滨海沙地尾巨桉人工林凋落物及碳氮养分归还

对滨海沙地10年生尾巨桉人工林凋落物数量及其碳氮归还量进行为期1年的定位监测。结果表明：尾巨桉人工林年凋落量为673992kg/(hm2·a),叶是凋落物的主要形式;凋落物量具有明显的季节动态,表现为“双峰”型,即5月和7月出现2次高峰;凋落物各组分碳含量差异不明显,介于45%~50%;凋落叶的氮含量是皮和枝的2倍多,氮含量大小排序为碎屑>叶>果>枝>皮。碳氮元素养分年归还量为332586kg/(hm2·a),其中：碳归还量为326748kg/(hm2·a),氮归还量为5839kg/(hm2·a);C/N值为5596,高于同试验区其他树种,大小排序为皮>枝>果>叶>碎屑。     

种植甘草预防土壤风蚀效应

本研究通过多次测定甘肃酒泉地区甘草地的风蚀量、土壤含水率和地表粗糙度,分析种植甘草(Glycyrrhiza uralensis)防治土壤风蚀的效应。结果表明,随着甘草种植年限的增加,甘草地上生物量呈显著增加趋势,甘草地的地表粗糙度和土壤表层(0-5 cm)含水率分别比裸地高12～55倍和27%～148%;种植甘草能显著降低耕地风蚀,甘草地的土壤风蚀量较裸地下降16%～83%。相关分析显示,甘草地上生物量与地表粗糙度、土壤含水率间表现为显著的正相关关系(P＜0.01),而与土壤风蚀量表现为显著的负相关性。分析认为,种植甘草提高耕地抗风蚀能力主要通过甘草枯枝落叶覆盖地表,造成地表粗糙度和土壤含水率增大,相应地减弱风对地表的吹蚀作用,提高耕地地表砂粒的启动风速,从而最终降低耕地的土壤风蚀。     

短期放牧对昭苏草甸草原土壤活性有机碳组分的影响

采用小区控制放牧试验,在昭苏草甸草原上研究了短期放牧对土壤有机碳含量、土壤易氧化碳含量及其分配比例、土壤颗粒组分比例、土壤轻组组分比例的影响。结果表明,与对照相比,短期放牧地可以降低0-10 cm土层土壤有机碳含量,但差异不显著(P0.05),增加0-10 cm的土壤易氧化碳分配比例、颗粒组分比例。放牧强度对土壤易氧化碳分配比例、颗粒组分比例的影响波动性较大,而对土壤有机碳、易氧化碳与轻组组分比例的影响不显著(P0.05);初步认为10-20 cm土层易氧化碳、易氧化碳分配比例与颗粒组分比例,尤其是易氧化碳分配比例,可作为昭苏草甸草原土壤有机碳动态的敏感性指标。     

跨区域量化比较3种土壤类型坡面的拦蓄径流能力

[目的] 基于定量化数值建立一个跨区域评价不同土壤类型和管理措施坡面拦蓄径流能力的指标体系,为水土流失防治工作提供科学指导。 [方法] 在新疆维吾尔自治区伊宁市北山坡的灰钙土、棕红土坡面和贵州赤水市大石河小流域的紫色土坡面各布设了4种管理措施的径流小区,基于2019—2021年4—9月的自然降雨量和径流量观测数据,用径流系数、径流曲线数(CN值)和降雨产流阈值数据量化比较了12个径流小区的减流能力。 [结果] 不同土壤拦蓄径流能力排序为：灰钙土＜棕红土＜紫色土,其CN值分别为90.05,89.53和77.36;其降雨产流阈值分别为3.44,3.50和14.96 mm。不同评价指标结果均显示,灰钙土和棕红土管理措施坡面的拦蓄径流能力顺序为：枯草覆盖＞水平沟＞增渗孔＞对照;紫色土管理措施坡面减流能力的顺序为：园地＞草地＞耕地＞对照。对于对照小区,当径流系数增加1%时,灰钙土、棕红土和紫色土的径流深分别增加了1.73,2.61和6.79 mm;当CN值增加1时,3种土壤坡面的径流深则将分别减少1.00,1.00和0.71 mm。 [结论] 跨区域评价不同土壤类型坡面的减流能力时,推荐用CN值和降雨产流阈值指标,不宜使用径流系数。     

