化率的变化对耕地面积的减少也发挥着重要作用;在观测数据范围内,富裕度和耕地面积之间存在类似环境Kuznets曲线,并且苏州市正处于该曲线的前期阶段,属于矛盾的凸显期。据此,研究认为缓解苏州市耕地面积减少的压力可从控制人口、调整产业结构、提高城市化水平、转变经济增长方式等方面入手。     

灌溉策略及氮肥施用对设施番茄产量及氮素利用的影响

以传统水肥管理为对照,根据根层氮素实时监控技术与氮素供应目标值指标,对秋冬季设施番茄生育期进行氮肥追施优化管理,同时结合小管出流的方式比较研究采用每次灌溉至田间持水量及固定灌额两种策略对设施番茄产量及氮素追施调控的影响。结果表明,传统灌溉方式下,优化氮素处理保证了番茄产量,与传统氮肥处理相比,追施的氮肥数量减少了48%;在番茄的主要生育时期内,采用每次灌溉至田间持水量及固定灌额处理的灌溉量分别比传统灌溉处理减少46%和30%;采用同样指标所推荐的氮肥追施数量也分别减少14%和10%,明显减少土壤–蔬菜体系中氮素的表观损失,减轻了由于过量施氮而对环境造成的影响。     

晋西黄土区土壤水分时空分布规律

通过对山西省吉县蔡家川小流域坡面25个样点土壤水分的测定（烘干法）,采用地统计学方法研究了晋西黄土区坡面土壤水分时空变异规律。研究结果表明,理论变异函数模型很好地反映了晋西黄土区坡面土壤水分的空间结构特性。不同坡向的土壤水分具有强烈和中等的空间自相关,这意味着土壤水分在坡面尺度上具有明显的空间自相关。这一点也可以从分维数的大小得到验证。通过运用地统计学方法对土壤水分的分布进行分析,为研究晋西黄土区土壤水分时空分布规律提出了新的研究思路。     

黄土区不同地类土壤水分入渗与模拟研究

以晋西黄土区为研究对象,研究黄土区土壤的水分入渗规律。为了更好地研究不同环境因子（尤其是立地、坡度、植被）对于土壤入渗性能的影响,在不同的土地利用条件下,对不同地貌部位进行了野外入渗实验。研究结果表明土壤渗透率随时间的变化规律是:在开始时渗透率最大,继之随时间而降低;林地累计入渗量明显高于其它用地。此外,林地的土壤入渗速率为最优,道路路面为最小。研究表明Philip方程能够很好地对当地土壤入渗进行模拟。     

开发建设项目水土保持监测信息系统设计

在日本冈山县备前市久久井地区的一片森林火烧迹地,布设了3块不同样地进行调查取样和室内实验对比分析.对火烧后由于降雨所引起的土壤理化性质的动态变化进行了数据分析.结果表明,3块样地土壤的pH值、物理性质以及养分的流失程度均不同.根据研究结果,探讨了减少土壤养分流失的方法,从而选择最适植被恢复方式,为火烧迹地的植被恢复提供理论依据.     

长期石油污水灌溉对东北旱田土壤微生物生物量及土壤酶活性的影响

以土壤微生物生物量和土壤酶活性等为土壤微生物变化指标,研究了含油污水长期灌溉对东北沈抚灌区农田土壤微生物的影响.结果表明:土壤微生物生物量碳和生物量氮随着污灌有机物污染程度的增加而增加,与土壤石油烃(TPH)含量极显著正相关,相关系数分别为0.955和0.962(P<0.01);与土壤多环芳烃(PAHs)含量也极显著正相关,相关系数为0.941和0.946(P<0.01).土壤酶活性分析表明,土壤脱氢酶和多酚氧化酶与土壤TPH含量极显著正相关,相关系数分别为0.977和0.958(P<0.01);与PAHs含量也极显著正相关,相关系数分别为0.997和0.977(P<0.01).土壤中的脲酶受污水灌溉中含N物质的影响与TPH含量显著相关,相关系数为0.713(P<0.05),与PAHs污染无明显相关性.而纤维素酶与土壤有机物污染无明显相关关系.土壤微生物生物量和土壤脱氢酶、多酚氧化酶可以作为污灌土壤TPH和PAHs污染敏感的生物学和生物化学指标.