Interrelationship among slope steepness,tillage practice and rainfall properties with surface runoff and soil loss on Mollisols in Northeast China

ABSTRACT

Soil erosion and rainfall-induced runoff are well studied yet remain somewhat unpredictable from one natural rainfall to the next, due to interactions between erosion parameters. This study quantified the relationship between annual (2011–2016) and individual (2016) rain events with overland flow (runoff) and soil loss in China’s northern ‘corn-belt’. Two tillage practices and slopes were evaluated (no-till and conventional till, 5° and 7° slopes). Results showed 54 rainfall events for a total of 394 mm precipitation ranging between May and October 2016. Runoff occurred 13 times in the conventional till with 7° slope, accounting for 25.9% of the precipitation volume and caused 15.6 t ha^?1 erosion. It occurred twice in the no-till with 5° slope plot and caused 0.2 t ha^?1 erosion., Thus the no-till with 5° slope treatment is the best tillage system to protect soil in Mollisols in Northeast China. Broad analysis coupled with a detail review of three rainfall events demonstrates that water either runs off plots quickly or rapidly infiltrates while sediment moves in a pulsing manner.     

均匀坡下微灌毛管水力设计的平均水头法

“平水头法”是均匀坡下微灌毛管水力设计中一种简单易行的方法。该方法根据流量指数x和允许压力偏差率在特定范围内灌水器平均流量所对应的压力与平均(设计)压力近似相等的原理,建立端压与均压间的关系式,以压力设计结果代替流量设计结果。通过相对误差分析,证明了这种方法在实际应用中的可行性。     

黄土区坡面尺度不同植被类型下土壤干层的空间分布

为掌握坡面尺度不同植被类型土壤干层特征,对一典型坡面干层空间分布进行了研究。结果表明:13a杏树地和25a柠条地干层厚度分别在0～400和280～400cm之间,杏树地不同坡位处干层分布有明显差异;在坡面垂直方向上,25a柠条地较13a杏树地土壤水分亏缺严重。而水平方向,13a杏树地干层分布表现为明显的片状和斑块状分布特征,同时呈现出从北至南沿坡面逐渐递减,干层分布受植被,降水、坡位、微地形等因素共同作用。相比之下,25a柠条地干层分布结构性较为单一,干层厚度在381～400cm的面积分布较广且连在一起,表现出由植被控制的分布格局。相关结果可为黄土区土壤干层调控提供参考。     

等高犁耕对黄土坡耕地坡形与坡度的影响

为了明确等高犁耕条件下黄土坡耕地地形与坡度的变化特征,基于6个坡度(3°,5°,10°,15°,20°,25°)和5个耕作强度(6,12,18,24,30次)的组合,开展模拟耕作试验,利用测针法获取耕作后地表高程数据,探讨耕作强度和坡度对黄土直线形坡演化特征的影响。结果表明,在等高向下犁耕条件下,不同坡度的直线坡随着耕作强度的增加逐渐向“∽”形复合坡演化。同一坡度下,随着耕作强度的增加,坡脚延伸,整体小区投影坡长增大,坡脚高程增加幅度大,堆积现象明显,坡度大幅度减小;坡中高程增加,逐渐抬起坡度减小;坡顶形成的新分水岭的高程和位置随之减小和向下推移,直接侵蚀速率逐渐减小且趋于稳定。坡度通过影响土壤运动能力控制耕作时土壤的分布。因此坡度越大,单次耕作后坡形的变化越明显,直接侵蚀速率越大。研究结果有助于更加深入了解耕作侵蚀对坡耕地地形的影响,为控制坡耕地土壤侵蚀提供理论依据。     

红壤坡耕地耕层土壤质量特征及障碍因素研究

为探究红壤坡耕地耕层质量特征及其障碍因素,通过野外调查、资料查阅及室内土壤理化性质分析等综合性研究手段,对江西红壤坡耕地耕层土壤质量统计特征、演变特征及主要障碍因素进行分析。结果表明:(1)红壤坡耕地田面坡度主要分布在2~16°之间,耕层平均厚度13.40 cm,有效土层厚度平均88.30 cm,土壤容重平均为1.17 g/cm~3;耕层土壤有机质平均含量19.37 g/kg,土壤pH值平均5.36。(2)红壤坡耕地耕层质量近20年有明显提高,田面坡度从6°降至4°,耕层厚度从13.68 cm增至16.42 cm;耕层土壤有机质含量24.63 g/kg,提高33.93%,全氮、有效磷和速效钾含量分别增加10.53%、230.98%、44.18%。(3)红壤坡耕地低产耕层土壤质量的主要障碍因素是土壤养分贫瘠化、粘重化和酸化;花生和木薯低产耕层的土壤容重和粘粒含量均大于高产耕层,而土壤孔隙度、田间持水量、有机质含量及pH值均小于高产耕层,表明高产坡耕地耕层土壤质量优于低产坡耕地。研究结果可为江西红壤坡耕地耕层质量改善和合理耕层构建提供科学参考。     