陕西省水土保持率远期目标值与分阶段目标值的确定与探讨

[目的] 探讨和明确陕西省水土保持率远期目标值与分阶段目标值,为准确评价该区水土保持工作成效和科学推进水土流失综合防治工作提供科学支撑。 [方法] 综合考虑陕西省社会经济条件与自然条件,分析对应年度水土流失面积变化情况及水土保持率变化情况,结合各年度水利年鉴和全国水土保持规划实施情况考核评估结果,结合土壤侵蚀分类分级、土地利用、海拔地形、植被覆盖、地理空间数据,研判现状条件下陕西省水土流失治理形势,确定陕西省2050年水土保持率远期目标值,及2025,2030和2035年分阶段目标值,并结合目标责任考核,提出陕西省水土保持率的实现途径。 [结果] ①自2011年以来陕西省水土流失面积年均减少量不断降低,治理难度不断加大,陕西省水土流失面积由72 686.00 km²降低至2022年的62 637.02 km²; ②至2050年,水土流失治理措施全部实施后,预计削减水土流失面积21 607.05 km²,水土保持率远期目标值为79.02%; ③2025,2030和2035年分阶段目标值分别为71.42%,73.97%和75.62%。 [结论] 科学合理地确定陕西省水土保持率目标值,可以满足陕西省落实生态文明建设目标评价考核与水土保持目标责任考核等工作的需求。     

西南喀斯特区砾石对石灰土土壤孔隙及水分入渗的影响

[目的] 砾石是影响土壤孔隙和水分入渗的重要因素,明确砾石通过改变哪些土壤孔隙特征进而影响水分入渗具有重要意义。[方法] 以西南喀斯特地区砾石含量高的石灰土为研究对象,采用CT扫描和室内一维土柱入渗试验,对比分析2种砾石粒径(2.0~5.0,5.0~12.5 mm)和5种砾石含量(0,10％,20％,30％,40％)条件下的土壤孔隙特征及水分入渗特性,并使用结构方程模型探究土壤孔隙特征与入渗特性之间的耦合关系。[结果] (1)含砾石土壤的大孔隙度、孔隙连通率、孔隙形状因子、孔隙表面积和孔隙体积均高于无砾石土壤;且当砾石含量为20%和30%时,孔隙连通率与孔隙形状因子和无砾石土壤之间存在显著性差异(p<0.05);(2)砾石改善土壤入渗性能,粒径为2.0~5.0 mm时,砾石含量从10%到40%的稳定入渗率分别是无砾石土壤的4.02,5.00,2.88,5.14倍,累积入渗量分别是1.67,1.76,2.49,2.39倍;粒径为5.0~12.5 mm时,土壤稳定入渗率分别是无砾石的2.20,2.67,4.78,2.78倍,累积入渗量分别是1.42,1.75,2.46,2.02倍。(3)在结构方程模型中砾石含量与孔隙连通率、孔隙等效直径呈正相关关系,孔隙连通率对稳定入渗率的影响最大,孔隙等效直径对累积入渗量的影响最大。[结论] 砾石含量主要通过增加土壤孔隙连通率和孔隙等效直径促进水分入渗,研究结果可为深入认识西南喀斯特地区含砾石土壤的水文过程提供科学依据与理论参考。     

石漠化坡地不同整地措施下表层土壤水分空间分布特征

[目的] 分析石漠化坡地不同整地措施下表层土壤水分的空间分布特征,为提高石漠化坡地的水资源利用效率和农业管理水平提供参考依据。[方法] 以石漠化坡地中反坡、斜坡和平地3种整地措施下的柑橘林地为研究对象,采用经典统计学、地统计学和多重分形理论研究土壤水分的空间分布特征。[结果] (1)反坡的土壤含水量显著高于平地和斜坡(p＜0.05),平地土壤含水量的空间连续性和聚集性以及总变异和结构性变异强于斜坡和反坡。(2)不同整地措施下的土壤含水量均具有中等强度变异性(10.00%≤CV≤100.00%)、强空间自相关性[C₀/(C₀+C)≤0.25]和极显著(p＜0.01)的空间聚集性。(3)不同整地措施下的土壤含水量分布具有多重分形特征,旱季时反坡的土壤含水量分布区间最窄,斜坡的土壤含水量分布更离散;雨季时平地的土壤含水量分布区间最窄,反坡的土壤含水量更不均匀。[结论] 土壤机械组成是影响土壤含水量的主要因素,反坡整地措施更有利于改善石漠化坡地的土壤水分条件。     