筛网式消能工的设计

对中小型堰、闸、跌水等渠系建筑物消能设施的选择提出见解,推荐采用筛网式消能工,并且针对筛网式消能工的结构布置、水力计算、消能计算提出一些建议,供水利工作者在实际工作中参考.     

太白山南坡蝗虫群落数量分类及相似性分析

应用数量分类及相似性方法对秦岭太白山南坡蝗虫群落垂直分布样方资料进行了分析.结果表明,大体上可将太白山南坡蝗虫群落分为7种主要类型,即农耕带、常绿落叶阔叶混交林带、辽东栎杂木林带、桦木林带、冷杉林带、落叶松带、高山草甸带.太白山蝗虫群落垂直分布规律明显,其中高海拔的蝗虫种类数明显低于中低海拔.但低海拔的农耕带因人为干扰大,植被较单一,蝗虫的优势度和密度大,种类数较少.     

黄土丘陵区撂荒农耕地土壤有效态微量元素演变特征

【目的】探索农耕地撂荒对土壤微量元素演变特征的影响,为该地区植被恢复中土壤质量评价和生态恢复的持续健康发展提供科学依据。【方法】以黄土丘陵区不同撂荒年限的坡耕地为研究对象,分析农耕地撂荒后不同坡向土壤4种有效态微量元素的变化趋势。【结果】黄土丘陵区坡耕地撂荒后,阴坡由于土壤温度较低,含水量较大,植被生长旺盛。有机碳、全氮、有效锰、有效铁、有效锌含量变化规律性较强,表现为在演替前期变化较小,而后期随撂荒年限的延长而显著增加,有效铜则随撂荒年限呈降低趋势。阳坡土壤有机碳、全氮及4种有效态微量元素含量则随年限呈波动变化。不同演替阶段土壤微量元素密度变化不同,阳坡土壤有效铁和有效锌密度在演替前10年明显高于阴坡,而在10年后显著低于阴坡;有效铜密度在前5年略低于阴坡,5年后明显高于阴坡。【结论】黄土丘陵区坡耕地撂荒20年后,虽然4种土壤有效态微量元素含量有所提高,但仍处于低或极低水平,因此黄土丘陵区通过自然演替来改善土壤微量元素状况还需要较长的时间。     

道路边坡与自然边坡对苔藓植物空间变异性的影响

苔藓植物在边坡生态系统中有着非常重要的作用，具有涵养水源，保持水土的功能。选择成渝铁路、成昆铁路沿线典型的路堑边坡和自然边坡，对苔藓植物的种类与生物特性的空间变异性以及环境因子进行了调查研究。结果表明，在不同地点苔藓植物种类差异明显。夹江县的试验点苔藓植物共7种，主要以藓纲植物为主，金堂县的试验点苔藓植物共2种，主要以苔纲植物为主。在同一地点，夹江县的试验点苔藓植物种类表现为路堑边坡多于自然边坡，而金堂点路堑边坡与自然边坡苔藓植物种类完全相同。同是路堑边坡，夹江点苔藓植物最大持水率显著大于金堂点。苔藓植物生物量与草本植物盖度、枯落物鲜重呈负相关关系，与土壤硬度呈正相关关系，其中与枯落物鲜重和土壤硬度的相关性达到了极显著的水平。     

元谋干热河谷坡面径流蓄积过程中的面源污染物变化

在元谋干热河谷选择严重干扰退化草地、采取“封禁”和“封禁+等高反坡阶”植被自然恢复草地,布设集水系统对3种草地的径流进行拦截和蓄积,并对2008年雨季和之后的地表径流总氮、总磷和化学需氧量浓度进行测定,结果表明：自然恢复植被能大量减少坡面径流和泥沙产生量,进而大幅度减少面源污染物的输出。坡面径流收集过程对径流拦截和沉砂过程中面源污染物的浓度有较大的削减作用,径流从沉砂池进入蓄水设备,使总氮和总磷浓度分别削减4663%和3808%,地表径流在蓄水设备中贮存会使径流中的面源污染物浓度得到进一步削减,证明水土流失防治措施在削减面源污染物输出中有显著作用。