土壤秸秆注孔对土壤含水量及作物生长的影响

[目的] 研究土壤秸秆注孔对土壤含水量及作物生长的影响,为旱作农田增加雨水蓄集能力及提高水分利用效率提供理论依据。[方法] 开展玉米-小麦轮作田间试验,设置常规种植(CK)、土壤秸秆注孔2孔/m²(T₁),4孔/m²(T₂),8孔/m²(T₃)4个处理。[结果] 秸秆注孔所有处理均提高了整个试验期表层土壤含水量。T₂,T₃处理提高了收获期深层土壤含水量,试验结束时两者底层土壤(60-80 cm)含水量较CK分别提高了29.19 %和28.18 %。秸秆注孔处理提高了作物株高、经济产量和生物量,以及降水利用效率和水分利用效率,T₂,T₃处理的提高效果最明显,且彼此差异不显著。[结论] 秸秆注孔具有保水性能和增产能力,根据成本和效果综合考虑,推荐秸秆注孔4孔/m²(T₂)作为优选处理。     

中国海洋贝类产业发展特征及技术变迁

为了研究贝类养殖的滩涂土壤的流变属性和结构稳定性,采用旋转流变仪对不同含水率和不同静置时间的滩涂土壤进行了流变试验,通过单因素试验研究了各因素对滩涂土壤流变特性的影响,并分析了土壤剪切过程中的变化机理。同时,通过Response Surface Methodology中的Central Composite Design试验建立了屈服应力与含水率和静置时间之间的数值模型,并比较了含水率和静置时间对屈服应力产生的影响。结果表明：1）剪切过程中滩涂试样经过了弹塑性阶段、固液转化阶段和流体阶段,滩涂土壤表现出了静置时间越长,固液转化阶段就越长的性质,且剪切过程中表现出剪切稀化的性质。2）静置时间的增加会导致整体剪切应力和屈服应力同时增加,含水率的增加会导致整体剪切应力和屈服应力的降低,且滩涂土壤存在一个含水率分界点,此含水率分界点在64.5%～67.0%之间,当超过这个含水率分界点的试样的静置时间超过31 h时,试样的屈服应力基本不会再发生较大的波动,大小在2 240～4 380 Pa之间,此外,静置时间在0～53 h之间且含水率在62.0%～69.5%之间的试样的屈服应力在1 870～5 410 Pa之间。3）含水率对屈服应力的影响比静置时间的影响更加显著,模型的R²为0.953 4,并且在验证试验中,屈服应力的测量值与预测值之间的误差在15.0%以内,都说明了数值模型的可靠性。研究定性和定量地表征了滩涂土壤的流变特性,为滩涂贝类采收机械的研发和优化提供参考。

     

渗流侵蚀模拟中离散元模型参数影响性分析

[目的] 由于工程中渗流侵蚀发生的隐蔽性和发展的复杂性,离散元模拟成为学者开展渗流侵蚀机理研究的重要手段。固体模型的参数化构建通过控制模型内部颗粒的填充和分布影响水流作用下颗粒的运移和流失,是开展渗流侵蚀离散元模拟的关键环节。[方法] 当前有关离散元模型参数的研究主要为单参数讨论,从土体孔隙、土体颗粒和墙体边壁3个维度出发,考虑孔隙率、颗粒重叠比和墙体模量的变化构建6组土体模型,对其进行向上渗流计算并记录内部颗粒流失过程、力链结构变化及孔隙率变化过程,以评估3个参数对模型的影响性大小并从细观角度分析离散元模型参数对渗流侵蚀过程的影响机理。[结果] 离散元模型参数通过影响模型内部的颗粒和力链组成影响水流作用下颗粒的流失阶段。初始孔隙率控制模型内部的颗粒填充数目;墙体模量和颗粒重叠比影响模型内部的接触数目。颗粒和接触数目较多的模型,其内部颗粒多以颗粒群的形式移动;反之,不形成接触的自由细颗粒以单颗粒在模型内部发生纵向迁移,孔隙率曲线呈现波动变化。[结论] 研究结果从细观角度阐述参数对模型的影响,以期为基于流固耦合理论的离散元模拟方法的使用提供理论参考。